Planerad biogasanläggning, Starberget, Vännäs kommun

Transkript

1 Projekt Planerad biogasanläggning, Starberget, Vännäs kommun Kastberäkning för utredning av risker förknippade med stenkast från närliggande bergtäkt Rapportnummer R 01 Datum Uppdragsgivare Vännäs Bondegas AB Handläggare: Tomas Gustafsson

2 Innehållsförteckning 1. Uppdrag Uppdragsgivare Underlag Stenkast Allmänt om stenkast Beräknade kastavstånd Säkerhetsavstånd Bedömning gällande stenkast Åtgärder för att minska risker förknippade med kast Skydda objekt i biogasanläggningen Alternativ placering av biogasanläggning Anpassning av verksamhet i bergtäkt Minska laddning Riktning på salva Täckning Sammanfattning av åtgärder för att minska kastrisk... 9

3 1. Uppdrag Vännäs Bondegas AB handhar projektering av en biogasanläggning vid Starberget utanför Vännäs, vid fastigheten Vännäs 7:35. Anläggningen är planerad att ta hand om organiskt materia, t.ex. gödsel och restprodukter från lantbruk, och av det producera biogas, bl.a. metan, som i slutändan kan användas som fordonsgas. Initiativtagare till processen är Vännäs kommun. I anslutning till fastigheten Vännäs 7:35 ligger för närvarande en återvinningscentral samt en bergtäkt där entreprenören Kaj Johanssons Åkeri AB bedriver täktverksamhet. Nitro Consult har fått i uppdrag att utföra en utredning gällande risker förknippade med stenkast från sprängningarna i bergtäkt med tanke på planerad biogasanläggning. I nuläget finns förslag på placering och utformning av biogasanläggning angiven (se översikt, figur 1), men denna är ej än fastställd. Utredningen utgår från tillgängliga generella uppgifter gällande normala kastlängder. Uppgifterna kan användas som bedömningsunderlag gällande hantering av risker förknippade med stenkast i fortsatt projektering och planering av utformning och placering av biogasanläggning. Säkerhetsavstånd och/eller annan riskhantering gällande kastrisker behöver dock anpassas till rådande verkliga förutsättningar när dessa i och med fortsatt projektering är bättre kända. Figur 1 Översikt planerad biogasanläggning, Starberget, Vännäs kommun 3 (10)

4 1.1. Uppdragsgivare Vännäs Bondegas AB, Anna Säfvestad Albinsson 1.2. Underlag Information från Vännäs Bondegas AB, (Anna Säfvestad Albinsson) Ritningsmaterial (planritning, vägutredning ny infart, upprättad av Tyréns) Av Nitro Consult tidigare utförda liknande arbeten gällande kast Litteratur (hänvisning med fotnot i text) 2. Stenkast 2.1. Allmänt om stenkast I samband med detonation vid sprängning frigörs gas under högt tryck, vars syfte är att fragmentera och lossa bergvolymen. Denna process förorsakar även en del oönskade effekter som luftstötvågor, damning, vibrationer och stenkast. Vid produktionssprängning, som vid en bergtäkt, förekommer alltid stenkast, men dock oftast i mindre omfattning och med inte speciellt långa kastlängder. Dessa kastlängder benämns i denna rapport som normal kastlängd och förutsätter till exempel kontrollerat sprängningsförfarande med normala säkerhetsåtgärder gällande förladdning, tändföljd, bergrensning, borrhålsprecision, laddning av salvans första rad, etc. Vid vissa tillfällen och under vissa förutsättningar kan stenar kastas betydligt längre än vad som inryms i begreppet normal kastlängd. Detta får dock ses som väldigt ovanligt och beror nästan uteslutande på att något gått fel i salvan. Ett flertal studier och artiklar (bl.a. Little och Blair) 1 anger händelseförlopp som kratereffekt, kast från pallkant, urblåsning och sekundär sprängning som de vanligaste orsakerna till långa kastlängder. Kratereffekt (Cratering) kan uppstå om förladdningen, d.v.s. den oladdade övre delen av borrhålet som fyllts med välgraderat stenmaterial för att innesluta spränggaserna vid detonation, är otillräcklig. Det kan bero t.ex. på att man har valt för kort förladdning eller att berget är skadat sedan tidigare så att trycket från detonationen tränger upp i markytan via spricksystem. Stenkast i detta fall kan ha i stort sett vilken riktning som helst. Kast från fram-/pallkant (Facebursting) uppstår oftast om man har för hög laddning i förhållande till den verkliga försättningen (d.v.s avstånd mellan laddat hål och fram- /pallkant) i salvans första rad. Kan bero på t.ex. hålavvikelser, bergutfall och skadat berg i salvand framkant. Riktningen på 1 Little, T N, och Blair D P, 2010: Mechanistic Monte Carlo models for analysis of flyrock risk, 9th Int. Symp. On Rock Fragmentation by Blasting (FRAGBLAST 9), Granada, September 2009, s (10)

