Causes de rupture des câbles métalliques de treuils miniers : fatigue, usure, corrosion et redistribution des charges

Un câble d’extraction minier n’est pas une barre d’acier pleine. C’est un assemblage mobile de fils et de torons enroulés en hélice. À chaque cycle d’extraction, ces éléments supportent une tension variable, fléchissent sur les poulies ou s’enroulent sur les tambours, se tordent, appuient sur les fils voisins et subissent de petits mouvements relatifs. Il en résulte un système mécanique distribué dans lequel les dommages peuvent naître à une surface, à un contact interne, dans une piqûre de corrosion ou sur un défaut local avant de devenir visibles à l’échelle du câble.

La rupture finale n’identifie donc pas nécessairement la cause initiale. L’usure progressive, la fatigue, la corrosion ou des ruptures de fils antérieures peuvent réduire la capacité portante effective. Des essais sur câbles complets montrent en outre que l’usure et les fils rompus peuvent redistribuer la charge, de sorte que les fils restants finissent par céder par surcharge ductile. À l’inverse, une forte surcharge ponctuelle, une défaillance de l’attache ou une non-conformité du matériau peuvent produire un autre historique. Comprendre la rupture d’un câble d’extraction minier exige donc de distinguer le mécanisme de dégradation initial, la propagation des dommages, la perte de section effective et le mode de rupture final. (Schrems, 1994; Chang et al., 2019; Zhang et al., 2017; Singh, Mallick and Verma, 2016)

Comment les preuves ont été examinées

Cet article constitue une revue narrative d'ingénierie fondée sur la recherche, et non une revue systématique, une méta-analyse ou une étude exhaustive de la littérature. Des recherches ciblées ont été menées dans les bases de données d'éditeurs de revues et les registres DOI concernant la dynamique des treuils de mine, le fretting des câbles métalliques, la fatigue par flexion, l'usure, la fatigue-corrosion, la torsion, la redistribution des charges en cas de rupture de fils, les expertises de défaillance, le contrôle électromagnétique et les essais de résistance résiduelle. Les recherches et la vérification des normes ont été achevées le 3 septembre 2026. La priorité a été accordée aux études originales évaluées par des pairs, aux données probantes spécifiques aux mines, aux expériences sur câbles complets et aux défaillances en service ; les essais sur fils isolés et multifilaires n'ont été conservés que pour les conclusions relatives aux mécanismes. Les notices officielles des catalogues ISO et BSI, le texte actuel du code eCFR, la documentation de la MSHA, les directives du HSE britannique et le code approuvé de la Nouvelle-Galles du Sud d'avril 2026 ont fait l'objet de vérifications distinctes.

Les combinaisons de recherche représentatives comprenaient “ câble de treuil de mine ”, “ fatigue du câble d'extraction de mine ”, “ frettage des câbles métalliques ”, “ fatigue-corrosion des câbles de mine ”, “ fatigue par flexion des câbles métalliques ”, “ CND des câbles Koepe ”, “ redistribution de charge des fils rompus ”, “ inspection des câbles de puits de mine ” et “ analyse des défaillances des câbles de extracción minière ”. Les études ont été retenues lorsqu'elles contribuaient directement à la dynamique des treuils de mine, aux mécanismes d'endommagement des câbles ou des fils, à l'analyse des défaillances, à l'inspection ou à l'interprétation de la résistance résiduelle. Les études générales sur les câbles métalliques ont été dépriorisées, sauf en l'absence de données spécifiques aux mines ou si la clarification d'un mécanisme était nécessaire. Les listes de références et les pistes de citation des articles principaux pertinents ont été examinées de manière sélective afin de localiser des études originales supplémentaires.

Les types de preuves sont identifiés dans le texte car un modèle, un essai au niveau du câble, une expérience accélérée sur câble complet, un cas médico-légal et un seuil juridique répondent à des questions différentes. Les résultats contradictoires ont été interprétés à la lumière de l'échelle des essais, du chargement, de l'environnement et de la question de savoir si une étude a mesuré l'amorçage ou la propagation des fissures. Plusieurs articles expérimentaux cités proviennent de groupes de recherche interconnectés de l'Université des mines et de la technologie de Chine ; ils forment un programme de recherche cohérent, et non de multiples réplications indépendantes. Des données indépendantes d'ordre médico-légal, de surveillance sur site et issues de câbles réformés provenant des États-Unis, de l'Inde, de la Turquie, de la Pologne et de la Slovaquie élargissent cette limite, mais ne l'éliminent pas.

