Charrues GH800B

Nous avons commencé à concevoir et à produire des charrues pour longue taille en 1941... et les choses ont beaucoup évolué depuis. Les progrès techniques accomplis ont à nouveau établi l'utilisation de la charrue comme méthode d'exploitation de longue taille privilégiée pour les veines mesurant moins de 1,8 m (70 in) de haut. Les charrues Cat® possèdent des fonctionnalités révolutionnaires que les autres marques ne proposent pas, de même qu'un coût de propriété nettement inférieur à celui d'une haveuse dans les veines fines et moyennes. Leur fiabilité, leur productivité élevée et leur capacité à travailler dans la veine font des charrues Cat le choix idéal pour l'exploitation des veines fines et moyennes en longue taille.

Des fonctionnalités révolutionnaires

Les charrues Cat telles que les Systèmes de charrue à glissement GH800B et GH1600 possèdent des fonctionnalités révolutionnaires faisant défaut chez nos concurrents, et leur coût par tonne (tonne US) est nettement inférieur à celui d'une haveuse dans les veines fines et moyennes. Elles constituent des systèmes d'exploitation minière à longue taille fiables et hautement productifs pour les veines fines et moyennes.

Fonctionnement

Le principe d'utilisation de la charrue est simple : un corps de charrue en acier sculpté équipé d'embouts de coupe positionnés stratégiquement est tiré le long du convoyeur de taille, d'une extrémité de la taille à l'autre, par une chaîne en boucle continue mue par des entraînements situés aux extrémités de la taille. La profondeur de coupe est contrôlée électroniquement en poussant l'AFC (Armored Face Conveyor, convoyeur de taille blindés) vers le front de taille par incréments prédéfinis une fois que la charrue est passée.

Hauteur réglable

La hauteur du corps de la charrue est totalement et facilement réglable, dans les limites d'une plage définie, pour s'assurer que la charrue n'abatte que du charbon. Il est également possible de définir des paliers de hauteur plus importants en installant ou en retirant des blocs à embouts supplémentaires. Ces deux réglages peuvent être effectués rapidement et facilement depuis le côté remblai.

Commande à distance

La présence d'opérateurs sur le front de taille lui-même n'est pas nécessaire. Le fonctionnement de la machine peut être commandé à partir d'un poste de commande central, en sous-sol (à l'entrée de la porte amont, par exemple) ou en surface. Les opérateurs peuvent ainsi travailler à distance, dans un environnement dépourvu de saletés et de poussière. Le système de direction à stabilisateur permet de contrôler l'horizon vertical. Normalement, la direction est manuelle, mais elle peut être automatisée. Des protections sont positionnées en fonction des caractéristiques géologiques de la longue taille et elles avancent automatiquement en suivant l'action de coupe de la charrue.

Un système plébiscité

Le taux d'enlèvement obtenu par les charrues par rapport aux haveuses n'a cessé de croître au fil des années. Pour les veines d'une hauteur moyenne inférieure à 1,8 m (70 in), l'utilisation des charrues est désormais la méthode privilégiée pour l'exploitation minière à longue taille. Dans les veines dont la hauteur est comprise entre 1,8 et 2,3 m (70 à 90,5 in), ce sont les conditions géologiques spécifiques qui déterminent l'utilisation d'une charrue ou d'une haveuse.

Plus la veine de charbon est basse, plus il est difficile de la travailler. Le chargement du charbon sur les convoyeurs de taille blindés (AFC) est donc particulièrement important sur les veines plus basses. Le corps de la Charrue GH800B Cat a été optimisé pour lui permettre de charger plus de charbon sur le convoyeur de taille et réduire la puissance d'abattage gaspillée au cours du processus. La nouvelle forme utilisée aux deux extrémités du corps de la charrue et la hauteur réduite du guide de charrue améliore sensiblement le processus de chargement du charbon dans les veines basses.

