La demande mondiale de minéraux a considérablement augmenté en raison de la croissance économique, de l'urbanisation rapide et des avancées technologiques, exerçant une pression importante sur les ressources disponibles.

Pour répondre à cette évolution, l'industrie minière québécoise se tourne vers des technologies innovantes afin de maintenir sa compétitivité et sa rentabilité. Le concept de Mine 4.0, ou mine intelligente, émerge comme une stratégie clé visant à optimiser les opérations et les processus sans intervention humaine. En intégrant des technologies de pointe, la Mine 4.0 vise à transformer les environnements miniers en espaces plus intelligents, sûrs et durables. 

Des projets novateurs pour surmonter les défis actuels 

Les recherches menées dans le cadre de la Chaire institutionnelle en développement de nouvelles technologies de communication et d’automatisation pour les mines intelligentes, effectuées au Laboratoire de recherche Télébec en communications souterraines (LRTCS) de l’École de génie, visent à améliorer la connectivité et l'automatisation dans les mines souterraines du Québec, afin de faciliter la transition vers des opérations minières intelligentes. Face aux défis complexes de communication propres à ces environnements, les travaux portent sur l'intégration de technologies avancées pour assurer une connectivité fiable en temps réel, renforçant ainsi la sécurité des travailleurs grâce à une surveillance continue des conditions environnementales et des paramètres vitaux. 

Système d'antennes intelligentes corporelles pour les mines souterraines profondes 

Les capteurs sans fil, notamment les réseaux corporels sans fil, jouent un rôle important dans des secteurs variés tels que la santé, le sport et la sécurité en permettant une surveillance continue de paramètres vitaux comme la fréquence cardiaque et la température corporelle. Dans le contexte des mines souterraines, cette technologie est essentielle pour localiser les travailleurs et travailleuses lors de situations d'urgence. Elle permet d’obtenir un suivi de leur santé et sécurité en transmettant les données au centre de commande à la surface via des stations de base. Cependant, les caractéristiques des environnements souterrains, telles que les galeries aux formes irrégulières et la présence de divers obstacles, compliquent la propagation des ondes électromagnétiques, entraînant des zones d’ombre et des pertes de signal. Par ailleurs, les propriétés électromagnétiques du corps humain rendent ces défis encore plus difficiles à surmonter. Pour y faire face, des solutions innovantes sont en cours de développement, comme l'utilisation de fréquences millimétriques, la conception d'antennes intelligentes et l'intégration de surfaces réfléchissantes, qui permettront d’améliorer la qualité des transmissions et de garantir une couverture réseau fiable, même dans les zones les plus inaccessibles des mines. Le système proposé permet également de surveiller en temps réel des paramètres essentiels tels que la température, l'humidité et la qualité de l'air dans les mines profondes. Cela facilite une gestion efficace de la climatisation et de la ventilation, contribuant ainsi au bien-être des travailleurs et travailleuses en leur assurant des conditions optimales, tout en protégeant l'environnement grâce à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En développant une expertise adaptée aux besoins futurs, en formant une main-d’œuvre hautement qualifiée et en rendant les entreprises locales plus compétitives sur le plan national et international, ce projet offre des avantages significatifs pour l'industrie minière et les communications sans fil au Québec. 

Le système de mesure de propagation du signal radio dans la mine, développé par le chercheur et son équipe.

Commande sans fil des robots autonomes 

Les robots autonomes, tels que les véhicules miniers, les robots de forage et les drones spécialisés jouent un rôle central dans l'essor de la Mine 4.0. Dotés de capteurs sophistiqués (caméras, lidars, radars, capteurs de distance, gyroscopes, etc.), de systèmes de navigation autonome et de modules de communication, ces robots interagissent en temps réel avec le réseau central. Ces capteurs leur permettent d'analyser leur environnement, de détecter les obstacles, de suivre leur position et de prendre des décisions en temps réel. Notre équipe de recherche développe actuellement des antennes intelligentes pour véhicules et des algorithmes de navigation autonome avancés afin d'assurer une communication stable et sécurisée dans les environnements souterrains complexes des mines. 

L'intégration de ces robots dans le secteur minier offre des avantages économiques majeurs. En effet, l'automatisation de certaines tâches manuelles permet non seulement de réduire les coûts de main-d'œuvre, mais aussi de diminuer les risques d'accident et les dépenses de maintenance. En optimisant l'efficacité des opérations et en réduisant les coûts, les compagnies minières québécoises peuvent donc accroître leur compétitivité tout en favorisant l'innovation. La capacité de ces robots à évoluer dans des environnements hostiles contribue également à assurer la sécurité des équipes tout en ouvrant la voie à de nouveaux emplois techniques. Par ailleurs, cette avancée favorise une meilleure inclusion des femmes dans un secteur traditionnellement dominé par les hommes. 

De plus, les capteurs performants des robots facilitent une surveillance proactive des équipements et de l’environnement, permettant ainsi une maintenance préventive qui minimise les interruptions coûteuses dues aux pannes inattendues. 

L’IMPORTANCE DES PARTENARIATS 

La Chaire joue un rôle central dans la formation d’une main-d’œuvre hautement qualifiée dans les domaines de la communication souterraine sans fil et de la robotisation. Depuis 2021, près d’une dizaine d’étudiants et d’étudiantes aux cycles supérieurs (maîtrise et doctorat) sont activement impliqués dans ces projets, acquérant des compétences techniques et pratiques indispensables pour l’industrie minière. Parmi les partenaires de la Chaire, on retrouve Télébec, une entreprise de télécommunications qui assure une connectivité aux régions périphériques du Québec et soutient l’innovation en communications sans fil adaptées aux besoins locaux. De son côté, Meglab, société canadienne basée à Val-d’Or, se spécialise dans les technologies minières et contribue à l'amélioration de l’efficacité et de la sécurité des opérations dans ce secteur. Ensemble, ces entreprises apportent des ressources précieuses, renforçant la recherche, la formation de personnel qualifié et le développement de l’industrie minière, tant en Abitibi-Témiscamingue que dans l’ensemble du Québec.  

Mourad Nedil, ing., professeur titulaire à l’École de génie de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue