5 façons dont les systèmes de surveillance sans fil améliorent la sécurité des digues à stériles
Les ruptures de digues de résidus sont l'un des processus les plus dangereux qui puissent se produire et peuvent causer des dommages importants à la vie, aux biens et à la santé. L'industrie minière a connu plusieurs ruptures de digues importantes dans l'histoire récente : Merriespruit 1994 (Afrique du Sud), Omai 1994 (Guyana), Aznalcollar 1998 (Espagne), Baia Mare 2000 (Roumanie), Aitik 2000 (Suède), Bento Rodrigues 2015 (Brésil) et récemment au Mexique (2018). Les registres historiques des ruptures de digues de résidus sont d'environ 20 événements par décennie, montrant une tendance à se déplacer des pays développés vers les pays en développement.
Brèche du barrage de Cieneguita au Mexique, juin 2018. Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Profeta, Twitter.
Pendant des décennies, les barrages de résidus ont été surveillés par des systèmes de surveillance manuels. Il s'agit généralement d'endroits sélectionnés le long du barrage, où des trous de sonde sont forés et visités périodiquement. Là, des mesures manuelles sont prises avec une variété d'instruments, consistant le plus souvent en des niveaux d'eau, des piézomètres ou des inclinomètres. Cependant, ce type de mesure ne produit pas suffisamment de données pour mesurer de manière cohérente la performance du barrage en remblai si des relevés sporadiques sont collectés manuellement. Ainsi, certaines défaillances de barrages peuvent être attribuées à la fois à l'effet combiné d'une construction rapide de la digue et à une maintenance et un suivi médiocres - généralement par des moyens câblés et/ou manuels. Voici quelques raisons pour lesquelles un système de surveillance sans fil est un outil essentiel pour la gestion de la sécurité des digues.
1. Améliorer la connaissance des mécanismes de défaillance potentiels les plus critiques
Il est important d'identifier la cause principale des défaillances afin de mieux planifier et de mettre en œuvre les mesures correctes pour y mettre fin.
Les défaillances des digues de retenue des résidus peuvent être dues à des surcharges, à un comportement anormal du matériau utilisé pour construire la digue (normalement des résidus), ou à des problèmes avec les mécanismes de drainage, qui entraînent une augmentation de la pression de l'eau interstitielle, et donc une perte de résistance.
Ils peuvent également résulter d'autres éléments, comme des systèmes de surveillance médiocres, par exemple. Avec des relevés manuels ou câblés in situ, les opérateurs ne disposent pas d'une quantité suffisante de données pour se faire une idée plus précise des principaux facteurs jouant un rôle dans les mécanismes de défaillance. Cela augmente massivement les risques à l'intérieur et autour des digues de résidus, car ceux qui supervisent la zone ne peuvent pas agir de manière prédictive afin de stopper les défaillances potentielles. La quantité de données et la régularité avec laquelle elles sont collectées grâce aux solutions de surveillance sans fil constituent une base solide pour une analyse correcte des risques et pour l'élaboration de modèles de potentiel de risque. C'est la clé de la planification des risques à long terme et de la compréhension des mécanismes de défaillance critiques.
2. Détection des situations susceptibles de déclencher une rupture du barrage
La collecte de données en temps réel permet aux opérateurs de connaître en permanence l'état du barrage. Cela signifie également qu'ils peuvent très rapidement construire des modèles "normatifs" de la façon dont le barrage devrait se comporter, ce qui signifie que toute anomalie est signalée dès qu'elle se produit. Cela permet aux opérateurs de détecter les situations susceptibles de déclencher une défaillance du barrage - comme un niveau d'eau dépassant une certaine limite, ou une accélération des déplacements horizontaux en profondeur - et de réagir de manière préventive à ces situations.
En tant que tels, les systèmes de surveillance sans fil permettent de mettre en œuvre des mesures correctives le plus rapidement possible, de préférence avant que tout type d'incident ne se produise.
Il s'agit d'un élément clé non seulement pour réduire les risques et sauver des vies humaines, mais aussi pour les marges bénéficiaires d'une entreprise. Les mesures correctives post-incident et l'immobilisation du barrage coûtent beaucoup plus cher que les activités de maintenance prédictive.
