Cartographie LiDAR dans les mines à ciel ouvert : L'efficacité et la sécurité à l'avant-garde
INTRODUCTION AU LIDAR DANS L'EXPLOITATION MINIÈRE
L'exploitation minière à ciel ouvert, une méthode fondamentale pour extraire des minéraux précieux de la terre, est confrontée à de nombreux défis opérationnels, notamment le maintien de l'efficacité et la garantie de la sécurité du site. Dans cet environnement complexe, la technologie de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LiDAR) apparaît comme un outil novateur. La capacité du LiDAR à générer des informations précises et tridimensionnelles de la surface de la terre et les objets qui s'y trouvent améliore considérablement les opérations minières. Cette technologie offre un bond en avant en termes de précision et d'efficacité, en fournissant une analyse détaillée de l'environnement minier que les méthodes traditionnelles ne peuvent égaler.
Figure 1. Étude LiDAR d'une mine à ciel ouvert à l'aide d'un drone.
LE RÔLE ESSENTIEL DES TOPOGRAPHES DANS LES MINES À CIEL OUVERT
Les levés dans les mines à ciel ouvert sont d'une importance cruciale. Il englobe une série de tâches essentielles à la réussite opérationnelle et à la sécurité des opérations minières. Les topographes sont chargés de placer les explosifs avec précision, de cartographier le terrain de manière dynamique et d'estimer avec précision le volume de matériaux à extraire. Les méthodes traditionnelles, bien qu'efficaces jusqu'à un certain point, n'atteignent souvent pas les niveaux de précision et d'efficacité requis.
Optimiser le placement des explosifs : Le placement précis des explosifs est essentiel pour une fragmentation efficace de la roche, ce qui augmente l'efficacité de l'extraction des minéraux.
Cartographie dynamique du terrain : Des cartes de terrain constamment mises à jour sont essentielles pour naviguer dans le paysage en constante évolution d'une mine, garantissant que les opérations minières sont basées sur les données les plus récentes.
Estimation précise des volumes : La détermination précise du volume des matériaux excavés, des minéraux extraits et des stocks est fondamentale pour la planification opérationnelle et les prévisions financières.
LES DÉFIS POSÉS PAR LES TECHNIQUES TOPOGRAPHIQUES CONVENTIONNELLES
Bien que les techniques traditionnelles de topographie aient constitué la base pendant des décennies, elles ont des limites. Il s'agit notamment d'une précision compromise en raison de la nature manuelle des tâches, de retards opérationnels dus à des processus fastidieux et d'un risque accru pour le personnel en charge des relevés qui doit naviguer dans des environnements dangereux.
Précision compromise : La nature complexe de la topographie des mines, combinée aux formes irrégulières des matériaux, entraîne souvent des imprécisions dans la mesure des volumes.
Retards opérationnels : La collecte manuelle de données sur des terrains difficiles prend beaucoup de temps, ce qui nuit à la capacité de prendre des décisions en temps réel.
Risque accru : Les risques inhérents à l'environnement minier (pentes raides, chutes de pierres, formations instables...) constituent une menace importante pour la sécurité du personnel chargé de l'enquête.
LA TRANSFORMATION PAR LA TECHNOLOGIE LIDAR
La technologie LiDAR permet de relever ces défis. Son efficacité et sa précision dépassent les méthodes traditionnelles de topographie, ce qui permet de réduire considérablement les retards opérationnels et d'améliorer la sécurité. Les véhicules aériens sans pilote (UAV) équipés de systèmes LiDAR peuvent balayer rapidement de vastes zones et fournir en temps réel des données essentielles à une prise de décision éclairée. Cette capacité permet non seulement d'accélérer le processus de cartographie, mais aussi de minimiser les risques pour le personnel en réduisant la nécessité d'une présence sur le terrain dans des zones potentiellement dangereuses.
Efficacité accrue : Les drones équipés de LiDAR capturent des millions de points de données précis par seconde, créant ainsi des modèles 3D détaillés des sites miniers. Cette méthode est nettement plus performante que les techniques de levés traditionnelles. Elle permet de couvrir de vastes zones rapidement et avec moins de personnel, de rationaliser les opérations d'arpentage et de réduire les coûts en termes de temps et de main-d'œuvre.
