EXAMENSARBETE. Optimering av fragmentering vid Botniabanan

Transkript

1 EXAMENSARBETE 2005:31 HIP Optimering av fragmentering vid Botniabanan Carita Frohm Luleå tekniska universitet Högskoleingenjörsprogrammet Bergmaterialingenjör 80 poäng Institutionen för Samhällsbyggnad Avdelningen för Bergmekanik 2005:31 HIP - ISSN: ISRN: LTU-HIP-EX--05/31--SE

2 OPTIMERING AV FRAGMENTERING VID BOTNIABANAN Carita Frohm

3 Förord Förord På Botniabanan, vid Vägverkets generalentreprenad, E6413 Husum-Ava, har problem uppstått med för hög andel skutsten. För att försöka ta reda på vad som är orsaken har detta examensarbete initierats. Syftet är att ge förslag på åtgärder som för med sig en minskning av skutandelen. Jag vill främst tacka mina två handledare som gjorde detta projekt möjligt: Karel Miskovsky, handledare och examinator, professor och geolog vid Luleå tekniska universitet och Sven-Olof Båvik, handledare, från Vägverket Produktion, Berg- Kross- och Materialhantering. Tack för er vägledning och ert tålamod, era kunskaper och stöd har betytt mycket. Vill även passa på att tacka Michael Hermansson, Bergutbildarna AB för hans specialistkunskaper inom sprängningsområdet. Tack Anders Åström, Arbetschef på Vägverket Produktion, Anläggning Nord, AC-grupp Umeå för allt praktiskt som gjort utförandet möjligt. Från min fältstudieperiod vill jag tacka för all praktisk hjälp och information som ni gav mig på plats i Husum-Ava och särskilt tack till Anders Berggren, platschef och Lennart Nilsson, sprängarbas från Vägverket Produktion. Vill tacka alla anställda på Vägverkets laboratorium i Umeå och givetvis vill jag visa min uppskattning till alla övriga på Vägverkets entreprenad, E6413 för ert bemötande. Ingen nämnd ingen glömd. Sist men inte minst, vill jag visa min tacksamhet till min kurskamrat och bollplank, Michael Svensson. Umeå, februari Carita Frohm

4 Sammanfattning Sammanfattning Vid många entreprenader uppstår problem med förekomst av skutsten. När andelen är för hög, blir produktionen osmidig och i värsta fall olönsam. Faktorerna är åtskilliga som påverkar skutstenens antal, allt från förprojektering till losshållning av berg. Hela produktionen påverkar fragmenteringen. På uppdrag av Vägverket Produktion, Norr har entreprenad E6413, Husum- Ava, vid Botniabanan studerats. Volymen av berg som skall losshållas är ca m³, varav hälften skall krossas. Syftet är att ta reda på vilka faktorer som påverkar styckefallet, genom att: - Kartlägga den tekniska förprojekteringen och produktionen. - Undersöka bergets kvalitet genom bergkartering och petrografisk analys. - Utforska hur sprängning påverkar de olika bergarterna, en ojämn påverkan kan ge ett sämre styckefall. Prover tas och lämnas in till laboratoriet för mekaniska analyser. Målet är att ge förslag till förbättringar som minskar skutandelen. Arbetet har delvis visat att: - Bergkvaliteten som redovisas i förfrågningsunderlag, E6413, stämmer inte med verkligheten. Kvalitet beskrivs som god men visade sig vara mycket dålig med varierande sprickfrekvenser, sprickmönster och förkastningsriktningar. Hög förekomst av krosszoner och löst liggande block existerade också. - Losshållningsriktningarna av bergen är planerad utifrån transportavstånd, vart krossen skall stå osv. Inte efter bergens naturliga riktning, losshåller man mot bergens strävan är risken stor för skutsten. - Underlagens fakta är bristfällig för anbudsgivning, skutstorlek kan tolkas på flera sätt. - Sprängningstekniska faktorer måste anpassas till varje salva med hänsyn till de rådande geologiska förhållandena. Satsa mer tid och pengar på förprojektering. Planering av produktionen blir enklare och minimerar otrevliga överraskningar som kostar pengar. Ur ekonomisk synvinkel skulle alla tjäna på detta från beställare till entreprenör.

5 Abstract Abstract Problems with blasted stone blocks are not unusual among contractors in ballast industries. When the frequency of unsuccessful blasting increase, the production degenerate and if it comes to the worst, becomes unprofitable. There are several factors which influence the number of blasted stone blocks. Everything from projection to blast the rock loose. By assignment of Vägverket Produktion Norr, a study was done on the contractor E6413, Husum-Ava. The constructors total volume of blasted rocks were cubic metres. A stone crusher was to work half of that volume. The purpose of the study was to make a survey of the technical projection and the production as a whole in order to analyse how it affect the fragmentation. The quality of the rock was confirmed by bed-rock mapping and analysis of the petrography. Several specimen were taken to laboratory for mechanical analysis and investigations were done on how blasting effect different kind of rocks. The study has among other things revealed that; - The quality of the rock failed to correspond with the quality according to the documents from the projection. In the documentation the quality is described as good though it is considerably inferior due to variable fraction structure, joint patterns and fault orientation. The presence of crush zones and blocks were high. - Blasting directions of the rock were planned from factors like distance, where the stone crusher were situated etc. The most important factor, the natural direction of the rock had not been taken under consideration. When blasting a rock against its natural direction the contractor will, most surely, obtain blasted stone blocks. As a conclusion one can say that the projecting must be done properly by competent orderers. Technical factors of blasting must be adjusted every time a new bursting is planned as the qualities of the rocks are so varying. When contractors use the right methods based on correct projecting, problems with economics and working environment will minimize.

6 Innehållsförteckning Innehållsförteckning FÖRORD... SAMMANFATTNING... ABSTRACT... INNEHÅLLSFÖRTECKNING...SIDNR 1 INLEDNING BAKGRUND PROBLEMBESKRIVNING SYFTE OCH MÅL METODIK, ARBETETS UPPLÄGG OCH UTFÖRANDE GRANSKNING AV DE GEOTEKNISKA UNDERSÖKNINGSMETODERNA VID FÖRPROJEKTERINGEN I HUSUM-AVA Allmänt om förprojektering och geotekniska undersökningsmetoder Kartläggning av områdets geotekniska undersökningsmetoder GRANSKNING AV BERGSCHAKTENS FAKTA I FÖRFRÅGNINGSUNDERLAGET, E Allmänna bestämmelser för vad ett förfrågningsunderlag skall innehålla enligt Banverket Undersökning av Botniabanans förfrågningsunderlag, E6413, ur bergschaktssynpunkt UNDERSÖKNING AV DEN VERKLIGA BERGKVALITETEN I OMRÅDET Bergkarteringsmetodik Utförande av bergkartering och provtagning inom det aktuella området UTREDNING AV SKUTSTENSVOLYMEN Kartläggning av skutstensvolymen i området BERGARTEN ELLER BERGGRUNDENS BETYDELSE FÖR ETT BRA STYCKEFALL Beskrivning av bergarter och deras fysikaliska och mekaniska egenskaper Kartläggning av bergart eller berggrund i området KARTLÄGGNING AV DE VIKTIGASTE SPRÄNGTEKNISKA FAKTORERNA UR STYCKEFALLSSYNPUNKT Kartläggning av bergets losshållningsriktning i området Granskning av vilken krondiameter som används i området Granskning av försättning (V) och hålavstånd (E) för området Granskning av borrhålens lutning och inspänning i området Granskning av borrkvalitet på utförd borrning i området Granskning av laddningskoncentrationen, fördelning av laddningsmängd, i området Granskning av kontursprängningsmetod i området Granskning av tändplanens ytfördröjningstid i området Granskning av pallhöjd och salvlängd i området Granskning av vilka sprängämnen som används i området BEARBETNING AV FÖRSLAG PÅ SPRÄNGNINGSRIKTNINGAR OCH ÄNDRINGAR AV SPRÄNGNINGSTEKNISKA FAKTORER RESULTAT RESULTAT AV GEOTEKNISKA UNDERSÖKNINGAR VID FÖRPROJEKTERING REDOVISNING AV FÖRFRÅGNINGSUNDERLAG, E6413, GÄLLANDE BERGSCHAKT Mängdbeskrivning, administrativa föreskrifter och riskanalysen Beskrivning geoteknik, BGEO, terrass REDOVISNING AV BERGKVALITET Redovisning av bergkarteringens resultat Provtagnings- och laborationsresultat REDOVISNING AV SKUTSTENSVOLYM FRÅN GÄLLANDE UNDERLAG OCH VILKEN KROSS SOM ANVÄNDS I OMRÅDET BESKRIVNING AV UNDERSÖKNINGSOMRÅDETS BERGGRUNDSGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN...42

