De l’inspection manuelle à l’automatisation: L'évolution des inspections de puits de mine

L'industrie minière joue un rôle central dans l'extraction de matériaux essentiels qui font partie intégrante de notre vie quotidienne et de l'économie mondiale. Les preuves archéologiques suggèrent que les activités minières pourraient avoir commencé il y a environ 43 000 ans, comme l'indiquent les mines d'hématite du Swaziland, qui comptent parmi les plus anciennes mines connues au monde (Dold, 2020). Actuellement, l'industrie minière exploite environ 35 000 mines dans le monde (Ministère fédéral de l'agriculture, des régions et du tourisme, 2020), et ces exploitations extraient collectivement environ 16,9 milliards de tonnes de minéraux par an (Idoine et al., 2024). Ces chiffres soulignent la portée et l'impact considérables du secteur minier mondial.

Au cours de son évolution, la sécurité et l'efficacité des opérations minières ont toujours été des préoccupations majeures, compte tenu des risques inhérents dans l'industrie. Malgré les progrès réalisés au fil des ans en matière de protocoles et de technologies de sécurité, les accidents miniers entraînent encore parfois des blessures mortelles (Noraishah, Azizan & Hanida, 2021). Selon l'Organisation internationale du travail, l'industrie minière reste l'un des secteurs les plus dangereux en termes de santé et de sécurité au travail (Carr, 1991).

L'inspection rigoureuse des puits de mine est l'un des aspects essentiels de la sécurité dans les exploitations minières souterraines. Ce processus est essentiel pour identifier les dangers potentiels qui pourraient entraîner des accidents ou des décès, ainsi que des perturbations ou des arrêts d'exploitation. Au fil du temps, l'approche de l'inspection des puits de mine a considérablement évoluée. Traditionnellement, les inspections se font manuellement et demandent beaucoup de travail, les mineurs doivent aller directement dans les puits et en évaluer leur état. Cependant, avec les progrès technologiques, l'industrie s'est orientée vers des solutions plus innovantes et axées sur la technologie.

Les inspections modernes de puits de mine font appel à diverses technologies pour réaliser des évaluations approfondies et efficaces à l'aide d'outils tels que des drones équipés de caméras et de capteurs, des systèmes robotisés et des logiciels de surveillance avancés. Ces technologies peuvent aider à détecter des problèmes qui ne sont pas nécessairement visibles ou accessibles lors des inspections traditionnelles, comme les faiblesses structurelles, les fuites de gaz et les infiltrations d'eau.

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L'approche traditionnelle : Inspections visuelles

Traditionnellement, l'inspection des puits de mine était essentiellement un processus manuel, reposant sur les compétences, l'expertise et les connaissances des inspecteurs (Teleky, 1948). Ces professionnels, armés d'outils de base tels que des lampes de poche et des rubans de mesure, s'aventuraient dans les puits de mine pour en évaluer l'état. Cette méthode traditionnelle, bien qu'enracinée dans l'expérience pratique des inspecteurs, s'accompagne de risques et d'inefficacités inhérents. Elle a souvent exposé les travailleurs à des conditions souterraines dangereuses telles que des gaz toxiques, des structures instables et des voies d'évacuation limitées en cas d'urgence.

Malgré le dévouement et les compétences des inspecteurs, les limites des inspections visuelles sont évidentes. Le processus n'est pas seulement coûteux en temps, il est aussi sujet à l'erreur humaine, car il repose largement sur le jugement et l'expérience de chacun. La nature subjective de ces inspections peut conduire à des données incohérentes et parfois inexactes, ce qui complexifie les tâches de planification de la maintenance et de gestion des risques.

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Le passage à la technologie : Les premières innovations

En réponse à la prise de conscience croissante des limites et des risques associés aux inspections manuelles traditionnelles des puits de mine, l'industrie minière, en particulier au cours du siècle dernier, s'est lancée dans une quête d'avancées technologiques. Cette quête visait à améliorer la sécurité et l'efficacité de ces évaluations critiques (Cashman, 2022), marquant un changement important dans l'approche de l'industrie pour garantir l'intégrité opérationnelle et la sécurité des travailleurs.

Au cours de cette période de transformation, divers dispositifs mécaniques et électroniques ont été introduits pour faciliter le processus d'inspection. Ces innovations ont permis d'adopter une approche plus systématique et axée sur les données pour mesurer et évaluer l'intégrité structurelle des puits de mine ainsi que la qualité de l'air. 