Réglage de la hauteur

La conception modulaire du corps de la charrue permet d'en régler la hauteur simplement en insérant ou en retirant des blocs à embouts mesurant chacun 265 mm (10 in) de haut. Le corps de la charrue peut également s'adapter aux variations plus légères de la hauteur de veine grâce à une tourelle à embouts intégrée au corps de la charrue, qui offre des possibilités de réglage infinies. La tourelle contient les embouts supérieurs de la charrue et elle peut être relevée ou abaissée précisément jusqu'à 300 mm (12 in) au moyen d'un pignon à vis sans fin, accessible depuis le côté remblai.

Amortisseur (en option)

Caterpillar a développé un amortisseur innovant pour renforcer la protection de la charrue et de la chaîne. Le raccord élastique inséré dans le traîneau qui tire la charrue contient des élastomères dotés de propriétés permettant de réduire les forces maximales appliquées à la chaîne. Le fonctionnement de la charrue est donc plus fluide. Les contraintes exercées sur la chaîne de charrue, sur les connecteurs de la charrue et sur les entraînements sont minimisées pour prolonger la durée de vie de ces organes.

Avantages d'un amortisseur

• Limite l'usure de la charrue, des entraînements et de la chaîne.
• Le fonctionnement fluide de la charrue prolonge la durée de vie générale.

Le guide de charrue de la GH800B, qui relie le corps de la charrue au convoyeur, est une pièce moulée monobloc. Cette conception offre une robustesse et une durée de vie supérieures, ainsi qu'une hauteur sensiblement réduite par rapport à l'ancien guide de charrue soudé. Le guide de charrue moulé résiste aux forces de réaction élevées générées sur les carters de ligne par les entraînements puissants de l'AFC. Le guide de charrue est conçu pour générer un minimum de frottement entre le guide de charrue et la chaîne de charrue. Des trappes à l'intérieur du guide de charrue (un carter sur deux) s'ouvrent pour permettre d'accéder rapidement et facilement aux chaînes supérieure et inférieure. Les connecteurs de carter côté remblai et côté taille affichent tous deux une résistance à la rupture de 3 600 kN (404 tonnes US) avec le carter de ligne spécial pour charrue PF3 ou PF4, modifié pour être utilisé avec ce système de charrue.

L'une des caractéristiques du nouveau système de Charrue GH800B est le Convoyeur AFCPF3 ou AFCPF4 Cat, qui utilise des carters de ligne pour charrue dotés d'une goulotte supérieure remplaçable pour faciliter le remplacement des pièces usées. Des connecteurs de Dogbone externes affichant chacun une résistance maximale à la rupture de 3 600 kN (404 tonnes US) sont également présents entre les carters de ligne, ainsi qu'une barre de relais particulièrement flexible et robuste entre le convoyeur et les soutènements de toit. Des trappes de visite placées dans un carter de ligne sur deux permettent d'accéder rapidement et facilement aux chaînes supérieure et inférieure à des fins d'entretien. En outre, la section transversale élargie du convoyeur et ses plaques latérales rallongées augmentent le débit du charbon. La GH800B offre des taux de production supérieurs dans les veines basses en fonction des conditions géologiques et d'autres paramètres.

Une technologie de convoyage de pointe

Innovants, les carters de ligne PF pour charrue Cat sont à la pointe de la technologie dans le domaine du convoyage de taille en sous-sol. Ils sont basés sur les carters PF3 et PF4, testés et éprouvés, qui répondent à toutes les exigences en termes de qualité, de résistance à l'usure et de capacité de convoyage. Les carters de ligne PF constituent la puissante colonne vertébrale du système de convoyage. Cette technologie de convoyage révolutionnaire et la conception extrêmement robuste des carters ont fait l'objet de tests approfondis.

Séparation des pièces d'usure

L'idée ingénieuse et totalement nouvelle consistant à diviser les différentes zones fonctionnelles du PF permet de séparer les pièces d'usure des pièces structurelles. Des matériaux très durs et résistants sont utilisés pour fabriquer les pièces soumises à l'usure, tandis que les pièces structurelles sont fabriquées en aciers durs haute résistance. La conception des carters permet de remplacer facilement les goulottes supérieures usées.