7 Innehållsförteckning Berggrundsbeskrivning enligt geoteknisk beskrivning i förfrågningsunderlaget, E Bergrundsbeskrivning enligt SGU Berggrundsbeskrivning enligt den aktuella berginventeringen RESULTAT AV INVENTERING GÄLLANDE SPRÄNGNINGSTEKNISKA PARAMETRAR Bergens losshållningsriktningar Borrkronornas storlek Försättning och hålavstånd Borrhålens lutning och inspänning Borrhålens kvalitet Sprängämnenas fördelning, laddningskoncentration Kontursprängningsmetod Ytfördröjningstid Varierande pallhöjder och salvlängder Typ av sprängämnen Ändringsförslag på sprängningsriktning och sprängtekniska faktorer DISKUSSION OCH SLUTSATSER VAL AV RELEVANT GEOTEKNISK UNDERSÖKNINGSMETOD I SYFTE ATT OPTIMALT BESKRIVA BERGKVALITET GRANSKNING AV FÖRFRÅGNINGSUNDERLAGETS FAKTA GÄLLANDE BERGSCHAKT JÄMFÖRELSE GÄLLANDE BERGKVALITETSKLASSNING MELLAN FÖRFRÅGNINGSUNDERLAGETS BEDÖMNING OCH DEN AKTUELLA BERGKARTERINGEN DIMENSIONERING AV SKUTSTENSVOLYM FÖR EN LÖNSAMMARE PRODUKTION UTVÄRDERING AV UNDERSÖKNINGSOMRÅDETS FÖRUTSÄTTNINGAR FÖR EFFEKTIV SPRÄNGNING REDOVISNING AV SPRÄNGNINGSTEKNISKA FAKTORER SOM PÅVERKAR STYCKEFALLET Utvärdering av tidigare tillämpade losshållningsriktningar Storleken på borrhålsdiameter Förslag till ändringar av försättning (V) och hålavstånd (E) Ökning av ytfördröjningstiden Anpassning av kontursprängningen efter bergets karaktär Andelen av skutsten påverkas av pallhöjd och salvlängd Valet av sprängmedel ÅTGÄRDER VIDTAGNA MED HÄNSYN TILL DEN GENOMFÖRDA UNDERSÖKNINGENS RESULTAT REFERENSER Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Beskrivning av laborationsmetoder. Utförligare redovisning av bergkartering. Bilddokumentation från skärning. Rekommenderade sprängningstekniska förslag. Beräkning av laddningskoncentration vid normalladdning Tyren ABs långborrningar (genomborrning av berget). Bilaga 5 Tyren ABs olika sonderingar från rapport geoteknik (RGEO) bilaga 1-6. Bilaga 6 Laborationsrapporter. Bilaga 7 Sprängplan, borrplan och laddningsplan vid E6413. Bilaga 8 Bilaga 9 Bilaga 10 Bilaga 11 Beräkning av laddningskoncentration vid verklig laddning. Olika rekommendationer som gavs under fältstudietiden i Husum-Ava. Rapport från Geoprospekt Nord AB. Bergutbildarnas ABs utlåtande vid Husum-Ava.. Bilaga 12 Resultat av sprängning den 1/11 vid Berg 2.

8 Inledning 1 Inledning Enligt önskemål från Vägverket produktion har en utredning utförts om hur styckefallet kan förbättras vid Botniabanan, Husum-Ava. 1.1 Bakgrund Botniabanan AB har statens uppdrag att bygga Botniabanan, en enkelspårig järnväg. Botniabanan har 22 kilometer långa mötesstationer med två eller tre spår. Den dras från Nyland, norr om Kramfors, via Örnsköldsvik, Husum, Nordmaling, Hörnefors och Umeå. Sträckan omfattar 19 mil ny järnväg med 140 broar, 2,5 mil tunnel och 7 resecentrum. Beslutet att bygga Botniabanan togs Arbetsgången regleras i huvudavtalet mellan staten, de fyra involverade kommunerna samt landstingen Västernorrland och Västerbotten. Staten äger, via Statens Väg- och Baninvest, 91 procent i bolaget. Kommunerna Kramfors, Örnsköldsvik, Nordmaling och Umeå äger resterande 9 procent. Banan skall vara färdig att tas i bruk 2008 till en kostnad av 10,9 miljarder kronor. Hela banan skall vara färdig för trafik En av orsakerna att Botniabanan byggs är att Stambanan genom övre Norrland har så snäva kurvor och branta backar att det starkt begränsar tågens hastighet och last. Lutningen på Botniabanan får som mest vara 10 promille, alltså en höjdskillnad på tio meter per kilometer. Stambanan har lutningar upp mot 17 promille och det gör att godstågen inte kan ta maximal last. Beställaren och projekteringssamordnaren, Botniabanan AB har anlitat olika entreprenörer efter sträckan. Vägverket Produktion Anläggning Nord ACgrupp Umeå, har generalentreprenaden för E6413 Husum-Ava. Området ligger i Västernorrlands län på gränsen till Västerbottens län, se figur 1.1. Generalentreprenören har i sin tur anlitat underentreprenörer som utför olika delar i produktionen. Underentreprenörer vid sträckan är Gargnäs Kross AB, krossning, Hägglunds Last och Schakt, schakter och transporter och Vägverket Produktion Anläggning Nord AC-grupp Luleå Berggruppen, losshållningsarbeten berg. Sträckan är 11,3 km terrassarbeten inom järnvägsplanen, JP61. Byggnadstiden är från maj 2004 till juni Kontraktssumman är kronor. 1

9 Inledning Etappen, E6413 Husum-Ava, är mycket kuperad och det krävs att stora mängder berg sprängs för att ge plats åt Botniabanan. Volymen uppgår till ca m³ uppdelade på sex stycken berg (1-6). Problem har uppstått med för hög andel skut som påverkar produktionen. Hälften av sprängstenen skall användas till bergbank eller underballastlager, ingen krossning. Den andra hälften sprängsten skall krossas till underballastoch frostskyddslager. I entreprenaden ingår bl a avtäckning, sprängning, borrning, krossning och återfyllnad eller fyllnad av banvall. Vid enkelspår är bottenbredden ca 8 meter och vid dubbelspår är bottenbredden ca 18 meter. Figur 1.1 Översiktsbild på E6413, Husum-Ava, sträckan är markerad mellan de rosa punkterna. Banans riktning delas in i en sydlig till nordlig del, km Berggrunden för området, enligt Loberg och Sveriges geologiska undersökning SGU, ligger inom Härnöserien. Den domineras av omvandlade, metamorfoserade, sedimentära bergarter såsom glimmerskiffrar (biotit- och plagioklasrika) och ådergnejser, s.k. metagråvackor. I formationens metasediment finns inlagringar av vulkaniter, mest med basisk sammansättning såsom metabasit (metadiabas). Inom serien uppträder också ortognejser med gabbro-kvartsdioritiskt ursprung. Se berggrundskarta för området, figur

10 Inledning Norr Figur 1.2 Bergrundskarta för Husum-Ava, skala 1: Problembeskrivning Vid generalentreprenaden, E6413 Husum-Ava, har problem uppstått med för hög andel skutsten. Produktionen blir lidande genom sämre lönsamhet och smidighet. Enligt framtagen styckefallskurva skulle skutandelen ligga på 40 procent. Men det visade sig att kurvan hade fått fel indata. Förutsättningarna rättades till och skutprocenten sjönk till ca 20 procent, stämmer mer med verkligheten ute på Botniabanan. Problem finns även med att få en stabil kvarvarande bergkontur. 3

