Deformationsmätningar av förstärkningsbågar i biotitområden i LKAB:s gruva i Malmberget

(1)

förstärkningsbågar i biotitområden i LKAB:s

gruva i Malmberget

Andreas Ylmefors

Högskoleingenjör, Berg- och anläggningsteknik 2019

Luleå tekniska universitet

(2)

EXAMENSARBETE

Deformationsmätningar av förstärkningsbågar i

biotitområden i LKAB:s gruva i Malmberget

Andreas Ylmefors 2019

Högskoleingenjörsprogrammet Berg- och anläggningsteknik, 180 hp

(3)

Förord

Detta examensarbete på 15 högskolepoäng är det avslutande momentet i Högskoleingenjörsutbildningen inom Berg- och anläggningsteknik vid Bergsskolan i Filipstad. Examensarbetet har genomförts i samarbete med avdelningen för Operativ bergmekanik i LKAB:s underjordsgruva i Malmberget. Arbetet syftar till att övervaka och utvärdera deformationer på en relativt ny form av bergförstärkning. Ska LKAB kunna genomföra brytning på djupare nivåer krävs nya förstärkningsmetoder och möjligen en annan brytningsmetod eller en förändrad brytningssekvens.

Jag vill rikta ett stort tack till mina kollegor på Operativ bergmekanik och Tillredning för hjälp under arbetets gång.

Ett särskilt stort tack till Christer Olofsson, Driftbergmekaniker LKAB för uppslag till examensarbetet, Thomas Wettainen, Sektionschef Teknik- och Processutveckling, Gruvteknik och Fredrik Ersholm, Forskningsingenjör för diskussioner angående frågeställning, Conny Isaksson, Tillförordnad PC Laddning för tillhandahållande av skjutrapporter, Gruvbygg och Gruvmätning för utlåning av material och givetvis min handledare Anders Melén, Driftbergmekaniker LKAB för stöd och hjälp under examensarbetets gång. Ett tack riktas även till Rob Hellingwerf, examinator och Alf Westerlund, handledare på Bergsskolan, samt Maria Gustavsson, opponent och korrekturläsare.

Malmberget/Filipstad/Luleå, maj-september 2019

(4)

Sammanfattning

I takt med att gruvbrytningen går djupare förändras förutsättningarna för malmbrytning. Med djupet ökar de vertikala bergspänningarna och beroende på brytningsmetod kan även de horisontella bergspänningarna öka. Geologin förändras också genom att vissa bergarter och mineral kan bli ovanligare på djupare nivåer och andra kan bli vanligare. Flera andra omständigheter kan förändras i takt med att mer bergmaterial tas ut. Dessa faktorer ställer höga krav på en fungerande bergförstärkning för att säkerställa personalens säkerhet och för att göra det möjligt att uppnå den planerade produktionskapaciteten. Kunskap om bergförstärkningens egenskaper är därför mycket viktig. Dess styrkor och svagheter måste kännas till. Detsamma gäller bergförstärkningens livslängd.

I LKAB:s underjordsgruva i Malmberget har vissa malmkroppar länge haft problem med förekomst av biotitskiffer i malmkontakten. Biotit är ett anisotropt mineral som har mycket dålig hållfasthet. Det orsakar problem för ortstabiliteten, speciellt i området Alliansen – Hoppet – Prinzsköld där vissa ortar har blivit kraftigt deformerade, eller till och med rasat ihop. För att hantera stabilitetsproblemen i området testas en ny variant av bergförstärkning. Förstärkningsbågar bestående av nätkorgar av stål täcks med fiberarmerad sprutbetong och minst 7 meter långa wirebultar installeras genom dessa. Eftersom det är en ny bergförstärkningsmetod är inte dess hållbarhet och

deformationsbeständighet dokumenterad.

I detta arbete mäts deformationerna i några utvalda förstärkningsbågar i syfte att undersöka hur deformationerna utbildas och vilka samband de har med sprängningar, geologi, seismisk aktivitet och den omgivande bergmassans deformationer.

(5)

Abstract

When a mine gets deeper the prerequisites of mining change. With depth the vertical rock stress increases and depending on the excavation method the horizontal stress can also increase. The geology may also change at deeper levels. Some rocks and minerals can become more uncommon and other can become more common. Several other factors can change as more rock is excavated. These factors place high demands on functioning rock support to ensure a safe working environment for the underground staff and to make it possible to achieve the planned production capacity. Knowledge of the properties of the type of rock support is therefore very important. Its strengths and weaknesses must be known. The same applies to the life span of the rock support. In the underground mine of LKAB in Malmberget some ore bodies have for a continuous period of time been having complications with biotite schist close to the contact zone of the ore. Biotite is an anisotropic mineral with very poor strength. This causes problems for the tunnel stability, especially in the area Alliansen – Hoppet – Prinzsköld where some tunnels have been heavily deformed, and some have even collapsed. To counter the problems in the area a new type of rock support is being tested. Reinforcement arcs made of a cage of steel nets is covered in spray concrete and wire bolts are installed through it. As it is a new type of rock support its sustainability and durability towards deformations is not yet fully documented.

(6)

Innehåll Förord ... II Sammanfattning ... III Abstract ... IV 1 INLEDNING ... 1 1.1Bakgrund ... 1 1.1.1 LKAB ... 1

1.1.2 Gällivare malmbergs historia ... 2

1.1.3 LKAB:s underjordsgruva i Malmberget (MUJ) ... 4

1.2 Problemställning ... 6

1.2.1 Prinzsköld ... 6

1.2.2 Bergförstärkning i allmänhet ... 8

1.2.3 Förstärkningsbågar ... 10

1.2.4 Syfte ... 15

2 METOD OCH UTFÖRANDE... 16

2.1 Mätområde ... 16

2.2Installation av mätpunkter ... 19

2.3 Mätning ... 19

2.4 Analys med Excel ... 20

2.5 Analys med hjälp av andra program ... 20

3 RESULTAT ... 21

3.1 Mätprotokoll och diagram ... 21

(7)

3.1.21 Pr1023/Fältort Förstärkningsbåge 12 ... 42 3.1.22 Pr1023/Inf 2 Förstärkningsbåge 10 ... 43 3.1.23 Pr1023/4160 Förstärkningsbåge 7 ... 44 3.2 Påverkan på förstärkningsbågar... 45 3.2.1 Sprängningar ... 45 3.2.2 Seismik ... 46 3.2.3 Geologisk påverkan ... 52

3.2.4 Övrig påverkan på förstärkningsbågar ... 56

3.3 Statistisk jämförelse av deformationer ... 57

4 DISKUSSION ... 58

4.1 Utrustning och mätning ... 58

4.2 Brytning och seismik ... 58

4.3 Förstärkningsbågar ... 58

5 SLUTSATS ... 59

5.1 Deformationsfunktion ... 59

5.2 Skanningsrekommendation ... 59

5.3 Deformationssamband mellan förstärkning och bergmassa ... 59

5.4 Rekommendationer om fortsatta studier... 59

(8)

1 INLEDNING

1.1 Bakgrund 1.1.1 LKAB

LKAB beskriver sig själva som en internationell högteknologisk gruv- och mineralkoncern som bryter och förädlar Norrbottens unika järnmalm för den globala stålmarknaden. LKAB grundades 1890 och är ett av Sveriges äldsta företag. Sedan 1957 är LKAB ägt av svenska staten.

LKAB:s gruvor är belägna i Kiruna, Malmberget och Svappavaara. I gruvorna bryts huvudsakligen magnetit som anrikas på de respektive orterna. Därefter sintras

järnkoncentratet till pellets i kulsinterverk. Efter förädlingen transporteras pelletsen via Malmbanans och Ofotenbanans järnvägar till Narviks och Luleås hamnar för vidare transport till kund. De flesta kunderna är europeiska stålverk, men andra viktiga marknader är Mellanöstern, Nordafrika, Asien och USA.

Koncernen LKAB rymmer förutom brytning och förädling även dotterbolagen LKAB Minerals, LKAB Wassara, LKAB Malmtrafik, LKAB Berg och Betong, LKAB Kimit och LKAB Fastigheter och är genom dessa verksamma inom industrimineral,

borrutrustning, tågtransporter, bergtjänster, sprängmedelstillverkning och

fastighetsbolag. Totalt har koncernen ungefär 4200 anställda i 12 olika länder. År 2018 var omsättningen nästan 26 miljarder svenska kronor. Resultatet uppgick till drygt 6,8 miljarder svenska kronor. LKAB bryter ungefär 80% av järnmalmen inom EU, men

(9)

Förutom att ge en marknadsmässig avkastning till ägaren fokuserar företaget på en långsiktigt hållbar gruvdrift och förädling. För att lyckas med detta är en rad sociala, ekonomiska och miljömässiga mål uppsatta. Samarbeten med kunder innebär att dessas miljöpåverkan kan minskas och resurseffektiviteten i processerna kan ökas. Ett exempel på detta är Hybrit, vilket är ett samarbete mellan LKAB, SSAB och Vattenfall med mål att utveckla en tillverkningsprocess för järn och stål som inte släpper ut koldioxid.

