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La technologie minière a connu une histoire intéressante. Dans les premiers temps de l'extraction des matériaux, l'accent était mis sur le développement de nouvelles méthodes et de nouveaux outils destinés à rendre l'ensemble plus efficace et plus rentable.
Puis, pendant un certain temps, bien qu'il y ait encore eu des progrès, il y a eu une longue période de statu quo et moins d'innovation. Dernièrement, une tendance intéressante s'est développée. Une nouvelle technologie minière plus avancée a commencé à avoir un impact sur la production. En fait, selon McKinsey, la productivité minière a commencé à augmenter de près de 3 % par an à partir de 2014. Pour une industrie qui commençait à s'habituer à la baisse des revenus et de la croissance, il s'agit d'un changement bienvenu.
Dans cet article, nous explorerons l'histoire mouvementée de la technologie minière, nous passerons en revue les méthodes et les outils actuels, mais surtout nous mettrons en évidence les progrès des nouvelles technologies qui commencent à avoir un impact sur la production.
L'exploitation minière et les outils qui y sont associés se répartissent en deux catégories principales : l'exploitation minière à ciel ouvert et l'exploitation minière souterraine. Chacune de ces catégories comporte plusieurs sous-catégories d'extraction qui dépendent de facteurs tels que la profondeur, l'épaisseur, le type de minerai, les strates du sol, la dureté de la roche et l'inclinaison.
L'exploitation minière à ciel ouvert consiste à enlever les matériaux situés au-dessus du gisement, puis à extraire le gisement minéral. Souvent également appelée exploitation à ciel ouvert, à la fin d'un projet, le terrain peut être remis en état et restauré en vue d'une réutilisation.
L'exploitation souterraine est utilisée lorsque le minerai recherché se trouve plus profondément sous terre et qu'on y accède par des puits verticaux, horizontaux ou inclinés. Ces passages permettent l'accès au minerai et son extraction par les machines et les personnes impliquées dans l'extraction. La technologie minière dont il est question dans cet article a été mise au point pour être utilisée dans ces deux méthodes.
Dans les premiers temps de l'extraction minière, le travail était effectué à la main. À l'époque de la ruée vers l'or, à la fin du XIXe siècle, de nombreux prospecteurs et mineurs ont afflué vers des régions comme la Californie, le Colorado et, plus tard, l'Alaska et le Yukon, à la recherche d'or et d'argent. C'est grâce à une combinaison de suppositions, de cartes sur papier, de revendications territoriales et de travail physique éreintant qu'ils ont pu explorer, trouver et extraire les métaux précieux. Finalement, le feu et les explosifs à poudre noire sont devenus courants, car il a été prouvé qu'ils permettaient de briser la roche beaucoup plus rapidement que les outils manuels.
Au début du siècle, l'exploitation du charbon bitumineux a pris de l'importance. En tant que minéral tendre et abondant, le volume de charbon à extraire nécessitait des procédures plus avancées. Les tapis roulants, les foreuses mécaniques, les pompes à vapeur et d'autres méthodes mécaniques d'extraction sont devenues la norme. L'éclairage à la bougie est remplacé par l'éclairage au gaz, puis par l'éclairage électrique à piles. La combinaison de tous ces progrès a permis d'améliorer considérablement la productivité des méthodes d'extraction.
Pendant une quarantaine d'années, les bandes transporteuses, les chariots et les camions ont grossi, tout comme les entreprises qui les possédaient. Il y a une cinquantaine d'années, nombre de ces entreprises ont commencé à se regrouper, augmentant la taille de leurs opérations et de leurs outils. Entre-temps, l'utilisation de machines et la généralisation des techniques d'extraction à ciel ouvert ont permis d'améliorer considérablement la sécurité et l'efficacité des travailleurs.
Au cours de la dernière décennie, l'industrie minière a connu les innovations technologiques les plus rapides depuis la révolution industrielle. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur les technologies minières couramment utilisées aujourd'hui, ainsi que sur certaines des nouvelles technologies innovantes adoptées par les pionniers.
Bien que cela puisse sembler contre-intuitif, l'un des plus grands changements affectant les progrès de la technologie minière moderne ne provient pas d'un outil donné - c'est la disponibilité des données et la capacité de les analyser. Même si l'on considère l'avancement des outils eux-mêmes, comme les pelles ou les foreuses, c'est la mesure de leur efficacité et des coûts associés qui détermine l'innovation, dans la poursuite d'une amélioration continue de la qualité. Grâce à une étude et une analyse approfondies, il est possible d'optimiser la capacité d'un outil du monde réel à accomplir sa tâche avec une efficacité accrue et des économies d'énergie significatives.
