Gestion du risque : Les dernières technologies au service des mines

L'élaboration et le maintien d'un programme de gestion des risques efficace est une nécessité essentielle pour toute mine. Les ingénieurs de Worldsensing se sont joints à des experts miniers d'Australie et d'Afrique du Sud lors d'un webinaire pour discuter des défis auxquels sont confrontés les propriétaires et les ingénieurs miniers lors de la conception d'une stratégie de gestion des risques. Les professionnels de la surveillance des entreprises de technologie minière Ramjack Technology Solutions et Geomotion Australia ont expliqué comment ils aident les entreprises minières à utiliser les dernières technologies de surveillance, telles que le système de surveillance sans fil Worldsensing, pour atténuer les risques et augmenter le retour sur investissement.

Modérée par Karen Figueroa, directrice du marketing de Worldsensing, la session d'experts a présenté les points suivants :

• Ben Scott: Ingénieur en instrumentation ayant une grande expérience de l'instrumentation géotechnique, des systèmes d'enregistrement automatisé des données et des logiciels de présentation, grâce à ses projets en Australie occidentale, au Canada, au Soudan et au Vietnam, Geomotion Australia, Australie.
• Stéphane Cantin: Ingénieur minier avec plus de 20 ans d'expérience en technologie minière, travaillant sur des logiciels de planification minière et des technologies en temps réel, Ramjack Technology Solutions, Afrique du Sud.
• Ángela Lluch: Géologue et ingénieur en construction avec plus de dix ans d'expérience en tant que consultant en instrumentation et surveillance géotechnique, Worldsensing, Espagne.
• Fernando Pérez: Ingénieur minier expert en technologie sans fil et en gestion des partenaires en Amérique latine et en Afrique, Worldsensing, Espagne.

Gestion des risques : les réalités auxquelles les mines sont confrontées

Pour les mines, la mise en œuvre de mesures visant à garantir une gestion adéquate des risques est obligatoire. Si l'effondrement de la digue de résidus de Brumadinho au Brésil montre que les défaillances structurelles constituent une menace sérieuse, les efforts visant à réduire et, en fin de compte, à éviter les risques sont souvent entrepris de manière réactive. Pour éviter les défaillances structurelles et mener des opérations sûres, les exploitants et les ingénieurs miniers doivent créer et travailler avec un plan de prévention proactif.  

Fernando Pérez, ingénieur minier et expert en surveillance chez Worldsensing, pionnier de l'IoT, résume les principales exigences de l'industrie et les points douloureux de surveillance auxquels les mines sont confrontées en matière de gestion efficace des risques.  

Selon M. Pérez, les deux facteurs industriels suivants ont un impact sur la manière dont les mines gèrent les risques en général :

1. Les risques liés à la santé et à la sécurité au travail : améliorer la vie des travailleurs et garantir les normes de santé et de sécurité les plus élevées sont quelques-uns des principaux défis de l'industrie.
2. Conformité aux réglementations en matière d'assurance : Les compagnies minières doivent s'assurer qu'elles disposent de tous les outils nécessaires pour démontrer qu'elles sont conformes à toutes les réglementations requises.

M. Peréz se penche ensuite sur les quatre défis auxquels les mines sont confrontées lorsqu'elles tentent d'atténuer les risques au moyen de la surveillance des actifs :

1. Coût élevé de la surveillance à moyen et long terme : les coûts liés aux relevés manuels et à l'entretien des câbles sont élevés. Les nouvelles technologies de surveillance peuvent améliorer le rapport coût-efficacité des opérations.
2. Les points de surveillance sont répartis sur de vastes zones : l'accès aux instruments déployés dans les environnements miniers éloignés est généralement difficile et peut constituer une menace pour les travailleurs.
3. Les environnements de travail sont en constante évolution : les environnements miniers sont dynamiques et peuvent subir des changements importants en quelques secondes, une défaillance peut survenir rapidement avec peu d'avertissement visible.
4. Les câbles sont vulnérables aux dommages physiques : L'entretien des câbles est difficile car ils peuvent être facilement endommagés pendant les opérations.

Une nouvelle approche consiste à numériser les capteurs existants au moyen de nœuds de données numériques afin de recevoir des données de surveillance en temps réel. En ayant accès à des informations en temps réel, les mines à ciel ouvert, par exemple, peuvent détecter très tôt des menaces telles que des fissures dans les barrages. Les ingénieurs sont alors en mesure de prévoir les risques et peuvent progressivement abandonner les actions réactives pour accroître la sécurité.