Un câble d’extraction subit un historique de charges, et non une charge statique unique

La charge suspendue nominale ne décrit pas l'ensemble des contraintes imposées à un câble d'extraction minière. L'accélération, la décélération, les vibrations, la variation de la longueur suspendue, la flexion, la torsion et les régimes transitoires de fonctionnement modifient à la fois la tension du système et les conditions locales aux points de contact des fils.

La modélisation du système réalisée par Wang, Zhang et Ge illustre la différence entre les échelles globales et locales. Pour un modèle spécifique de treuil de mine de charbon, les auteurs ont calculé une tension dynamique du câble variant de 0 à 30,9 kN. Ils ont ensuite déterminé des charges de contact entre câbles de 38,3, 60,5, 102,7 et 378 N, ainsi que des déplacements relatifs de 62,5 et 113,2 μm au niveau de points de contact particuliers. Il s’agissait de données issues de simulations destinées à des essais ultérieurs sur les câbles — et non de mesures sur le terrain, ni de charges de calcul, ni de limites transposables à un autre puits. Leur valeur est d’ordre conceptuel : le mouvement à grande échelle d’un treuil peut générer des mouvements internes de faible amplitude susceptibles de provoquer des dommages par frottement. (Wang, Zhang et Ge, 2013 ; Wang et al., 2012)

La profondeur du puits importe parce qu'un câble suspendu plus long ajoute un poids propre et modifie la réponse dynamique du système. La profondeur à elle seule ne provoque pas de défaillance ; elle agit de concert avec la masse du câble, la charge utile, le profil de vitesse, le type de treuil, la géométrie et le service. L'utilisation de formules de résistance minimale dépendant de la longueur dans la réglementation minière reflète la nature changeante de ce problème de conception, mais une formule légale de coefficient de sécurité ne constitue pas une prédiction de la probabilité de rupture pour un câble particulier.

Rester en deçà d'une limite de charge nominale n'élimine par conséquent pas les dommages cycliques. L'état dépend du spectre de charge et du système câble-machine d'extraction, et non pas uniquement de la plus grande charge statique.

La flexion et les contacts internes créent des dommages locaux répétés

Une poulie ou l'entrée sur un tambour imposent à un câble une flexion continue. Cette courbure répétée engendre une flexion primaire du câble, ainsi qu'une flexion secondaire et des contraintes de contact au niveau des torons et des fils. Les fils et les torons adjacents exercent également des pressions les uns sur les autres tout en se déplaçant. Ces différents mécanismes pouvant interagir, la fatigue ne doit pas être appréhendée comme un processus uniforme.

Une expérience accélérée sur corde complète menée par Zhang et ses collègues a consisté à plier de manière répétée des cordes à âme fibreuse 6×19 sur des poulies en acier et en nylon modifié. Dans ce dispositif d’essai, la corde utilisée avec la poulie en nylon modifié a atteint une durée de vie en fatigue de flexion plus de deux fois supérieure à celle rapportée pour la corde utilisée avec la poulie en acier. Cette étude démontre que le matériau de la poulie et le comportement au contact peuvent influencer l’évolution des dommages. Elle n’établit toutefois pas de coefficient multiplicateur de durée de vie universel : la structure de la corde, le diamètre et la rainure de la poulie, la charge, la vitesse, l’environnement ainsi que l’échantillon limité de l’expérience limitent la généralisation des résultats. (Zhang et al., 2013)

Ce résultat ne prouve pas non plus que les poulies synthétiques soient intrinsèquement plus sûres. L’ISO 4309:2017, qui couvre les câbles de grues, treuils et palans plutôt que de constituer la norme par défaut des câbles de puits de mine, avertit que les systèmes utilisant exclusivement des poulies synthétiques ou des garnitures synthétiques avec un enroulement monocouche sur tambour peuvent accumuler des ruptures de fils internes avant que des signes extérieurs suffisants n’apparaissent. La leçon défendable est que le câble et la poulie forment un système de contact interactif : modifier le matériau ou la géométrie peut changer à la fois la vitesse d’endommagement et l’endroit où il devient détectable. (ISO 4309:2017)

Fretting : moins de frottement ou de glissement ne signifie pas forcément moins de dommages

Le fretting est un endommagement de surface causé par de petits mouvements relatifs répétés sous charge de contact. Dans un câble, il peut se produire entre fils ou entre torons. L’usure par fretting enlève de la matière ; la fatigue par fretting désigne l’amorçage et la propagation de fissures favorisés par ce contact cyclique. La corrosion par fretting implique en outre des réactions de surface chimiques ou électrochimiques. Ces termes sont liés mais ne sont pas interchangeables.

