Les technologies les plus récentes pour la gestion des ressources minières

Cet article a été initialement publié sur mining.com : Les dernières technologies pour gérer les risques dans les mines

Comment la surveillance de l'IdO à distance et en temps réel peut être appliquée aux mines à ciel ouvert et aux mines souterraines.

Des désastres récents avec des barrages de rejets comme celui du complexe minier de Córrego do Feijão, au Brésil, soulignent la nécessité de programmes durables de surveillance et de gestion des risques pour l'industrie minière. En accord avec le relatório Índice de Mineração Responsável de 2018 da Fundação de Mineração Responsável com base em Amsterdã, muitas empresas de mineração líderes lutam para provar que estão tratando os riscos com eficiência para evitar a falhas nas barragens de rejeitos. Une fois qu'une solution de surveillance a été mise en place, la plupart des exploitants ne parviennent pas à évaluer l'efficacité de leur méthode d'évaluation appliquée. O desafio de ter de cumprir com requisitos ambientais e legais, tendo de aumentar constantemente níveis de produtividade em um ambiente difícil, em constante mudança, dificulta que as minas permaneçam no controladas.

Abordagens de gerenciamento de riscos comuns : leituras manuais e cabos

Pendant longtemps, garantir la sécurité dans les barrages de retenue impliquait l'utilisation d'indicateurs de risque de surveillance, tels que la poropression à travers des leituras manuais et la collecte de données de capteurs de force vibratoire, tels que les piézomètres. Cette méthode traditionnelle nécessite l'utilisation de trabalhadores, ce qui présente des risques pour la santé et la sécurité, mais aussi pour la logistique. Souvent, dans des environnements difficiles d'accès, certaines mines ont besoin d'un hélicoptère et d'une technologie satellite pour recueillir des données dans de grandes zones. Face aux risques, la collecte de données n'est pas fréquente et les informations collectées peuvent s'avérer inutiles ou être rapidement perdues. C'est pourquoi la plupart des mines utilisent actuellement des solutions par câble pour automatiser la collecte de données de plusieurs capteurs dans un barrage de rejets ou dans le cadre d'un redémarrage.

Outre les risques liés aux accidents, la stabilité du talus est l'un des plus grands risques auxquels les mines doivent faire face. Les cabines du talus permettent de collecter les informations de plusieurs capteurs à la fois et de les stocker dans une unité de lecture, ce qui rend le processus de surveillance plus efficace. Le revers de la médaille est que les cabines sont esthétiques et qu'il est difficile de les adapter à l'environnement d'une mine, comme un projet de construction sans fin. Lorsqu'il existe des exploitations incluses dans un talus, les cabines doivent être souterraines pour répondre aux besoins de mobilité des travailleurs, ce qui peut avoir un impact important sur les opérations, la garde et l'environnement. O monitoramento de cabos atende as questões de segurança da mão-de-obra tanto nas barragens de rejeitos quanto nos taludes, porém é oneroso em termos de instalação e manutenção. A instalação de cabos em uma barragem de rejeitos, talude e em todo o local de trabalho com equipamento espalhado em toda parte pode tornar os cabos altamente vulneráveis a danos difíceis de detectar, podendo comprometer os dados. 

Monitoramento sem fio : o equívoco atual

Ces dernières années, les entreprises minières ont commencé à utiliser les technologies de pointe pour mettre à jour leurs programmes de gestion des risques. Selon un rapport d'Accenture sur le numérique dans l'industrie minière, plus de 200 décideurs de niveau C de l'industrie métallurgique et minière ont classé, dans le cadre d'une enquête, la visualisation de données en temps réel comme le deuxième investissement numérique le plus important, devant la cibersegurança et les analyses en temps réel. En 2017, 31% ont affirmé que la visualisation de données en temps réel était déjà largement adoptée dans leur organisation. 

Pour collecter les données en temps réel d'une mine, les capteurs géotécnicos existants sont reliés à des enregistreurs de données à distance, qui transmettent les informations à distance et en temps réel, si nécessaire. La plupart des entreprises souhaitent expérimenter cette nouvelle approche et mettre à jour leurs programmes avec succès, comme le confirment les rapports d'Accenture, tandis que d'autres ont testé des méthodes sans fil et ont été déçues. Comme pour la plupart des innovations, c'est dans les détails que le diabète est le plus important : le contrôle à distance rend les opérateurs de mines moins dépendants des manuels d'apprentissage ou des installations par câble, mais toutes les technologies disponibles ne sont pas les mêmes, notamment en ce qui concerne la connectivité des réseaux et l'adaptabilité.

Diabo nos detalhes : curto versus longo alcance

La raison pour laquelle le contrôle n'est pas si difficile pour les exploitants est que l'énorme zone minière se prolonge. Un bon exemple est la mine de Bingham Canyon de l'entreprise Rio Tinto. L'une des plus grandes mines à ciel ouvert du monde, qui couvre une superficie totale de plus de 900 hectares, a une profondeur de 1,2 km et une largeur de plus de 4 km. Pour que les données soient disponibles en temps réel, les informations doivent être capturées à distance et transmises à des serveurs situés dans un centre opérationnel à distance. L'objectif est de trouver un système de surveillance sans faille qui puisse répondre aux besoins d'une exploitation minière. La plupart des technologies sans fil dépendent de réseaux locaux (LAN), tels que Zigbee, Bluetooth ou WiFi, qui sont utilisés pour de courtes distances, entre 50 et 100 mètres, et ne sont pas suffisants pour les mines. Les technologies cellulaires, telles que la 3G et la 4G, permettent d'atteindre des distances plus longues et de recueillir fréquemment des données, mais les dispositifs mobiles sont soumis à des taxes de consommation de haute puissance. Les technologies LAN et cellulaires dépendent d'une ligne de transmission et d'une ligne de visibilité (LOS), ce qui peut être difficile à obtenir dans les mines. Pour les mines, la solution pour mettre en œuvre avec succès la surveillance sans fil consiste à utiliser des dispositifs exécutés dans le cadre de la connectivité IoT, comme LoRa. Grâce à cette technologie de réseau à grande portée et à faible puissance (LPWAN), les données peuvent être transmises à des distances d'au moins 15 quilomètres / 9 milles, nécessitant une puissance minimale. Les batteries peuvent durer jusqu'à 10 ans, une fois que les dispositifs se sont mis d'accord quand ils ont besoin de lire et de transmettre des données en utilisant le mode de latence postérieur.

