Oct 13

La détection de proximité prend racine sous terre

Un effort soutenu de la part des organismes de réglementation et des mineurs à l'origine de la croissance des outils de détection de proximité souterrains

Par Janice Leuschen

Les concepteurs de technologies qui œuvrent à améliorer la sécurité du personnel ont été aux prises avec les contraintes de l’environnement minier souterrain. Un effort soutenu de la part des organismes de réglementation et des mineurs a, cependant, aidé l’industrie à surmonter ces difficultés à stimuler la croissance des outils de détection de proximité souterrains.

Trente-sept décès en 30 ans, tous des mineurs écrasés par des machines d’abattage continu dans des mines de charbon souterraines aux États-Unis, constituaient trop de décès aux yeux de l’organisme de réglementation chargée de la sécurité minière.

« Il nous semblait qu’il devait y avoir une façon de garder les mineurs à l’écart de ces machines et d’éviter ces risques d’écrasement », déclare David Chirdon, le directeur du programme des nouvelles technologies de la Mining Safety and Health Administration (MSHA) du U.S. Department of Labour. À la fin des années 90, Chirdon s’attaqua à la tâche de trouver une solution.

« Nous avons découvert que d’autres industries développaient une technologie appelée systèmes de détection de proximité, que nous croyions pouvoir adapter pour l’industrie minière », déclare Chirdon.

Un environnement difficile

Cependant, l’adaptation d’une technologie utilisée pour l’exploitation minière à ciel ouvert ou sur les chantiers de construction était tout un défi. Les satellites de positionnement mondial ont offert d’immenses possibilités pour l’exploitation à ciel ouvert, mais ils sont inutiles sous terre. « Il s’agit d’une application très différente, dans des espaces beaucoup plus restreints avec de la machinerie lourde. De plus, le matériel doit être à l’épreuve des explosions, ce qui constitue une contrainte de conception considérable », dit Chirdon.

En 2002, la MSHA s’associa avec le concepteur et fabricant de systèmes Nautilus International, de Burnaby, C.-B., et avec la coopération d’un bon nombre de compagnies minières, commença à développer un tel système de détection de proximité pour les machines d’abattage continu.

« Nous avons essuyé beaucoup d’échecs lors des essais souterrains et nous sommes retournés maintes fois à la planche à dessin pour refaire la conception », déclare Chirdon. Il explique que le système d’origine avait été élaboré pour des machines diesel. « Lorsque le système Nautilus fut adapté à une machine électrique, il se produisit du couplage parasite. Le signal électromagnétique du système de détection de proximité se couplait au câble d’alimentation électrique de la machine et cela déformait le signal et produisait de fausses indications de distance. »

Le système comprenait des antennes, installées sur la machine, qui créaient un champ magnétique autour de celle-ci. Un dispositif, porté par le mineur, mesure la force du champ et envoie cette information par signal radio à un microprocesseur qui se trouve sur la machine. En fonction de la distance entre le mineur et la machine, le système réagira en faisant allumer un voyant d’avertissement ou en arrêtant la machine.

Le premier essai sur le terrain du système Coal Buddy eut lieu en 2003. « Le premier essai sur le terrain couronné de succès, où le système fonctionna de la façon prévue, était conçu pour répondre aux exigences de matériel à l’épreuve des explosions et où il obtint l’approbation de la MSHA, eut lieu en 2006. »

Couverture en pleine croissance

Il existe aujourd’hui un bon nombre de systèmes homologués par la MSHA et l’application de cette technologie ne cesse de croître. Alliance Coal Company, à qui appartient la société de matériel électronique Matrix Design Group, a installé un système de détection de proximité sur les 78 machines d’abattage continu qu’elle possède. Plus tôt cet été, Matrix lança une version de deuxième génération de cette technologie, appelée IntelliZone, qui étend la détection de proximité au-delà des machines d’abattage, aux autres machines mobiles de transport.

« L’industrie minière d’Afrique du Sud a aussi été très active dans le développement de cette technologie », déclare Mike Berube, directeur de l’exploitation de Strata Worldwide. En novembre 2010, Frederick Mining Controls (FMC), qui développait des produits de détection de proximité du personnel et d’évitement de collision entre véhicules, fut acquise par Strata.