Lors de l’expertise d’un câble antigiratoire de skip provenant d’une mine souterraine, Schrems a constaté des ruptures associées à l’usure entre torons et à la fatigue. La fractographie a aussi montré pourquoi la marque d’usure la plus évidente ne coïncide pas forcément avec l’origine exacte de la fissure : les fissures peuvent s’amorcer là où l’état de contrainte multiaxial local est le plus endommageant, y compris à un endroit visuellement moins spectaculaire. Il s’agit d’une seule défaillance en service, et non d’une preuve de fréquence générale, mais c’est une preuve directe, propre aux câbles miniers, que la perte de métal visible peut à elle seule être un indicateur incomplet de la cause première. (Schrems, 1994)

Des essais contrôlés multi-fils menés par Peng et ses collègues ont utilisé un assemblage hélicoïdal à sept fils — six fils extérieurs de 1 mm autour d’une âme de 1,1 mm — en conditions sèches de laboratoire. Lorsque la charge latérale est passée de 80 à 320 N, le coefficient de frottement stabilisé est tombé d’environ 0,73 à 0,66, tandis que la profondeur d’usure maximale est passée de 10,9 à 23,1 μm et la largeur d’usure moyenne de 111,5 à 135,8 μm. Ces résultats valent pour la géométrie des fils, la tension, l’amplitude de fretting et l’environnement de l’étude ; ce ne sont pas des limites de service pour les câbles miniers. L’expérience étaye une conclusion plus étroite : un frottement mesuré plus faible peut coexister avec une usure plus importante, car la charge normale, la pression de contact et l’énergie dissipée varient aussi. (Peng et al., 2023)

D’autres essais multi-fils issus de la même lignée de recherche montrent que la fréquence, la tension des fils et la géométrie du contact hélicoïdal peuvent modifier le frottement et l’usure. Ces études améliorent la compréhension des mécanismes mais ne doivent pas être comptées comme une réplication indépendante sur le terrain, et leurs bancs d’essai ne reproduisent pas tous les contacts d’un câble complet. (Huang et al., 2025)

La bonne conclusion n’est pas qu’un frottement plus faible cause davantage de dommages. C’est que le coefficient de frottement ou le glissement relatif ne peuvent à eux seuls représenter l’état du câble. La pression de contact, la répartition des contraintes, les débris, la lubrification, l’évolution de la géométrie des traces et la transition entre régimes d’adhérence, de glissement partiel et de glissement total comptent aussi.

L’usure externe enlève du métal et peut réduire la durée de vie en fatigue ultérieure

L’usure externe au niveau d’une poulie, d’une gorge ou d’un croisement de tambour multicouche n’est pas seulement esthétique. Elle réduit la section métallique, modifie la géométrie locale, concentre les contraintes et perturbe la répartition des charges. La réduction de diamètre, la perte de section métallique et la force de rupture résiduelle sont des indicateurs d’état liés, mais ce ne sont pas des mesures équivalentes.

Chang et ses collègues ont mené une étude accélérée sur câble complet avec un câble de transmission 6×19 à âme textile de 9,3 mm dont la force de rupture initiale mesurée était de 52,5 kN. Dans la séquence d’usure câble–poulie la plus sévère rapportée, la force de rupture est passée d’environ 48 à 23 kN, et l’endurance ultérieure en fatigue de flexion d’environ 6 200 à 200 cycles. Ces valeurs décrivent les résultats finaux d’un banc d’essai pour petit câble utilisant une poulie en acier Q235. Ce ne sont ni des durées de service attendues en puits de mine, ni des bornes d’incertitude, ni des critères de dépose ; l’article ne démontre pas que la même perte en pourcentage se produit sur un câble d’extraction minier de taille réelle. (Chang et al., 2025)

Dans le même programme de recherche, une séquence d’usure câble–câble a réduit la force de rupture d’environ 50 à 46 kN, soit une variation plus faible que dans la séquence câble–poulie de cette étude. Il serait infondé d’en conclure que l’usure câble–poulie est toujours plus sévère : les bancs représentaient des contacts différents et utilisaient des charges, vitesses et longueurs de contact différentes. La comparaison dépend des dispositifs expérimentaux.

Des travaux d’usure contrôlée et par éléments finis ont en outre montré que des traces en forme de gorge ou irrégulières peuvent produire des contraintes et une répartition des charges non uniformes. Pourtant, la défaillance en service étudiée par Schrems a montré que la perte visible la plus profonde ne localise pas toujours l’origine de la fatigue. Le diamètre moyen peut donc passer à côté d’une trace locale profonde, d’une orientation défavorable, de ruptures groupées ou de dommages internes. (Chang et al., 2019; Schrems, 1994)