5 dessa kast är huvudsakligen vinkelrät mot borrhålets riktning och i salvans utslagsriktning (d.v.s. framåt). Urblåsning (Rifling) uppstår när man har en ineffektiv eller otillräcklig förladdning. Gastrycket går då upp i borrhålet och trycker ut förladdningsmaterial samt del av bergöverytan. Riktningen på stenkast följer i detta fall i stort sett borrhålets riktning. Sekundär sprängning med detta avses till exempel skutsprängning och andra mindre skjutningar, d.v.s. andra mindre sprängningar än produktionssalvor. Vid dessa sprängningar används ofta relativt små laddningar men dessa placeras ofta nära fria ytor vilket kan skapa höga utgångshastigheter och långa kastlängder. Stenkasten kan i dessa fall ha i stort sett vilken riktning som helst. Ytterligare en orsak till kast är så kallad köbildning med detta avses att salvan går så trögt framåt att det blir stopp och energin går uppåt istället. Detta kan uppstå vid till exempel för stor försättning, fel tändplan eller kvarvarande berg från föregående salva som förhindrar framåtrörelse.. I fortsatta beräkningar innefattas ovan nämnda kastrisker i begreppet teoretiskt kastavstånd Beräknade kastavstånd De teoretiska kastlängder som här anges härrör från försök som utförts av SveDeFo (Lundborg, 1981) 2. Den ekvation som dessa längder beräknats ifrån kan dock ses som alltför konservativ vid normal sprängning i bergtäkter (där Lundborgs ansats gällande teoretisk kastlängd är att risken att träffas av stenkast på detta avstånd skall vara mindre än risken att träffas av blixten, ca. 1: 1 miljard). Ansatsen kan med modern tillämpad sprängteknik ses som alltför konservativ gällande samtliga riktningar men framför allt bakom salvan. Jämfört med den teoretiska kastlängden som bygger på extremfall så kan man vid kontrollerad sprängning, där hänsyn tas till salvans första rad, förladdnings längd, ev. hålavvikelser och återlastning av bergmassor som skydd mot kast, räkna med att kastlängder ligger inom 1/5 1/3 av beräknad teoretisk kastlängd i en ca. 120 sektor i salvans utslagsriktning, samt endast 1/10 1/5 av teoretisk kastlängd bakom salvan. Beräkningar har utförts med tre alternativa borrhålsdiametrar som bedöms som mest troliga i detta fall vid bergtäkt vid Starberget. (Som jämförande exempel anges i sprängjournal från salva i bergtäkt vid Starberget att borrhålsdiameter 89 mm användes och att hålinmätning är utförd). 2 Lundborg, N, 1981: The Probability of Flyrock, Report DS 1981:5, SveDeFo 5 (10)

6 Tabell 1 Beräknade kastlängder vid olika borrhålsalternativ Håldiameter (tum / mm) Teoretisk kastlängd Normal kastlängd, framåt Normal kastlängd, bakåt 2,5 / ,0 / ,5 / Om den oladdade delen i borrhål, d.v.s. förladdningen, är liten i relation till vad som är normalt, d.v.s förladdning försättning, kommer risken för kast bakom utslagsriktningen att öka. I dessa fall kan inte normal kastlängd bakåt i tabellen ovan användas utan värdena i kolumnen Normal kastlängd framåt skall då användas oberoende av utslagsriktning. I övrigt gäller värdena i kolumnerna normal kastlängd (framåt och bakåt) enbart om normala säkerhetsåtgärder avseende tändföljd, bergrensning, borrhålsprecision etc. uppfylls Säkerhetsavstånd Vilket säkerhetsavstånd man skall använda sig av styrs till stora delar av vilken håldiameter man använder, vad man vill skydda och hur stor säkerhetsmarginal man vill ha. Vid normal drift i bergtäkt där man har bra sprängtekniska rutiner så är det ovanligt att sten kommer längre än vad som ryms inom begreppet normal kastlängd. Som säkerhetsområde för mindre viktiga materiella ting kan därför de avstånd som anges i tabell 1 under normal kastlängd användas. För objekt med högre skyddsvärde rekommenderas att man har större säkerhetsmarginaler. Ett vanligt förfarande i dessa sammanhang är att man då nyttjar de största normala kastavståndet gånger två som säkerhetsavstånd (se tabell 2). Tabell 2 Förslag på skyddsområde, under förutsättning att normala säkerhetsåtgärder vidtagits Håldiameter (tum / mm) Teoretisk kastlängd Normal kastlängd, framåt Förslag på skyddsområde, framåt Normal kastlängd, bakåt Förslag på skyddsområde, bakåt* 2,5 / (200-) (100-) 200 3,0 / (220-) (110-) 220 3,5 / (240-) (120) (10)