La technologie HazardAvert de Strata est axée sur les objets qui se trouvent dans le champ proche (30 mètres ou moins) ou qui se déplacent à basse vitesse (cinq milles à l’heure et moins) et peut s’appliquer à une large gamme de véhicules souterrains. Elle dépend aussi des signaux électromagnétiques pour alerter et les personnes à pied et les opérateurs de véhicules de situations potentiellement dangereuses.

La société Hard-Line Solutions, de Dowling, Ontario, a récemment lancé un système de détection de proximité appelé Prox, qui est intégré à son système de commande à distance par radio Muckmaster pour chargeurs-transporteurs. « Plusieurs de nos clients utilisent nos systèmes de commandes à distance et ils désiraient un système qui assurerait que l’opérateur ne s’approcherait pas trop de l’appareil qu’il opérait », déclare Ryan Siggelkow, vice-président de Hard-Line Solutions.

Le produit de Hard-Line utilise lui aussi la résonance magnétique, qui génère un champ magnétique autour du chargeur-transporteur. Un récepteur dans l’unité et la commande radio à distance font interface avec le champ magnétique et produisent deux zones : une zone d’arrêt et une zone d’avertissement. Les dimensions de chacune des zones peuvent être réglées.

« Si l’opérateur pénètre dans la zone d’avertissement, les phare de la machine se mettent à clignoter et les klaxons se font entendre », dit Max Gray, directeur des ventes pour l’Amérique du Nord et du marketing mondial de Hard-Line. « Il pénètre dans une zone de laquelle il devrait sortir. La zone rouge fera soit arrêter la machine ou soit la machine ne sera plus commandée par l’opérateur. »

Les systèmes de l’avenir

Chirdon dit que les systèmes électromagnétiques à basse fréquence sont privilégiés pour les applications minières souterraines parce que le signal basse fréquence peut pénétrer le charbon et la roche dure et éliminer les angles morts autour de la machine. « Le problème » dit Chirdon, « est qu’ils sont limités aux courtes distances. Lorsqu’on utilise des machines qui se déplacent plus vite, ils pourraient ne pas être aussi efficaces que certaines autres technologies. »

Les systèmes d’identification à fréquence radio (RFID) utilisent des signaux d’une fréquence plus élevée et pourraient être plus efficaces aux vitesses plus élevées. « Je crois qu’on les verra éventuellement aux États-Unis », dit Chirdon.

Présentement, un système créé par Becker Mining Systems utilise un ensemble de technologies pour allonger la portée de son système d’évitement de collision. Chirdon a vu l’outil en action dans une mine Xstrata en Afrique du Sud. « La mine était dotée du système électromagnétique pour les machines lentes et les courtes distances et de systèmes RFID à plus haute fréquence pour les distances plus longues », ajoute-t-il. « Elle était aussi dotée d’un système radar pour détecter les objets. Toutes ces technologies communiquaient entre elles. Je pense que c’est effectivement le système qui sera le plus efficace, mais cette technologie est encore à ses balbutiements. »

Réglementation envisagée

Pour susciter plus d’intérêt envers la technologie de la part des mineurs, Chirdon explique que l’organisme de réglementation « proposa un règlement qui exigera la présence de systèmes de détection de proximité sur les machines d’abattage continue en août 2011. Cela a attiré l’attention des sociétés minières et, à partir de ce moment, elles commencèrent à faire l’effort requis pour installer ces systèmes sur les machines.

« De plus, le programme de réglementation de la MSHA indique qu’elle envisage de la publication d’un deuxième règlement en novembre 2013, qui exigera l’installation de système de détection de proximité sur les autres machines mobiles dans les mines souterraines. »

Au Canada, les organismes de réglementation n’ont pas été aussi actifs à mousser l’adoption de cette technologie. Néanmoins, Glenn Staskus, un spécialiste des mines qui travaille au Ministère du Travail de l’Ontario, a confirmé que le ministère provincial mène sa propre enquête relativement aux solutions de détection de proximité pour les mines souterraines et à ciel ouvert.

Traduit par SDL

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