Adaptabilidade de rede : estática versus dinâmica

Les ingénieurs des mines ne doivent pas se focaliser sur la capacité et la batterie lorsqu'ils évaluent de puissantes solutions de surveillance, mais plutôt s'assurer que le système qu'ils installent est capable de s'adapter automatiquement aux changements dans la configuration des réseaux de capteurs. Imaginons un barrage de réacteurs où les réseaux de données sont utilisés pour surveiller plus de 90 piézomètres. Chaque piézomètre est relié à un enregistreur de données sans fil, ce qui permet à la mine de recueillir des informations sur la santé du piézomètre et sur la pression exercée sur le barrage de réfugiés en temps réel. Chaque fois qu'un nouveau dispositif est inclus ou retiré du système, le système de capteurs doit pouvoir être mis à jour et ne doit pas nécessiter une reprogrammation manuelle de la part d'un spécialiste afin de prévenir les erreurs de lecture et les dommages potentiels causés par des erreurs humaines. Si cinq capteurs sont retirés de l'appareil sans qu'une reconfiguration dynamique soit effectuée, les enregistreurs de données continuent à enregistrer les données en se basant sur la configuration de l'appareil précédent, ce qui signifie, par exemple, que les données du capteur 20 sont enregistrées comme celles du capteur 15. Isto não causará somente atrasos ao processar os dados, como também causará confusão na interpretação da informação ; uma grande ameaça a qualquer iniciativa de gerenciamento de riscos.

Aprofundamento : monitoramento sem fio para ambientes subterrâneos

La collecte de données en temps réel peut être appliquée aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du bâtiment que dans des situations de surveillance souterraine. Par exemple, Boliden utilise une technologie semi-fixe pour contrôler le processus de pressage au moyen de 120 piézomètres installés dans 40 furos, dans sa mine de cèdre Aitik située à l'extérieur de la ville de Gällivare, au nord de la Suède, et utilise également des capteurs reliés à des équipements robotiques dans sa mine de Garpenberg subterrânea ; les capteurs alimentent les données dans une salle de contrôle centrale, à proximité du solo.

Os eixos são perfurados em minas subterrâneas para oferecer acesso para veículos e trabalhadores ao minério. Il n'y a pas de système de récupération disponible dans le sous-sol, c'est pourquoi des éléments sont utilisés pour installer la fibre optique, des alimentations vazantes et des ponts d'accès par WiFi. Enquanto o WiFi apresenta um alto consumo de bateria e cobertura de distância limitada, as tecnologias sem fio IoT como LoRa fornecem uma opção de última milha alternativa do gateway aos sensores atuais, podendo ser instalada em galerias de 100 metros a 2 quilômetros. Une fois que les galeries atteignent 2,5 à 6 mètres d'altitude, ce qui est suffisant pour empêcher le passage de tracteurs de perforation et de camionnettes, il existe un espace minimum disponible pour la cabine, ce qui rend les solutions de surveillance faciles à installer et à adapter. 

Poupées estimées grâce à un système de surveillance par satellite (IoT)

L'utilisation de technologies numériques de pointe, comme le contrôle par l'IdO pour améliorer la sécurité et la production, a de plus en plus de sens si les exploitants miniers peuvent calculer le retour sur investissement espéré de l'utilisation d'une nouvelle technologie. Sur la base d'un exercice de comparaison de commandes récentes pour 2 mines en Afrique du Sud, réalisé par l'entreprise d'IoT Worldsensing, les résultats révèlent que pour les projets à long terme, tels que les opérations minières qui peuvent durer jusqu'à 15 ans, le contrôle sans intervention peut générer des gains de 20 % (5 ans) à 70 % (20 ans) en tenant compte des variables suivantes :

• Durée du projet : de 3 à 20 ans ;
• Mão-de-obra : número de pessoas utilizadas, taxa diária estimada de engenheiros geotécnicos de campo incluindo seguro ;
• Utilisation de véhicules : y compris la consommation de carburant et la manipulation ;
• Número de sensores de mineração usados ;
• Cabo : comprimento estimado por sensor e custo por metro ; 
• Numéro et prix de l'équipement de surveillance sans fil utilisé : Worldsensing, système de surveillance sans fil;
• Número de dias atribuídos para o monitoramento e manutenção por mês ou ano. 

Des collègues spécialistes de l'exploitation minière de Geomotion et RamJack échangent leurs idées.

Worldsensing propose un webinaire très complet sur la gestion des risques par le biais de la surveillance sans fil IoT pour les mines terrestres et souterraines, en collaboration avec les spécialistes des mines de Geomotion et de RamJack, qui présentent des cas d'utilisation pertinents. Le panel composé de spécialistes de l'industrie minière et de la surveillance à mi-chemin d'Espagne, du Canada, d'Afrique du Sud et d'Australie répond aux questions des étudiants professionnels de l'industrie minière dans le cadre d'une session d'AQ dédiée.