11 Inledning Varför har man problem med styckefall och instabila bergkonturer? Svaren kan vara många och några av dom är: Beställarens förprojektering kan vara för undermålig. Man kan ha olika definitioner om vad skutsten är inom entreprenaden. Kunskap och förståelse kan saknas för varandras områden. Bergkartering kan vara relevant vid losshållning av berg och den saknas. Krossens intagningsöppning, vidd, kan ha fel storlek. Faktorer som bland annat kan påverka ur sprängningsteknisk synvinkel är: Fel losshållningsriktning av berg För grov borrhålsdiameter För kraftiga laddningsmängder, laddningskoncentrationer. För tät hålsättning För höga pallhöjder vid losshållning Fel fördröjningstid på tändplanen För lång salvlängd Fel kontursprängningsteknik Fel valda släntlutningar. 1.3 Syfte och mål Detta examensarbete har initierats i syfte att utreda vilka faktorer som kan förbättra fragmenteringen, minska andelen skut, genom att: Kartlägga den tekniska förprojekteringen och produktionen. Undersöka bergets kvalitet genom utförande av en bergkartering och petrografisk analys. Utforska hur sprängning påverkar de olika bergarterna, en ojämn påverkan kan ge ett sämre styckefall. Prover tas och lämnas in till Vägverkets laboratorium för mekaniska analyser. 4

12 Inledning Målet är att ge förslag till förbättringar som minskar skutandelen. Det vill säga anpassa berget till krossningen och övriga produktionsled. Leder till en lönsammare och smidigare produktion. Rapporten skall kunna användas vid liknade fall. 5

13 Metodik, arbetets upplägg och utförande 2 Metodik, arbetets upplägg och utförande Examensarbetet är tämligen komplext, många områden att undersöka. Varför arbetet är uppdelat i flera etapper. På grund av tidsbegränsningen gäller undersökningen berg 1-3, sträckans namn är km Där det krävs, beskrivs ämnet allmänt. Upplägget redovisas i delkapitel enligt nedan. 2.1 Granskning av de geotekniska undersökningsmetoderna vid förprojekteringen i Husum-Ava För att fastställa om relevanta geotekniska undersökningsmetoder, för att beskriva bergkvalitet, har använts vid förprojekteringen i Husum-Ava, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom en kartläggning av förfrågningsunderlaget kan de geotekniska undersökningsmetoderna fastställas Allmänt om förprojektering och geotekniska undersökningsmetoder Banverket har ansvar för planeringsdelen inför bygget av Botniabanan där utredningar, järnvägsplaner, tillstånd och marklösen sker, se figur 2.1. Figur 2.1 Planeringsprocess vid nybyggnad av järnväg. 6

14 Metodik, arbetets upplägg och utförande Beställaren, Botniabanan AB, svarar för projekteringen i byggskedet och entreprenören för utförandet. I detta fall är det en generalentreprenad, där en entreprenör ansvarar för hela produktionen inför beställaren. Man kallar den för utförandeentreprenad, se Allmänna Bestämmelsers förord (2004). Geotekniska undersökningar utförs bl a för att bestämma bergets tekniska egenskaper. Först utförs de i järnvägsplansskedet och därefter görs en geoteknisk undersökning för bygghandlingsskedet, se figur 2.1. Metoder som finns är jord- och bergsonderingar. Innebär att man borrar sig ner genom jord- och berglager. Samtidigt mäter man tid, hastighet, mätningskraft, varvtal, tryck på hammare och tryck på motor. Andra metoder för att undersöka bergets tekniska egenskaper är att ta borrkaxprover med kornstorlek > 4 mm (för glimmeranalys 0-2 mm) eller att utföra kärnborrningar, en dyrare metod. Proverna lämnas in för analys för att bland annat få kunskap om bergarters kvalitet som påverkar utförandet av produktionen. En annan metod som används för att ta reda på bergkvaliteten är hällkartering på berg i dagen, utförandet sker okulärt. Med bergets kvalitet menas vilken struktur och textur berggrunden har, se kapitel för utförligare förklaring Kartläggning av områdets geotekniska undersökningsmetoder Genom granskning av beställarens förfrågningsunderlag, CD-skivan E6413, avsnitten rapport geoteknik (RGEO) och beskrivning geoteknik (BGEO) kan man fastställa de geotekniska undersökningsmetoderna. Vissa redovisas i förfrågningsunderlaget E6413 som bilagor, ritningar och rapporter. Tyrens AB som arbetar på uppdrag av Botniabanan AB hade valt att inte redovisa alla bilagor, bland annat långborrningar. Efter telefonkontakt skickades långborrningarna, genomborrningar av berget, över. Intervju med Tyrens AB om varför dessa geotekniska undersökningsmetoder har använts. 7

15 Metodik, arbetets upplägg och utförande 2.2 Granskning av bergschaktens fakta i förfrågningsunderlaget, E6413 För att kartlägga om det är relevant information som lämnats i beställarens förfrågningsunderlag E6413, gällande bergschakt, görs även en allmän beskrivning av ämnet och vilka lagar som gäller för sanningsenlig fakta. Genom en undersökning av förfrågningsunderlaget kan bergschaktens fakta fastställas Allmänna bestämmelser för vad ett förfrågningsunderlag skall innehålla enligt Banverket Banverkets modell förfrågningsunderlaget, FU 2000, är framtaget och beslutat sedan december år Den skall säkerställa att all upphandlingsverksamhet uppfyller de krav som gäller för offentliga upphandlare och att all upphandling sker kostnadseffektivt. I modell FU 2000 ingår mallar avseende upphandling av utförandeentreprenader, totalentreprenader och konsulttjänster. Innehållet anknyter till Lagen om offentlig upphandling, LOU. Vid upphandling tillämpar Banverket leveransbestämmelser från, Allmänna bestämmelser för konsulter (ABK 96), Allmänna bestämmelser (AB 04) för utförandeentreprenad och Allmänna bestämmelser för totalentreprenad (ABT 94). Vad ett förfrågningsunderlag skall innehålla beskrivs i MF2004, VV Publikation 2003:84. Beställarens generella krav framgår av gällande allmänna tekniska beskrivningar, ATB och AMA 98. Preciseringar och kompletteringar skall skrivas in i de objektsspecifika tekniska beskrivningarna, TB, som upprättas för varje objekt. Checklistan är anpassad till FU 2000, varför hänvisningar till administrativa föreskrifter, AF, och m fl avser dessa handlingar. För fler tips kan relevanta råd i RA Anläggning beaktas. Vid upprättande av mängdbeskrivning, MB, och teknisk beskrivning, TB, måste eventuella mätoch ersättningsregler, ME-regler, för aktuellt konto studeras. Bestämmelser för hur väl den tekniska beskrivningen ska överensstämma med verkligheten finns i: Allmänna bestämmelser, AB04, kapitel 1, 6, ansvar, där skrivs det bl a att för riktigheten av uppgifter, undersökningsmaterial etc. ansvarar den part som har tillhandahållit dem och i 8