L'analyse des données entre également en jeu dans l'exploration. La prospection est désormais un processus géochimique standard, qui consiste à analyser les matières premières pour déterminer la présence de sol, de roche, de vapeurs d'hydrocarbures et, bien sûr, la présence de minerai pour indiquer la qualité d'un site.
L'extraction de matériaux représente une grande partie de toute opération minière. L'objectif est souvent d'établir un flux continu de matériaux. Le transport est presque toujours le goulot d'étranglement qui empêche une véritable continuité - une fois qu'un chargeur a rempli un transporteur et que celui-ci est plein, il y a un temps d'arrêt pendant que le prochain transporteur se met en place.
À mesure que les nouvelles technologies deviennent plus accessibles et plus abordables, les exploitations minières les adoptent. C'est cette prolifération de nouvelles technologies qui explique l'essor soudain de l'innovation minière au cours de la dernière décennie.
Voici quelques exemples de technologies minières utilisées aujourd'hui et adoptées par des sociétés minières du monde entier.
L'internet des objets (IdO), c'est-à-dire la capacité à se connecter et à effectuer un suivi grâce à l'accès à l'internet, a donné naissance à de nombreux types de capteurs dans l'industrie minière. Les capteurs microsismiques utilisent de petits événements sismiques qui sont mesurés à l'aide d'un ensemble de géophones pour déterminer les forces ou l'épaisseur de la roche. Les cellules de charge, quant à elles, peuvent mesurer le poids d'une charge utile, dans un godet ou un camion.
Les sociétés minières utilisent également des systèmes de capteurs qui peuvent être intégrés à leurs machines pour surveiller en permanence les besoins d'entretien d'un véhicule. En fait, la technologie est utilisée pour faire de la "maintenance prédictive", en utilisant les données existantes pour prédire quand l'équipement aura besoin d'être entretenu, avant qu'une défaillance mécanique ne se produise. Il existe également des capteurs qui détectent les risques de toutes sortes, comme la qualité de l'air, les incendies, etc.
Les systèmes d'information géographique (SIG) permettent aux entreprises minières de localiser avec précision leurs projets ou leurs équipements sur le terrain, grâce à une combinaison de capteurs et de données géospatiales.
Parfois appelé "jumeau numérique", le SIG permet la modélisation en 3D (trois dimensions) de l'emplacement d'un projet, ce qui donne à la direction une compréhension précise de l'état d'avancement du projet, même à distance.
La réalité augmentée, c'est-à-dire la capacité de superposer des informations numériques au point de vue d'une personne dans le monde réel, devient également de plus en plus populaire dans l'industrie minière. La réalité augmentée peut être utilisée pour dispenser des formations dans un environnement sûr ou ajouter de la valeur sous forme de données dans des situations réelles. Par exemple, un technicien de maintenance peut passer en revue l'historique de l'entretien ou les procédures de réparation d'un équipement tout en regardant une pièce ou une machine spécifique à l'aide d'un viseur ou de lunettes de réalité augmentée.
Les entreprises minières utilisent de plus en plus des logiciels avancés pour mener à bien leurs activités. Au-delà des outils de gestion typiques, des plateformes logicielles spécifiques sont lancées pour aider les entreprises industrielles à mieux utiliser les données telles que les informations SIG et les données des capteurs.
La baisse du coût des logiciels a conduit au mouvement de connexion d'équipes entières, plutôt qu'au modèle traditionnel d'une installation logicielle coûteuse gérée par un petit nombre d'ingénieurs. Dans le modèle SaaS, les entreprises paient des frais mensuels récurrents pour accéder aux logiciels, tandis que l'éditeur est responsable de la maintenance et de l'évolution des outils. Les travailleurs sur le terrain, via leurs propres smartphones, peuvent accéder à des données cruciales in situ, ce qui permet de travailler plus efficacement et en connaissance de cause.
Par exemple, Matidor est une plateforme de gestion de projets dans le monde réel qui permet aux entreprises d'afficher toutes leurs données SIG ainsi que plusieurs couches d'autres données (par exemple, les budgets, les calendriers de service, la productivité). Un autre exemple est SensorUp, qui incorpore des données provenant de n'importe quel nombre de capteurs IoT (comme ci-dessus) pour donner une image précise de l'état du projet en temps réel dans une vue pratique.
