Colas Matériaux Sud-Est (CMSE) a trouvé la solution pour exploiter la carrière en eau d’Aigues-Vives (30) au maximum de son potentiel : elle se sert d’une drague flottante qu’elle a achetée d’occasion, fait démonter, transporter, reconditionner et moderniser. Une opération atypique, très bien préparée et menée sans retard. La machine permettra aussi de diminuer très significativement les émissions de CO2 de la carrière.
« Le gisement est présent entre 12 et 15 m sous eau et, à cette profondeur, il n’est pas toujours évident de travailler avec une pelle, explique Aymeric Dutertre, responsable équipements matériaux chez Colas pour le territoire sud-est. Si l’on veut respecter le talutage naturel d’environ 35°, le bras de 22 m d’une pelle équipée d’un godet de 1,20 m de largeur est insuffisant. Deux solutions s’imposent : taluter plus raide mais avec des risques d’instabilité, ou laisser des cailloux au fond entre 4 et 8 m d’épaisseur, c’est-à-dire 30 % à 40 % du gisement. »
La carrière d’Aigues-Vives (30) qui appartient à CMSE, l’entité carrières du Sud-Est de Colas, produit annuellement 250 000 tonnes de matériaux alluvionnaires, des sables et des gravillons silico-calcaires à destination du béton prêt à l’emploi (CMSE exploite une centrale sur le site), de la préfabrication, de la fabrication d’enrobés, plus une petite activité TP ainsi qu’une activité matériau de décoration, via le négoce.
La production est proche de l’autorisation qui court jusqu’en 2042 pour exploiter les 20 ha du site. L’exploitation est opérée hors d’eau et en eau. Dans le premier cas, le matériau est foisonné à la pelle, mis en andains et repris à la chargeuse pour alimenter la trémie d’un convoyeur de plaine. C’est une pelle de 50 tonnes qui travaille successivement dans la partie hors d’eau et celle en eau. La partie hors d’eau présentant une granulométrie plus fine que la partie sous eau, les deux ressources sont mélangées par une chargeuse et acheminées vers deux cribles et un traitement de sable afin de sortir un sable 0/4 roulé, un 0/4 recomposé, un 4/16 et un 16/22. La partie supérieure à 22 mm est traitée par deux broyeurs à cône puis classée par deux cribles qui sortent trois fractions (0/2 – 2/6 et 6/10).
Des lentilles au fond
C’est au moment où l’exploitant était en cours de renouvellement de l’arrêté préfectoral, en 2019, qu’il s’est interrogé sur la méthode d’extraction du gisement. « Il nous fallait exploiter au maximum le gisement autorisé pour ne pas consommer trop de foncier, explique Aymeric Dutertre. Nous avons expérimenté plusieurs techniques alternatives ». D’abord une drague à grappin, mais l’essai n’a pas été satisfaisant en raison de la profondeur du gisement qui n’est pas suffisante pour créer l’éboulement puis le foisonnement nécessaire pour ce type d’extraction. Le gisement présente également des zones indurées, irrégulières, sous forme de lentilles qui peuvent atteindre une longueur de 20 m à 30 m sur 1 m d’épaisseur. « La benne bute sur ce matériau et, à proximité, il n’y a pas d’éboulement », détaille le responsable équipements. C’est cette particularité qui éliminera le deuxième matériel testé, une dragline. « Elle fonctionnait bien, mais quand le godet tombait sur une lentille, on pouvait le retourner ou casser des câbles. » En outre, la dragline ne permettait pas de draguer à nouveau les zones insuffisamment exploitées. L’exploitant, sans l’expérimenter, étudie la drague à chaîne sur berge, un modèle de la marque Pelerin. « Il y avait des points positifs et on aurait pu à ce stade se passer de convoyeurs flottants, commente Aymeric Dutertre. Il s’agissait d’un matériel électrifié travaillant en continu. Mais compte tenu des lentilles, il y avait des possibilités d’échec. »
CMSE envisage aussi le scraper à godet. Là encore, même risque d’échec pour des raisons identiques.