La lubrification modifie le régime de contact ; elle n’élimine pas la fatigue

Une lubrification adaptée peut réduire le frottement et l’usure et contribuer à la protection contre la corrosion dans des conditions appropriées. Dans le système à sept fils de Peng et ses collègues, le coefficient de frottement stabilisé était d’environ 0,16–0,22 avec l’huile testée, contre environ 0,58–0,75 à sec. Les largeurs d’usure à sec étaient d’environ 160–240 μm, contre environ 40–120 μm avec lubrification. Les mécanismes observés changeaient aussi : les contacts secs présentaient une usure abrasive, adhésive et par fatigue, tandis que les contacts lubrifiés étaient davantage dominés par les processus abrasifs et de fatigue. (Peng et al., 2023)

Ce résultat démontre un effet protecteur dans les conditions testées, et non une spécification universelle de lubrifiant ou un intervalle de relubrification. Il a été obtenu avec un seul lubrifiant de laboratoire et un petit assemblage multi-fils, et non avec un câble minier en service. La chimie et la viscosité du lubrifiant, la méthode d’application, la contamination et la compatibilité avec l’âme et le revêtement du câble influent toutes sur les performances.

Les systèmes d’extraction à friction ou Koepe ajoutent une contrainte : l’adhérence entre le câble et la poulie ou le tambour d’entraînement fait partie de la conception du système. Le guide du HSE britannique indique que les lubrifiants ou enduits appliqués à l’extérieur des câbles de machines à friction ne doivent pas réduire sensiblement le coefficient de frottement entre le câble et le tambour moteur, et met en garde contre la surlubrification, qui peut provoquer un glissement du câble ou une course irrégulière. Davantage de lubrifiant n’est donc pas automatiquement plus sûr, et un enduit inadapté peut entrer en conflit avec les exigences d’adhérence. (HSE) Le guide du HSE sur les câbles de puits note aussi qu’un lubrifiant externe peut limiter la pénétration de la saleté et des grains abrasifs qui augmenteraient sinon l’abrasion, tandis qu’un usage excessif de lubrifiant collant peut attirer ces grains et réduire la durée de vie du câble. Il s’agit d’une recommandation générale sur les câbles de puits, et non d’un résultat de l’expérience de Peng. Les instructions des fabricants du câble et de la machine d’extraction, la conception approuvée du système d’extraction et les règles minières applicables doivent régir la spécification et la pratique d’application. (HSE)

L’analyse d’expertise de deux câbles utilisés dans des mines de charbon souterraines a relevé une mauvaise lubrification associée à l’usure et à la corrosion. Cela étaye une lubrification insuffisante comme facteur contributif dans ces cas, et non comme cause unique ou dominante dans l’ensemble des mines. (Singh, Mallick and Verma, 2016)

L’ISO 3156:1976 traite des caractéristiques et essais des produits d’imprégnation, lubrifiants et enduits de service utilisés pour les câbles d’extraction minière à torons. C’est une norme de matériaux et d’essais ; elle ne fixe pas un intervalle de relubrification sur site valable pour tous les puits.

Corrosion et fatigue interagissent ; le pH seul ne prédit pas la durée de vie du câble

La corrosion peut enlever du métal, créer des piqûres et altérer l’état protecteur de la surface. Sous chargement cyclique, les piqûres et autres défauts de surface peuvent concentrer les contraintes et devenir des sites d’amorçage de fissures. La corrosion-fatigue est donc un processus couplé : l’environnement modifie la surface à partir de laquelle la fissuration mécanique peut s’amorcer, tandis que la déformation cyclique et le contact perturbent sans cesse cette surface.

Wang et ses collègues ont testé des fils lisses de 1 mm prélevés sur un câble minier 6×19. Le fil avait une résistance à la traction déclarée de 1 750 MPa et a été testé dans des solutions de laboratoire de pH 2,97, 6,97 et 9,97. La solution acide a produit les durées de vie en fatigue les plus courtes parmi les conditions examinées. Ce résultat à l’échelle du fil étaye l’effet de la chimie de cette solution sur l’amorçage des fissures ; il ne montre pas que l’eau acide de mine provoque à elle seule la rupture d’un câble complet ni que le pH suffit à décrire l’environnement. (Wang et al., 2016)

La même étude montre pourquoi les nombres de cycles doivent être utilisés avec prudence. À une contrainte maximale de 800 MPa en solution neutre, l’étude a rapporté environ 72 000 cycles à 2 Hz et un rapport de contrainte R = 0,5, contre environ 5 700 cycles à 5 Hz et R = 0,05. Ce sont des résultats d’essais sur fils lisses de 1 mm dans des solutions définies, et non une plage de durée de vie des câbles miniers. L’endurance en fatigue présente aussi couramment une dispersion, et l’article ne présentait pas ces deux valeurs comme des moyennes universelles.