1.1.2 Gällivare malmbergs historia

Enligt LKAB:s historia hittades Malmfältens första järnmalm i Masugnsbyn i Tornedalen år 1642 av bonden Lasun Lassi. Han var ute på ekorrjakt när han gjorde fyndet. Det visades för köpmän i Torneå och det rapporterades sedan vidare, bland annat till rikskanslern Axel Oxenstierna. Eftersom det ledde till ökad prospektering i den nordliga delen av riket räknas det som startskottet för gruv- och brukshistorien i Malmfälten. Händelsen ledde till att större fynd gjordes i Kiruna, Malmberget och Svappavaara.

Det samiska ordet Jiellevarre betyder det spruckna berget. Det har givit namn åt platsen för LKAB:s näst största gruva. Gällivares malmbergs malmförekomster omnämns för första gången i skrift i slutet av 1600-talet i den franska upplagan av Uppsalaprofessorn Schefferus verk Lapponia.

År 1623 föddes Abraham Momma i Eschweiler, Nordrhein-Westfalen, Tyskland. Släkten Momma var mycket betydelsefull i Holland och de hade mycket goda kontakter bland holländska protestantiska affärsidkande släkter. År 1644 flyttade Abraham till Nyköping i Sverige där hans halvbror Willem bedrev en omfattande industriell verksamhet. Abraham var en företagsam man som via intresse i Färna bruk i

Västmanland bergslag snart drev en omfattande bruksrörelse i Västmanland. Bruk och masugnar anlades och kompetent utländsk arbetskraft anlitades. Det var mest tackjärn och bruksföremål som tillverkades.

1653 beslutades att exploatera Junosuando järnmalmsfält i Tornedalen. Det hade utan framgång drivits av borgerskapet i Torneå och köpmannen Arendt Grape. Abraham löste Grapes skulder tillsammans med sin bror Jacob. 1654 reste han till Torneverken och det blev ett rejält uppsving för Tornedalen. Kunniga bergsmän och bruksarbetare flyttade in. Planer fanns att skapa en stor metallindustri som skulle gynna landsändan. Ödemarkens underjordiska skatter skulle tas tillvara för att göra Sverige rikt. Abraham utforskade lappmarken både i fjälltrakterna och längs Torne älv och träsk.

Förhoppningen var att Torne älv likt Rhen och Maas skulle bli en industriell pulsåder. Kengis bruk utanför Pajala skulle likt Liège bli ett smidescentrum. Det var världens nordligaste järnbruk och där förädlades även koppar från Svappavaara. En rad försök att etablera nya gruvor i lappmarken gjordes, men med ringa resultat. Provbrytningar utfördes bland annat i Gällivares järnmalmfält.

För sina insatser adlades bröderna Abraham och Jacob och tog efternamnet Reenstierna. Vapenskölden visar tre fjäll, där det mellersta klyvs av en kil och en slägga. Under 1670-talet ledde sjunkande malmpriser och ökande brytningskostnad till en

(10)

somrarna och transporterades med renrajd under vintrarna. År 1744 blev Meldercreutz ensam ägare, men fick svåra ekonomiska problem och året efter hans död 1785 övertog brukspatronen Jean Bedoire alla egendomar för 15 000 riksdaler. Han gjorde åtskilligt för att göra verksamheten lönsam och sålde bruk och gruvor år 1799 till Samuel Gustaf Hermelin för 84 000 riksdaler.

Hermelin gjorde åtskilligt för de som arbetade åt honom. Han gav bra betalt och avsade sig även gamla förmåner såsom dagsverken och tvångsleveranser av kol och ved. Detta gjorde att han blev en mycket uppskattad arbetsgivare, men även han fick slutligen ekonomiska problem. År 1812 begärde han sig själv i konkurs.

Den som förvärvade Hermelins egendomar var kung Karl XIV Johan, som tidigare var känd som marskalk Jean Baptiste Bernadotte. Han investerade 366 000 riksdaler i Norrbotten och ägde slutligen en och en kvarts miljon tunnland. Det motsvarar Skånes, Blekinges och halva Smålands area. År 1822 skulle den svenske kronprinsen Oscar I gifta sig med den tyska prinsessan Josephine. Hon var släkt med Napoleon och hade av denne fått det norditalienska furstendömet Galliera i dopgåva. Eftersom det skulle bli ett äktenskap mellan en protestant och en katolik var påven tvungen att godkänna

äktenskapet. För att ge Oscar I samma status som sin blivande fru in stiftades furstendömet Gällivare och påven godkände äktenskapet.

År 1855 sålde kung Oscar I egendomarna i Norrbotten för 1 miljon riksdaler, men den kungliga epoken har gett namn åt många av malmkropparna. Den som köpte

Gällivareverken, som egendomarna kallades, var ett norsk-svenskt konsortium med affärsmannen Victor Kjellberg i spetsen.

De långa avstånden som malmen skulle transporteras var fortsatt ett stort problem. I ett försök att lösa detta planerades en åtta mil lång järnväg från Gällivare till Norrviken vid Lule älv. Därefter skulle malmen lastas om till pråmar för transport på Lule älv och en kanal som skulle anläggas. Kanalarbetena inleddes 1864 av engelska finansiärer men redan efter två år tog pengarna slut. Rester av Engelska kanalen som den kom att kallas syns fortfarande i Boden och Edefors.

En rad företagsrekonstruktioner ägde rum under de kommande åren utan att någon brytning skedde. År 1882 beviljade den svenska regeringen att en järnväg mellan Luleå och Ofoten skulle byggas. Ett engelskt bolag bildades för att bygga järnvägen och år 1883 inleddes arbetet. Ekonomiska problem gjorde att rälsdragningen gick trögt men 1886 fick bolaget in nytt kapital och arbetstakten ökade. För att klara ekonomin prioriterades sträckan till Malmberget och i mars år 1888 kunde det första malmtåget lastas. Bolaget hade dock fortsatta ekonomiska problem och år 1889 försattes bolaget i konkurs. Den engelska konkursförvaltaren ville fortsätta med malmtransporterna för att få in kapital, men efter protester i Sverige om lämpligheten att låta utländska bolag konkurrera med den mellansvenska järnindustrin köpte staten järnvägen.

År 1890 bildas Luossavaara-Kiirunavaara AktieBolag (LKAB) och år 1891 bildas Aktiebolaget Gellivare Malmfält (AGM). Redan från början insåg en av AGM:s ägare, Gustaf Emil Broms att det skulle bli en svår konkurrenssituation. Han lyckades i en kuppartad aktion skaffa sig aktiemajoritet i LKAB och köpte ut den andra ägaren från AGM. Har var därmed majoritetsägare i båda bolagen, men hade dragit på sig stora skulder och skrivit på ofördelaktiga avtal för att få nyttja järnvägen.

(11)

Malmfyndigheterna betraktades som nationella rikedomar och det begränsade

Grängesbergbolagets handlingsutrymme. Eftersom staten redan ägde järnvägen mellan Luleå och Narvik önskade många att staten skulle ta över gruvorna, men det var emellertid för dyrt. Istället träffades en uppgörelse där staten fick bli delägare i

gruvorna, fick royalty på vinsten och skulle efter 25 år få lösa in nationalrikedomen till ett skäligt pris. Den dåliga ekonomin gjorde att Grängesbergbolaget tvingades gå med på detta, men det dröjde till år 1957 innan staten köpte ut bolaget för 830 miljoner svenska kronor (Jansson Myhr, K. 2015).

1.1.3 LKAB:s underjordsgruva i Malmberget (MUJ)

Kirunas malmkropp brukar beskrivas som en i stort sett homogen skiva som ställts på högkant med en liten lutning bort från Kiruna stad. I Malmberget består gruvan av ett tjugotal malmkroppar av vilka drygt tio bryts för tillfället. Någon form av aktivitet pågår dessutom i flera andra. Malmkropparna ligger i ett område som omfattar ungefär 2,5 x 5 km. Troligen har Malmbergets järnmalmförekomst liknat Kirunas men duktilt deformerats vid två olika tillfällen (Lund, C. 2008). De geologiska händelserna har delat upp en tidigare homogen malmkropp i ett flertal mindre malmkroppar. Eftersom flera av malmkropparna tycks förenas till större malmkroppar på djupet styrks teorin.

Malmkropparna stupar i genomsnitt 40°-50° mot Sydsydväst.