16 Metodik, arbetets upplägg och utförande Lagen om offentlig upphandling, LOU, affärsmässighet, där skrivs det bl a den upphandlande enheten skall göra bedömningar och fatta beslut utifrån sakliga skäl som grundas på ekonomiska effekter i det enskilda avtalet. Vid motstridiga uppgifter i kontraktshandlingarna gäller de juridiskt i följande ordning. Kontrakt, ändringar i Allmänna bestämmelser (AB 04), Allmänna bestämmelser (AB 04), beställning, anbud, särskilda mät- och ersättningsregler, mängdbeskrivning (MB), administrativa föreskrifter (AF), beskrivning geoteknik (BGEO) och rapport geoteknik (RGEO), ritningar och övriga handlingar, se AB 04 kapitel 1 3. När förfrågningsunderlaget E6413 utformades, tillämpades Allmänna bestämmelser, AB 92. Publikationen har ungefär samma innehåll som AB 04 men har färre kommentarer till varje paragraf Undersökning av Botniabanans förfrågningsunderlag E6413, ur bergschaktssynpunkt Genom kartläggning av informationen i Botniabanans förfrågningsunderlag E6413, erhålles fakta ur bergschaktsynpunkt som värderas mot bl a de utförda geotekniska undersökningsmetoderna och gällande lagar och bestämmelser. De viktigaste delarna ur förfrågningsunderlaget gällande bergschakten redovisas i resultatet. 2.3 Undersökning av den verkliga bergkvaliteten i området För kartläggning av den verkliga bergkvaliteten i området används metoderna bergkartering och provtagning. Bergkartering beskriver strukturgeologin och bergarter. En allmän beskrivning av ämnet görs för att sedan skildra utförandet Bergkarteringsmetodik Man studerar deformationer och deformationsprocesser i jordskorpan. De viktigaste tektoniska strukturerna är sprickor, förkastningar, krosszoner och veck. Mekaniskt sett uppstår dessa vid kompression av en bergmassa. Kompetenta, hårda bergarter spricker (hög sprickfrekvens) ex diabas. 9

17 Metodik, arbetets upplägg och utförande Inkompetenta, mjuka bergarter reagerar plastiskt, veckas och folieras ex glimmerskiffer. Stig O Olofsson säger i sin bok, att berg med kompetenta och inkompetenta zoner resulterar oftast i blockig fragmentering, skut. Sprickor och förkastningar kan också uppkomma vid tension av bergmassa. Sprickor är brottsstrukturer som inte gjort någon rörelse. Om bergsmassorna på ömse sidor av ett separationsplan har rört sig relativt varandra blir det definitionsmässigt förkastning. Krosszoner utvecklas i kontaktzoner mellan två block i rörelse. EGENSKAPER HOS SPRICKOR OCH FÖRKASTNINGAR Några sprick- och förkastningsegenskaper som påverkar bergrundens mekaniska kvaliteter är: Orientering Man mäter med en klinometer, specialkompass, vilken riktning, struktur, sprickorna har. Två begrepp som används när man beskriver strukturen är strykning och stupning. Med strykning menas bergstrukturens horisontella riktning på bergytan. Stupningen är strukturens lutning från den horisontella bergytan, se figur 2.2. Figur 2.2 Planara strukturer är sprickor, krosszoner, förkastningar och veck. 10

18 Metodik, arbetets upplägg och utförande Spridning Frekvens Om strukturen är vertikal eller horisontell. Kartering av sprickfrekvens, hur många sprickor/löpmeter. 1/lm = mycket ringa 1-3/lm = ringa 3-10/lm = hög > 10/lm = mycket hög. Mönster Sprickmönster klassificeras. Ortogonalt kubiskt mönster, rak vinkel, ligger i block = granit. Ortogonalt skivigt mönster, rak vinkel = kvartsit, kalksten eller andra sedimentära bergarter Rombiskt mönster, skjuv spetsig vinkel = vanligast med metamorfa bergarter. Kaotiskt mönster = vanligast med metamorfa eller hårda magmatiska bergarter. Vid projektering av anläggningar och slänter i berg behöver entreprenörerna information om bergmassans egenskaper. För att bättre kunna utforska bergkvaliteten/strukturen innan sprängning, rekommenderas oftast en bergkartering. Bergkvaliteten påverkar losshållningen av berget. Bergytan skall vara avtäckt. Utförs okulärt och med hjälpmedel av måttband och klinometer/kompass. Man karterar sprickfrekvens, sprickmönster, sprick- och förkastningsorienteringar (stup- och strykningsriktningar), gång- och krosszoner och vattenförekomst. Är bergarterna kompetenta eller inkompetenta? Är de homogena eller heterogena? Efter bergkartering kan man ta representativa prover och skicka in för analys för att säkerställa bergart och kvalitet. PROVTAGNING AV BERGARTER För att säkerställa bergart tas prover. Man bestämmer textur, struktur och mineralsammansättning genom petrografisk analys. Proverna skickas till laboratoriet där tester av olika slag utförs. Testmetoderna bestäms efter vilken information man är ute efter. 11

19 Metodik, arbetets upplägg och utförande Utförande av bergkartering och provtagning inom det aktuella området Karteringen utförs på berg 1-3, gäller hela skärningen som ej är losshållen. Bergytan är avtäckt. Även en dokumentering av sektionerna utförs med digitalkamera. En kartering utförs även av bergen för att se om man skall ta ett eller flera representativa stenprover. Platserna markeras genom att fastställa sektionerna. Genom att försöka ta proverna på samma ställe före och efter sprängning, minskas felkällorna. Tiden mellan före och efter sprängning kunde uppnå två månader. Innan sprängning tas proverna med slägga och kil, för att påverka bergarten så lite som möjligt. Efter sprängning plockar man prover från salvan, hänsyn tas till att sektionen kastas fram. Minst 40 kg från varje prov. Bestämmer bergart (petrografisk analys) genom att studera struktur, textur och mineralsammansättning. Laborationsmetoderna valdes med hänsyn till hur sprängning har påverkat bergets kvalitet. Vid ojämn påverkan försämras möjligheten till ett bra styckefall. Proverna lämnas in på Vägverkets laboratorium i Umeå där labbkrossning sker i två steg men kornkurvan tas i första steget. Därefter bestäms flisighetstal (FAS ), kulkvarnsvärde (FAS ), sprödhetstal (FAS ), Los Angeles (SS EN :1998) och korndensitet med pyknometer (SS EN :2000). Metoderna talar om vilken kvalitet berget har innan och efter sprängning, för mer ingående beskrivning av laborationsmetoderna se bilaga Utredning av skutstensvolymen För att utreda skutstensvolymen i området och vad den borde vara utförs en granskning av berörda dokument och kross. Skut är den sten som har så stort styckefall efter sprängning att den måste efterbearbetas genom skutknackning för respektive efterföljande produktionssteg. 12

20 Metodik, arbetets upplägg och utförande Till exempel för underentreprenörer vid: Krossning, max stenstorlek som krossen kan ta för en smidig och lönsam produktion. Rekommendation är % av intagsöppningens vidd. Schakt och transport, stenen skall vara lätt att lasta och lossa. Losshållning av berg (berggruppen), efter sprängning får ej förekomma större stenstorlek än ovan nämnda. Stig O Olofsson skriver att den idealiska fragmenteringen av berget är när ingen efterbearbetning efter sprängning behövs. Om berget skall lastas och transporteras till ett visst område, skall stenens fragmentering vara lätt att lasta och transportera. Skall det krossas borde stenens storlek max vara 75 procent av längden, den kortaste sidan av öppningen, hos den primära krossen. Medför ett fritt flöde genom krossanläggningen. Stora traktorer, dumprar och krossar är designade för att ta stora volymer av material, inte material av stor storlek. Vägverkets sprängarhandbok rekommenderar en maximal stenstorlek på 80 procent av vidden. Skutstorleken kan också påverkas genom förfrågningsunderlag, anbud, kontrakt etc. Vid tidigare beskrivningar vad en generalentreprenad innebär, ansvarar en entreprenör för utförandet inför beställaren. Vilket innebär att generalentreprenören upprättar egna förfrågningsunderlag till underentreprenörerna för respektive område. Hur utformas dessa förfrågningsunderlag, kan man tolka texten på flera sätt etc. Undantag i detta fall är underentreprenör, Vägverket Produktion Anläggning Nord AC-grupp Luleå Berggruppen. De har samma tillgång till förfrågningsunderlaget E6413. Alla förfrågningsunderlag ligger till grund för anbudsgivning och till viss del en förplanering av produktionen. Indirekt eller direkt påverkas skutandelen. 13