Figure 2. Le modèle numérique d'élévation (MNE) d’une mine à ciel ouvert.
Précision inégalée : Le LiDAR fournit des données détaillées à haute résolution qui permettent de prendre des décisions plus éclairées et plus précises. En créant des modèles 3D très précis, le LiDAR permet de calculer avec exactitude les volumes, de mesurer les stocks et d'analyser les pentes.
Amélioration de la sécurité : L'une des avancées les plus importantes du LiDAR est sa contribution à la sécurité des géomètres. Les levés traditionnels placent souvent le personnel à proximité de conditions dangereuses, telles que des zones de dynamitage actif ou des terrains instables. En minimisant la présence humaine dans les zones dangereuses, les levés LiDAR aéroportés améliorent considérablement les conditions de sécurité pour les équipes d'enquêteurs.
VUE D'ENSEMBLE DU PROCESSUS DE CARTOGRAPHIE PAR LIDAR
Le processus de levé LiDAR comprend plusieurs étapes, de la planification initiale du vol au traitement final des données. Les systèmes LiDAR, dont le CHCNAV AlphaUni 20 (AU20), simplifient ce processus. En outre, l'intégration avec des solutions logicielles avancées permet un traitement et une analyse efficaces des données LiDAR, ce qui permet d'obtenir des informations exploitables pour les opérations minières.
1. Planification des vols :
Assistance logicielle : À l'aide de logiciels tels que SmartGo de CHCNAV ou DJI Pilot 2, les drones sont guidés à travers des trajectoires de vol méticuleusement planifiées. Cela permet d'assurer une couverture et une collecte de données inégalées en adaptant les trajectoires de vol aux exigences uniques de chaque site minier, optimisant ainsi à la fois l'efficacité et la sécurité.
Figure 3 : Planification de l'itinéraire de vol pour l'étude LiDAR par drone.
Corrections GNSS : La précision des résultats du scanner dépend du LIDAR, de la précision du positionnement du drone et du traitement des données. La précision du positionnement est grandement améliorée par des corrections cinématiques en temps réel (RTK) ou post-traitées (PPK). Combinées à des points de contrôle au sol stratégiquement placés, ces corrections affinent la précision des données au plus haut niveau, garantissant que chaque point acquis contribue à une enquête complète et précise.
2. Collecte des données :
Contrôle en temps réel : L'automatisation de la collecte des données est complétée par une surveillance vigilante en temps réel afin d'identifier et d'atténuer les problèmes potentiels tels que les connexions RTK perdues ou les interférences inattendues. En outre, des problèmes imprévus, tels qu'une végétation plus dense que prévu, peuvent nécessiter une intervention manuelle de l'enquêteur pour assurer une couverture complète et l'intégrité des données. Cette approche adaptative garantit la plus grande qualité de la collecte de données et permet de ne négliger aucun détail.
3. Traitement des données :
Intégration logiciels : Le parcours des données LiDAR, des points bruts aux informations exploitables, commence par leur importation dans un logiciel de traitement avancé, tel que le logiciel CoPre de CHCNAV. Les données y sont soumises à une séquence méticuleuse de filtrage, de correction, de classification et enfin de modélisation dans des formats tels que les modèles numériques d'élévation (MNE) dans le logiciel CoProcess. Ce processus de transformation permet d'affiner les données brutes en une forme structurée et hautement utilisable, prête pour une analyse approfondie et une application dans les opérations minières.
4. Application des données :
Le logiciel sophistiqué CoProcess du CHCNAV offre une précision et une efficacité sans précédent en matière de modélisation et d'analyse.
Calculs de volume : CoProcess permet de déterminer avec précision le volume de matériaux extraits sur des périodes spécifiques, ce qui améliore le suivi de la production et la gestion des ressources.
Figure 4 : Le calcul du volume de matière extraite sur des périodes de temps spécifiques dans le logiciel CoProcess.