Avantages de la séparation des pièces d'usure

• Durée de vie nettement supérieure
• Usure globale des carters considérablement réduite
• Remplacement aisé des pièces d'usure en sous-sol

Surfaces de contact optimisées

L'utilisation du profil PF éprouvé dans la cage supérieure optimise la surface de contact entre le déflecteur et le profil. La pression de surface exercée sur les déflecteurs est ainsi minimisée dans les veines sinueuses et les ondulations. La forme spéciale de la cage inférieure, qui multiplie la surface de contact quasiment par deux, réduit considérablement les frottements et l'usure au niveau du coude du déflecteur. En outre, la transition incurvée aux extrémités du carter réduit énormément le bruit lors du fonctionnement du convoyeur à chaîne.

Avantages des surfaces de contact optimisées

• Frottement minimal
• Usure réduite du coude du déflecteur dans la cage inférieure
• Pertes de puissance réduites
• Durée de vie supérieure des déflecteurs et des profils
• Niveau de bruit réduit lors du fonctionnement

Soutènements de toit pour veines basses

Les soutènements de toit pour les systèmes de charrue œuvrant dans les veines fines ont des exigences et des limites spécifiques :

• Le bras DA à action directe permet d'utiliser des soutènements de toit plus courts dans les veines sinueuses.
• Les composants structurels sont fabriqués exclusivement en acier haute résistance, pour garantir une épaisseur minimale et une hauteur de trajectoire maximale.
• Une base fendue permet à la barre de relais de se déplacer verticalement, ce qui est nécessaire pour obtenir un contrôle d'horizon efficace et pour accéder au bras DA à des fins d'entretien. < /li>
• Un pied d'éléphant est disponible pour éviter l'accumulation de saletés et pouvoir travailler efficacement sur terrain meuble.

Les soutènements de toit pour veines basses du système de Charrue GH800B sont spécialement conçus pour une application donnée. Ils sont disponibles avec des toits raccourcis pour éviter toute collision avec la charrue même dans leur position la plus basse. En outre, ces toits blindés sont non seulement plus courts, mais également plus fins de 8 cm (3,15 in) pour offrir un environnement de travail plus ergonomique aux équipes sur le front de taille. Une séquence de pulvérisation d'eau du toit, synchronisée sur le mouvement de la charrue, permet de conserver un niveau de poussière sans danger dans cet environnement confiné.

Un corps de charrue ne comportant aucun entraînement interne, la Charrue GH800B est tirée le long du front de taille par un ensemble de chaîne sans fin entraîné par des moteurs d'entraînement situés aux extrémités de la taille. L'utilisation d'une chaîne de charrue de 38 mm (1,5 in) permet d'obtenir des installations atteignant 2 × 400 kW (2 × 536 HP).

Protection contre les surcharges

Une protection efficace contre les surcharges est essentielle pour obtenir un travail rapide et puissant de la charrue. Le Système de protection des surcharges UEL à planétaires Cat possède un embrayage multidisque intégré dont la pression est réglée pour permettre à l'embrayage de glisser bien en deçà du couple requis pour atteindre la force de rupture de la chaîne. Lorsqu'un « glissement de l'embrayage » est détecté, le couple de transmission est immédiatement réduit et les moteurs de la charrue s'arrêtent simultanément pour éviter d'endommager la chaîne. Le système de protection des surcharges Cat :

• Élimine les chocs sur tous les composants d'entraînement.
• Minimise les défaillances de chaîne et optimise la durée de vie des composants.
• Permet de redémarrer le système rapidement.

Répartition des charges

Les moteurs à fréquence variable (VFD, Variable Frequency Drives) Cat, tels que le VFD-A800/W800 Cat, permettent de varier la vitesse entre 0 et 120 % de la vitesse nominale, tout en maintenant un couple constant sur une vaste plage de vitesses. La consommation d'énergie des moteurs est surveillée en continu pour pouvoir répartir les charges entre les entraînements individuels.