Les résultats d’autres études de corrosion-fatigue peuvent sembler contradictoires lorsqu’ils mesurent des stades différents. Les essais sur fils lisses incluent l’amorçage des fissures ; les éprouvettes préfissurées privilégient la propagation. La fréquence modifie le temps d’exposition par cycle, le rapport de contrainte modifie la contrainte moyenne et la fermeture de fissure, et la chimie de la solution ne se résume pas au pH. Une tendance observée pour l’amorçage ne peut pas être appliquée automatiquement à la propagation des fissures dans un câble complet.

Des essais de fretting-corrosion sur fils croisés en traction-torsion ajoutent une autre complication. Dans une étude, des indicateurs mécaniques tels que l’énergie dissipée, la profondeur d’usure et la propagation des fissures augmentaient sous certaines variations de chargement, tandis que la réponse de corrosion électrochimique évoluait en sens inverse. L’usure mécanique et la réaction électrochimique sont des voies d’endommagement distinctes ; intensifier l’une n’augmente pas nécessairement l’autre. Il s’agissait d’une étude de laboratoire sur fils croisés, et non d’un câble en service. (Wang, Zhu and Song, 2020)

La conclusion technique défendable est conditionnelle : la réponse en corrosion-fatigue dépend de la chimie de la solution, du temps d’exposition, de l’amplitude et du rapport de contrainte, de la fréquence, de la construction du câble, de la lubrification et des dommages préexistants.

Torsion, installation et conformité des matériaux ajoutent des risques différents

Torsion résiduelle ou imposée

La torsion modifie la manière dont les fils et torons disposés en hélice s’appuient, glissent et fléchissent les uns contre les autres. Lors d’essais accélérés de flexion sur câbles complets, Hu et ses collègues ont imposé des torsions et détorsions et ont rapporté une baisse à peu près linéaire de l’endurance en fatigue de flexion sur la plage angulaire testée. Les deux sens augmentaient l’allongement, la torsion étant plus endommageante que la détorsion dans cette configuration. (Hu et al., 2023)

Cet ordre n’est pas universel. Une torsion imposée en laboratoire n’est pas identique à toute erreur d’installation ou source de rotation en service, et la réponse dépend de la construction du câble, du sens de câblage, de la charge et de la géométrie du banc. La conclusion étayée est qu’une torsion résiduelle ou imposée peut modifier le contact interne, le développement des traces d’usure et l’endurance en fatigue de flexion. L’installation et le remplacement du câble doivent donc maîtriser la torsion conformément à la documentation du câble et de la machine d’extraction.

Conformité des matériaux et de la fabrication

Un endommagement prématuré peut aussi survenir lorsque le câble livré ne correspond pas au matériau ou à la construction déclarés. Peterka et ses collègues ont examiné un câble de treuil de forage endommagé prématurément et un échantillon de réserve inutilisé. Leur analyse d’expertise et métallurgique a montré que le câble avait été fabriqué dans une nuance différente de la classe déclarée de 1 770 MPa. Des fils de résistances différentes dans la couche extérieure des torons se déformaient différemment ; les fils moins résistants se libéraient, roulaient et se rompaient après une courte durée de service. (Peterka et al., 2014)

Il s’agit d’un cas unique de treuil de forage, et non d’une preuve que la non-conformité de fabrication est une cause fréquente de rupture en puits de mine. Il montre toutefois pourquoi l’achat exige plus qu’une valeur nominale de force de rupture : la construction, la nuance, le câblage, le revêtement, l’âme, la lubrification, les certificats d’essai et les preuves de réception doivent correspondre à l’usage approuvé.

L’ISO 3154:1988 spécifie les conditions techniques de livraison des câbles d’extraction minière à torons dans son domaine ; l’ISO 5614:1988 joue un rôle comparable pour les câbles d’extraction clos. L’EN 12385-6 fixe des exigences particulières pour les câbles à torons de puits de mine dans le cadre de l’EN 12385, tandis que l’EN 12385-7 spécifie des exigences supplémentaires pour les câbles d’extraction entièrement clos et les câbles de guidage semi-clos ou clos des puits de mine. La conformité à la livraison est nécessaire, mais elle n’établit pas l’état en service après installation.

Les fils rompus modifient le cheminement des efforts avant la rupture finale

Un fil rompu n’est pas qu’un chiffre. Dès qu’il cesse de porter sa part prévue, les efforts et contraintes se redistribuent dans la structure restante. La localisation et le regroupement des dommages peuvent donc compter autant que le nombre total de ruptures.