7 *Kommentar till tabell 2: Det går att särskilja så att olika säkerhetsavstånd råder för kast framåt och bakåt från salvans utslagsriktning (så som angivet i tabell 2). Det måste dock beaktas att i en bergtäkt kan vad som är framåt respektive bakåt variera, i och med att utslagsriktningen varierar med uttaget i täkten. Det måste vidare beaktas att för att kunna använda angivna skyddsområde bakåt förutsätts att sprängning utförs med tillräcklig förladdning, d.v.s. så att kratereffekt undviks. Om detta inte görs, eller om tillämpning av rekommenderad sprängteknik inte kan kontrolleras, så måste istället angivna avstånd för skyddsområde framåt användas. Det skall poängteras att andra skyddsavstånd eller restriktioner kan användas för människor som t.ex. arbetar vid eller besöker biogasanläggningen. Utöver hänsyn till angivna avstånd för säkerhetsområde kan anläggningen t.ex. utrymmas i samband med sprängning eller människor skyddas på annat sätt inom anläggningen; även om risken är liten så kan stenar flyga längre än ett angivet skyddsområde. Vid sammanvägning av den om än lilla risken men med potentiellt allvarliga konsekvensen att träffas av sten, och det relativt måttliga omaket att utrymma en anläggning eller rutinmässigt sätta sig i något slags skydd i samband med sprängning, är utrymning av människor en rimlig åtgärd Bedömning gällande stenkast Den planerade biogasanläggningen är av sådan art att den i en eller annan utsträckning skall betraktas som skyddsobjekt med högre skyddsvärde vad gäller risk för stenkast. Det gäller hela eller delar av anläggningen, och utgångspunkten i fortsatt projektering och planering bör därför vara att hela eller delar av anläggningen omfattas av det skyddsområde och de avstånd som redovisas i tabell 2. Som utgångspunkt gäller angivna skyddsområden för kast framåt, d.v.s meter beroende på vald håldiameter. Under vissa omständigheter givet att vissa kriterier är uppfyllda kan angivna avstånd för skyddsområde för kast bakåt vara tillämpbara. Enligt nuvarande tänkta placering och utformning hamnar biogasanläggning inom detta skyddsområde gällande stenkast från bergtäkt. Åtgärder för att minska risk för stenkast eller på annat sätt skydda planerad biogasanläggning behöver därför vidtas. 3. Åtgärder för att minska risker förknippade med kast Det går att dela in åtgärder för att minska risker förknippade med kast i tre kategorier. Skyddsåtgärder kan inriktas på att Skydda biogasanläggningen eller delar av biogasanläggningen Påverka verksamheten i täkten, d.v.s. hur man spränger Ändra placering och/eller utformning av biogasanläggning 7 (10)

8 Även olika kombinationer av dessa olika inriktningar av skyddsåtgärder är tänkbara. Åtgärder för att minska risker förknippade med kast är redovisade med tanke att utgöra en hjälp vid fortsatt projektering och planering av biogasanläggning. De kräver dock en fördjupad utredning anpassad till verkliga förutsättningar och gjorda val för att kunna implementeras på att fördelaktigt sätt Skydda objekt i biogasanläggningen För att förhindra och minska skador från stenkast så kan biogasanläggningen skyddas mot konsekvenser av stenkast genom fysiska skydd och eller utformning av anläggning. Sannolikt är delar av anläggning mer sårbar än andra, alternativt att konsekvensen av stenkast är värre vid vissa delar av anläggningen, t.ex. cisterner, gasledningar, etc. Vilka delar som är mest skyddsvärda, hur skydd kan utformas, etc. bör utredas vidare utefter behov och faktiska förutsättningar. Det skall beaktas att erfarenhetsmässigt kan skydd av anläggning eller delar av anläggning vara relativt kostsamt om tillfredställande skydd skall kunna erhållas Alternativ placering av biogasanläggning Om möjlighet finns bör en fortsatt utredning göras för att lokalisera alternativa placeringar av biogasanläggning, både vad gäller inom nu tilltänkta fastighet och alternativa fastigheter. Utredningen kan företas med stöd av de skyddsområden och avstånd gällande risk för stenkast angivna ovan i tabell Anpassning av verksamhet i bergtäkt Utöver att bra sprängtekniska rutiner används i bergtäkt, d.v.s. t.ex. väl rensning av berg, anpassad laddning till faktisk försättning, korrekt förladdning etc., så finns det även andra sätt att med anpassad sprängteknik minska kastrisken. Laddningskoncentrationen kan successivt minskas med minskat avstånd, riktningen på salvan kan ändras och olika sorters täckning kan användas. I detta fall skall det beaktas att verksamhet bedrivs i täkten i nuläget och olika former av anpassning från täktens verksamhetsutövares sida kräver dialog och överenskommelser i en eller annan utsträckning Minska laddning Genom att minska laddningskoncentrationen successivt när avståndet blir mindre mellan salva och skyddsobjekt så reducerar man den längd som sprängningen riskerar att kasta sten. För bergtäkter, med laddning med bulksprängämne, är normalt den enklaste lösningen för att minska laddningskoncentrationen att minska håldiametern Riktning på salva I princip kan man rikta sprängningen via tändplanen. Precisionen är dock inte tillräckligt hög för att man skall kunna arbeta med detta verktyg ur ett strikt säkerhetsperspektiv. Däremot är det viktigt att så mycket av salvan som möjligt 8 (10)