Malmkropparna är omgivna av metavulkaniska bergarter som lokalt brukar benämnas leptit. I den östra delen av gruvan är det mestadels mafiska och intermediära

sammansättningar och i den västra delen huvudsakligen felsisk sammansättning. Nordväst om malmkropparna finns en stor intrusion av Linagranit. Granit- och pegmatitgångar genomskär både malmkroppar och den omgivande bergmassan.

(12)

Malmkropparna som för tillfället bryts består till största del av magnetit, men speciellt i de västra delarna är hematitförekomsten betydande. I de områdena finns även den största mängden apatit även om mineralet återfinns i andra delar av gruvan. Överlag kan det sägas att alla malmkropparna är unika och karaktäriseras av olika mineraler,

strukturer och andra speciella kännetecken. Malmkroppen Vitåfors-Riddarstolpe (ViRi) är med sina inslag av kaolinlera och en stor mängd grottor i malmkontakten den mest vattenförande malmkroppen. De största förekomsterna av glimmermineralet biotit finns i Alliansen, Hoppet och Prinzsköld.

LKAB har i Malmberget använt sig av flera olika brytningsmetoder. När de första malmkropparna skulle brytas var tekniken dagbrottsbrytning. Sedan beslutet togs att övergå till underjordsbrytning har framförallt skivrasbrytning använts, men även andra brytningsmetoder har testats. Magasinbrytning användes på grundare nivåer i vissa av de västra malmkropparna.

Välkommatoppen, med 618 meter över havet, som ligger ovanför en av de västligaste malmkropparna är gruvans nollpunkt. Från denna punkt mäts de olika nivåernas djup med termen avvägning (avv). Giman där huvudsnedbanan mynnar i dagen ligger på ungefär 270 meters avvägning. Gruvan har haft ett flertal huvudnivåer. Under den första tidens underjordsbrytning drevs nya huvudnivåer med mycket kort intervall. Dessa är i stort sett ej längre åtkomliga då de på de många ställen har rasat samman. När gruvan har brutits djupare har avståndet mellan huvudnivåerna ökat. De nuvarande

huvudnivåerna där produktion pågår är 600, 1000 och 1250 m avv. Dessutom finns huvudnivåer på 500 och 815 m avv, men där är aktiviteten i huvudsak begränsad till olika förrådsutrymmen, rastkurar och verkstäder. Huvudnivåerna brukar i allmänhet benämnas med ett M innan siffrorna för att indikera att det är Malmbergets gruva som huvudnivån tillhör.

(13)

1.2 Problemställning 1.2.1 Prinzsköld

Malmkroppen Prinzsköld som oftast förkortas Pr eller Pz är en magnetitmalm av hög kvalitet. Malmen stryker 40° från nord och stupar 60° mot syd, in under samhället Malmberget. Malmen är inte daggående, utan började brytas först på 780 m avv år 2000. Malmkroppen blev känd på 1970-talet efter att diamantborrning utfördes från M500. Vid jämförelse med gamla gruvkartor, exempelvis Otto Kjellströms karta över Gellivare malmfält från 1889 (se APPENDIX A) noteras att malmkroppen Prinzsköld är känd sedan tidigare men det kanske bara rört sig om några enstaka sliror som mycket väl kan ha försvunnit strax under markytan. Malmkroppen har fått sitt namn från bergmästare Erik Roland Prinzsköld.

Tillträde till de två första nivåerna 780 och 800 skedde via hängväggen från M815. Den tillträdesvägen är ej möjlig att komma åt i dagsläget. Malmkroppen som på den första brytningsnivån är ca 400 m lång med genomsnittlig bredd på ca 50 m har på 920 m avv ökat till att vara 900 m lång och över 50 m bred. Under M1000 förenas Prinzsköld med Alliansen via Hoppet i öster och med den ej än brutna malmkroppen Gunilla längre västerut. Området Alliansen – Hoppet – Prinzsköld – Gunilla blir därmed den längsta sammanhängande malmkroppen i Malmberget och en stor del av malmreserven, se Figur 5.

(14)

Innan brytning av malmkroppen drevs en snedbana från M1000 uppåt. Från denna möjliggjordes åtkomst till malmkroppens brytningsnivåer på 820, 845, 870, 895, 920, 945 och 970 m avv från liggväggen.

De huvudsakliga bergarterna som omsluter och genomskär Prinzsköld är leptit, granit och biotit. Glimmermineralet biotit återfinns i allmänhet i övergångszoner mellan leptit och magnetit. Det är ett mineral med bladig struktur och anisotropa egenskaper. Dess foliation är i regel parallell med malmen och det orsakar stora stabilitetsproblem. I vissa områden har det uppmätts att biotiten når en bredd på uppemot 20 m. I vissa områden har biotiten omvandlats till klorit.

Eftersom bergets hållfasthet i området inte är bra beslutades det att öka åtkomligheten i den östra delen av 945 och 970 m avv. Därför drevs en till snedbana upp till dem från M1000 och möjliggjorde en andra infart per skiva. Vissa delar av dessa skivor har inte varit möjliga att bryta ut på grund av kraftiga deformationer, sulhävningar och risk för ras. Dessa infarter har nu stängts av. På djupare nivåer har fler infarter till skivorna planerats.

Övergångsområdet Alliansen – Hoppet – Prinzsköld har visat sig mycket dåligt. På många nivåer där malmkropparna var smalare gjordes försök med att driva ortar som går längs med malmen. Ned till och med All962 gjordes försök att ansluta till

Prinzsköld via dessa längsgående ortar, men eftersom ortarna deformerades kraftigt kunde de inte fullt ut brytas ut och det ledde till stor malmförlust (se APPENDIX B). Vissa kransar kunde brytas ut men på vissa skivor har en mycket stor mängd malm lämnats. Det beslutades att på djupare nivåer istället driva tvärgående ortar in i malmen. Det ledde till att de flera planerade fältortar flyttades längre in i liggväggen. Eftersom fältortarna flyttades hamnade de vissa gånger nära bergsstigar med kalvning i dessa som följd.

(15)

Eftersom Prinzsköld är en malmkropp som sluttar in under samhället och

samhällsomvandlingen av olika anledningar inte har gått nog fort har brytningen stått still många år. Ortar som tillreddes 2009 och rasborrades året efter har stoppats fram till nyligen. Detta har lett till havererad bergförstärkning, sulhävningar, deformerade ortar och bergutfall. I vissa fall har beslut tagits redan innan brytningsförsök att lämna vissa ortar.

1.2.2 Bergförstärkning i allmänhet

När brytningen första gången gick under jord var bergförstärkningen inte speciellt kraftig. På en del gamla områden är förstärkningen inte mer än någon enstaka bult på vissa ställen. I takt med att gruvan gått djupare har bergförstärkningen blivit kraftigare. Fiberarmerad sprutbetong och systematisk bultning med 3 meters ingjutna kamjärn ändförankrade med en kil, så kallade Kirunabultar, se Figur 6, är numer

minimiförstärkningen. I vissa blöta områden med många grottor används även friktionsbulten Swellex, se Figur 7.

Figur 6: NMX Static (Kirunabult) (Från Nybergs Mekaniska Verkstad, 2019).

(16)

Den förstärkningen har visat sig haverera i vissa områden med stor seismisk aktivitet. När berget rör sig spricker sprutbetongen sönder och bultar går i brott. Därför har man övergått till en mer dynamisk förstärkning. Den statiska Kirunabulten används

fortfarande, men i fältortar och i delar av många tvärortar används den dynamiska D-bulten, se Figur 8. Den är ingjuten hela bultens längd, men eftersom den har en del släta partier kan den deformeras i längdriktningen och en längre del kan töjas innan brott. Den har även en annan bricka som tydligt visar när den tar last. D-bulten kompletteras med nätning. Stålnäten tillåter stora deformationer och motverkar många bergutfall. Eftersom områden besiktas kontinuerligt upptäcks ofta skador på bergförstärkningen, området kan skrotas om och omförstärkas för att förhindra större bergutfall.

(17)

1.2.3 Förstärkningsbågar

I områden med stora mängder biotit och stor seismisk aktivitet har det visat sig att inte heller den dynamiska förstärkningen håller för de deformationer som sker, se Figur 9.

I ett försök att rädda de områdena testas en ny form av förstärkning. En

förstärkningsbåge (B3) med en armeringskorg gjord av stålnät, se Figur 10, installeras utefter ortprofilen. Den täcks sedan med fiberarmerad sprutbetong och därefter bultas bågen fast i berget med minst 7 meter långa wirebultar. Se Figur 11 för färdigställda förstärkningsbågar.

Figur 9: Bild på deformationer i Pr970/2400 tagen 21-06-2017. Observera det deformerade nätet mellan

(18)

Hittills verkar försöken ha lyckats eftersom många ortar, som annars skulle ha lämnats, har kunnat lastas ut. Deformationer och sprickor har kunnat observeras i flera

Figur 10: Bild på armeringskorg (Ylmefors, 2019).