Zhang et ses collègues ont introduit dans des câbles complets des schémas contrôlés de ruptures de fils de surface et les ont soumis à des flexions répétées. Les essais et l’analyse associée ont montré une augmentation des contraintes et des efforts de contact dans les torons intérieurs après les ruptures de surface. Parmi les configurations testées, un schéma concentré 1×4 a produit la réponse la plus sévère. Cela ne fait pas de quatre ruptures adjacentes un seuil universel de dépose : les défauts ont été créés dans une seule construction de câble, et les critères réglementaires dépendent du type de câble, de la longueur de référence et de la juridiction. L’étude étaye la conclusion, au niveau du mécanisme, que des dommages concentrés peuvent avoir plus de conséquences que le même nombre de ruptures dispersées. (Zhang et al., 2017)

La même étude a permis de distinguer les fractures dues à l’usure ou à la fatigue de la surcharge ductile sur les câbles ayant résisté jusqu’à la rupture finale. Des essais d’usure contrôlée ont mis en évidence une séquence comparable, les câbles extérieurs fortement usés cédant en premier, puis les câbles internes supportant des charges modifiées. C’est pourquoi une surcharge ductile sur les derniers câbles encore intacts ne prouve pas automatiquement qu’une charge utile excessive soit à l’origine de l’événement. Il peut s’agir du mode de rupture final après que des dommages progressifs ont réduit la section effective. (Chang et al., 2019)

Cette séquence n'est pas inévitable. Une surcharge ponctuelle, une défaillance de fixation, un événement de choc ou un défaut de matière peut engendrer une chaîne d'événements différente. Les éléments probants plaident fortement en faveur d'une distinction entre le mécanisme de dégradation initial et le mode de rupture final lors de l'analyse des défaillances.

Inspection des câbles d’extraction : l’aspect, l’âge et la capacité nominale ne permettent pas d’établir l’état complet

L'examen visuel est indispensable, mais la surface ne peut révéler chaque défaut interne. La mesure du diamètre peut mettre en évidence certaines formes d'usure ou de déformation, tandis que les méthodes électromagnétiques ou par fuite de flux magnétique peuvent indiquer des défauts localisés et une perte de section métallique. Ni la réduction du diamètre ni un enregistrement de CND ne constituent automatiquement une mesure directe de la résistance à la rupture restante.

Les essais destructifs sur des cordages mis hors service, menés par Tytko et ses collègues, illustrent pourquoi l’âge calendaire constitue également un indicateur incomplet. Un cordage de 60 mm imprégné de plastique, retiré après 50 mois, a présenté une réduction de 7,91 TP3T de la force de rupture cumulée de ses fils. Une autre corde de 61 mm retirée après 48 mois présentait une dégradation cumulée des fils d’environ 201 TP3T et une réduction de 23,251 TP3T de la force de rupture de la corde dans son ensemble. Il s’agit là d’observations portant sur deux cordes différentes, et non d’une comparaison statistiquement représentative ni d’une règle de remplacement au bout de quatre ans. L’analyse stochastique de l’étude confirme également que les résultats relatifs à la résistance des fils forment des distributions plutôt qu’une valeur déterministe unique. (Tytko et al., 2025)

Onur a rendu compte de trois campagnes d’inspection électromagnétique in situ menées sur quatre câbles de tête Koepe à torons triangulaires de 38 mm (6 × 37) au puits n° I de Kozlu, en Turquie. Ces travaux ont permis de suivre les indications de perte de surface métallique et de défauts localisés, et de calculer leur incidence sur le coefficient de sécurité. Ils n’ont pas permis de valider de manière destructive chaque indication ni d’établir une relation universelle entre l’amplitude du signal et la résistance résiduelle. L’équipement, la magnétisation, l’étalonnage, la construction du câble, la vitesse et la géométrie des défauts ont tous une incidence sur l’interprétation. (Onur, 2012)

Le bulletin P09-10 de la MSHA décrit un câble de puits de service dont les graves piqûres internes et la corrosion n’avaient pas été suffisamment mises en évidence par les mesures du diamètre ponctuel et les essais de rupture. Le bulletin recommande de recourir à des essais électromagnétiques dans les cas appropriés, car la détérioration interne pourrait autrement passer inaperçue. Il ne précise pas que l’examen électromagnétique remplace l’inspection visuelle. L’inspection visuelle reste nécessaire pour détecter les brins cassés visibles, la corrosion, la déformation, les dommages dus à la chaleur, l’usure locale et l’état des fixations. (MSHA PIB P09-10)

L'évaluation de l'état doit par conséquent combiner des indicateurs et des tendances complémentaires, tel que requis pour l'installation effective. Selon le régime applicable, cela peut inclure des observations visuelles codées par emplacement, des mesures de diamètre initiales et ultérieures, la distribution des fils rompus, des indications de perte de section métallique et de défauts localisés, des essais destructifs ou par tronçonnage, l'historique du service ainsi que les évolutions au fil du temps. L'âge, la résistance à la rupture nominale, le diamètre moyen ou un seul résultat de CND ne doivent pas être considérés comme une évaluation complète.

