Opportunité de M.Sc.

Date d’affichage: janvier 2018

Comparaison des systèmes LiDAR mobiles et la photogrammétrie terrestre pour la surveillance de tunnels miniers souterrains

Contexte

L’observation, la modélisation précise et la surveillance de la convergence des ouvrages souterrains présentent des enjeux majeurs pour les entreprises minières. L’acquisition et le traitement rapides et automatisés des données géotechniques de ces ouvrages souterrains permettent d’intervenir rapidement dans des zones à risque d’affaissement, d’augmenter la sécurité du personnel et de maintenir, dans la mesure du possible, la continuité des opérations de chargement et de halage qui sont cruciales pour la production minière. La mesure et la surveillance de la convergence des tunnels aident également à comparer la valeur réelle de la convergence à la valeur prévue lors de l’étape de planification, afin de déterminer la stratégie de soutènement appropriée devant être appliquée lors de la phase d’exploitation. Le béton projeté est l’un des moyens de soutènement utilisés dans les mines souterraines. Cette méthode permet de sceller les chantiers avec un risque de fuite de remblai, de réduire la convergence d’une excavation souterraine, ou encore de soutenir un bloc de massif rocheux en relâchement. Cependant, il y peu de méthodes qui permettent la mesure précise du comportement du béton projeté pour en analyser la performance.

La méthode la plus communément utilisée dans l’industrie minière pour la surveillance de la convergence des tunnels et les performances d’une structure de soutènement en béton projeté est basée sur des mesures manuelles (à l’aide de distancemètres, télémètres laser et cibles, arpentage au laser (Cavity Monitoring Survey (CMS)), ou même de rubans à mesurer) de certains points, effectuées à répétition. Ces mesures sont ensuite analysées temporellement afin d’y déceler d’éventuels mouvements et des déformations. Ces observations sont longues à acquérir, souvent ponctuelles, inefficaces et trop coûteuses pour la surveillance des grandes mines souterraines. Ces limitations ont poussé l’industrie minière à s’intéresser à des technologies alternatives afin d’augmenter l’efficacité des opérations de surveillance dans les mines. Les techniques les plus modernes reposent entre autres sur l’utilisation de la photogrammétrie terrestre. Depuis peu, on s’intéresse à l’utilisation des scanners LiDAR. Ces derniers permettent d’acquérir rapidement des données géospatiales 3D avec une précision et un niveau de détail élevés. Aujourd’hui, la plupart des grandes mines à ciel ouvert possèdent un scanner LiDAR stationnaire. Toutefois, le domaine minier souterrain est quant à lui moins mature, et accuse un retard technologique habituel par rapport à l’industrie minière surfacique.

Récemment financé par le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT), le projet MinEyes a pour but de contribuer à l’amélioration de la sécurité et de la productivité des opérations minières en développant des méthodes et technologies géospatiales avant-gardistes basées sur la technologie LiDAR mobile. Plus spécifiquement, ce projet vise à enrichir et à améliorer les capacités des systèmes LiDAR mobiles (SLM) pour offrir une modélisation 3D précise et efficace des tunnels miniers et ainsi améliorer la surveillance de leur convergence. Pour ce faire, nous proposons : a) d’améliorer la précision des mesures par un positionnement souterrain plus précis et un calibrage plus rigoureux des capteurs intégrés dans de tels systèmes et, le cas échéant, par l’intégration de nouveaux capteurs plus performants; b) d’améliorer et d’automatiser d’avantage le traitement, la modélisation et la comparaison de nuages de points LiDAR 3D; et c) de comparer, de valider l’utilisabilité d’un telle technologies pour la surveillance des tunnels miniers souterrains.

Objectif du projet de maîtrise

Analyser l’utilisabilité des systèmes LiDAR mobiles pour la surveillance de la convergence de tunnels et de structures de soutènement en béton projeté dans un environnement contrôlé. Les objectifs spécifiques de cette recherche sont : comparaisons de la performance du système uGPS pour la surveillance du comportement des structures de soutènement en béton projeté par rapport à la performance des méthodes existantes. Cette comparaison se fera avec la méthode basée sur la photogrammétrie terrestre ainsi qu’avec d’autres SLM tels que la technologie GeoSLAM ZEB1, conçue pour l’acquisition de données LiDAR dans des environnements intérieurs.

Financement et conditions d’admissibilité

La bourse est d’une valeur de 12 500$ par année, pour deux ans.

Conditions:
• S’inscrire à temps plein à la maitrise.
• Exercer un emploi moins de 1 jour/semaine (< 10 heures/semaine).
• Début : Janvier 2018 ou mai 2018 (Programme de maitrise en sciences géomatiques, avec mémoire, Université Laval)
• La collecte des données de l’étudiant sera réalisée au Laboratoire de métrologie de l’Université Laval.
• Milieu de recherche : Centre de recherche en géomatique, Université Laval
• Directeur : Martin Grenon, PhD, Département de génie de mines, de la métallurgie et des matériaux, Université Laval, co-chercheur du projet MinEyes.
• Co-directeur : Mir Abolfazl Mostafavi, PhD, Département des sciences géomatiques, Université Laval, chercheur principal du projet MinEyes.

Date prévue de début

Janvier 2018 ou Mai 2018

Pour soumettre votre candidature

Veuillez faire parvenir votre curriculum vitae, votre plus récent relevé de notes ainsi qu’une lettre de motivation démontrant votre intérêt au projet, vos expertises et expériences au Professeur Martin Grenon (Martin.Grenon@gmn.ulaval.ca ) ou au Professeur Mir Abolfazl Mostafavi (Mir-Abolfazl.Mostafavi@scg.ulaval.ca).