Avantages de la répartition des charges

• Utilisation totale de la puissance disponible
• Protection contre la surchauffe des moteurs et limitation du temps d'immobilisation qui en découle
• Courant du moteur réduit avec un couple optimal lors du démarrage
• Excellent facteur de puissance (~1)

Commande à distance

Les systèmes de charrue Cat proposent le système de commande à distance le plus avancé du secteur. Avec le système de Charrue GH800B, la présence de l'opérateur sur le front de taille n'est plus nécessaire. L'Unité de commande principale MCU2 Cat permet de contrôler l'ensemble de la longue taille depuis une salle confortable en sous-sol ou même à des kilomètres en surface. Elle affiche les opérations de taille sur un écran, en indiquant notamment la charge de charbon réelle sur l'AFC, la position des protections, la pression des jambes, la course et la position de la charrue. L'unité MCU2 propose un réseau pour l'ensemble de la taille et permet d'entretenir à distance les composants des protections. Elle permet également d'enregistrer les données et de les transmettre à la surface.

Commande d'entraînement PMC-D

Comme la charrue ne comporte pas de pièces mobiles, la commande de la charrue vient d'une commande d'entraînement PMC-D séparée. Généralement dédiée à une boîte d'engrenages ou à un entraînement, l'unité est montée à proximité de l'appareil ou de l'application qu'elle commande. L'unité PMC-D comprend tous les éléments matériels nécessaires pour commander efficacement les nombreuses fonctions d'un système d'entraînement classique. La commande PMC-D détermine également la position de la charrue de manière fiable et précise, en mesurant la course de la chaîne d'entraînement. La commande PMC-D est généralement utilisée avec un PMC-V, qui remplit les fonctions d'interface homme-machine (IHM) et de visualisation.

PMC-V (Unité de visualisation et de commande, VCU)

Le PMC-V fait office d'interface utilisateur pour toutes les unités du système PMC-D installées. Il permet à l'utilisateur de définir les paramètres et de stocker et d'afficher les données du système. Le PMC-V comporte 24 touches pour une utilisation en toute simplicité et un écran VGA de 4" pour la visualisation des données. Il peut également afficher des tendances graphiques, des avertissements et des messages d'erreur. Avec une interface disponible en plusieurs langues, le PMC-V affiche toutes les données de transmission disponibles, notamment les valeurs du transducteur, les informations d'état, les paramètres généraux et locaux et l'état du réseau. Le Logiciel VPlow affiche le système de charrue complet, y compris les mouvements et la progression de la charrue, ainsi que tous les paramètres définis, notamment pour la commande d'entraînement protégée contre les surcharges.

Un contrôle d'horizon efficace de la charrue est nécessaire pour gérer les ondulations de la veine de charbon. Suivre la veine de charbon minimise l'abattage des strates rocheuses adjacentes et les coûts de préparation associés, tout en limitant la consommation de l'outil de coupe et la consommation d'énergie, et en optimisant la valorisation de la veine. Caterpillar a développé un système de direction doté d'un stabilisateur pour contrôler l'horizon vertical, qui utilise les vérins hydrauliques situés entre le côté remblai de l'AFC et la barre de relais du soutènement de toit. L'extension du vérin favorise le mouvement d'abattage vers le bas (excavation) de la charrue, et sa rétraction favorise le mouvement vers le haut (montée). Les vérins de direction peuvent être commandés manuellement ou automatiquement via le Système de commande électrohydraulique PMC-R Cat. Un système d'ancrage composé de vérins et installé entre le convoyeur de taille et le soutènement de toit (aux extrémités de la taille) contrôle l'approche du convoyeur et contribue à maintenir une tension correcte de la chaîne de charrue.

Avantages du contrôle d'horizon

• La charrue avance relativement lentement, par petits paliers, par rapport à une haveuse. Cela permet au système de contrôle d'horizon d'orienter la charrue verticalement, afin de la maintenir dans la veine, même en présence de fortes ondulations. Une haveuse ne peut modifier son alignement vertical que graduellement, ce qui entraîne l'extraction d'une plus grande quantité de matériaux « hors veine » en présence d'ondulations très marquées.
• Le réglage facile de la hauteur permet à la charrue de fonctionner sans problème dans les failles ou les ondulations, en minimisant l'abattage des strates adjacentes.