(19)

I vissa fall har förstärkningsbågar installerats för att kunna inspektera områden längre in i de deformerade ortarna. Vissa gånger har beslut tagits om att ortarna ska lämnas utan att ens försöka ta sig förbi områden med deformationer eller stora bergutfall, se Figur 13 för ett sådant exempel. Orten på bilden är Pr970/2400. Väggarna är kraftigt intryckta och taket är mer än 10 meter högt. Även ortsulan har deformerats.

(20)

Även om förstärkningsbågarna verkar fungera är deras långtidsegenskaper okända. Osäkerhet råder hur fort de deformeras. Vid 10 cm deformation bör förstärkningsbågen bytas ut eller omförstärkas. För att övervaka detta har förstärkningsbågarna skannats men ett fast skanningsintervall är inte säkerställt.

Figur 14 och 15 visar de olika förstärkningsbågar som används och hur

förstärkningsbåge B3 ska utformas. För fler bilder på färdigställda förstärkningsbågar, se APPENDIX C.

(21)

Figur 14: Olika förstärkningsbågar (Från Typförstärkning MUJ – Anvisning, LKAB, 2017).

(22)

1.2.4 Syfte

Arbetets syfte är att ta fram ett underlag för skanningsintervall för övervakning av deformationer i förstärkningsbågar installerade i biotitområden i malmkroppen

(23)

2 METOD OCH UTFÖRANDE

För att kunna övervaka förstärkningsbågarna bestäms först ett visst område för att välja ut ett antal förstärkningsbågar att installera mätpunkter i. Några gånger i veckan kommer mätning att utföras mellan dessa. Mätningarna noteras i ett protokoll för att kunna analyseras. Mätningarna jämförs med eventuell yttre påverkan, exempelvis produktionssalvor, öppningsskjutningar och seismisk aktivitet i området. Även områdets geologi studeras och jämförs med förstärkningsbågarnas positioner för att försöka utröna om något tydligt samband kan ses.

2.1 Mätområde

Området för mätningar bestäms till den östra delen av Prinzsköld. Där har

problemen med biotit varit stora. Det bestäms att mätpunkter ska installeras på tre olika nivåer men inom ungefär samma area, se Figur 16 – 20.

• Pr970: Produktion pågår och förstärkningsbågar är installerade i ett flertal tvärortar. Produktionssalvor skjuts någon gång i veckan och i vissa ortar lastas det varje dag. Ort 2400 mittemot infarten har bedömts som för dålig för att kunna brytas ut och kommer därmed att lämnas.

Det bestäms att installera mätpunkter i följande ortar och bågar: Ort 2380: Båge 1, 3 och 5

Ort 2400: Båge 1 och 4 Ort 2420: Båge 2, 5 och 9 Ort 2440: Båge 2, 4 och 11

• Pr996: Omfattande omförstärkningar pågår i vissa ortar på skivan. Många ortar har rasat ihop och kommer att lämnas.

Det bestäms att installera mätpunkter i följande ortar och bågar: Fältort: Båge 1, 4, 7 och 8

(24)

• Pr1023: Förstärkningsbågar har installerats i ett område nära anslutningen till Hoppet 1023. De flesta förstärkningsbågarna är i fältorten, men en är i infarten mot Ho1023 och en är i en tvärort. Fler förstärkningsbågar kommer att

installeras i detta område.

Det bestäms att installera mätpunkter i följande ortar och bågar: Fältort: Båge 1, 2, 3, 4, 8 och 12

Inf 2: Båge 10 Ort 4160: Båge 7

(25)

På Pr996 har flera ortar har rasat ihop och det är beslutat att lämna dessa. Fältorten på Pr1023 ligger nästan rakt under detta område, se Figur 19.

Figur 18: Pr1023 med förstärkningsbågar markerade (Från Bergmekanikdagboken, LKAB, 2019).

(26)

2.2 Installation av mätpunkter

En första mätpunkt installeras på en bult som är förankrad i berget. En andra mätpunkt installeras i betongen i väggen på ungefär 1,5 meters höjd inom 0,3 meter från bulten. På vissa ställen saknas bult i lämplig höjd på grund av skjutskador eller

påkörning. Då installeras ingen sådan mätpunkt.

För att fästa mätpunkterna i betongen borras grunda hål där expanderbultar fästs. Mätpunkterna är krokförsedda hylsor som träs på expanderbulten eller bergbulten. Därefter säkras den i rätt position med en bult. För bilder på mätpunkter och utrustning för att sätta upp detta, se APPENDIX D.

2.3 Mätning

Det bestäms att mätningar sker tre gånger i veckan. Mätningen utförs med ett glasfibermåttband av märket Ironside. Det har varannanmillimetertolerans och uppfyller toleransen enligt EU:s precisionsnorm II. Samma måttband används för alla mätningar och mätningarna utförs på samma sätt varje gång för att minimera risken för

felmätningar. Mätvärden noteras i ett protokoll och det överförs sedan till digital form för vidare analys. Om någon aktivitet pågår i området och detta förhindrar mätningar, görs mätningen nästföljande dag. För bilder på mätutrustning, se APPENDIX D.

(27)

2.4 Analys med Excel

Efterforskning görs för att ta reda på installationsdag för förstärkningsbågarna. Detta har protokollförts i Bergmekanikdagboken, men i vissa fall har flera bågar

protokollförts samtidigt. I vissa områden har arbete pågått med flera bågar samtidigt och i vissa fall har beställning av flera bågar gjorts i samma protokoll. Den dag som är angiven i protokollet är den som används.

Mätningarna överförs till Excel och grafer ritas för att analysera förändringar i förstärkningsbågarna. Då det inte är känt vilken sorts deformationskurva det kan röra sig om ritas både linjära och exponentiella trendlinjer upp. Detta för att undersöka om någon av dessa kan vara en trolig deformationskurva eller möjligen för att kunna utesluta dessa.

2.5 Analys med hjälp av andra program

För att studera områdets seismiska händelser används programmen mXrap och Vantage. De analyserar de små vibrationer som registreras av LKAB:s utplacerade geofoner.

(28)

3 RESULTAT

3.1 Mätprotokoll och diagram

Mätningarna i de olika förstärkningsbågarna sammanställs i mätprotokoll, se Tabell 1 – 23. I protokollen redovisas vilken förstärkningsbåge det rör sig om och i vilken ort den är installerad i, datum för mätningen, installationsdatum för

förstärkningsbågen, hur många dagar som gått sedan installationen, uppmätta mätvärden i meter mellan de olika installerade mätpunkterna samt hur stor förändring som skett sedan startmätningen.

Ur mätprotokollen används mätvärdena tillsammans med dagar sedan som gått sedan installationen för att upprätta diagram över deformationerna, se Figur 21 – 43. I

diagrammen redovisas de linjära och exponentiella trendlinjernas ekvationer i ordningen Linjär och Exponentiell så nära Betong respektive Bult som möjligt.

(29)

3.1.1 Pr970/2380 Förstärkningsbåge 1

Tabell 1: Protokoll över mätningar Pr970/2380 Båge 1.

Pr970/2380 Båge 1 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Mätning Bult [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 19-feb 417 6,818 6,722 15-apr 19-feb 420 6,818 0,000 6,723 0,001 17-apr 19-feb 422 6,818 0,000 6,720 -0,002 18-apr 19-feb 423 6,818 0,000 6,723 0,001 22-apr 19-feb 427 6,818 0,000 6,720 -0,002 24-apr 19-feb 429 6,818 0,000 6,723 0,001 26-apr 19-feb 431 6,819 0,001 6,724 0,002 01-maj 19-feb 436 6,820 0,002 6,724 0,002 03-maj 19-feb 438 6,820 0,002 6,724 0,002 06-maj 19-feb 441 6,820 0,002 6,724 0,002 08-maj 19-feb 443 6,818 0,000 6,724 0,002 10-maj 19-feb 445 6,819 0,001 6,724 0,002 14-maj 19-feb 449 6,818 0,000 6,724 0,002 15-maj 19-feb 450 6,818 0,000 6,724 0,002 16-maj 19-feb 451 6,818 0,000 6,723 0,001

29-04-2019 gjordes inga mätningar på grund av lastning.