Comment les mines surveillent les risques

Si la surveillance des risques dans les mines est aujourd'hui une norme industrielle, historiquement, depuis les années 1930, elle était basée sur des relevés manuels de l'infrastructure minière. Au fil du temps, plusieurs industries ont eu besoin d'améliorer leurs programmes de surveillance, ce qui les a poussées à opter pour des systèmes câblés ; les câbles ayant été largement adoptés dans les années 1970. Aujourd'hui, la technologie de l'Internet des objets (IoT) permet aux mines de numériser les capteurs existants et de surveiller à distance des actifs tels que les digues à stériles, les pentes et les galeries souterraines.

Stabilité des pentes dans les mines à ciel ouvert

Après avoir retracé l'histoire de la surveillance des risques dans les mines, Ángela Lluch, ingénieure et experte en surveillance sans fil chez Worldsensing, explique comment, dans les mines à ciel ouvert, la surveillance des parois des puits est cruciale pour prévoir un éventuel effondrement du sol.

"Lesmines doivent surveiller la stabilité des pentes de la crête et des fronts, la pression de l'eau interstitielle étant un paramètre clé pour garantir, par exemple, l'efficacité du système d'assèchement d'une mine", déclare Ángela Lluch, géologue et ingénieur en construction chez Worldsensing.

Grâce à un réseau de piézomètres à pointe unique ou de piézomètres à niveaux multiples, la pression de l'eau interstitielle peut être surveillée pour détecter les instabilités latérales de la pente. "Si les pentes peuvent devenir instables lorsque le matériau de recouvrement est enlevé, les mines peuvent contrôler le sol grâce à des chaînes d'inclinomètres en place et en surveillant les déplacements verticaux potentiels au moyen d'extensomètres ou de cellules de tassement", souligne Ángela.

Compte tenu de la taille moyenne des puits ouverts, qui s'étendent généralement sur plusieurs kilomètres, une solution câblée semble moins efficace en raison du temps nécessaire pour planifier la configuration et du coût du financement de la quantité totale de câbles nécessaires.  

Le risque de défaillance des digues à stériles

Les digues à stériles sont l'autre élément crucial que les mines doivent contrôler. La liquéfaction des déchets miniers et métallurgiques due aux tremblements de terre est l'une des principales causes de rupture des digues à stériles dans le monde.. Un degré élevé de saturation dans les déchets miniers et métallurgiques stockés dans les digues favorise la liquéfaction et un système de surveillance complet peut aider les mineurs à surveiller les paramètres clés, tels que le niveau phréatique, à tout moment. Pour surveiller le niveau phréatique, des piézomètres doivent être installés dans les digues ou leurs fondations afin de surveiller les changements qui peuvent être critiques pour la stabilité.

Comment fonctionne un système de surveillance sans fil ?

 

Les systèmes sans fil peuvent répondre à la majorité des besoins de surveillance des mines :

• Actifs critiques : La technologie IoT sans fil peut être utilisée dans les mines à ciel ouvert, les digues de résidus, les opérations souterraines, et peut également être utilisée pour surveiller les paramètres météorologiques clés tels que la température, l'humidité, la pression barométrique et l'évaporation de l'eau.
• Zones difficiles d'accès : Une seule passerelle peut couvrir toute l'extension d'une mine car elle est capable d'atteindre des distances d'environ 15 km.

Étude de cas Boddington Gold Mine

Après avoir examiné les avantages de la surveillance sans fil pour les mines, Ben Scott, ingénieur en instrumentation chez Geomotion, présente l'étude de cas de la mine Boddington. étude de cas de la mine Boddington, une mine d'or et de cuivre exploitée par Newmont, située à 120 km de Perth, la capitale de l'Australie occidentale. Cette exploitation avait déjà un programme de surveillance avec plus de 130 piézomètres pour surveiller le niveau de l'eau installés sur 45 sites. Les relevés étaient collectés manuellement par le personnel du site, qui devait souvent se rendre dans des endroits éloignés.

Afin d'automatiser le processus de collecte, Geomotion a proposé un système de surveillance sans fil utilisant des nœuds à 5 canaux avec fil vibrant Worldsensing qui envoient des données à une passerelle centralisée.