Draguer à nouveau les zones déjà exploitées
C’est la drague flottante qui apparaît dès lors comme la bonne solution. « Elle est entièrement électrifiée et travaille en butte, explique Aymeric Dutertre. On estime que lorsqu’on rencontrera une lentille, la drague la sous-cavera et la lentille cassera. De plus, la chaîne ne travaille pas uniquement avec son poids mort mais avec le câble de tirage qui permet d’entrer dans le gisement et de grignoter le matériau. »
Dernier avantage : la drague flottante pourra travailler sur les zones du lac déjà exploitées et récupérer du matériau laissé en place par la pelle hydraulique. Il ne restait plus qu’à trouver la drague. Sur le marché, l’offre était apportée par deux constructeurs, Beyer et Rohr. Or le premier a cessé cette activité en 2020. L’exploitant passe alors commande au second d’une machine conforme à ses besoins. Mais en 2021, Rohr connaît des difficultés financières et ne peut pas finaliser le dossier. « Les acquéreurs du constructeur allemand nous proposent de reprendre la demande, mais nous ne sommes pas tombés d’accord », explique-t-on chez Colas.
Restait l’occasion. « Il nous fallait une machine aux dimensions adaptées aux besoins du site et qui puisse fonctionner de manière pérenne dans les vingt prochaines années, explique Aymeric Dutertre. Nous avons demandé à Rohr si des machines étaient disponibles, et nous avons sollicité des sociétés de maintenance pour qu’elles se renseignent. » Finalement, c’est Haladjian qui dénichera la perle rare, avec ce modèle Rohr KS160, à l’arrêt dans la carrière des Chênes, à Andancette (26), un site exploité par Eiffage. « Elle n’était pas trop loin de chez nous », se rappelle Aymeric Dutertre qui va voir la machine sans tarder. « Nous demandons à Haladjian de l’acquérir auprès du vendeur, de la démonter, de la transporter et de la remonter chez nous. Nous confions aussi à Haladjian un reconditionnement complet de la drague, fondé sur son expertise et sur la mienne », détaille le responsable équipements matériaux chez CMSE.
Le contrat passé avec Haladjian atteint 2 M€, à quoi il faut ajouter des convoyeurs flottants, commandés par Colas à IECS, pour un budget de 700 000 €.
Phasage à 20 ans
Toute une infrastructure est mise en place pour extraire le matériau de la carrière. Ce sont, outre la machine, 4 convoyeurs flottants (pour une longueur totale de 170 m) et les 4 convoyeurs de plaine de la carrière pour un linéaire de 600 m. Mais aussi 4 plots en béton de 2,5 t pour le positionnement dynamique de la drague, et 4 plots de 5 t pour le tirage de la drague pendant l’extraction. Les uns et les autres étant déplaçables au chariot télescopique au gré des besoins. « Avec 56 godets de 160 l, notre drague peut théoriquement extraire 600 t/h, explique Aymeric Dutertre. Mais compte tenu de la capacité des convoyeurs de plaine, nous pensons travailler selon un débit de 350 t/h. Sachant qu’il faudra gérer le déplacement et le positionnement des convoyeurs flottants, nous comptons sur une utilisation effective entre 60 % et 70 % du temps. C’est pourquoi nous visons plutôt un débit de 250 t/h à la journée. » La pelle précédemment utilisée, avec son godet de 1 000 l, avait un débit de 100 à 150 t/h avec des cycles d’au moins 45 secondes, et travaillait un peu plus de 2 000 h/an.
La drague permettra d’extraire le matériau sous eau jusqu’à 15 m, la limite autorisée, bien que la machine soit dotée d’une élinde de 38 m lui permettant d’aller au-delà de 20 m, mais qui ne sera pas nécessaire. C’est toute une stratégie qu’il a fallu mettre en place à l’exploitation. « Nous avons établi un plan de phasage à 20 ans, décrit Aymeric Dutertre. Il prévoit le positionnement des convoyeurs de plaine et des convoyeurs flottants – en y ajoutant des convoyeurs terre-eau pour établir les jonctions entre eux, de manière à atteindre les quatre angles du gisement. On ne peut pas prendre le risque qu’il manque 50 m de convoyeur flottant et qu’on ne puisse pas aller chercher le gisement, ou encore qu’on ne puisse pas faire la jonction avec le convoyeur de plaine. Il faudra laisser des banquettes pour positionner le futur convoyeur de plaine. »
100 % électrique
La drague de 40 m de long et d’une largeur de 7 m est dotée de deux coques longitudinales et d’une coque transversale à l’arrière, l’ensemble formant un U. Les coques latérales sont reliées entre elles par deux portiques, à l’avant et au centre. Elle est 100 % électrique, alimentée en 20 000 V par un câble qui chemine le long des convoyeurs depuis un transformateur embarqué qui a été ajouté pour obtenir du 400 V. Auparavant, la drague était alimentée en basse tension par un transformateur au sol situé sur la berge. Une armoire électrique distribue l’énergie à tous les moteurs de la machine ainsi qu’à ceux des convoyeurs flottants qui sont également alimentés par la drague. « C’est EIE Guerrier qui a réalisé le lot électricité de puissance, y compris la partie électricité sur les convoyeurs flottants, l’ensemble étant géré par le logiciel Titan. Une tablette permet de piloter le réseau des convoyeurs flottants et de plaine », explique Aymeric Dutertre.