9 kastas framåt och inte uppåt och bakåt. Detta görs primärt genom att undvika kratereffekter och istället låta salvan röra sig framåt. Om man låter den oladdade delen av borrhålet vara minst lika stor som försättningen så kommer sprängningen att vara riktad framåt då sprängverkan kommer att vara riktad åt det hållet Täckning Täckning av salvan kan ske genom gummimattor, med sand eller genom att öka den oladdade delen. Gummimattor har en nackdel i och med att det är ett förhållandevis dyrt alternativ p.g.av kort livslängd hos gummimattorna samt en relativt stor arbetsinsats. Täckning med gummimattor fungerar oftast bara vid relativt klena laddningar, d.v.s. inte vid normalladdningar i bergtäkter. Täckning med sand eller liknande material har nackdelen att det är dyrt och att det inte går att plocka bort efter sprängningen, vilket innebär att man späder ut ut lossbrutna bergmaterialet. Det innebär även vissa säkerhetsmässiga problem då det försvårar eventuell felsökning vid t.ex. tändavbrott. Genom att öka den oladdade delen (förladdningen) kan man i princip undvika kast uppåt. Det är dock ingen garanti att det aldrig kan uppstå kast uppåt eftersom man aldrig kan ha fullständig kontroll på sprickor och andra svagheter i berget. Sammanfattningsvis så är täckning av salvor inget alternativ för en effektiv produktion i en bergtäkt, då det varken är praktiskt eller ekonomiskt genomförbart. Att öka den oladdade delen är dock den enklaste metoden för att sprängtekniskt minska kastrisken. En negativ konsekvens av ökad oladdad del är dock att man kan räkna med mer skut (d.v.s. stycken av berg som är för stora för en kross och som måste skjutas eller knackas i mindre bitar) Sammanfattning av åtgärder för att minska kastrisk Sprängtekniskt sett är den mest effektiva åtgärden att minska kastrisken ur en praktisk och ekonomisk synvinkel att minska håldiameter, anpassa skjutriktning, öka den oladdade delen samt anpassa laddningarna till eventuella inmätta hålavvikelser. Materialval för förladdning skall anpassas för vald håldiameter. Tillsammans med sprängteknisk anpassning i bergtäkten kan t.ex. placering av biogasanläggning justeras så att den ej hamnar inom angivna säkerhetsavstånd. Angivna avstånd och skyddsområde beror i sin tur på valda håldiametrar i borrhål och därigenom laddningsmängd. Utformning av biogasanläggning kan t.ex. göras så att den mest skyddsvärda utrustningen och anläggningarna placeras mer skyddade än andra mindre skyddsvärda, t.ex. med hänseende på avstånd från täkten. Människor i biogasanläggningen bör sannolikt utrymmas i samband med sprängning. 9 (10)

10 Om sprängteknisk anpassning av täktverksamheten används som ett sätt att minska kastrisk vid biogasanläggningen, och därigenom styr val av säkerhetsavstånd, måste det säkerställas att angiven sprängteknik verkligen används. För det första måste angiven sprängteknik specificeras, och för det ändamålet kan ett kontrollprogram tas fram. För det andra måste det därefter kontrolleras att detta program i alla skeden efterlevs. Verksamhetsutövare i täkten måste i ett så tidigt skede som möjligt vara med i diskussioner för framtagandet av denna anpassning av sin verksamhet, för att säkerställa att restriktioner, krav och utförande av sprängteknisk karaktär implementeras väl i verksamhetsutövarens verksamhet och att nödvändig kunskap säkerställs. 10 (10)