(30)

12-apr 30-okt 164 6,002 5,880 15-apr 30-okt 167 6,003 0,001 5,878 -0,002 17-apr 30-okt 169 6,002 0,000 5,878 -0,002 18-apr 30-okt 170 6,002 0,000 5,879 -0,001 22-apr 30-okt 174 6,002 0,000 5,878 -0,002 24-apr 30-okt 176 6,002 0,000 5,878 -0,002 26-apr 30-okt 178 6,004 0,002 5,878 -0,002 01-maj 30-okt 183 6,004 0,002 5,879 -0,001 03-maj 30-okt 185 6,004 0,002 5,878 -0,002 06-maj 30-okt 188 6,004 0,002 5,878 -0,002 08-maj 30-okt 190 6,004 0,002 5,878 -0,002 10-maj 30-okt 192 6,002 0,000 5,878 -0,002 14-maj 30-okt 196 6,002 0,000 5,877 -0,003 15-maj 30-okt 197 6,002 0,000 5,876 -0,004 16-maj 30-okt 198 6,002 0,000 5,878 -0,002

(31)

Pr970/2380 Båge 5 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 30-okt 164 5,672 15-apr 30-okt 167 5,672 0,000 17-apr 30-okt 169 5,672 0,000 18-apr 30-okt 170 5,672 0,000 22-apr 30-okt 174 5,672 0,000 24-apr 30-okt 176 5,672 0,000 26-apr 30-okt 178 5,672 0,000 01-maj 30-okt 183 5,672 0,000 03-maj 30-okt 185 5,672 0,000

29-04-2019 gjordes inga mätningar på grund av lastning. 04-05-2019 skadades betongmätpunkt 5 av en skjutning och inga mätningar gjordes efter detta.

(32)

12-apr 26-jun 290 5,484 5,384 15-apr 26-jun 293 5,486 0,002 5,386 0,002 17-apr 26-jun 295 5,482 -0,002 5,384 0,000 18-apr 26-jun 296 5,482 -0,002 5,383 -0,001 22-apr 26-jun 300 5,484 0,000 5,384 0,000 24-apr 26-jun 302 5,484 0,000 5,384 0,000 26-apr 26-jun 304 5,486 0,002 5,385 0,001 01-maj 26-jun 309 5,484 0,000 5,384 0,000 03-maj 26-jun 311 5,486 0,002 5,385 0,001 06-maj 26-jun 314 5,486 0,002 5,386 0,002 08-maj 26-jun 316 5,486 0,002 5,384 0,000 10-maj 26-jun 318 5,486 0,002 5,384 0,000 14-maj 26-jun 322 5,486 0,002 5,386 0,002 15-maj 26-jun 323 5,484 0,000 5,384 0,000 16-maj 26-jun 324 5,486 0,002 5,386 0,002

(33)

12-apr 09-jul 277 5,290 5,248 15-apr 09-jul 280 5,289 -0,001 5,247 -0,001 17-apr 09-jul 282 5,292 0,002 5,246 -0,002 18-apr 09-jul 283 5,292 0,002 5,248 0,000 22-apr 09-jul 287 5,292 0,002 5,248 0,000 24-apr 09-jul 289 5,292 0,002 5,248 0,000 26-apr 09-jul 291 5,292 0,002 5,248 0,000 01-maj 09-jul 296 5,292 0,002 5,249 0,001 03-maj 09-jul 298 5,290 0,000 5,248 0,000 06-maj 09-jul 301 5,292 0,002 5,250 0,002 08-maj 09-jul 303 5,290 0,000 5,248 0,000 10-maj 09-jul 305 5,292 0,002 5,250 0,002 14-maj 09-jul 309 5,290 0,000 5,248 0,000 15-maj 09-jul 310 5,288 -0,002 5,248 0,000 16-maj 09-jul 311 5,290 0,000 5,248 0,000

(34)

Pr970/2420 Båge 2 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Mätning Bult [m] Förändring sedan start [m]

Datum Inst. Datum Dag

12-apr 26-jun 290 5,540 5,476 15-apr 26-jun 293 5,540 0,000 5,476 0,000 17-apr 26-jun 295 5,542 0,002 5,474 -0,002 18-apr 26-jun 296 5,540 0,000 5,476 0,000 22-apr 26-jun 300 5,540 0,000 5,477 0,001 24-apr 26-jun 302 5,540 0,000 5,476 0,000 26-apr 26-jun 304 5,541 0,001 5,477 0,001 01-maj 26-jun 309 5,541 0,001 5,478 0,002 03-maj 26-jun 311 5,540 0,000 5,476 0,000 06-maj 26-jun 314 5,540 0,000 5,476 0,000 08-maj 26-jun 316 5,542 0,002 5,477 0,001 10-maj 26-jun 318 5,542 0,002 5,476 0,000 14-maj 26-jun 322 5,542 0,002 5,476 0,000 15-maj 26-jun 323 5,542 0,002 5,476 0,000 16-maj 26-jun 324 5,542 0,002 5,476 0,000

(35)

12-apr 10-sep 214 4,900 4,872 15-apr 10-sep 217 4,904 0,004 4,874 0,002 17-apr 10-sep 219 4,904 0,004 4,872 0,000 18-apr 10-sep 220 4,904 0,004 4,872 0,000 22-apr 10-sep 224 4,904 0,004 4,872 0,000 24-apr 10-sep 226 4,904 0,004 4,874 0,002 26-apr 10-sep 228 4,904 0,004 4,872 0,000 01-maj 10-sep 233 4,904 0,004 4,876 0,004 03-maj 10-sep 235 4,904 0,004 4,872 0,000 06-maj 10-sep 238 4,902 0,002 4,870 -0,002 08-maj 10-sep 240 4,904 0,004 4,870 -0,002 10-maj 10-sep 242 4,902 0,002 4,870 -0,002 14-maj 10-sep 246 4,900 0,000 4,870 -0,002 15-maj 10-sep 247 4,902 0,002 4,870 -0,002 16-maj 10-sep 248 4,901 0,001 4,870 -0,002

(36)

Pr970/2420 Båge 9 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 06-nov 157 5,266 15-apr 06-nov 160 5,271 0,005 17-apr 06-nov 162 5,272 0,006 18-apr 06-nov 163 5,268 0,002 22-apr 06-nov 167 5,268 0,002 24-apr 06-nov 169 5,268 0,002 26-apr 06-nov 171 5,268 0,002 01-maj 06-nov 176 5,268 0,002 03-maj 06-nov 178 5,268 0,002 06-maj 06-nov 181 5,266 0,000 08-maj 06-nov 183 5,268 0,002 10-maj 06-nov 185 5,266 0,000 14-maj 06-nov 189 5,265 -0,001 15-maj 06-nov 190 5,264 -0,002 16-maj 06-nov 191 5,264 -0,002

(37)

12-apr 05-feb 66 6,234 6,104 17-apr 05-feb 71 6,232 -0,002 6,100 -0,004 18-apr 05-feb 72 6,234 0,000 6,102 -0,002 23-apr 05-feb 77 6,234 0,000 6,102 -0,002 24-apr 05-feb 78 6,236 0,002 6,102 -0,002 26-apr 05-feb 80 6,235 0,001 6,102 -0,002 01-maj 05-feb 85 6,236 0,002 6,102 -0,002 06-maj 05-feb 90 6,236 0,002 6,102 -0,002 08-maj 05-feb 92 6,234 0,000 6,103 -0,001 10-maj 05-feb 94 6,236 0,002 6,104 0,000 14-maj 05-feb 98 6,234 0,000 6,102 -0,002 15-maj 05-feb 99 6,236 0,002 6,102 -0,002 16-maj 05-feb 100 6,236 0,002 6,102 -0,002

04-04-2019, 29-04-2019 och 03-05-2019 gjordes inga mätningar på grund av lastning.

(38)

12-apr 05-feb 66 6,152 5,962 17-apr 05-feb 71 6,155 0,003 5,962 0,000 18-apr 05-feb 72 6,153 0,001 5,964 0,002 23-apr 05-feb 77 6,152 0,000 5,963 0,001 24-apr 05-feb 78 6,152 0,000 5,962 0,000 26-apr 05-feb 80 6,154 0,002 5,964 0,002 01-maj 05-feb 85 6,158 0,006 5,965 0,003 06-maj 05-feb 90 6,154 0,002 5,964 0,002 08-maj 05-feb 92 6,156 0,004 5,964 0,002 10-maj 05-feb 94 6,156 0,004 5,965 0,003 14-maj 05-feb 98 6,156 0,004 5,964 0,002 15-maj 05-feb 99 6,155 0,003 5,964 0,002 16-maj 05-feb 100 6,155 0,003 5,964 0,002

04-04-2019, 29-04-2019 och 03-05-2019 gjordes inga mätningar på grund av lastning.

(39)

12-apr 19-feb 52 5,728 5,522 17-apr 19-feb 57 5,732 0,004 5,524 0,002 18-apr 19-feb 58 5,730 0,002 5,522 0,000 23-apr 19-feb 63 5,730 0,002 5,522 0,000 24-apr 19-feb 64 5,730 0,002 5,522 0,000 26-apr 19-feb 66 5,732 0,004 5,522 0,000 01-maj 19-feb 71 5,730 0,002 5,520 -0,002 06-maj 19-feb 76 5,726 -0,002 08-maj 19-feb 78 5,726 -0,002 10-maj 19-feb 80 5,725 -0,003 14-maj 19-feb 84 5,722 -0,006 15-maj 19-feb 85 5,726 -0,002 16-maj 19-feb 86 5,724 -0,004

04-04-2019, 29-04-2019 och 03-05-2019 gjordes inga mätningar på grund av lastning. 04-05-2019 skadades bultmätpunkt 11 av en skjutning och inga mätningar gjordes efter detta.