21 Metodik, arbetets upplägg och utförande Kartläggning av skutstensvolymen i området Genom att undersöka förfrågningsunderlag, anbud, beställning och kontrakt mellan generalentreprenör och underentreprenörer kan skutstenens storlek i området fastställas. För att skapa bättre förutsättningar för en smidigare och lönsammare produktion, vad borde skutstenens storlek då vara? Stenstorleken styrs först och främst av krossens intagsöppning. Genom en fältstudie av krossen och en dokumentering av tillverkare och identifikationsplatta kunde en jämförelse med tillverkarens broschyr tala om vilken vidd intagsöppningen har. 2.5 Bergarten eller berggrundens betydelse för ett bra styckefall För att undersöka om bergarten/bergrunden har någon betydelse för de sprängningstekniska utförandena i området, görs en allmän beskrivning om bergarter och deras egenskaper Beskrivning av bergarter och deras fysikaliska och mekaniska egenskaper I Bergutbildarna AB: s pärm Kurs i borrning och sprängning för bergmaterialingenjörer, 2004 skrivs det bl a att under de senaste decennierna har det konstaterats att bergets egenskaper många gånger påverkar sprängningsresultatet mer än sprängämnet som utnyttjas för lossbrytning. De egenskaper som påverkar sprängningsresultatet utgörs bl a av bergets tryckhållfasthet, densitet, utbredningshastighet och struktur, se kapitel Förenklat är magmatiska bergarter mer lättsprängda (homogena) och metamorfa mer svårsprängda (heterogena) Kartläggning av bergart eller berggrund i området Genom undersökning av förfrågningsunderlaget E6413, beskrivning geoteknik (BGEO), kan de bergarter som redovisas för området fastställas. En granskning av Sveriges geologiska undersöknings karta, nr 31, visar också vilka bergarter som finns i området. Egen utförd bergkartering uppvisar också vilka bergarter som förekommer i området, se bilaga 2. 14

22 Metodik, arbetets upplägg och utförande 2.6 Kartläggning av de viktigaste sprängtekniska faktorerna ur styckefallssynpunkt I syfte att minska skutandelen, vilka sprängningstekniska faktorer påverkar eller kan man påverka? Några av faktorerna som kan beröras är: - Rätt losshållningsriktning av berg. - Val av krondiameter. - Försättning (V) och hålavstånd (E). - Borrhålens lutning och inspänning. - Borrkvaliteten. - Laddningens fördelning, laddningskoncentration. - Val av kontursprängningsmetod. - Tändplan. - Pallhöjd och salvlängd. - Sprängämnen. En granskning av respektive faktor vill visa om rätt metod eller val av rätt utrustning har påverkat styckefallet. 15

23 Metodik, arbetets upplägg och utförande Kartläggning av bergets losshållningsriktning i området För att utreda om rätt losshållningsriktning används i området, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom granskning av sprängjournaler och egen utförd bergkartering kan de olika losshållningsriktningarna redovisas. ALLMÄNT OM LOSSHÅLLNINGSRIKTNINGEN Naturligt strävar berget alltid åt en viss riktning, stupningsriktning. För att underlätta losshållning av berg utnyttjar man bergets stupning. Berget hjälper till att losshålla och bättre styckefall erhålles. När man spränger mot stupningsriktningen strävar berget inåt och sprängningen utåt, varför stor inspänning uppstår. Resultat blir ett sämre styckefall. För att tydligare visa vad som sker, se figurer 2.3. Fördelar: Bra utnyttjande av sprängämnets energi. Bra framkast av salvan, resulterar i gynnsamma utlastningsförhållanden. Normalt inga problem med kvarstående berg i botten. Nackdelar: Mer bakåtbrytning med försämrad pallkant. Figur Sprängning med stupningsriktning Fördelar: Reducerad bakåtbrytning. Nackdelar: Sämre framkast, resulterar i försämrade utlastningsförhållanden samt ökad risk för kvarstående berg i botten. Figur Sprängning mot stupningsriktning 16

24 Metodik, arbetets upplägg och utförande Här erhåller man de mest ogynnsamma förhållandena: Ojämn botten. Varierande bakåtbrytning, resulterar i ojämn pallkant. Ofördelaktigt styckefall Figur Sprängning mot strykning Granskning av vilken krondiameter som används i området För att utreda om rätt krondiameter används i området, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom undersökning av gällande sprängplan och borrplan, intervjua borrare och sprängarbas samt slumpmässigt kontrollmäta diameter på utförda borrningar. Kan krondiameter fastställas för området. ALLMÄNT OM KRONDIAMETER OCH VAD DEN PÅVERKAR Ett borrhåls diameter förutsätts vara densamma som borrkronans diameter, varierar givetvis pga nötning. Diametern på borrhålet avgör hur stor laddningskoncentration man får. I berget blir det en bättre fördelning av sprängämnet vid mindre diameter, svällningen minskar. Laddningskoncentrationen är ungefär densamma som skadezonen, se kapitel Borrhålsdiametern påverkar bland annat: Styckefall stor diameter ger större styckefall. Kontur en mindre diameter ger en mindre laddningskoncentration och skadezon. Kastningsrisk ökar med större diameter. Markvibrationer, luftstötvågor risken ökar med större diameter. Raka borrhål generellt ökar det med större diameter. 17

25 Metodik, arbetets upplägg och utförande Granskning av försättning (V) och hålavstånd (E) för området För att klargöra om rätt försättning och hålavstånd används i området, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom undersökning av gällande borrplan och utförande av slumpmässiga mätningar mellan de verkliga borrhålsavstånden ute i fält, kan försättning och hålavstånd fastställas. ALLMÄNT OM FÖRSÄTTNING (V) OCH HÅLAVSTÅND (E) Normalt värde för hålavståndet är E = 1,3 x V (försättningen). Förhållandet är E/V = 1,3. Man kan ändra detta värde, både uppåt och neråt med bibehållen specifik borrning (borrmeter/m³). Rekommenderat värde är E/V = 1,2-1,8, se figur 2.4. Figur 2.4 Rekommenderat värde E/V = 1,2-1,8. Se sprängarhandboken på vägverket produktions hemsida. Större värden på E/V medför normalt att styckefallet blir mindre och att skutfrekvensen minskar, däremot kan salvans bakkant bli ojämnare och risk för gaddar i botten ökar. 18

26 Metodik, arbetets upplägg och utförande Granskning av borrhålens lutning och inspänning i området För att utreda om borrhålets lutning och inspänning påverkar fragmentationen i området, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom granskning av gällande sprängplan och borrplan kan borrhålets lutning bestämmas. Inspänningen fastställs genom granskning av tabell 2.1. ALLMÄNT OM BORRHÅLETS LUTNING OCH INSPÄNNING Ett borrhåls inspänning är till stor del beroende på dess lutning. Vid losshållning av berg med lodräta borrhål, mera inspända än lutande borrhål, måste berget i botten tryckas ut och framåt. Vid lutande borrhål lyfts berget uppåt och utåt, mot en friare yta. 3:1 är den vanligaste lutningen på borrhål vid pallsprängning. 5:1 används oftast vid kontursprängning, mer lodräta väggar, se tabell 2.1. Lutande borrhål har följande fördelar jämfört med lodräta hål: - Bättre framlyftning av salvan. - Försättningen kan ökas pga lägre inspänning. - Specifika borrningen minskar trots att hållängden ökar. - Risken för gaddar i schaktbotten minskar. - En jämnare bakkant erhålls. Relationstal i förhållande till hål lutande 3:1 Hållutning Inspännings-faktor Försättning V Hållängd H Specifik borrning 2:1 0,95 1,03 1,07 0,96 3:1 1,00 1,00 1,00 1,00 4:1 1,05 0,98 0,98 1,04 5:1 1,10 0,95 0,95 1,10 Lodhål 1,10 0,95 0,95 1,10 Tabell 2.1 Jämförelse av inspänning, försättning, hållängder och specifik borrning vid varierande hållutningar, se sprängarhandboken. 19

