La « fausse mine » Holden Hall de Virginia Tech permet aux étudiants de travailler avec des minéraux

Lorsque le Holden Hall de Virginia Tech a été repensé, le chef du département de génie minier et minéral, Erik Westman, estimait que ses étudiants miniers méritaient de meilleures conditions que ce que le bâtiment de 1940 pouvait offrir – des conditions qui amélioreraient la capacité de ses étudiants à rechercher, tester et organiser des compétitions de robotique.

En septembre, Holden Hall 2.0 a été dévoilé. Le Holden Hall rénové de 73,5 millions de dollars comprenait 102 000 pieds carrés de salles de classe équipées d’A / V, d’installations informatiques de haute technologie et de laboratoires – l’un de ces laboratoires étant le Center for Autonomous Mining, également connu sous le nom de Mock Mine.

Le centre de deux étages de 1 200 pieds carrés comprend trois fosses rectangulaires, semblables à des fosses de sable sur une aire de jeux, qui englobent le niveau inférieur. À l’extérieur de Holden Hall, une porte de garage en verre mène directement au centre afin que les minéraux puissent être déversés de manière transparente dans la fosse, dans le but de simuler une vraie mine. La plus grande des trois fosses se trouve directement devant la porte du garage, tandis que deux petites fosses sont posées à droite de la plus grande fosse. Les fosses ont environ quatre pieds de profondeur.

Le deuxième niveau contient une zone vitrée, où les étudiants peuvent observer les tests en cours dans l’espace de la mine. Un mur accueille également un écran projecteur pour afficher des informations pour les cours.

La mine simulée est utilisée de manière minimale en ce moment, mais le plan est que les étudiants mènent des expériences et des projets traitant de l’exploitation et du test d’équipements miniers autonomes et de drones pour apprendre les bases de la robotique et des capteurs dans l’espace minier.

“Alors que l’industrie devient plus autonome, avec plus de robots impliqués, il est important que nos ingénieurs apprennent comment tout cela fonctionne et même soient capables d’écrire du Python.” [code] et comprendre les données collectées », a déclaré Westman.

Des groupes d’étudiants comme l’équipe Astrobotics de Virginia Tech, une équipe d’étudiants visant à concevoir un robot minier autonome sur Mars capable d’extraire du gravier contenant de l’eau, utiliseront l’espace pour se préparer à leurs compétitions, telles que la NASA Lunabotics Competition.

“Pour Astrobotics, nous devions aller au terrain de volley-ball qui était tout autour du campus et creuser autour du sable là-dedans”, a déclaré Justin Hartman, Virginia Tech Mining and Minerals engineering Senior et membre d’Astrobotics. “Ainsi, le simple fait d’avoir une fosse intérieure centralisée nous permettra d’effectuer des tests par tous les temps, et nous pouvons en fait mettre en place une procédure standard.”

Brennan George (de gauche à droite), Hunter Stanley et Chris Keesee travaillent à la construction d’un véhicule télécommandé à utiliser dans le nouveau Virginia Tech Center for Autonomous Mining du Department of Mining and Minerals Engineering. Photo de Tonia Moxley pour Virginia Tech.

Tout au long de l’année, les élèves travailleront sur différents types de petits robots, jusqu’à l’assemblage d’un petit camion de transport à la fin de l’année.

Actuellement, “nous avons les petites choses, en ce qui concerne les camions”, a déclaré Adam Guzauckas, senior de cinquième année en génie minéral et minier de Virginia Tech. “Je suis intéressé à essayer de construire quelque chose d’un peu plus gros, en essayant en fait de déplacer du gravier, car les choses que nous avons maintenant ne peuvent déplacer que de petites perles de verre sur une table.”

Avant la mine fictive, l’apprentissage et les tests dans un domaine réel étaient difficiles car les étudiants prenaient potentiellement du temps, de l’espace et de l’argent dans une mine en activité. La mine offrirait un environnement de test accessible.

“C’est nécessaire pour que nous puissions tester les choses dans une situation de paysage contrôlé”, a déclaré Westman. « Si vous vous rendez dans une mine en activité, ils dirigent une entreprise, ils ont des employeurs à payer, vous ne pouvez donc pas toujours obtenir les conditions dont vous avez besoin. Ici, nous pouvons tout calmer et établir les conditions que nous voulons sans avoir à nous soucier de tout ce qui se passe dans une mine en exploitation.

Justin Hartman et Mason Tincher travaillent à la construction d’un véhicule télécommandé pour leur classe d’analyse de données et de systèmes automatisés au Département de génie minier et minéral. La classe s’est réunie au Centre for Autonomous Mining, le premier du genre, dans le Holden Hall récemment rénové. Photo de Tonia Moxley pour Virginia Tech.

Westman note comment l’état de l’industrie minière a radicalement changé au cours des 30 dernières années, passant d’emplois manuels à forte intensité de main-d’œuvre à des procédures numériques. Ces systèmes numériques autonomes sont utilisés dans les machines, telles que les camions de transport, où ils peuvent être programmés pour aller d’un point à un autre. Cette innovation fournit les compétences efficaces nécessaires au sein de l’industrie.

Carter Machinery Company, un concessionnaire d’équipements Caterpillar basé dans le sud-ouest de la Virginie, dessert des mines dans tout le sud-ouest de la Virginie en leur vendant des équipements de construction autonomes et semi-autonomes. Au cours des cinq dernières années, Carter et Virginia Tech ont entretenu une solide relation de recherche et prévoient de poursuivre cette relation grâce à une recherche collaborative dans l’espace Mock Mine. L’un de ces projets de recherche consiste à amener la flotte de transport autonome dans la région des Appalaches.

