I följande delavsnitt behandlas uppblockningens mekanismer och förlopp.
Uppblockning är ett fenomen som kan beskrivas som kontinuerliga ras från takskivan i Fabianmalmen. Takskivan har blockats upp med ca 5 meter/år vilket är betydligt mindre än för andra malmkroppar.
5.2.1 Uppblockningsmekanismer
Uppblockning kan ske på två olika sätt, (Laubscher, 2004). Dessa två uppblockningsmekanismer är.
1. Spänningsrelaterad uppblockning (eng. stress caving) 2. Strukturrelaterad uppblockning (eng. subsidence caving)
Som tillägg till dessa presenterar Mahtab et al (1973) refererad i (Wettainen, 2010) och (Sjöberg, 2010) en tredje typ av mekanism.
3. Gravitativ uppblockning (eng. gravity eller stress release caving)
Av Potvin & Hudyma (2008) presenterades ytterligare en fjärde uppblockningsmekanism.
4. Tangentialspänningen blir så pass hög att den trycker ihop sprickor men är inte är nog hög för att överskrida bergmassans hållfasthet. Det krävs det någon typ av störning, exempelvis sprängning eller hydraulisk spräckning för att uppblockningen ska fortsätta.
Spänningsrelaterad uppblockning förekommer i intakt berg när spänningarna i taket överskrider bergmassans tryck- och skjuvhållfasthet. Uppblockningen pågår fram tills ett stabilt tak har uppbringats (genom att spänningarna skapar en valvverkan). Uppblockningen kan därefter återupptas då valvverkan bryts genom exempelvis deformationer, randförsvagning och/eller att den hydrauliska radien ökar (Laubscher, 2004).
Vid strukturrelaterad uppblockning överskrids skjuvhållfastheten av ett vertikalt eller nästan vertikalt block. Beroende på den hydrauliska radien kan skador av denna typ bli förödande, dels genom att de fallande bergmassorna som kan orsaka skador på arbetare, maskiner och konstruktioner men utfallet kan även generera seismiska vågor och/eller tryckvågor av luft (eng. air blasts) (Potvin & Hudyma, 2008). Denna typ av uppblockningsmekanism kan ge en snabbare uppblockningshastighet (Sjöberg, 2010).
Den gravitativa uppblockningen innebär utfall av bergmassan på grund av att låga mothållande krafter (låga tryckspänningar eller dragspänningar). För att ett utfall skall kunna ske krävs det att block bildats av en flack och minst två brant stupande huvudsprickgrupper. Gravitativ uppblockning förekommer i zon 3 i Figur 5-3. Detta har även studerats genom numerisk analys av ytligt belägna tunnlar av Töyrä (2006).
Det som hittills beskrivits har behandlat hur uppblockningen påverkas av spänningar och geologiska strukturer. Ytterligare en faktor som har stor inverkan på uppblockningens initiering och utbredning är den hydrauliska radien. Detta har studerats av Matthews, refererad i Potvin & Hudyma (2008),
5.2.2 Uppblockningsförloppet
Bergmassan ovanför en ort eller brutet hålrum kan enligt Brady & Brown, (2004) delas in i fem olika delområden, se Figur 5-3.
De olika områdena beskrivs av Brown (2003) som: 1. Uppblockat berg (eng. caved zone)
- Området består av uppblockat berg som är utfall från tak och väggar. Massorna ökar i takt med att uppblockningen fortgår. Det uppblockade berget bidrar positivt till hålrummets stabilitet 2. Tomrum (eng. air gap)
- Utrymmet mellan det uppblockade berget och ovanliggande
takskiva. Områdets storlek bestäms av
uppblockningshastigheten och i vilken omfattning utlastning sker.