27 Metodik, arbetets upplägg och utförande Granskning av borrkvalitet på utförd borrning i området För att klarlägga om borrkvaliteten har påverkat styckefallet, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom okulär bedömning av redan sprängda bergskärningar kan borrkvaliteten fastställas för området. ALLMÄNT OM BORRKVALITET När man borrar krävs det att man har hög noggrannhet, fördelarna med lutande borrhål blir mindre om man har stora avvikelser. Faktorer som påverkar se sprängarhandboken på Vägverket produktions hemsida, kapitel 4.24 Avvikelser Granskning av laddningskoncentrationen, fördelning av laddningsmängd, i området För att utreda hur laddningskoncentrationen påverkar styckefallet, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom granskning av gällande sprängplan och tändplan, intervjua sprängarbasen och utföra beräkningar på verklig sprängning kan koncentrationen och fördelningen av laddningen bestämmas. ALLMÄNT OM LADDNINGSKONCENTRATIONEN OCH NORMALVÄRDEN Laddningskoncentrationen påverkas av hur laddningsmängden fördelas i ett borrhål. Vid små laddningsmängder minskas skadezonen. En gammal tumregel sa att sprickzonen i meter är lika med laddningskoncentrationen i kg/m. Praktiska försök har visat att denna tumregel inte stämmer, sprickzonen blir större. Men det ger i alla fall en grov fingervisning hur långt sprickorna går in i berget. Önskas en begränsning av skadorna på berget ex vid sprängning av bergskärningar för järnväg, jämförs med rörgravar, är det extra viktigt med hur laddningen fördelas. Vid rörgravssprängning är berget mera inspänt. Enligt Stig O Olofsson behövs då en högre specifik laddning och tätare borrning. När bergmassan består av alternerande zoner av bra och dåligt material blir den utsprängda salvan oftast skutrik. En ökning av den specifika laddningen 20

28 Metodik, arbetets upplägg och utförande löser inte alltid problemet. Lösningen kan istället vara att använda klenare borrhål och ökad specifik borrning för att få bättre fördelning av sprängämnet i berget, svällningen minskas. Michael Hermansson säger att när man minskar håldiametern minskas laddningskoncentrationen och borrhålstrycket. Vilket bör ge en klart minskad påverkan på kvarvarande bergkontur. Minskad håldiameter innebär fler antal borrhål och att laddningsmängden fördelas jämnare i bergmassan samt ger en mer kontrollerad sprängning. Benämningar och hur laddningen normalfördelas i borrhål se figurer och Figur Benämning på laddningarna, se sprängarhandboken. Figur Normala laddningslängder för botten-, pip- och förladdning. För att visa hur man beräknar laddningskoncentrationen, visas några exempel nedan. 21

29 Metodik, arbetets upplägg och utförande Beräkningsexempel med normalvärden av laddningar, försättningar etc. enligt tabeller och diagram, se bilaga 3. Beräkningsexempel på verklig laddningskoncentration vid sprängning på berg 1 den 16 december 2004, se bilaga Granskning av kontursprängningsmetod i området För att ha möjlighet att utreda om rätt kontursprängningsmetod används, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom granskning av sprängningsplan, intervjua berggruppen och utföra fältstudier kan kontursprängningsmetod fastställas. ALLMÄNT OM KONTURSPRÄNGNING OCH VILKA METODER DET FINNS Kontursprängningen är en speciell sprängningsmetod som skall skona kvarvarande och omgivande berg, man vill erhålla släta bergytor och undvika sprickbildning. Konturhålen borras med reducerad hålsättning jämfört med livhålen, se sprängskiss, figur 2.6. För att resultatet av kontursprängning skall bli bra bör borrningen av konturhålen utföras med utrustning som är anpassad till erforderlig laddningsmängd. Krondiameter 51 mm rekommenderas men en diameter på 64 mm kan användas om man inte utnyttjar håldiametern till överladdning. Det finns flera typer av kontursprängning, de vanligaste är slätsprängning och förspräckning, andra metoder såsom däckladdning, slitsborrning och linssågning behandlas inte i denna rapport. Gemensamt för metoderna är att vid laddningsberäkningar tar man hänsyn till laddningen i konturhålen och hålen närmast konturen, se figur 2.6. För att resultatet av kontursprängningen inte skall äventyras vid utsprängning av kanthålen, får ej laddningskoncentrationen överstiga avståndet till kvarstående berg. Enligt sprängarhandboken, får laddningsmängden i konturhålen ej överstiga 0,50 kg/m². Laddningen skall ske med ett lågbrisant sprängämne, skonsam sprängning. Om schaktbredden tillåter, skall i första hand konventionell slätsprängning användas, sprängs kanthål efter livet i en separat salva. Är det platsbrist används slätsprängning där kanthål och konturhål sprängs sist i hela salvan. 22

30 Metodik, arbetets upplägg och utförande Är berget av god kvalitet kan konturhålen sprängas före huvudsalvan genom förspräckning. Figur 2.6 Sprängskiss på hur en borrplan vid kontursprängning ser ut. Slätsprängning När berget är av dålig kvalitet, sprickigt och slagrikt, reflekteras stötvågen mot alla befintliga sprickor varför slätsprängning har blivit den metod som ger det bästa resultatet. Inom slätsprängning förekommer två metoder: Konventionell slätsprängning innebär att kanthål och konturhål sprängs efter det att livhålen sprängts och lastats ut. Konturhålen skall vid denna metod ha praktiskt taget fritt utslag. Vid slätsprängning sprängs konturhålen med intervallsfördröjning i samma salva som livhål och kanthål. Detta kan medföra något sämre resultat i jämnhet på bergväggen. Vid slätsprängning skall konturhålavståndet vara något mindre än försättningen, för att sprickbildningen i första hand skall ske mellan konturhålen. Pipladdningen bör laddas upp till cirka 0,5-0,8 meter från bergytan. Förladdning utförs med torr sand eller ett välgraderat stenmaterial. Laddningarna måste placeras i borrhålet med stor omsorg så att en sammanhängande laddningssträng erhålles. 23

31 Metodik, arbetets upplägg och utförande Förspräckning Vid förspräckning skall en spricka eller sprickanvisning bildas mellan konturhålen innan huvudsalvan. Förspräckningen skall utföras som en helt separat sprängning och inte som första intervall i en salva. Separat sprängning innebär att resultatet kan inspekteras före sprängning av livhålen. Eventuellt laddas och sprängs det ytterligare en gång om resultatet inte är tillfredsställande. Vid sprängning tillsammans med salvan är risken stor att livhålen skjuvas av, speciellt om berget inte är homogent, då konturhålen detonerar. Stora delar av salvan kan då stå kvar efter sprängning med stora säkerhetsproblem och extra kostnader som följd. Pipladdningen bör laddas upp till cirka 1 meter från bergytan. Laddningshöjden måste alltid anpassas, till exempel vid sprickrika bergarter bör laddningshöjden minskas. Om ett horisontellt slag finns ovanför planerad laddningsnivå, kan det vara fördelaktigt att ladda förbi detta för att få hela bergväggen förspräckt. Förladdning bör ej utföras på grund av att bergytan kan brytas upp om berget är sprickrikt Granskning av tändplanens ytfördröjningstid i området För att klarlägga om rätt ytfördröjningstid används, berget får tillräckligt med tid att röra sig framåt, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom kartläggning av gällande tändplan och utförande av fältstudier kan ytfördröjningstiden fastställas. ALLMÄNT OM TÄNDPLAN OCH VAD SOM PÅVERKAR YTFÖRDRÖJNINGSTIDEN Med tändplan avses en ritning med intervallnummer, läge- och tändningsföljd för sprängkapslar. 24

