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Un dôme de 95m pour Barrick Zaldivar, au Chili

Lorsque la mine Zaldivar de l’entreprise Barrick eut besoin d'un dôme de 95m de diamètre pour couvrir ses stocks de minerai, son choix se porta sur Geometrica pour plusieurs raisons: d'abord, pour sa grande expérience dans ces types de dômes au Chili (Mantos Blancos, Escondida, Pucobre, et autres). Deuxièmement, Geometrica proposait un prix à vie inférieur à celui des structures compétitives. Troisièmement, le programme d'installation était rapide même sans interruption de fonctionnement de la réserve.

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Par Juan Pablo Jijena et Francisco Castaño, Geometrica, Inc.

La mine de Barrick Zaldivar est une mine à ciel ouvert, une mine de cuivre par lixiviation en tas dans la Région II du nord du Chili, à une altitude de 3300 mètres, à environ 1400 km au nord de Santiago et à 175 kilomètres au sud de la ville portuaire d'Antofagasta. En 2006, Zaldívar avait produit  307 millions de livres de cuivre avec des réserves estimées à 5,7 milliards de livres.

La mine utilise des méthodes classiques communes aux mines à ciel ouvert: une cathode de cuivre pur est produite en trois étapes qui débutent par le broyage et l’empilage du minerai, suivi du processus de  lixiviation en tas et de l'activité bactérienne dans le but d’extraire du cuivre à partir du minerai en  solution. Un procédé d'extraction au solvant et électrolytique élimine alors le cuivre de la solution et produit la cathode de cuivre. Une installation de flottation récupère également du cuivre contenu dans la fraction fine du minerai concassé.

En 2006, une structure existante de cadre A qui isolait le minerai de cuivre de l'opération de concassage secondaire de la mine fut endommagée de façon irréparable. La configuration matérielle originale de livraison de cette installation comprenait le convoyeur transportant du minerai qui entrait directement à partir du toit inférieur pour le déposer dans le bâtiment à partir du sommet et le minerai ruisselant sur les côtés du convoyeur s’accumulait sur le toit, le surchargeant.

Une meilleure solution devait être trouvée, et rapidement : Tout d'abord, la Commission chilienne ne permet pas ce type d’empilages à découvert car la matière extrêmement fine qui s’y dégage conduit à des problèmes graves de pollution. Deuxièmement, Barrick Zaldivar est très préoccupé par la sécurité des travailleurs et la quantité de poussière créée par la réserve à découvert n'était pas tolérable. Enfin, une certaine quantité de cuivre se perdait dans la poussière générée par les vents des Andes.

Spécifications du dôme pour la couverture de la zone secondaire de stockage du minerai

Surface couverte 12,155 m2
Aire du plan 7,088 m2
Diamètre de la base 95 m
Hauteur de la base à l’apex du dôme 40.22 m
Poids des éléments structuraux du dôme 210 t
Poids du revêtement du dôme 80 t
Matériaux de la structure Acier galvanisé avec moyeux en aluminium
Nombre de tubes 34,000
Nombre de connecteurs 10,000
Installation de la structure 90 days
Instalation du revêtement 59 days

 

Les principaux problèmes rencontrés par Barrick Zaldivar dans la conception d'une nouvelle structure incluaient:

  • Les défis liés à l’emplacement: L'altitude extrême et le fait que la majeure partie de la construction se ferait en hiver posait des défis particuliers concernant la santé et la sécurité des travailleurs.
  • Les considérations environnementales: L'exploitation de la réserve de minerai crée de grandes quantités de poussière, ce qui en fait un environnement potentiellement dangereux dans lequel il faudra travailler.
  • Les exigences de conception: La nouvelle couverture devait être construite sans interruption du fonctionnement de la réserve de minerai, ce qui rend impossible l'utilisation de supports internes provisoires lors de la construction.  La conception devrait éliminer les problèmes liés à l’écoulement du minerai du transporteur et la structure devrait également pouvoir résister à de très grandes charges de neige produites dans les hautes Andes (avec des estimations des pressions de l'ordre de 3,0 kPa).

Barrick Zaldivar contracta SKM-Minmetal, une importante société mondiale d'ingénierie minière fortement représentée au Chili. SKM, forte de ses expériences antérieures réussies avec des dômes métalliques, élabora des spécifications pour un dôme assez large pour couvrir l'arrivée du convoyeur et le point de déversement, afin d’éviter tout dommage que pourrait subir le dôme de la part de la matière convoyée.

 

Geometrica structural joint
Le système de joint de Geometrica

 

Solution choisie

Geometrica répondait mieux aux exigences de Barrick Zaldivar, pour plusieurs raisons: d'abord, l'entreprise possède une expérience considérable dans le domaine des structures en forme de dôme, pour en avoir construit plusieurs pour des mines au Chili (Mantos Blancos, Escondida, Pucobre, et autres). Deuxièmement, le Conseil de Proposition Economique et Technique de Geometrica offrait un prix à vie inférieur à celui des structures compétitives, ainsi qu'un programme d'installation rapide et la possibilité de finaliser le projet sans interruption de l’activité de la mine.