(40)

3.1.12 Pr996/Fältort Förstärkningsbåge 1

Tabell 12: Protokoll över mätningar Pr996/Fältort Båge 1.

Pr996/Fältort Båge 1 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Mätning Bult [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 28-nov 135 5,046 4,844 15-apr 28-nov 138 5,048 0,002 4,844 0,000 17-apr 28-nov 140 5,044 -0,002 4,840 -0,004 18-apr 28-nov 141 5,044 -0,002 4,842 -0,002 22-apr 28-nov 145 5,046 0,000 4,841 -0,003 25-apr 28-nov 148 5,045 -0,001 4,842 -0,002 26-apr 28-nov 149 5,046 0,000 4,842 -0,002 29-apr 28-nov 152 5,046 0,000 4,840 -0,004 01-maj 28-nov 154 5,046 0,000 4,841 -0,003 03-maj 28-nov 156 5,044 -0,002 4,840 -0,004 06-maj 28-nov 159 5,044 -0,002 4,840 -0,004 08-maj 28-nov 161 5,044 -0,002 4,840 -0,004 10-maj 28-nov 163 5,044 -0,002 4,840 -0,004 14-maj 28-nov 167 5,044 -0,002 4,838 -0,006 15-maj 28-nov 168 5,042 -0,004 4,838 -0,006 16-maj 28-nov 169 5,042 -0,004 4,839 -0,005

(41)

12-apr 28-nov 135 5,938 5,770 15-apr 28-nov 138 5,942 0,004 5,772 0,002 17-apr 28-nov 140 5,938 0,000 5,766 -0,004 19-apr 28-nov 142 5,940 0,002 5,768 -0,002 22-apr 28-nov 145 5,940 0,002 5,770 0,000 25-apr 28-nov 148 5,940 0,002 5,770 0,000 26-apr 28-nov 149 5,941 0,003 5,770 0,000 29-apr 28-nov 152 5,940 0,002 5,770 0,000 01-maj 28-nov 154 5,942 0,004 5,770 0,000 03-maj 28-nov 156 5,940 0,002 5,770 0,000 06-maj 28-nov 159 5,940 0,002 5,769 -0,001 08-maj 28-nov 161 5,940 0,002 5,769 -0,001 10-maj 28-nov 163 5,939 0,001 5,769 -0,001 14-maj 28-nov 167 5,938 0,000 5,768 -0,002 15-maj 28-nov 168 5,938 0,000 5,766 -0,004 16-maj 28-nov 169 5,937 -0,001 5,767 -0,003

(42)

12-apr 28-nov 135 6,220 6,008 15-apr 28-nov 138 6,224 0,004 6,008 0,000 17-apr 28-nov 140 6,218 -0,002 6,004 -0,004 18-apr 28-nov 141 6,220 0,000 6,003 -0,005 22-apr 28-nov 145 6,222 0,002 6,008 0,000 25-apr 28-nov 148 6,221 0,001 6,007 -0,001 26-apr 28-nov 149 6,222 0,002 6,008 0,000 29-apr 28-nov 152 6,222 0,002 6,007 -0,001 01-maj 28-nov 154 6,222 0,002 6,006 -0,002 03-maj 28-nov 156 6,222 0,002 6,006 -0,002 06-maj 28-nov 159 6,222 0,002 6,006 -0,002 08-maj 28-nov 161 6,222 0,002 6,006 -0,002 10-maj 28-nov 163 6,222 0,002 6,006 -0,002 14-maj 28-nov 167 6,220 0,000 6,006 -0,002 15-maj 28-nov 168 6,220 0,000 6,004 -0,004 16-maj 28-nov 169 6,220 0,000 6,005 -0,003

(43)

12-apr 16-apr -4 5,730 15-apr 16-apr -1 5,732 0,002 17-apr 16-apr 1 5,728 -0,002 5,516 18-apr 16-apr 2 5,730 0,000 5,520 0,004 22-apr 16-apr 6 5,730 0,000 5,519 0,003 25-apr 16-apr 9 5,730 0,000 5,518 0,002 26-apr 16-apr 10 5,732 0,002 5,520 0,004 29-apr 16-apr 13 5,730 0,000 5,520 0,004 01-maj 16-apr 15 5,730 0,000 5,520 0,004 03-maj 16-apr 17 5,730 0,000 5,518 0,002 06-maj 16-apr 20 5,728 -0,002 5,518 0,002 08-maj 16-apr 22 5,728 -0,002 5,518 0,002 10-maj 16-apr 24 5,729 -0,001 5,517 0,001 14-maj 16-apr 28 5,728 -0,002 5,516 0,000 15-maj 16-apr 29 5,726 -0,004 5,515 -0,001 16-maj 16-apr 30 5,726 -0,004 5,515 -0,001

Bågen färdigställdes 16-04-2019. Då monterades en mätpunkt upp på en bult.

(44)

12-apr 12-mar 31 5,670 5,672 15-apr 12-mar 34 5,668 -0,002 5,676 0,004 17-apr 12-mar 36 5,670 0,000 5,670 -0,002 18-apr 12-mar 37 5,670 0,000 5,672 0,000 22-apr 12-mar 41 5,672 0,002 5,670 -0,002 24-apr 12-mar 43 5,672 0,002 5,672 0,000 26-apr 12-mar 45 5,672 0,002 5,672 0,000 29-apr 12-mar 48 5,672 0,002 5,672 0,000 01-maj 12-mar 50 5,672 0,002 5,672 0,000 03-maj 12-mar 52 5,672 0,002 5,672 0,000 06-maj 12-mar 55 5,672 0,002 5,672 0,000 08-maj 12-mar 57 5,672 0,002 5,672 0,000 10-maj 12-mar 59 5,672 0,002 5,672 0,000 14-maj 12-mar 63 5,672 0,002 5,672 0,000 15-maj 12-mar 64 5,672 0,002 5,672 0,000 16-maj 12-mar 65 5,672 0,002 5,672 0,000

(45)

12-apr 12-mar 31 5,074 4,922 15-apr 12-mar 34 5,076 0,002 4,922 0,000 17-apr 12-mar 36 5,072 -0,002 4,920 -0,002 18-apr 12-mar 37 5,074 0,000 4,920 -0,002 22-apr 12-mar 41 5,072 -0,002 4,920 -0,002 24-apr 12-mar 43 5,074 0,000 4,922 0,000 26-apr 12-mar 45 5,074 0,000 4,922 0,000 29-apr 12-mar 48 5,074 0,000 4,922 0,000 01-maj 12-mar 50 5,074 0,000 4,922 0,000 03-maj 12-mar 52 5,074 0,000 4,922 0,000 06-maj 12-mar 55 5,074 0,000 4,921 -0,001 08-maj 12-mar 57 5,074 0,000 4,922 0,000 10-maj 12-mar 59 5,074 0,000 4,922 0,000 14-maj 12-mar 63 5,074 0,000 4,922 0,000 15-maj 12-mar 64 5,074 0,000 4,921 -0,001 16-maj 12-mar 65 5,074 0,000 4,922 0,000

(46)

12-apr 12-mar 31 4,438 4,344 15-apr 12-mar 34 4,438 0,000 4,344 0,000 17-apr 12-mar 36 4,438 0,000 4,342 -0,002 18-apr 12-mar 37 4,438 0,000 4,342 -0,002 22-apr 12-mar 41 4,439 0,001 4,343 -0,001 24-apr 12-mar 43 4,440 0,002 4,344 0,000 26-apr 12-mar 45 4,440 0,002 4,344 0,000 29-apr 12-mar 48 4,440 0,002 4,344 0,000 01-maj 12-mar 50 4,440 0,002 4,344 0,000 03-maj 12-mar 52 4,440 0,002 4,344 0,000 06-maj 12-mar 55 4,440 0,002 4,344 0,000 08-maj 12-mar 57 4,440 0,002 4,344 0,000 10-maj 12-mar 59 4,440 0,002 4,344 0,000 14-maj 12-mar 63 4,440 0,002 4,344 0,000 15-maj 12-mar 64 4,439 0,001 4,344 0,000 16-maj 12-mar 65 4,440 0,002 4,344 0,000

(47)