3. Zon med deformationer (eng. zone of loosening)
- I delområdet sker stora plastiska deformationer och bergmassan är delvis uppblockad. På grund av uppblockningen och det plastiska tillståndet kan delområdet endast uppta en begränsad
Figur 5-3: Indelning av uppblockningsområden Duplancic & Brady (1999) refererad i (Brown, 2003).
spänning. Det brott som sker är på randen och frigör endast små mängder energi som inte fortplantas genom zonen.
4. Seismiskt aktiv zon (eng. seismogenic zone)
- I den seismiska zonen är det en spänningskoncentration och seismiska händelser kan dels utlösas genom glidning längs diskontinuiteter och dels genom överskridande av överskridande av bergets hållfasthet. Spänningskoncentrationen och zonen är valvformad med dess högsta punkt i mitten av hålrummet. 5. Omgivande bergmassa (eng. pseudo continuous zone)
- Den omgivande bergmassan är intakt men kan vara påverkad av spänningsomlagringar till följd av konstruktioner eller brytning av bergmassan. Bergmassans hållfasthet är inte överskriden och endast elastiska deformationer sker i zonen.
Uppblockningen delas in i olika delsteg (Potvin & Hudyma, 2008): 1. Initiering av uppblockning (eng. cave initiation)
2. Kontinuerlig uppblockning (eng. cave propagation eller continuous caving)
3. Genomblockning (eng. cave breakthrough eller cave connection)
Initiering av uppblockning sker till följd av att den hydrauliska radien ökar så att det brutna rummet övergår från att vara stabil till att vara instabil. Det som i detta fall sker är att det spänningsvalv som bildats ovanför bergrummets tak bryts. Hur mycket den hydrauliska radien kan ökas kan bestämmas utifrån numeriska analyser men även med empiriska metoder som Stability graph method, SGM (Potvin & Hudyma, 2008).
Det andra steget innebär att det sker kontinuerliga ras från takskivan.
Det tredje steget, genomblockning (cave breakthrough), innebär att uppblockningsfronten har nått till markytan, ovanliggande ort eller bergrum. Innan genomblockningen har takskivan gradvis blivit uppsprucken och spänningarna omlagrats. Detta innebär att endast en begränsad last kan tas upp (låga spänningar) och när uppblockningen når markytan kommer därför endast en mycket liten omlagring ske och gruvbrytningen kan fortsätta då genomblockning är relativt lugn (Potvin & Hudyma, 2008).
Seismiska händelser kan ses som en effekt av uppblockningen som i sin tur är ett resultat av den använda brytningsmetoden, geologin och spänningarna i bergmassan.
Uppblockningen av takskivan med hänsyn till produktionstakten har studerats av Sjöberg (2010) och visas i Figur 5-4.
Figur 5-4: Takskivans tjocklek i förhållande till produktionen i Fabian (Sjöberg, 2010).
Sjöberg (2010) hävdar att det inte finns någon koppling mellan produktionen och uppblockningen av takskivan, men menar samtidigt att det vore osannolikt att det skulle ske någon uppblockning utan produktion.
6 SEISMISK ANALYS
I följande kapitel kommer en analys av samtliga aktiviteter att ske. Analysen kommer omfatta de moment som beskrivits i kapitel 4.5.
Data för analysen har samlats in från det seismiska övervakningssystemet i Malmberget samt det interna produktionsdatasystemet Giron. Den seismiska analysen kommer omfatta de seismiska händelser som skett från den 1 januari 2010 fram till juni 2012. Analysen kommer att följa den genomförandeplan som nämnts i Figur 2-3 och kommer genom denna beröra följande avsnitt.
1. Analys av alla seismisk händelser.
2. Analys av seismiska händelser på nivå 830 3. Analys av seismiska händelser på nivå 855 4. Analys av seismiska händelser på nivå 880 5. Analys av seismisk aktivitet i takskivan.
I analysen exkluderas seismiska händelser i närheten av bergsstigar och tippschakt. I tillägg till detta kommer produktionen i form av sprängning och lastning att kopplas till seismiciteten.