Les données de Newmont sont désormais diffusées et présentées directement dans leur logiciel de gestion des données et alimentent automatiquement le système Boddington pour l'analyse des données.

"L'exploitant de la mine voit vraiment l'intérêt d'adopter la solution sans fil. Il dispose désormais d'un produit assez robuste, facile à déployer, avec une collecte de données entièrement automatisée. La fréquence des relevés peut être augmentée et les données sont accessibles à tout moment. L'exploitant de la mine obtient beaucoup plus d'informations qu'avec la méthode originale de collecte des données", Ben Scott, directeur technique de Geomotion Australie.

Parmi les avantages de l'utilisation de cette solution en temps réel, Ben souligne que la mine pourrait minimiser les risques de sécurité et réduire les coûts liés à la présence fréquente du personnel à différents endroits. L'utilisation de la connectivité LoRa permet une communication à longue portée et les batteries à faible consommation d'énergie réduisent la nécessité d'une maintenance fréquente.

Étude de cas - Gestion des barrages de résidus à distance

Stéphane Cantin, ingénieur minier et expert en technologie minière chez Ramjack Technology Solutions, présente la deuxième étude de cas. D'après l'expérience de Stéphane, les digues à résidus posent des menaces et des problèmes environnementaux communs dans le monde entier. Si certains pays ont des législations plus avancées, dans d'autres, les digues de résidus ont été construites il y a longtemps et des normes sont nécessaires pour aller de l'avant. Pour tous ces pays, les digues à stériles constituent une responsabilité et les exploitants doivent les gérer correctement pendant toute la durée de vie de la mine.

"Chaque mine de roche dure possède une digue de résidus, c'est un problème qui touche beaucoup de personnes dans l'industrie minière. Pourtant, on n'accorde parfois que peu d'attention à la digue à stériles jusqu'à ce que l'on commence à avoir des problèmes. La technologie sans fil peut nous aider à inverser cette gestion "par exception", Stéphane Cantin, Vice-président Execution Excellence chez Ramjack Technology Solutions.

En termes d'exigences techniques, une solution de surveillance doit être rentable, omniprésente, capable de fournir une surveillance continue prête à détecter tout changement commençant à se produire, et doit être évolutive. Les systèmes de surveillance actuels intègrent des piézomètres pour surveiller le niveau des eaux souterraines, mais aussi des profondimètres pour connaître le niveau de la teneur en eau de la digue à résidus en des points clés et des inclinomètres pour une alerte précoce en cas d'instabilité de la pente.

Stéphane souligne également l'importance de l'alimentation par batterie, car il est très difficile d'acheminer l'électricité jusqu'à ces endroits ; disposer de plusieurs années d'autonomie est un point fondamental.

Premières étapes pour démarrer la surveillance sans fil

Après avoir examiné les avantages obtenus par les mines présentées dans ces deux études de cas lors de la mise en œuvre d'une solution de surveillance par technologie sans fil, Fernando se concentre sur les quatre éléments nécessaires aux sociétés minières qui souhaitent passer au sans fil :            

• Un champion interne de l'IdO,
• Un système IoT complet,
• Des appareils intelligents, capables de travailler dans des environnements miniers,
• Une phase initiale de validation du concept pour s'assurer que tout le matériel et le logiciel peuvent être testés et adaptés aux conditions du projet.

Lorsque vous souhaitez commencer à déployer un système de surveillance sans fil, il y a un élément important à prendre en compte : travailler avec une technologie de détection capable de s'adapter automatiquement aux changements dans la configuration du réseau de capteurs est un facteur crucial à examiner lors de l'évaluation d'une solution potentielle.

"Chaque fois qu'un nouveau dispositif est inclus ou retiré du réseau, le réseau de capteurs doit être capable de se mettre à jour sans reprogrammation manuelle par un expert", Fernando Pérez, ingénieur minier expert en technologie sans fil chez Worldsensing.

Fernando conclut la session du webinaire en présentant un exercice de comparaison des coûts pour deux mines sud-africaines, montrant une estimation du pourcentage d'économies réalisées en utilisant un système de surveillance sans fil par rapport aux solutions câblées et manuelles. Selon les résultats, les opérateurs miniers peuvent réaliser des économies de 20 % (5 ans) à 70 % (20 ans) en adoptant une solution de surveillance sans fil.