12-apr 12-mar 31 4,934 4,762 15-apr 12-mar 34 4,934 0,000 4,762 0,000 17-apr 12-mar 36 4,932 -0,002 4,760 -0,002 18-apr 12-mar 37 4,934 0,000 4,762 0,000 22-apr 12-mar 41 4,933 -0,001 4,760 -0,002 24-apr 12-mar 43 4,934 0,000 4,762 0,000 26-apr 12-mar 45 4,936 0,002 4,759 -0,003 29-apr 12-mar 48 4,936 0,002 4,758 -0,004 01-maj 12-mar 50 4,936 0,002 4,758 -0,004 03-maj 12-mar 52 4,936 0,002 4,758 -0,004 06-maj 12-mar 55 4,935 0,001 4,758 -0,004 08-maj 12-mar 57 4,935 0,001 4,758 -0,004 10-maj 12-mar 59 4,934 0,000 4,758 -0,004 14-maj 12-mar 63 4,934 0,000 4,756 -0,006 15-maj 12-mar 64 4,935 0,001 4,756 -0,006 16-maj 12-mar 65 4,934 0,000 4,758 -0,004

(48)

12-apr 12-mar 31 5,190 4,974 15-apr 12-mar 34 5,190 0,000 4,972 -0,002 17-apr 12-mar 36 5,190 0,000 4,972 -0,002 18-apr 12-mar 37 5,192 0,002 4,974 0,000 22-apr 12-mar 41 5,190 0,000 4,972 -0,002 24-apr 12-mar 43 5,190 0,000 4,974 0,000 26-apr 12-mar 45 5,191 0,001 4,974 0,000 29-apr 12-mar 48 5,190 0,000 4,974 0,000 01-maj 12-mar 50 5,190 0,000 4,972 -0,002 03-maj 12-mar 52 5,188 -0,002 4,972 -0,002 06-maj 12-mar 55 5,188 -0,002 4,972 -0,002 08-maj 12-mar 57 5,188 -0,002 4,972 -0,002 10-maj 12-mar 59 5,188 -0,002 4,970 -0,004 14-maj 12-mar 63 5,188 -0,002 4,969 -0,005 15-maj 12-mar 64 5,186 -0,004 4,968 -0,006 16-maj 12-mar 65 5,188 -0,002 4,968 -0,006

(49)

12-apr 12-mar 31 5,958 5,854 15-apr 12-mar 34 5,958 0,000 5,854 0,000 17-apr 12-mar 36 5,958 0,000 5,850 -0,004 18-apr 12-mar 37 5,958 0,000 5,850 -0,004 22-apr 12-mar 41 5,956 -0,002 5,848 -0,006 24-apr 12-mar 43 5,958 0,000 5,852 -0,002 26-apr 12-mar 45 5,958 0,000 5,850 -0,004 29-apr 12-mar 48 5,958 0,000 5,851 -0,003 03-maj 12-mar 52 5,956 -0,002 5,850 -0,004 08-maj 12-mar 57 5,955 -0,003 5,848 -0,006 10-maj 12-mar 59 5,954 -0,004 5,848 -0,006 15-maj 12-mar 64 5,954 -0,004 5,846 -0,008 16-maj 12-mar 65 5,952 -0,006 5,846 -0,008

01-05-2019, 06-05-2019 och 14-05-2019 gjordes inga mätningar på grund av pågående nätning.

(50)

3.1.22 Pr1023/Inf 2 Förstärkningsbåge 10

Tabell 22: Protokoll över mätningar Pr1023/Inf 2 Båge 10.

Pr1023/Inf 2 Båge 10 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Mätning Bult [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 12-mar 31 5,368 5,264 15-apr 12-mar 34 5,372 0,004 5,266 0,002 17-apr 12-mar 36 5,370 0,002 5,266 0,002 18-apr 12-mar 37 5,374 0,006 5,268 0,004 22-apr 12-mar 41 5,372 0,004 5,266 0,002 24-apr 12-mar 43 5,374 0,006 5,268 0,004 26-apr 12-mar 45 5,375 0,007 5,268 0,004 29-apr 12-mar 48 5,376 0,008 5,268 0,004 01-maj 12-mar 50 5,375 0,007 5,268 0,004 03-maj 12-mar 52 5,375 0,007 5,268 0,004 06-maj 12-mar 55 5,375 0,007 5,268 0,004 08-maj 12-mar 57 5,375 0,007 5,268 0,004 10-maj 12-mar 59 5,375 0,007 5,268 0,004 14-maj 12-mar 63 5,375 0,007 5,266 0,002 15-maj 12-mar 64 5,375 0,007 5,267 0,003 16-maj 12-mar 65 5,375 0,007 5,268 0,004

(51)

Pr1023/4160 Båge 7 Mätning Betong [m] Förändring sedan start [m] Mätning Bult [m] Förändring sedan start [m] Datum Inst. Datum Dag

12-apr 12-mar 31 6,566 6,686 15-apr 12-mar 34 6,566 0,000 6,686 0,000 17-apr 12-mar 36 6,566 0,000 6,690 0,004 18-apr 12-mar 37 6,568 0,002 6,694 0,008 22-apr 12-mar 41 6,568 0,002 6,692 0,006 24-apr 12-mar 43 6,568 0,002 6,692 0,006 26-apr 12-mar 45 6,570 0,004 6,694 0,008 29-apr 12-mar 48 6,569 0,003 6,692 0,006 01-maj 12-mar 50 6,572 0,006 6,692 0,006 03-maj 12-mar 52 6,570 0,004 6,692 0,006 06-maj 12-mar 55 6,568 0,002 6,694 0,008 08-maj 12-mar 57 6,569 0,003 6,694 0,008 10-maj 12-mar 59 6,570 0,004 6,692 0,006 14-maj 12-mar 63 6,568 0,002 6,692 0,006 15-maj 12-mar 64 6,568 0,002 6,692 0,006 16-maj 12-mar 65 6,568 0,002 6,692 0,006

(52)

3.2 Påverkan på förstärkningsbågar 3.2.1 Sprängningar

Eventuella skjutningar kan påverka förstärkningsbågarna om salvan är nog nära. De områden som bedöms vara så pass nära att de kan orsaka deformationer är alla skjutningar i den västra delen av Alliansen, hela Hoppet och hela Prinzsköld i samma nivåer, eller maximalt två nivåer ovanför eller nedanför förstärkningsbågarna. I Tabell 24 redovisas Produktionssalvor (P) och i sådana fall vilken Krans (K) eller Öppnings-skjutningar (Ö) som kan ha påverkat förstärkningsbågarna tillsammans med datum, områden och eventuell observerad påverkan. För att en påverkan ska anses ha skett ska båda mätpunkterna ha påverkats eller en ha påverkats mer än ±0,002 m. Ingen

tillredning har pågått i närområdet under tidsperioden, därför redovisas inte några sådana salvor. För fullständiga skjutrapporter, se APPENDIX E. 12-05-2019 gjordes inga skjutningar.

Tabell 24: Skjutningar som kan ha påverkat förstärkningsbågarna.

Datum Område/Ort Salva Påverkan i Bågar (B) [m]

(53)

3.2.2 Seismik

Området Alliansen – Hoppet – Prinzsköld – Gunilla är mycket seismiskt aktivt. Brytningsmetoden skivrasbrytning leder till att horisontella spänningar omfördelas djupare nedåt i takt med att malm bryts ut och hålrum skapas. Stora spännings-koncentrationer skapas då på djupet i direkt anslutning till produktionsområden. Öppningsskjutningar kan också innebära att stora spänningar plötsligt omfördelas till underliggande nivåer, se Figur 44.

För att övervaka de spänningsinducerade brott som sker i berget är ett flertal geofoner utplacerade. De registrerar små vibrationer och övervakas i LKAB med hjälp av programmen mXrap och Vantage. De flesta händelser är på grund av metoden

skivrasbrytning lokaliserade till hängväggen eller till Prinzsköld takskiva som blockar upp, se Figur 45. Enligt forskningsingenjör Fredrik Ersholms mätningar i april 2019 var takskivan ca 120 m tjock.

(54)

Geofonerna mäter olika seismiska händelsers magnitud. I

seismikövervaknings-programmen anges olika magnituder med olika färger. Skalan anges till höger i bild, se exempelvis Figur 46. Eftersom magnitud är en logaritmisk skala kan även negativa magnituder mätas. Geofonerna är mycket känsliga och lastning i områdets bergsstigar noteras också. Tillrednings- och produktionssalvorna markeras automatiskt som små gula och röda stjärnor. I Figur 46 – 48 är produktionsskjutningarna lokaliserade till Pr970. De flesta händelser är som synes i hängväggen. De många händelserna till vänster (ca 1050X, 300Y) i bilderna är med stor säkerhet orsakade av lastningen.

(55)

Figur 47: Seismisk aktivitet på Prinzsköld perioden 12-04-2019 till och med 17-05-2019. Karta Pr996 (Från mXrap, 2019).