Les premiers outils technologiques utilisés pour l'inspection des puits de mine comprenaient des fils à plomb et des niveaux, qui servaient à évaluer la verticalité et l'alignement des parois des puits. Si ces outils représentaient une amélioration par rapport aux inspections uniquement visuelles, leur efficacité dépendait encore fortement des conditions environnementales de la mine et des inspections périodiques du personnel, ce qui limitait leur fiabilité (Browne, 1949, Vala & Seligova, 2013).

En outre, des dispositifs plus sophistiqués, comme les caméras thermiques à infrarouge, ont été mis au point pour détecter les roches détachées et les zones susceptibles de s'effondrer à l'intérieur des puits de mine. Ces outils exigent toutefois que les inspecteurs se trouvent à proximité de zones potentiellement dangereuses, ce qui les expose encore à des risques importants (Radl, Mitra, & Clausen, 2022). Le niveau d'exactitude et de précision de ces technologies dépendait aussi des conditions physiques de la mine (Iverson, 2014).

Les géophones, une des premières formes d'équipement de mesure sismique, représentaient une approche plus avancée. En mesurant la vitesse des ondes de choc à travers les parois des mines, ils permettaient d'obtenir des informations sur l'intégrité structurelle des puits. Cependant, ces appareils nécessitaient l'intervention d'un expert et l'interprétation des résultats, ce qui maintenait un certain niveau d'implication manuelle et un risque d'erreur humaine.

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Ce qui révolutionne les inspections de puits de mine : Le balayage 3D automatisé

L'introduction des technologies de balayage laser 3D automatisé (Van der Merwe & Andersen, 2013) a constitué un progrès décisif dans l'inspection des puits de mine et a considérablement transformé et révolutionné la manière dont ces derniers sont évalués. Ces technologies innovantes permettent un balayage complet et non intrusif des mines et produisent des modèles 3D détaillés qui offrent un niveau de détail indescriptible pour l'analyse. Cette avancée technologique a permis de réduire considérablement les risques pour les mineurs en fournissant des données d'inspection fiables (Van der Merwe & Andersen, 2013).

Point Laz est fier de participer à cette révolution en développant des systèmes de numérisation avancés. Notre scanner laser 3D, le Lazaruss, illustre les développements de pointe dans l'industrie minière.

Notre scanner Lazaruss va au-delà de l'automatisation du processus de numérisation, il utilise également des algorithmes sophistiqués pour analyser les données et identifier les problèmes structurels potentiels. Cette capacité révolutionne l'industrie en optimisant la maintenance grâce à des stratégies de maintenance prédictive. En identifiant les problèmes potentiels avant qu'ils ne s'aggravent, les mines peuvent réduire les temps d'arrêt imprévus et améliorer l'efficacité opérationnelle.

L'automatisation des inspections des puits de mine marque une étape importante dans l'amélioration de la sécurité minière. En évitant à l'homme d'être directement exposé à des conditions dangereuses et en fournissant des données détaillées et précises, des technologies telles que le scanner Lazaruss soutiennent des stratégies de maintenance proactives, améliorant ainsi la productivité globale des opérations minières.

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L'avenir de l'inspection des puits de mine

L'avenir de l'inspection des puits de mine est sur le point de connaître une transformation significative, grâce à l'évolution rapide des technologies d'intelligence artificielle (IA) et d'apprentissage automatique (ML). Ces technologies avancées sont appelées à redéfinir le paysage des inspections de puits de mine, en transcendant l'automatisation conventionnelle pour atteindre des niveaux de précision, de prévisibilité et de sécurité sans précédent. À mesure que les algorithmes d'IA et de ML deviennent plus sophistiqués compte tenu des données toujours plus nombreuses disponibles pour l'entraînement, acquises à partir de technologies sur site comme le scanner 3D Lazaruss, ils promettent de doter l'industrie minière de capacités prédictives inégalées (Bołoz & Witold, 2020). Cela permettrait d'identifier et d'atténuer les dangers potentiels avant qu'ils ne se matérialisent, passant ainsi d'une gestion réactive à une gestion proactive de la sécurité des mines et de l'intégrité structurelle.