Analyse des stocks : CoProcess calcule efficacement la hauteur, la surface et le volume des stocks, ce qui facilite la gestion des stocks et la planification logistique.
Figure 5 : Analyse des stocks dans le logiciel Coprocess.
Analyse des pentes : En utilisant les données LiDAR, le logiciel CoProcess automatise l'extraction des paramètres clés des pentes tels que les bords supérieurs et inférieurs et les angles de pente. Ces informations peuvent être exportées en toute transparence au format DLG pour faciliter l'intégration dans les logiciels de CAO. La réalisation d'évaluations approfondies de la stabilité des pentes et la formulation de stratégies efficaces d'atténuation des risques augmentent la sécurité et l'efficacité opérationnelle des projets d'exploitation minière à ciel ouvert.
Figure 6 : Les lignes de pente sont générées et analysées par le logiciel CoProcess.
CRITÈRES DE SÉLECTION D’UN SYSTÈME LIDAR PERFORMANT
Le choix du bon système LiDAR pour une mine à ciel ouvert nécessite l'évaluation de plusieurs facteurs. Le système idéal doit offrir un écosystème complet qui s'intègre parfaitement aux opérations existantes, des capacités de numérisation robustes pour capturer des données de terrain détaillées et un rapport coût-efficacité garantissant un retour sur investissement élevé. L'AlphaUni 20 (AU20) de CHCNAV est un système qui répond à ces critères, offrant un mélange de haute précision, de flexibilité opérationnelle et de facilité d'utilisation, ce qui en fait un choix de premier ordre pour les opérateurs miniers.
Un écosystème complet : Essentiel pour rationaliser les opérations, il comprend des capteurs compatibles, des plates-formes de drones et des logiciels de planification de vol et de post-traitement. Les solutions de CHCNAV constituent un écosystème entièrement intégré, garantissant la compatibilité et l'efficacité du flux de travail tout au long du processus d'enquête.
Capacités de numérisation : L'accent est mis sur la distance de numérisation du scanner, la précision, le champ de vision et l'intensité de l'écho. Les LiDAR à haute performance tels que l'AU20 de CHCNAV, avec une portée de 1450 mètres et 200 balayages par seconde, offrent une portée étendue et un balayage rapide, ce qui est nécessaire pour l'efficacité de l'exploitation minière à grande échelle.
Figure 7 : L'AlphaUni 20, la solution LiDAR haut de gamme multiplate-forme pour la cartographie et la topographie.
Le rapport coût-efficacité : Il est essentiel de donner la priorité à des solutions abordables et faciles à utiliser, avec un déploiement simplifié et des besoins de formation réduits, afin d'équilibrer les coûts initiaux et les avantages à long terme, et de garantir que la technologie offre un bon rapport qualité-prix.
L'AVENIR DU LIDAR DANS L'EXPLOITATION MINIÈRE À CIEL OUVERT
L'avenir du LiDAR dans les mines à ciel ouvert est prometteur, avec des technologies abordables comme l'AlphaUni 20 de CHCNAV. La précision et l'efficacité des systèmes LiDAR peuvent transformer les opérations minières, en permettant une prise de décision plus éclairée et en améliorant considérablement les protocoles de sécurité. Au fur et à mesure de l'évolution de ces technologies, nous pouvons nous attendre à de nouvelles avancées dans les processus de cartographie, ce qui se traduira par une efficacité opérationnelle encore plus grande et une plus grande attention portée à la sécurité des travailleurs.
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A propos de CHCNAV
CHC Navigation (CHCNAV) crée des solutions innovantes de cartographie, de navigation et de positionnement pour rendre le travail des clients plus efficace. Les produits et solutions CHCNAV couvrent de multiples secteurs tels que le géospatial, la construction, l'agriculture de précision et l’hydrographie. Avec une présence mondiale et des distributeurs dans plus de 120 pays et plus de 1,700 employés, CHC Navigation est aujourd'hui reconnue comme l'une des entreprises à la croissance la plus rapide dans le domaine des technologies géomatiques.
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2024-04-01