(56)

Analys av områdets Magnitud-Tid-graf för tidsperioden 12-04-2019 till och med 17-05-2019, se Figur 49, visar inga större avvikelser från det normala. Ett fåtal större seismiska händelser har inträffat i området, men de är troligen lokaliserade till

Prinzskölds takskiva. Det går inte att komma åt att besikta hålrummen, se Figur 45. Den stora mängden små händelser härstammar till största del från Prinzskölds hängvägg eller lastning i bergsstigar. 21-04-2019 ökar kurvan lite. Det verkar bero på att en

tillredningssalva på den västra sidan av Prinzsköld sköts då och efter det ökade den seismiska aktiviteten ovanför. Det kan vara granitpelaren ovanför Gunillamalmen som påverkades. Efter några dagars ökad seismisk aktivitet planar kurvan ut och är relativt stabil fram till 06-05-2019. Det datumet inleds det årliga repstoppet som, när

produktionen stannar av, innebär en minskad mängd seismiska händelser.

(57)

Tidsperioden kan utvidgas till 12-05-2018 till och med 17-05-2019 för att analysera händelseutvecklingen för hela året, se Figur 50. Svackan i början av grafen förklaras av det årets repstopp. Det finns några små variationer, men det är i stort sett en linjär utveckling. Det kan noteras att den största händelsen för året inträffade under sommaren och innebar en seismisk händelse med magnitud 1,6 på den lokala skalan.

(58)

En analys av områdets Frekvens-Magnitud-graf för perioden 12-05-2018 till och med 17-05-2019, se Figur 51, indikerar att en seismisk händelse med maximal magnitud 1,6 kan förväntas.

(59)

3.2.3 Geologisk påverkan

Områdets geologi jämförs med förstärkningsbågarnas positioner för att försöka utröna om något tydligt samband kan ses. Eftersom tak och väggar betongsprutas används geologiska kartor för att studera områdets geologi, se Figur 52 – 55. Eftersom färgerna inte riktigt verkar stämma överens mellan bilderna återfinns ytterligare geologiska kartor i APPENDIX A.

Figur 52: Geologisk karta över Pr970 (Från Microstation, LKAB, 2019).

(60)

Figur 54: Geologisk karta över Pr1023 (Från Microstation, LKAB, 2019).

(61)

Genom jämförelse mellan de geologiska kartorna och förstärkningsbågarna upprättas Tabell 25. För att undersöka om det finns ett samband mellan deformationerna och de olika bergarterna jämförs bergarterna med de största och de minsta mätvärdena för bultarna. Eftersom bultarna är ingjutna i berget bör de spegla bergets rörelser bättre än förstärkningsbågen.

Tabell 25: Geologiska observationer vid förstärkningsbågarnas positioner och bultarnas mätvärden.

Område/Ort Båge Bergart/Malmer/Inneslutningar

Mätvärde Bult, största - minsta [m]

Pr970/2380 1 Grå leptit med granit- och magnetitinneslutningar 6,724 - 6,720 Pr970/2380 3 Grå leptit med granit- och magnetitinneslutningar 5,880 - 5,876 Pr970/2380 5 Grå leptit med granit- och magnetitinneslutningar - Pr970/2400 1 Grå leptit 5,386 - 5,383 Pr970/2400 4 Grå leptit med granit- och magnetitinneslutningar 5,250 - 5,246 Pr970/2420 2 Grå leptit med granit- och biotitinneslutningar 5,478 - 5,474 Pr970/2420 5 Grå leptit med biotitinneslutningar 4,876 - 4,870 Pr970/2420 9 Grå leptit med magnetitinneslutningar - Pr970/2440 2 Biotit/Grå leptit med magnetitinneslutningar 6,104 - 6,100 Pr970/2440 4 Grå leptit 5,965 - 5,962 Pr970/2440 11 Grå leptit med magnetitinneslutningar 5,524 - 5,520 Pr996/Fältort 1 Grå leptit med granitinneslutningar 4,844 - 4,838 Pr996/Fältort 4 Grå leptit 5,772 - 5,766 Pr996/Fältort 7 Grå leptit med granit- och magnetitinneslutningar 6,008 - 6,003 Pr996/Fältort 8 Grå leptit 5,520 - 5,515 Pr1023/Fältort 1 Röd-grå leptit 5,676 - 5,670 Pr1023/Fältort 2 Röd-grå leptit med granitinneslutningar 4,922 - 4,920 Pr1023/Fältort 3 Röd-grå leptit med granit- och skarninneslutningar 4,344 - 4,342 Pr1023/Fältort 4

Grå leptit med granit-, biotit och

magnetitinneslutningar 4,762 - 4,756 Pr1023/Fältort 8 Röd-grå leptit 4,792 - 4,968 Pr1023/Fältort 12 Grå leptit med biotit- och magnetitinneslutningar 5,854 - 5,846 Pr1023/Inf 2 10 Grå leptit med skarn- och magnetitinneslutningar 5,268 - 5,264 Pr1023/4160 7 Röd-grå leptit med granitinneslutningar 6,694 - 6,686

Det observeras inte något direkt samband mellan de omgivande bergarterna och

förstärkningsbågens bultars rörelser. Det är dock säkerställt att många stabilitetsproblem härrör från biotitskiffer, men även förekomsten av gråröd leptit står för en betydande andel skador (Ersholm, Öberg, 2008).

(62)

Den vänstra bilden i Figur 56 är tagen innan omförstärkning. I den högra bilden är taket utjämningssprutat för att fylla igen kyrktaket. I bilden i Figur 57 är förstärkningsbågar installerade.

Figur 56: Bilder från Pr996/Fältort tagna 10-04-2018 och 06-11-2018 (Från Bergmekanikdagboken, LKAB, 2019).

(63)

3.2.4 Övrig påverkan på förstärkningsbågar

Till övrig påverkan faller bland annat produktionslastning i det analyserade området. Eftersom lastningen i bergstigar syns tydligt vid övervakningen av områdets seismik är den i stort sett analyserad i det kapitlet. Jämförs områdets MT-graf, se Figur 49, med maj månads produktionsplan, se Figur 58, kan det mycket tydligt observeras hur lastningen och antalet seismiska händelser sammanfaller.

Några mätpunkter har förstörts under projektets gång. Det rör sig om mätpunkter på Pr970 som skadats av skjutning av produktionssalva, skutskjutning eller kontakt med lastmaskin.

En annan övrig påverkan, som dock inte har analyserats, är hur förstärkningsarbete påverkar redan befintlig förstärkning. Båge 8 är den senast installerade

förstärkningsbågen på Pr996/Fältort och den blev färdigställd under mätprojektets gång. Vid de två första mätningarna hade bultarna ej hunnit installeras och därför saknas dessa mätvärden.

Vid några tillfällen kunde inte mätning utföras i Pr1023/Fältort Båge 12 på grund av pågående omförstärkning. Området precis bortanför Båge 12 omförstärks för att kunna skrota ned dåligt berg och installera förstärkningsbågar än längre bort. Syftet är att försöka rädda ytterligare områden.

(64)

3.3 Statistisk jämförelse av deformationer

För att undersöka om det är någon skillnad i deformation för förstärkningen och berget görs en statistisk jämförelse av stickprov i par med 99% konfidensgrad. Som stickprov används förändring sedan startmätningen. Det ger konfidensintervallen som redovisas i Tabell 26.

Tabell 26: Statistisk jämförelse mellan deformationerna i mätpunkterna Betong och Bult på Pr970, Pr996 och Pr1023.

Område/Ort Båge Konfidensintervall

Pr970/2380 1 [-0,001671; 0,0038543] Pr970/2380 3 [0,0019397; 0,0036316] Pr970/2380 5 - Pr970/2400 1 [0,0006316; 0,0010602] Pr970/2400 4 [-0,0004031; 0,0019745] Pr970/2420 2 [-0,0003604; 0,0019318] Pr970/2420 5 [0,0021924; 0,0045218] Pr970/2420 9 - Pr970/2440 2 [0,0013219; 0,003678] Pr970/2440 4 [-0,0008399; 0,0035066] Pr970/2440 11 [0,00096656; 0,0043667] Pr996/Fältort 1 [0,0013186; 0,002948] Pr996/Fältort 4 [0,0020541; 0,0034125] Pr996/Fältort 7 [0,0024729; 0,0040604] Pr996/Fältort 8 [-0,003773; -0,002226] Pr1023/Fältort 1 [-0,0002237; 0,0031571] Pr1023/Fältort 2 [-0,00017; 0,00097] Pr1023/Fältort 3 [0,0013691; 0,0022308] Pr1023/Fältort 4 [0,0016195; 0,0057138] Pr1023/Fältort 8 [0,0005091; 0,0024242] Pr1023/Fältort 12 [0,0016973; 0,0039692] Pr1023/Inf 2 10 [0,0019189; 0,003681] Pr1023/4160 7 [-0,004855; -0,002077]