Utilisation incrémentielle de la charrue

Les exigences essentielles à un travail hautes performances avec la charrue sont la commande à distance, la profondeur de coupe réglable et la capacité à conserver une ligne de taille droite. Ces exigences sont toutes satisfaites par le système de coupe incrémentiel de Cat et le système de charrue pour longue taille entièrement automatisé. Avec les charrues classiques, les variations de dureté du charbon entraînent des variations de profondeur de coupe qui provoquent souvent une surcharge du convoyeur et des équipements en aval ou bien le blocage de la charrue. Le travail incrémentiel de la charrue permet d'éviter ces problèmes en maintenant une profondeur de coupe constante, indépendamment de la dureté du charbon ou de la présence de bandes rocheuses.

Avantages du travail incrémentiel

• La commande à distance garantit une sécurité et une productivité optimales dans les veines de charbon basses.
• Le système AFC/charrue et les soutènements de toit peuvent être positionnés exactement là où il faut (sinuosités, état du toit, failles, etc.).
• Le système corrige automatiquement sa force de poussée, ce qui permet de maintenir une taille droite dans toutes les conditions.
• Utilisation optimale de la puissance installée, pour une profondeur de coupe maximale en tous points de la taille.
• Les systèmes de charrue automatisés Cat permettent d'accéder à de vastes réserves dans les veines de charbon basses, pour obtenir un pourcentage plus élevé d'exploitation des réserves.
• Une quantité de charbon nettement plus importante peut être extraite grâce à des agencements plus efficaces, qui limitent les coûts généraux.

Caterpillar améliore en permanence ses produits afin d'offrir un environnement de travail sécurisé à tous les mineurs travaillant en sous-sol.

• Le système de Charrue GH800B Cat a été conçu pour satisfaire aux normes de sécurité les plus strictes tout en maximisant la productivité dans les veines de charbon basses. Les systèmes de commande innovants et le fonctionnement à distance permettent de protéger l'opérateur. La présence d'opérateurs sur le front de taille lui-même pendant l'opération n'est pas nécessaire. Le fonctionnement de la machine peut être commandé à partir d'un poste de commande central, en sous-sol (à l'entrée de la porte amont, par exemple) ou en surface. Les opérateurs peuvent ainsi travailler à distance, dans un environnement dépourvu de saletés et de poussière. Le fonctionnement automatisé améliore également la gestion de la taille grâce à une surveillance et une visualisation constantes, à une documentation et une analyse précises et cohérentes, et à l'amélioration continue des processus.
• Les soutènements de toit pour charrue comportent un système élaboré d'élimination de la poussière par pulvérisation d'un brouillard d'eau ultrafin. Le système de charrue produit uniquement une quantité minimale de charbon fin (poussière de charbon).

Le corps de la charrue comprend des composants mécaniques dont toutes les pièces d'usure peuvent être remplacées en sous-sol. Tous les entretiens nécessaires pendant le traitement minier peuvent être effectués rapidement et facilement, la charrue restant accessible tout au long de la taille. Les carters de ligne pour charrue Cat sont faciles à entretenir. Ils font en effet appel à un concept intelligent et totalement novateur, qui consiste à séparer les différentes zones fonctionnelles, et donc à séparer les éléments d'usure et les éléments structurels. Des matériaux extrêmement durs et résistants sont utilisés pour fabriquer les pièces soumises à l'usure, tandis que les pièces structurelles sont fabriquées en aciers durs haute résistance. La conception des carters permet de remplacer facilement les goulottes supérieures usées, ce qui réduit le coût de propriété de la machine tout au long de sa durée de vie. Ce système de charrue entraîne des coûts d'entretien minimaux dans les veines les plus basses, notamment par rapport à une haveuse.