Le système Geometrica est constitué de structure et de revêtement. La structure a été assemblée à partir des tubes préfabriqués en acier galvanisé,  joints entre eux par des moyeux rainurés en aluminium. Aucune soudure n’était nécessaire parce que la connexion entre les tubes et les moyeux se fait de façon mécanique. (Voir la figure 1.)

Les moyeux rainurés en aluminium de Geométrica joignent les tubes entre eux dans un système efficace qui ne nécessite aucune soudure. Les tubes glissent facilement dans les moyeux et les pièces sont ensuite fixées avec des rondelles en acier, vissées sur une tige filetée en acier qui passe par le centre du moyeu.

Pour compenser les extrémités évasées du tube et offrir une surface plane pour la fixation de la gaine, les pannes ont été attachées à la partie extérieure des tubes comme le montre la figure 2. à l'instar de la tubulure, les pannes ont été préfabriquées conformément au design du dôme. Elles ont été pré-percés en acier galvanisé carré RHS, fixés sur les tubes avec des vis auto-perceuses.

Purlins on Geometrica Structure
Les pannes offrent une surface uniforme pour le support du revêtement.

 

Le Revêtement est composé de panneaux en tôle galvanisé ondulée ainsi que des panneaux FRP pour le passage de la lumière. Parmi les autres éléments de revêtement on peut citer les faîtières galvanisées, les gouttières et les solins de jupe.

Les dômes Geométrica en acier sont toujours galvanisés, ce qui élimine les contraintes d'entretien par rapport à l'acier peint. Comme avec toutes les structures Geométrica, les pièces ont été marquées individuellement et conditionnées dans des caisses dans l'ordre inverse de la façon dont ils ont été assemblés. Sur le terrain, les pièces étaient accessibles dans l'ordre exact dans lequel elles étaient requises.

Les caisses de transport pesaient moins de trois tonnes, ce qui facilitait leurs manipulations à l’aide d’un chariot élévateur ou des vérins hydrauliques. Ce travail a nécessité 15 caisses qui sont arrivées en cinq livraisons au cours des mois d’Avril et de mai 2006. Elles provenaient de Monterrey au Mexique et arrivaient par Alta Mira et Iquique.

Dome Construction Start
Démarrage de la construction

 

Construction

 

La structure du dôme a été érigée intégralement par les équipes de Zaldivar, sous la direction de deux conseillers techniques Geometrica, l’un pour la structure et l’autre pour le revêtement. La plupart des membres de l'équipe avait travaillé sur au moins un précédent projet de Geometrica dans les mines El Tesoro et Escondida et leur expérience a contribué à l’avancée rapide du projet.

La construction a commencé au sommet d'une fondation en béton. L'un des défis majeurs au cours de l’édification venait du fait que la pile de minerai était en service et les opérations étaient extrêmement poussiéreuses. Les travailleurs portaient des masques anti-poussières et les opérateurs de transport du minerai coopéraient en ralentissant le convoyeur lorsque le vent créait des conditions particulièrement dangereuses.

Sans soudure nécessaire, le travail s'est bien déroulé. La structure des dômes Geometrica est intrinsèquement solide avant même la fin de la construction, ce qui s'est avéré important: A un moment donné un tremblement de terre a interrompu l'installation du revêtement, mais n'a pas entraîné de dommages ou de blessures.

Les composants structuraux de Geometrica ont subi un contrôle de qualité depuis l'usine et les agents de maîtrise de Geometrica se sont rendus sur le site pour former les travailleurs de la mine en faisant leurs propres contrôles de qualité de la structure achevée. Toutes les « toiles d’araignées » ont été inspectées.

Résultats

 

La construction s'est effectuée sans interruption de fonctionnement de la mine et le dôme achevé couvre le convoyeur de sorte que tout le minerai qui se déverse sur ses côtés retombe à l'intérieur du dôme ou glisse sans danger vers le sol à l'extérieur. Ce dôme peut également résister à de lourdes charges de neige caractéristiques de cette région des Andes.

Malgré les difficultés liées aux températures basses (une moyenne élevée de 14°C) et à la poussière au cours de la construction, la totalité du dôme a été achevé en 149 jours, dans les délais prévus. Barrick Zaldivar est satisfait des résultats. Tout le monde attribue la réussite de ce projet à la relation étroite de travail entre Barrick Zaldivar, SKM et Geometrica - ainsi qu’aux avantages inhérents à ce type de structure de dôme.

Dome Construction
Le dôme a été construit au-dessus d’une réserve en exploitation
Interior View of Dome in Operation
Vue intérieure du dôme avec des verrières
Zaldivar Dome, Finished
Le dôme de Zaldivar : 95 mètres de diamètre