De plus, l'application d'algorithmes d'apprentissage automatique annonce l'avènement de stratégies de maintenance prédictive. Ces stratégies s'appuient sur les données d'inspection historiques et continues pour prévoir la longévité et les besoins de maintenance de l'infrastructure et des machines des puits de mine. Les modèles prédictifs pourraient déterminer avec précision le moment et le lieu de la maintenance nécessaire, ce qui permettrait d'optimiser l'utilisation des ressources et de réduire les interruptions d'exploitation. Cette évolution vers la maintenance prédictive devrait non seulement améliorer la sécurité et l'efficacité, mais aussi réduire systématiquement la probabilité de défaillances imprévues (Kruczek et al., 2019).

Au fur et à mesure que ces technologies progressent et s'intègrent dans la pratique des inspections de puits de mine, elles promettent d'établir une nouvelle référence pour les pratiques de l'industrie.

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L'innovation au service du Point Laz

Chez Point Laz, nous pensons que le scanner 3D Lazaruss est un exemple d'innovation dans le secteur minier. Il révolutionne la façon dont les inspections de puits de mine sont effectuées en combinant sécurité, efficacité et technologie de pointe, tout en incarnant l'engagement de l'industrie envers le progrès et la protection des travailleurs.

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Références : 

Bołoz, Ł., & Witold B. 2020. "Automation and Robotization of Underground Mining in Poland" Applied Sciences 10, no. 20: 7221. https://doi.org/10.3390/app10207221

Browne, L. D. (1949). Movements of Freely Swinging Plumb-Lines in Deep Vertical Shafts. Journal of the Chemical, Metallurgical and Mining Society of South Africa. https://journals.co.za/doi/pdf/10.10520/AJA0038223X_4563

Carr, T. S. (1991). Underground Mine Disasters: History, Operations and Prevention. Professional Safety, 36(3), 28. https://www.proquest.com/scholarly-journals/underground-mine-disasters-history-operations/docview/200370431/se-2

Cashman (2022). How Technology is Impacting the Mining Industry. https://www.cashmanequipment.com/about/the-dirt-blog/how-technology-is-impacting-the-mining-industry

Dold, B. (2020). Sourcing of critical elements and industrial minerals from mine waste – The final evolutionary step back to sustainability of humankind? Journal of Geochemical Exploration, 219. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2020.106638

Earth Systems. A Brief History of Mining. https://www.earthsystems.com/history-mining/

Federal Ministry of Agriculture, Regions and Tourism (2020). World Mining Data 2020 (p. 265) https://world-mining-data.info/wmd/downloads/PDF/WMD2020.pdf#:~:text=URL%3A%20https%3A%2F%2Fworld 

Idoine, N.E.; Raycraft, E.R.; Hobbs, S.F.; Everett, P.; Evans, E.J.; Mills, A.J.; Currie, D.; Horn, S.; Shaw, R.A.. 2024 World mineral production 2018-2022. Nottingham, UK, British Geological Survey, 99pp. (World Mineral Production).
https://nora.nerc.ac.uk/id/eprint/537241/1/World%20Mineral%20Production%202018%20to%202022.pdf 

Iverson, S.  (2014)  Assessment and Detection of Loose Rock Hazards in Underground Metal Mines Using Thermal Imaging. https://onemine.org/documents/assessment-and-detection-of-loose-rock-hazards-in-underground-metal-mines-using-thermal-imaging 

Kruczek, P. et al. (2019). Predictive Maintenance of Mining Machines Using Advanced Data Analysis System Based on the Cloud Technology. In: Widzyk-Capehart, E., Hekmat, A., Singhal, R. (eds) Proceedings of the 27th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection - MPES 2018. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99220-4_38

Noraishah, I. S., Azizan, R., & Hanida, A. A. (2021). Research trends in mining accidents study: A systematic literature review. Safety Science, 143. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2021.105438

Radl, A., Mitra, R., & Clausen, E. (2022). Loose rock detection methods for automating the scaling process. Mining Technology, 131(4), 249–255. https://doi.org/10.1080/25726668.2022.2078091

Teleky, L. (1948). History of Factory and Mine Hygiene. New York Chichester, West Sussex: Columbia University Press. https://doi.org/10.7312/tele91424 

Vala, D., & Seligova, D. (2013). Photogrammetry in Mining Shaft Inspection Using MCR Controlled LED and Laser Light Source. IFAC Proceedings Volumes, 45(28), 316-319. https://doi.org/10.3182/20130925-3-CZ-3023.00002

Van der Merwe, J. W., & Andersen, D. C. (2013). Applications and benefits of 3D laser scanning for the mining industry. Journal of the Southern African institute of Mining and Metallurgy, 113(3), 00-00.