fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Institut d'électronique et de mathématiques de Moscou de l'École des hautes études en sciences économiques (nommé d'après A.N. Tikhonov, MIEM HSE) et de l'Institut de développement intégré des ressources souterraines de l'Académie des sciences de Russie (nommé d'après l'académicien N.V. Melnikov, IPKON RAS) ont développé un nouveau modèle mathématique de surveillance capable de déterminer en temps réel la source des vibrations souterraines dangereuses. Cette technologie vise à réduire les risques de dommages aux bâtiments, routes et infrastructures situés à proximité des carrières et des mines. Les résultats ont été publiés dans la revue Industrie minière (Горная промышленность).
Les vibrations souterraines proviennent de diverses sources telles que les opérations de dynamitage et le fonctionnement d'équipements miniers lourds. Elles peuvent se propager sur des centaines de mètres dans le sol et, avec le temps, endommager les bâtiments, les routes et les installations techniques. Les vibrations à basse fréquence sont particulièrement dangereuses en raison de leur longue portée de propagation et de leur capacité à entrer en résonance avec les structures, pouvant provoquer des fissures même avec des forces relativement faibles. La zone cible contient souvent plusieurs sources de vibrations, notamment les carrières, les mines, ainsi que les interférences locales provenant des transports, des chantiers de construction et des équipements résidentiels. Le bruit de fond et les vibrations multiples perturbent considérablement l'interprétation des données. Par conséquent, la tâche principale du système de surveillance est de déterminer si une vibration spécifique provient d'une entreprise minière ou d'une autre source.
Afin d'identifier les menaces avant l'apparition de fissures et de déformations, l'équipe de recherche a conçu un modèle théorique de système de surveillance basé sur une antenne sismique à petite ouverture. Actuellement, les entreprises minières surveillent principalement les vibrations à l'aide de réseaux de capteurs ou de stations de mesure individuelles. Les premiers sont coûteux à déployer, tandis que les secondes ont du mal à localiser précisément les sources de vibrations, ce qui limite leur efficacité dans les scénarios nécessitant une haute précision. Le nouveau système ne nécessite pas d'équipement volumineux ni de réglages complexes. Il est composé d'un ensemble compact de capteurs très rapprochés. Ces capteurs enregistrent simultanément les vibrations du sol, et un algorithme spécial analyse les signaux pour déterminer la direction de la source vibratoire, permettant ainsi de distinguer les dynamitages de carrière, le fonctionnement d'équipements lourds ou les sources de bruit locales dans les zones résidentielles.
Pour valider la technologie, les chercheurs ont simulé la propagation des ondes sismiques et testé une antenne composée de dix capteurs. Les calculs montrent qu'à des distances supérieures à 10 mètres, l'erreur de détermination des paramètres du signal ne dépasse pas 7 % ; à des distances supérieures à 50 mètres, l'erreur tombe à 4 %. Le système maintient une précision élevée même en présence de fortes interférences de fond.
Le système est compact et peut être installé directement à proximité des immeubles résidentiels, des routes ou des installations industrielles, réduisant ainsi les coûts d'installation des équipements, de câblage de communication et de maintenance, sans nécessiter les méthodes complexes de traitement des données couramment utilisées en sismologie classique. Les chercheurs indiquent que l'objectif du développement n'est pas seulement d'enregistrer les vibrations, mais aussi de prévenir leurs conséquences. En obtenant à l'avance des informations sur les vibrations potentiellement dangereuses, les experts peuvent ajuster en temps utile les modes de fonctionnement des équipements, modifier les opérations de dynamitage ou installer des barrières de protection.
L'auteur de l'étude, Sergueï Nefedov, professeur à l'Institut d'électronique et de mathématiques de Moscou de l'École des hautes études en sciences économiques, souligne que dans de nombreux cas actuels, des mesures ne sont prises qu'après l'apparition de fissures ou de déformations dans les bâtiments. La nouvelle méthode, quant à elle, identifie d'abord la source du danger, évalue le risque, puis prend des mesures, permettant d'obtenir rapidement et avec précision des informations dans des conditions de vibrations multiples. Les développeurs estiment qu'à l'avenir, de tels systèmes pourraient faire partie intégrante de complexes intelligents de sécurité environnementale, où les informations des capteurs seraient automatiquement transmises à un système de contrôle numérique pour ajuster les modes de fonctionnement des équipements, modifier les horaires de dynamitage ou installer des structures de protection spécialisées. L'auteur de l'étude, Maxime Ikrennikov, étudiant diplômé du département de génie électronique de l'Institut d'électronique et de mathématiques de Moscou de l'École des hautes études en sciences économiques, indique que la prochaine étape consiste à intégrer la surveillance dans les systèmes de gestion des installations industrielles, afin que les données vibratoires ne servent pas seulement à l'observation, mais aussi à la prise de décision en temps réel, rendant ainsi l'exploitation des ressources minérales plus sûre pour les humains, l'environnement et les infrastructures urbaines. Cette technologie ne se limite pas à l'industrie minière ; elle peut également être utilisée à proximité des grands chantiers de construction, des axes de transport, des tunnels et d'autres installations nécessitant une surveillance des vibrations souterraines et une prévention rapide des dommages.
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