La chaîne est animée par des moteurs hydrauliques alimentés par un groupe hydraulique. « Nous aurions préféré installer des moteurs électriques pour l’élinde afin d’éviter la présence d’un dispositif hydraulique sur le lac, mais les délais d’approvisionnement ont rendu cette option irréalisable », regrette le responsable technique. Un dispositif de rétention de l’huile a été installé sur le groupe hydraulique qui utilise une huile bio. Les flexibles ont été remplacés, et la drague est équipée de kits anti-pollution.
Automate et suivi en direct
La drague est équipée des moyens électroniques nécessaires pour son pilotage et le suivi de son travail, comme le précise Aymeric Dutertre : « Elle dispose d’un suivi par géolocalisation avec une précision de l’ordre du centimètre et d’un capteur d’inclinaison de l’élinde. Avec ce dernier paramètre et la longueur de l’équipement, on sait à tout moment où se trouve le bout de l’élinde et donc la profondeur de passe. Ces données sont enregistrées, et l’opérateur sait où il a extrait et où il doit récupérer des matériaux. Ce système a été fourni par Cadden. » La production est également mesurée en temps réel par un système de bascule de pesage positionnée sur le premier convoyeur flottant, à la sortie de la drague. Tecma Automatismes a créé et fourni un automate et les programmes destinés à remplacer les commandes qui étaient initialement manuelles. « Le déplacement sur le plan d’eau, la vitesse de la drague et la vitesse de la chaîne demeurent, quant à elles, manuelles, car ces critères sont soumis au ressenti de l’opérateur, alors que le démarrage des équipements est du ressort de l’automate, avec des sécurités et des sirènes d’alerte conformes aux normes. Nous avons ajouté des capteurs analogiques, sur pression hydraulique, débit excessif par rapport à la capacité des convoyeurs qui communiquent avec l’automate. Des capteurs de présence d’eau ont été montés dans les caissons, bien que ces derniers soient cloisonnés », explique le responsable. S’ajoutent à ces équipements un anémomètre analogique pour gérer l’amarrage des convoyeurs en cas de nécessité, un capteur électronique de l’inclinaison de la machine. Un détail : la drague n’était pas conforme en matière de dispositifs de sécurité physique. CMSE a missionné Ageox pour un audit initial avant le démontage, avec des préconisations pour améliorer la sécurité de la machine. Sur cette base, l’auto-certification CE de la drague par son nouveau propriétaire est en cours.
Délais tenus
L’exploitant se déclare très satisfait des prestations d’Haladjian : « C’est un projet qui présentait un nombre d’aléas potentiels, et que nous avons bien préparé avec les équipes d’Haladjian. Ce partenaire nous a donné un planning en juillet 2023 qui a été tenu au jour près », se félicite Aymeric Dutertre. C’est aussi un projet vertueux. « Sur le plan foncier mais aussi concernant les émissions de carbone qui seront réduites de 61 % en Scope 1, car nous supprimons une pelle et une chargeuse, ainsi que des machines affectées aux opérations de découverte. Ces machines seront moins nombreuses car la drague pourra extraire le matériau directement dans des zones hors d’eau, moyennant un simple décapage de la terre végétal sur 50 cm, contre une découverte de 3 m précédemment. » Lors des premiers essais, la drague reconditionnée est montée à plus de 500 t/h…
Michel Roche
Image : La drague sur son nouveau lieu d’exploitation. A l’arrière on distingue les convoyeurs acheminant les matériaux à terre.
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