Systèmes d’ascenseurs miniers

Installation d'un ascenseur minier SEKLIFT pour l'accès vertical sur site minier.

Les normes et réglementations des câbles d’extraction définissent différentes parties du cadre de décision

Les normes de produits, les méthodes d'essai, les directives des organismes de réglementation et la réglementation minière contraignante remplissent des fonctions différentes. Les normes de produits définissent les exigences de livraison pour des constructions de câbles spécifiques. Les normes d'essai définissent la manière dont une propriété est mesurée. La législation minière, les codes approuvés et les autorisations de site régissent l'installation, l'examen, l'essai et le retrait. La publication d'une norme ne la rend pas juridiquement applicable dans tous les pays, et un certificat de produit ne démontre pas l'état actuel du câble.

Normes internationales et européennes

Lors de la vérification, le catalogue ISO présentait l’ISO 3154:1988, l’ISO 3155:1976, l’ISO 3156:1976 et l’ISO 5614:1988 comme documents publiés/en vigueur, tout en signalant des activités d’examen ou de révision pour ces éditions anciennes. L’ISO 3108:2017 restait la méthode d’essai en vigueur pour déterminer la force de rupture mesurée. L’ISO 4309:2017 restait publiée mais était marquée en révision, un document successeur étant en préparation. Les utilisateurs doivent donc vérifier l’édition exigée par le contrat ou la loi au moment de l’application. Statut des normes vérifié le 3 septembre 2026.

• ISO 3154:1988 — conditions techniques de livraison des câbles d’extraction minière à torons dans son domaine déclaré.
• ISO 5614:1988 — conditions techniques de livraison des câbles d’extraction minière clos.
• ISO 3155:1976 — caractéristiques et essais des composants textiles des câbles d’extraction minière à torons.
• ISO 3156:1976 — caractéristiques et essais des produits d’imprégnation, lubrifiants et enduits de service.
• ISO 3108:2017 — méthode d’essai de traction pour déterminer la force de rupture mesurée.
• ISO 4309:2017 — entretien, maintenance, inspection et critères de dépose des câbles de grues, treuils et palans ; complémentaire pour les applications minières uniquement lorsque le cadre applicable y renvoie.

Lors de la vérification, le BSI présentait les BS EN 12385-1:2002+A1:2008, BS EN 12385-2:2002+A1:2008, BS EN 12385-6:2004 et BS EN 12385-7:2002 comme en vigueur et en cours d’examen. La partie 1 fixe les exigences générales de fabrication et d’essai ; la partie 2 définit la terminologie, la désignation et la classification. La partie 6 donne des exigences particulières pour les câbles à torons et plats des puits de mine et s’utilise avec les parties 1 et 2. La partie 7 spécifie, en complément de la partie 1, des exigences de matériaux, de fabrication et d’essai pour les câbles d’extraction entièrement clos et les câbles de guidage semi-clos ou clos des puits de mine, dans le cadre plus large de la série EN 12385. Ce sont des normes de produits, et non des règles universelles de dépose en service. (BSI: Part 1; Part 2; Part 6; Part 7)

États-Unis : la catégorie de mine et le périmètre de l’équipement comptent

L’ancien raccourci « dispositions américaines pour les mines métalliques et non métalliques » est insuffisant. Les règles fédérales actuelles utilisent des sections parallèles mais propres à chaque catégorie :

• 30 CFR Part 56 s’applique aux mines métalliques et non métalliques à ciel ouvert.
• 30 CFR Part 57 s’applique aux mines métalliques et non métalliques souterraines.
• 30 CFR Part 75 s’applique aux mines de charbon souterraines.
• 30 CFR Part 77 s’applique aux mines de charbon à ciel ouvert et aux zones de travail de surface des mines de charbon souterraines.

Dans les dispositions citées relatives aux câbles d’extraction, les §§56.19023, 57.19023, 75.1433 et 77.1433 exigent un examen visuel de la longueur active du câble au moins tous les 14 jours calendaires et, au moins tous les six mois, soit un contrôle non destructif de la longueur active, soit des mesures de diamètre prescrites aux endroits sujets à l’usure. Un examen quotidien s’applique à la partie concernée lorsqu’un état visible peut réduire la résistance. Les sections de dépose correspondantes — §§56.19024, 57.19024, 75.1434 et 77.1434 — incluent une réduction de diamètre due à l’usure dépassant 6 % de la mesure de diamètre de référence et une perte de résistance du câble de plus de 10 % déterminée par CND, aux côtés de critères relatifs aux fils rompus, à la corrosion, à la déformation et aux dommages thermiques. La référence est établie après l’allongement initial mais avant toute usure visible selon les §§56.19022, 57.19022, 75.1432 et 77.1432. (30 CFR Parts 56 and 57; Parts 75 and 77)

Ces pourcentages sont des critères réglementaires américains de dépose pour les câbles relevant du périmètre indiqué, et non des seuils universels de rupture des matériaux. La disposition d’application de la partie 57 et les dispositions de périmètre citées des parties 75 et 77 excluent expressément les câbles utilisés pour les ascenseurs ; l’installation concernée doit donc être correctement classée avant d’appliquer une section. Ils ne doivent pas être transposés automatiquement à un ascenseur minier, à un projet en Turquie ou à une autre juridiction.