Options de déploiement des nœuds de surveillance sans fil Worldsensing dans une mine à ciel ouvert
3. Servir d'outil pour concevoir la croissance du barrage.
Les ensembles de données accumulées grâce aux dispositifs de surveillance sans fil sont essentiels à la réussite de la planification future de la croissance du barrage. Plutôt que de créer une stratégie de croissance basée sur la mémoire historique et les actions précédentes, avec une solution de surveillance sans fil, les opérateurs peuvent utiliser des données solides pour mettre en œuvre des modèles qui montrent l'état futur probable du barrage et de ses environs, et leur permettent de planifier plus précisément tous les changements et incidents futurs possibles dans le contexte de sa croissance.
Dans le cadre d'une solution d'intelligence opérationnelle, les données de surveillance sans fil peuvent également être utilisées pour créer des "jumeaux numériques" ou des parties du barrage, ou l'ensemble du site, afin de modéliser virtuellement des actions futures dans une version "jeu vidéo" de l'environnement.
Dans tous les cas, la surveillance sans fil permet de réduire considérablement le risque de défaillances et d'incidents futurs, grâce à l'utilisation des méthodes les plus scientifiques possibles pour calculer le potentiel de risque futur.
4. Fournit une base solide pour l'établissement et la mise en œuvre de la réponse appropriée en cas de défaillance impliquant des risques humains.
Dotés de la capacité de modéliser les incidents futurs et de réagir de manière prédictive, les opérateurs peuvent établir des réponses déterminées à des incidents particuliers qui se produisent régulièrement, et mettre en place des plans d'urgence en cas de crise.
Tout cela est possible grâce à la transmission constante de données précises sur l'état des différentes parties de la digue à stériles.
Par exemple, des nœuds sans fil transmettant les données des mesureurs de niveau d'eau et des inclinomètres installés sur les forages permettent des contrôles périodiques. Les capteurs piézométriques fournissent des informations sur la pression de l'eau interstitielle, et la mesure du déplacement du sol en profondeur est automatisée par un inclinomètre en place qui permet aux opérateurs de mesurer le déplacement horizontal en profondeur. Les jauges de gestion des déchets, qui mesurent le niveau d'eau dans le barrage ou les cellules de décantation pour surveiller les processus de décantation des murs et des environs, sont également cruciales ici. En outre, les stations météorologiques mesurent des variables telles que les précipitations et la vitesse du vent et sont essentielles pour permettre aux opérateurs d'envisager et de planifier de nouveaux scénarios climatiques - en particulier dans le contexte du changement climatique et de schémas météorologiques de plus en plus erratiques. Là encore, cela permet de prévoir et de réagir rapidement à toute anomalie potentielle, ce qui réduit considérablement le risque d'incidents.
5. Permet une surveillance à long terme avec très peu d'entretien
Un système de surveillance à la fois à long terme et nécessitant peu d'entretien est absolument essentiel pour les digues à stériles.
La maintenance manuelle des capteurs et des enregistreurs de données - et plus encore - est en soi incroyablement risquée, ce qui signifie que la maintenance d'une solution de surveillance doit être minimale.
Pour cela, il faut de la durabilité, afin que l'équipement puisse survivre dans des conditions physiques parfois très difficiles ; une longévité de la batterie, afin que l'équipement n'ait pas besoin d'être placé fréquemment ; et une transmittance à longue distance, afin qu'il puisse relayer en continu des données provenant d'environnements difficiles et difficiles d'accès sur de longues périodes. Selon le système utilisé, la communication longue distance entre la passerelle et les enregistreurs de données dans la plupart des systèmes de surveillance sans fil permet une distance allant jusqu'à 9 miles ou 15 km entre la passerelle et les enregistreurs de données dans une situation optimale. Dans le contexte d'une mine, cela signifie qu'en plaçant la passerelle dans le bureau central de la mine, il est possible d'atteindre presque tous les points de la mine où un capteur est placé, ce qui signifie qu'il n'est jamais nécessaire de procéder à des relevés manuels. Des batteries intégrées à longue durée de vie rendent les systèmes d'acquisition de données à distance autonomes pendant une période pouvant aller jusqu'à 10 ans, ce qui améliore les cycles de maintenance du système de surveillance. Cela réduit considérablement les risques car les équipements tombent rarement en panne, ce qui signifie des relevés continus et précis pendant des années. En retour, cela réduit les temps d'arrêt potentiels et signifie qu'il n'est pas nécessaire d'entretenir manuellement le système de surveillance.