32 Metodik, arbetets upplägg och utförande De olika tändningsmetoderna som finns på marknaden är: Nr 4, icke elektrisk tändning, är den idag mest vanligaste tändmetoden. Nonel är ett exempel på denna metod, finns andra märken ute på marknaden såsom Euronell och Dynashoc. Nonel i sin tur uppdelas i tre olika typer varav Nonel Unidet är en. Alla borrhålssprängkapslar i salvan har samma fördröjningstid och tändföljden byggs upp på ytan med inbyggd fördröjning, se figur 2.7. Grundprincipen för koppling av tändsystemet, Nonel Unidet, se figur 2.7. Ytfördröjningstiderna (2, 17, 25, 42, 67, 109 etc.) uttrycks i millisekunder, ms, och styr tändplanen i raden och mellan raderna. Vid sprickigt och slagrikt berg tar det längre tid för gasen att göra verkan, varför ytfördröjningstiden är än mer viktig mellan raderna. Berget sväller ca % i volym när det bryts sönder av sprängämnet. På mycket kort tid måste volymökningen beredas plats för. Vid sprängning av flera hålrader, är det viktigt att berget från första raden ges tillräckligt med tid att röra sig framåt innan andra raden börjar röra på sig. Ytfördröjningen måste vara tillräcklig. Förutsättning är att föregående salva är utlastad innan nästa sprängning. Vid sprängning uppkommer tre typer av vågrörelser: P-våg, tryckvågen, den snabbaste vågen och den våg som sätter materialpartiklarna i en fram och återgående rörelse längs utbredningsriktningen, på samma sätt som ljudvågor i luft. S-våg, skjuvvågen, sätter materialpartiklarna i rörelse vinkelrätt mot vågens utbredningshastighet. R-våg, ytvågen, rör sig i gränsytor mellan mark-luft och mark-vatten. Vågrörelsen avtar relativt snabbt med djupet, den långsammaste vågen. 25

33 Metodik, arbetets upplägg och utförande När man väljer ytfördröjningstid är det bl a tryckvågen, högsta utbredningshastighet, man tar hänsyn till. För att visa hur lång tid det tar för en tryckvåg att utbreda sig i Husum-Ava utförs en beräkning, se nedan. Beräkningsexempel: Bergart = gnejsgranit. Försättning, V, (m) = 2 m. Enligt tabell i Vägverkets sprängarhandbok på nätet se avsnitt 5.31, sidan 4, är utbredningshastigheten (U) i gnejsgranit ca 4000 m/s. Formeln för U är: U (m/s) = V (m)/tid (s) (intresserad av tid) Tid (s) = V (m)/u (m/s) = 2 m /4000 m/s = 0,0005 s = 50 ms. Tiden det tar för tryckvågen att nå raden framför är 50 ms. Figur 2.7 Nedre bilden visar bl a hur ytfördröjningen (ovan jord) ansluts. 26

34 Metodik, arbetets upplägg och utförande Granskning av pallhöjd och salvlängd i området För att fastställa om pallhöjden och längden på salvan påverkar styckefallet, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom undersökning av sprängjournaler och förfrågningsunderlag E6413, och utförande av fältstudier kan pallhöjd och salvlängd fastställas. ALLMÄNT OM PALLHÖJD OCH SALVLÄNGD Med pallhöjd menas den höjd som skall losshållas. Salvlängden är djupet på sprängningssalvan. Man utgår från en viss salvlängd. Men beroende hur berget ser ut på plats just där salvan skall gå bestämmer den verkliga längden på salvan. Faktorer som kan påverka är förkastning, spricka, krosszon, homogent berg eller att stupningsriktningen vänder. Enligt sprängarhandboken, kapitel 6.21, skall hänsyn tas till bergets svällning vid rörgravssprängning. Därför bör salvlängden inte överstiga 5-10 meter. Där detta inte beaktas kan bergmassan pressas bakåt så att bakomvarande salva blir störd. Förutsättning är att föregående salva är utlastad. Vidare säger Stig O Olofsson att längden av salvan inte borde vara större än 50 procent av pallbredden. Men för längre salvor är tumregeln att ju längre salva man har desto mer sväller berget. Vana sprängare kompenserar detta med att öka laddningen för hålraderna längst bak. Om inte berget är homogent och av mycket god kvalitet, bör enligt Michael Hermansson, pallar med pallhöjd överstigande pallbredden tas ut i två separata pallar Granskning av vilka sprängämnen som används i området För att kunna visa om rätt sprängämnen har valts och om en jämn kvalitet har levererats, görs även en allmän beskrivning av ämnet. Genom undersökning av alla följesedlar och fraktsedlar från Dyno Nobel under perioden kan sprängämnena fastställas. 27

35 ALLMÄNT OM SPRÄNGÄMNEN Metodik, arbetets upplägg och utförande De viktigaste egenskaperna vid val av sprängmedel är: Sprängeffekt Hanteringssäkerhet i produktkatalogerna redovisas ofta sprängeffekt i viktstyrka, styrkeförhållandet vid lika sprängämnesmängder per kg mot kg. sprängämnen delas in i transportklasser, ADRS. Omfattande prover ligger till grund för denna indelning. Initieringskänslighet lagom känsligt vid start av detonation och initiering. Marknaden erhåller ett varierande utbud. Fysikaliska Miljöpåverkan variationen på egenskaperna är väldigt stor, hit räknas konsistens, täthet, överslagsförmåga och vattentålighet. vid all sprängning bildas en mindre mängd giftiga gaser såsom koloxid (CO), kväveoxider (NOx) som bildas av kväve (N2), koldioxid (CO2) och vatten (H2O) ej farliga. Vid överladdning bildas mer gaser. Inga extra åtgärder behöver normalt vidtas vid sprängning ovan jord. Sprängämnen uppdelas normalt in i fyra huvudgrupper: Nitroglycerin Vattenbaserade Ammoniumnitrat Emulsion NG-sprängämnen, är baserade på ett gel av nitroglykol och nitrocellulosa i vilket ammoniumnitrat är inknådat. VB-sprängämnen, består av ammoniumnitrat, natriumnitrat, vatten, oljeprodukter och ev. aluminiumpulver. Kan uppdelas i vattengel- och emulsionssprängämnen. ANFO-sprängämnen, består av ammoniumnitrat och olja. Kan även innehålla aluminium och vattenavvisande ämnen. är av typen vatten i olja emulsion det vill säga att oljan bildar den sammanhållande fasen som omger mikroskopiska droppar av saltlösning. 28

36 Metodik, arbetets upplägg och utförande De fysikaliska och tekniska egenskaperna för varje grupp redovisas i tabell 2.2. Sprängämnestyp Konsistens Skrymdensitet i kg/l Viktstyrka i % av ANFO Detonationshastighet (friliggande) i m/s Vattentålighet Initiering NG-spräng-ämnen P,Pu 1,00 1, Mkt bra, S mindre bra VB-spräng-ämnen P 1, Mkt bra S Emulsions-sprängämne P,Tr 1,15 1, Mkt bra S ANFO-sprängämnen Pu 0,80 0, Dåligt, ngt S+ vatten-skyddad P = Plastisk Pu = Tr = S = Pulver Trögflytande, pumpbart Sprängkapsel S+ = Sprängkapsel + primer Tabell 2.2 En sammanställning av de sprängningstekniska och fysikaliska egenskaperna. Används med en viss försiktighet, överensstämmer inte alltid med verkligheten. Sprängämnets detonationshastighet bildar en stötvåg som ger upphov till ett system av sprickor. Därefter tränger spränggaserna in och utvidgar de befintliga sprickorna. Utvidgningen sker i riktning mot fria ytor. Denna fas utgör den egentliga lossbrytningen av berget. Man kan säga att sprängningsförloppet utvecklas i tre steg, se figur 2.8. Sprängverkan beror huvudsakligen av sprängämnets explosionsenergi och den frigjorda gasvolymen. 29

37 Metodik, arbetets upplägg och utförande Figur 2.8 Sprängämnen med hög detonationshastighet ger mer sprickor, innehåller mindre spränggas. Enligt Stig O Olofsson har tester ute i fält visat sig att bergarter med hög densitet och hög utbredningshastighet får bästa styckefallet med sprängmedel som har hög detonationshastighet. En bergart med låg utbredningshastighet skall sprängas med låg detonationshastighet. Emulite och Dynamex med detonationshastigheten på m/s passar för granit, diabas, marmor och hårda gnejser. Anfo med detonationshastigheten på 2500 m/s passar sig för kalksten, sandsten och vissa skiffrar. Sprängningsarbeten som sker under en lång tidsperiod, kan medverka till att sprängmedelsleverantören levererar ojämn kvalitet på sprängämnena genom leverantörsbyte från ett annat land. Kvalitetsbestämmelserna är olika för olika länder. 30