Royaume-Uni, Nouvelle-Galles du Sud et Turquie

Le guide du HSE britannique Steel wire ropes in vertical mine shafts s’adresse aux personnes qui fabriquent, choisissent, installent, inspectent, examinent ou entretiennent les câbles d’extraction, d’équilibre, de guidage et de frottement. Ses annexes techniques traitent de la maintenance, de la détérioration et de la dépose. C’est un guide faisant autorité, et non une loi universelle ni un substitut aux obligations légales britanniques en vigueur. (HSE)

Le NSW Code of Practice: Mine shafts and winding systems, version 2, avril 2026, est un code de pratique approuvé en vertu de l’article 274 de la loi NSW Work Health and Safety Act 2011. Il encadre la gestion des dangers principaux pour les puits de mine souterrains et les systèmes d’extraction, y compris les mesures sur le cycle de vie et les câbles. Il est recevable en justice et peut attester de ce qui est connu d’un danger ou d’une mesure de maîtrise ; il ne constitue pas en soi un énoncé exhaustif du droit, et des méthodes équivalentes ou plus exigeantes peuvent être utilisées lorsque le cadre WHS le permet. (NSW Resources Regulator, 2026)

Cet examen n’a pas permis d’établir, à partir d’une source officielle accessible, un régime turc unique pour les câbles d’extraction minière qui pourrait être résumé sans risque pour tous les types de mines et catégories d’équipements. L’étude de terrain turque sur les câbles Koepe citée plus haut est une preuve de recherche, et non une législation. Les projets en Turquie doivent vérifier la législation turque en vigueur sur les mines et la santé-sécurité au travail, les normes TS EN adoptées applicables, les autorisations de la mine et la classification des équipements auprès de l’autorité compétente et de l’ingénieur responsable, plutôt que d’importer des seuils américains, britanniques ou de NSW.

Pour un projet réel, la hiérarchie de référence commence normalement par :

1. Le droit applicable des mines et de la santé-sécurité au travail et les exigences de l’autorité de contrôle.
2. Les autorisations de la mine, le dossier de sécurité du système d’extraction ou le plan de gestion des dangers principaux, et les codes approuvés applicables.
3. Les instructions des fabricants du câble et de la machine d’extraction pour la configuration approuvée.
4. Les normes de produits et d’essais applicables aux câbles miniers.
5. Les recommandations générales sur les câbles d’acier, utilisées uniquement lorsque le cadre applicable y renvoie ou le permet.

Traitez le câble comme un système mécanique surveillé

La rupture d’un câble d’extraction minier se comprend mieux comme une séquence que comme une étiquette. Le chargement dynamique, la flexion, la torsion, la géométrie des contacts, la lubrification et l’environnement peuvent amorcer une usure abrasive ou adhésive, du fretting, des fissures de fatigue, des piqûres de corrosion, des ruptures internes ou une perte locale de section métallique. À mesure que les dommages progressent, la répartition des charges change. Les fils restants peuvent finalement rompre par surcharge ductile, même lorsque c’est une détérioration progressive qui a amorcé la perte de capacité.

Ce modèle ne rend pas toutes les ruptures progressives ou identiques. Il explique pourquoi la cause première ne peut être lue sur une seule surface de rupture, une seule valeur de diamètre, un seul enregistrement de CND, l’âge calendaire ou la force de rupture nominale. Chaque indicateur ne répond qu’à une partie de la question de l’état.

Pour les ingénieurs miniers et les équipes achats, la conséquence pratique est une spécification et une preuve fondées sur le système : adapter la construction et la nuance du câble à la machine d’extraction et à l’usage ; vérifier la conformité du produit ; maîtriser la torsion à l’installation et la lubrification ; conserver les mesures de référence ; suivre l’évolution des constats visuels et de CND localisés ; et appliquer les règles d’examen et de dépose de la juridiction concernée. Les décisions de remplacement doivent rester propres au projet et être prises par l’ingénieur compétent de la mine ou du système d’extraction, dans le cadre juridique et technique approuvé applicable.