Les camions de transport ont été utilisés avec succès dans des endroits tels que le Wyoming ou l’Australie-Occidentale, des endroits dont les caractéristiques géographiques sont plutôt plates. Le terrain montagneux du sud-ouest de la Virginie rend plus difficile la navigation de ces camions ; Les opérateurs doivent programmer les camions pour manœuvrer sur des routes étroites et venteuses et doivent également assurer une communication solide entre l’opérateur et le camion. Cependant, c’est un obstacle que Carter et Virginia Tech visent à surmonter au cours des cinq prochaines années environ.

« Du point de vue des machines Carter, nous avons des liens profonds et profonds avec Virginia Tech », a déclaré Jason Threewitts, directeur des services de performance de Carter Machinery. « Certains de nos clients les plus importants que nous avons sur notre territoire sont centrés sur l’exploitation minière, les carrières et les agrégats. Il est donc logique d’être plus profond, intégré et aligné avec le département d’ingénierie minière. Les ingénieurs miniers qui sortent de ce programme vont soit travailler pour l’un de nos clients, soit venir travailler pour nous. Raison de plus pour que nous marchions côte à côte pour développer ce type de technologie et en faire une réalité.

De plus, il a été plus difficile d’embaucher de bons gestionnaires d’équipement au cours des deux dernières années, en particulier en raison de la réduction des apprentissages et de la formation de main-d’œuvre qualifiée dans les écoles, de la construction commerciale et de la fabrication qui ne se remettent pas complètement de la récession mondiale de 2008, et des malentendus et des stéréotypes sur c’est le commerce.

“Il est plus difficile d’embaucher de bons gestionnaires d’équipement”, a déclaré Westman. “Donc, avec le départ à la retraite de ces experts, il y a cette opportunité d’apporter des technologies plus avancées.”

Carter Machinery Company a un programme d’apprentissage de technicien qui s’engage à former de futurs mécaniciens, électriciens, opérateurs d’équipement, et Westman et Threewitts voient le potentiel d’utiliser Mock Mine pour ce programme.

“[Students in the program] aller dans des collèges communautaires, suivre une formation, puis travailler dans ces métiers, cela fonctionne très bien », a déclaré Westman. “Nous pouvons certainement voir cet espace être utilisé pour aider à les former.”

Aux côtés de Carter Machinery, des entités telles que Luxstone, Vulcan Materials et bien d’autres collaboreront potentiellement avec Virginia Tech pour mener des recherches dans l’espace Mock Mine. Ces collaborations permettront aux chercheurs d’étudier une myriade de sujets, notamment comment optimiser la production et comment réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Virginia Tech explore également les opportunités entre Mock Mine et l’un de leurs projets de recherche, Evolve Central Appalachia (Evolve CAPP). Ce projet vise à découvrir des minéraux critiques pour l’économie verte dans le centre des Appalaches et à voir si l’exploitation de ces minéraux est économiquement réalisable. Une possibilité de recherche entre les entités consiste à utiliser Mock Mine comme installation de test à l’échelle du laboratoire pour les capteurs afin de trouver plus efficacement les minéraux dans les roches.

“Nous sommes limités en minéraux critiques et en métaux lourds”, a déclaré Mike Quillen, président de la Southwest Virginia Energy Research and Development Authority et président du nouveau laboratoire Energy DELTA (Discovery, Education, Learning & Technology Accelerator). “Si vous regardez la croissance projetée dans le monde au cours des 20 prochaines années et comment le monde essaie de passer aux énergies renouvelables, la quantité de ces minéraux essentiels dont tout le monde aura besoin, [the United States doesn’t] les avoir. Nous sommes loin d’être en mesure de produire l’ampleur dont nous aurons besoin au cours de la prochaine décennie à 20 ans.

La région du sud-ouest de la Virginie a été désignée à plusieurs reprises comme un terreau potentiel pour l’industrie de l’énergie. Le riche passé houiller de la région signifie que les infrastructures, les terres et la main-d’œuvre sont déjà présentes, comme la grande capacité électrique de la région, qui peut potentiellement être transférée à l’utilisation de l’infrastructure énergétique.

Les organisations présidentes de Quillen, Energy DELTA Lab et Southwest Virginia Energy Research and Development Authority, visent à promouvoir le développement, la commercialisation et l’activité économique des infrastructures énergétiques en menant des recherches telles que des tests de faisabilité de l’utilisation de l’eau de mine pour le refroidissement des données.

Notre objectif principal est d’utiliser l’histoire, la technologie et le talent qui existe depuis des siècles dans le secteur de l’énergie pour trouver des moyens d’utiliser ce talent, de créer des emplois dans les nouveaux domaines de l’énergie et, espérons-le, de les avoir ici. dit Quillen.

Quillen souligne comment les recherches menées dans la mine fictive de Virginia Tech contribueront à cet effort grâce à leurs recherches sur l’automatisation, en aidant à améliorer la sécurité globale de l’extraction de ces minéraux et à la recherche pour rendre l’exploitation minière automatisée plus efficace.

“Nous avons d’excellentes relations avec les universités et les collèges qui font de la recherche théorique, de la recherche médicale”, a déclaré Quillen. “[Energy DELTA Lab’s] L’objectif est d’aller au niveau supérieur pour prendre une grande partie des connaissances qui existent actuellement et les étendre aux pratiques sur le terrain et prouver essentiellement la viabilité économique. Il n’est pas rare que les chercheurs aient une idée, mais quand on la regarde, elle ne passe pas le test du modèle d’affaires parce que ce n’est pas économique. Nous nous considérons comme la deuxième étape du processus, cette évolution vers un nouveau monde énergétique.

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