L'intelligence artificielle (IA) peut utiliser les données disponibles et l'apprentissage automatique pour évaluer et même faire des prévisions sur le traitement et l'exploration, les calendriers de maintenance, etc. L'IA est également utilisée dans l'exploitation d'équipements miniers autonomes.
Depuis près d'une décennie, les exploitations minières utilisent des systèmes de transport autonomes pour l'extraction. Les petits drones contrôlés par l'IA ont plus de facilité à naviguer, en particulier sous terre, que leurs homologues pilotés par l'homme. Les implications évidentes en matière de sécurité ne sont pas non plus à négliger.
Selon un rapport de McKinsey Research, des exploitations minières en Australie ont fait état de gains d'efficacité allant jusqu'à 20 % grâce à l'utilisation de véhicules autonomes.
Alors que les progrès des jumeaux numériques et des technologies de données enrichies continuent de proliférer, la technologie des caméras a également connu des avancées rapides. Historiquement, les caméras ont toujours été un atout intéressant sur un site de projet, mais de nouvelles caméras spécifiques à l'exploitation minière en font un élément essentiel de la technologie minière.
Les environnements poussiéreux et souvent difficiles des mines ont toujours rendu difficile le maintien d'une image visuelle cohérente de l'environnement de travail. Les caméras autonettoyantes comme le ToughEyeTM d'ExcelSense peuvent permettre aux responsables d'avoir une ligne de mire sur tous les points de transfert de matériaux, les convoyeurs, les foreuses et bien plus encore.
Elles ne nécessitent pas le type d'entretien et de nettoyage continus des systèmes de caméras traditionnels, ce qui leur permet de rester disponibles et cohérentes sans nécessiter d'entretien permanent, quel que soit leur environnement d'exploitation. Cette distinction importante permet d'utiliser ces caméras comme des capteurs opérationnels essentiels.
La conception monobloc des ToughEye, sans pièces externes, a été développée spécifiquement pour les environnements miniers difficiles tels que les mines. Leurs caractéristiques d'autonettoyage sans entretien signifient qu'ils ne nécessiteront aucun temps d'arrêt ou de maintenance, ce qui permet d'optimiser la productivité.
Il est facile de supposer que l'acquisition et le déploiement de nouvelles innovations technologiques entraîneront des coûts prohibitifs. Compte tenu de l'échelle de certaines exploitations minières, l'adoption d'une nouvelle technologie peut entraîner des coûts d'opportunité importants. Mais tester de nouveaux outils ne doit pas nécessairement signifier un engagement de tout ou rien.
Afin d'utiliser au mieux les nouveaux outils disponibles, les sociétés minières doivent adopter une approche de l'adoption des technologies fondée sur les données. Cela signifie qu'elles doivent maintenir des mesures de performance quantifiées et disposer d'un processus clair pour mesurer les changements induits par l'introduction d'une nouvelle technologie.
Alors que le fonctionnement de ces nouvelles technologies devient de plus en plus accessible, la véritable exploitation de leur puissance dépend de la capacité à mesurer avec précision leur impact sur l'entreprise. Par exemple, si une nouvelle technologie promet une réduction des temps d'arrêt, la première étape consisterait à analyser les données existantes et historiques sur les temps d'arrêt, puis à élaborer un plan clair pour mesurer les temps d'arrêt après le déploiement de la technologie. Un plan qui est compris et élaboré par le site et le fournisseur sera probablement le plus facile à mettre en œuvre, optimisera le soutien du fournisseur et minimisera les surprises.
De nos jours, l'une des façons les plus courantes d'expérimenter une nouvelle technologie est de l'aborder de manière progressive. Il est courant que les fabricants de matériel informatique proposent un programme pilote, qui permet aux sociétés minières d'expérimenter de petits déploiements de technologie avant d'investir dans des déploiements plus importants de cette technologie. L'utilisateur final a ainsi l'occasion de mener des expériences pour voir si le déploiement de la solution à plus grande échelle est justifié.
Voici une liste de contrôle simple pour l'adoption de nouvelles technologies dans l'industrie minière.
Comprendre à quoi peut ressembler le succès d'un nouveau déploiement technologique avant d'y investir peut vous aider à prendre des décisions éclairées dans l'intérêt de l'entreprise et de ses activités.
Pouren savoir plus sur les caméras d'ExcelSense Technologies pour l'exploitation minière et discuter d'un éventuel projet pilote pour votre site, demandez un devis.
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