38 Metodik, arbetets upplägg och utförande 2.7 Bearbetning av förslag på sprängningsriktningar och ändringar av sprängningstekniska faktorer Efter utförd kartering och genomgång av de sprängtekniska faktorerna gavs möjlighet att ge förslag till rekommenderade sprängningsriktningar och ändringar av sprängningstekniska faktorer. Förslagen skulle lämnas till platschef, arbetschef och sprängarbas. Efter rådfrågning med specialister inom sprängningsbranschen fastställdes förslagen. Efteråt kom ytterligare önskemål av arbetschef att en bilddokumentation av berg 1-3 med bergartsbeskrivning och sprängningstekniska förslag skulle utföras. Bilddokumentationen skulle lämnas till sprängarbas. 31

39 Resultat 3 Resultat Resultaten redovisas i samma ordning som i kapitel 2 Metodik. 3.1 Resultat av geotekniska undersökningar vid förprojektering Kjessler & Mannerstråle och Tyrens Infrakonsult har i järnvägsplansskedet, se figur 2.1, utfört geotekniska undersökningar, jord- och bergsonderingar, för olika spårsträckningar och planerade tunnelpåslag. Här har bergtekniska utredningar skett. Tyrens Infrakonsult har utfört geoteknisk undersökning under bygghandlingsskedet, se figur 2.1, för Botniabanans spårutbyggnad mellan Husum och Ava. Syftet med undersökningarna har varit att fastställa jordlager- och grundvattenförhållanden samt bergnivåer och bergkvaliteter för bestämning av lämpligt grundläggningssätt. Här har inga bergtekniska utredningar skett. De kompletterande fältundersökningarna i bygghandlingsskedet har omfattat fältundersökningar som utfördes med borrbandvagn av typen Geotech 604. Jord- och bergsonderingar utfördes som JB-2 och JB-3 enligt SGF: s rekommendationer. Vid sonderingarna användes geostänger med diametern 44 mm och stiftkronor med diametern 57 mm. Vidare användes slaghammare av typen Lifton. Till spolmedium användes vatten. Tidigare undersökningar i järnvägsplanskedet omfattades av JB2-, vikt-, slag-, tryck- och CPT-sonderingar samt skruvprovtagningar, vingborrningar och kolvtagningar. Dessa olika sonderingar visar tid, hastighet, mätningskraft, varvtal, tryck på hammare och tryck på motor. De redovisas i förfrågningsunderlaget E6413, rapport geoteknik, RGEO, bilagor 1-6. Denna rapport berör bara berg 1-3, finns redovisade i bilaga 4. Berg 1 har en långborrning, genomborrning av berget, berg 2 saknar långborrning och berg 3 har två långborrningar, se bilaga 5. 32

40 Resultat 3.2 Redovisning av förfrågningsunderlag, E6413, gällande bergschakt Tyrens Infrakonsult AB har på uppdrag av Botniabanan AB upprättat förfrågningsunderlaget E6413, Husum-Ava km , daterat , se cd-skiva hos Vägverket. Innehållet är bl a administrativa föreskrifter (AF) med bilagor, mängdbeskrivning (MB) med bilagor, beskrivning geoteknik (BGEO) terrass, ritningar bl a för geoteknik, rapport geoteknik (RGEO) terrass och riskanalys för grundläggningsarbete. Resultat redovisas i nedanstående två underkapitel Mängdbeskrivning, administrativa föreskrifter och riskanalysen I mängdbeskrivningen, MB, beskrivs de olika utförandena som skall göras i entreprenaden. Är mängden noll så ingår den inte i entreprenaden. I avsnittet, avtäckning av berg, CBB.71 skrivs det bl a att efter avtäckning skall anmälan göras till beställaren för besiktning och beslut om jordslänter eller bergslänter eventuellt skall utföras med flackare släntlutning än föreskriven eller om bredare berghylla erfordras. I avsnittet, bergschakt, CBC skrivs det bl a att Bergschakt skall utföras som skonsam sprängning med hänsyn till kvarstående bergslänter. Entreprenören skall i god tid före sprängningsarbetenas igångsättande uppvisa plan enligt Boverkets, BFS för sprängningsarbetenas bedrivande och överlämna borr- och laddningsplan visande borrhålens läge, djup, riktning, diameter samt laddningsmängd och tändningsföljd. Borr- och laddningsplan skall ständigt anpassas till bergets geologi och tekniska egenskaper, uppmätta vibrationer m.m. Entreprenören skall redovisa hur detta avses att uppnås samt hur detta verifieras. Vid skonsam sprängning definieras en maximal tillåten skadezon i det kvarstående berget. Skadezonens storlek är beroende av hålavstånd, försättning och laddningskoncentrationer. Genom att anpassa laddningskoncentrationen i borrhålen i hela salvan, kan en skonsam sprängning med ett visst skadezonsdjup med planerad begränsning uppnås. Skadezonen från salv- och hjälparhålen får ej överskrida konturraden. Maximalt tillåten skadezon i det kvarstående berget är för öppna skärningar 0,3 m i slänter och 1,1 m i botten. 33

41 Resultat I avsnittet, bergschakt för järnväg, CBC.4 står det bl a att Pallhöjd skall ej överskrida aktuell pallbredd med mer än 10 %. Administrativa föreskrifter, AF ansluter till AF AMA 98. Här får man en allmän orientering av entreprenaden. Upphandlings- och entreprenadsföreskrifter beskrivs. Vilka regler som gäller för allmänna hjälpmedel och allmänna arbeten tas även upp. I avsnittet, tillvarataget material, AFC.262 där skrivs bl a att Om bergkvalitén är sådan att berget skall krossas till järnvägsballast gäller följande: Bergets styckefall skall vara anpassat för en 120 kross. I Riskanalysen skall risker och riskområden inom grundförstärknings- och sprängningsarbeten beskrivas. Ange problem, kontroll och åtgärder för att förhindra dessa. I avsnittet, sprängning, 5.1 där skrivs bl a att I vissa sträckavsnitt är bergkvaliteten dålig. Här kan sprängning medföra stabilitetsproblem. Berggrundens uppbyggnad och spricksystem kan vid höga och branta bergsskärningar förorsaka utglidning av stora bergblock eller bergmassiv. På grund av skärningarnas höga bergväggar rekommenderas utsprängning i flera vertikalpallar för att minska stördjupet i det dåliga berget Beskrivning geoteknik, BGEO, terrass I den geotekniska beskrivningen, BGEO beskrivs de geotekniska förhållandena och vilka åtgärder man skall vidta. I avsnittet, allmänt, där skrivs bl a att Berggrundens uppbyggnad och spricksystem kan vid höga och branta bergsskärningar förorsaka utglidning av stora bergblock och bergmassiv. På grund av skärningarnas höga bergväggar rekommenderas utsprängning i flera vertikalpallar. Bergväggarnas konturyta utförs med skonsam slätsprängning med laddningsmängder anpassade till att reducera skadezonsdjupet. För att säkra bergstabiliteten vid de höga bergskärningarna gäller följande: Efter avtäckning av bergytan skall geologisk sprickkartering med redovisning i geografiskt läge utföras av bergexpertis. Eventuellt kan slänter anpassas efter gällande spricklutningar. Bergarten granodiorit har mestadels dålig motståndskraft mot slag och nötning och uppfyller inte kvalitetskraven för spårballast enligt makadamtillverkningsklass 1. 34

42 Resultat I avsnittet, sträcka, där skrivs bl a att i berg 1, km , bedöms bergkvaliteten vara god och km bedöms att berget har god kvalitet ner till ca 15 meters djup. I berg 2, km bedöms bergkvaliteten huvudsakligen vara god. I berg 3, km , bedöms bergkvaliteten vara sprickig i ett par punkter men i de två långhålsborrningarna vid och har bergkvaliteten konstaterats vara god hela vägen ner till grundläggningsnivån. 3.3 Redovisning av bergkvalitet En redogörelse av resultaten på utförda bergkarteringar, provtagningar och laborationer framförs i nedanstående underkapitel Redovisning av bergkarteringens resultat Hela skärningen har en mycket varierad bergkvalitet, en blandning mellan riklig och låg sprick- och förkastningsfrekvens. Förekomst av krosszoner är vanlig. Kompetenta bergarter blandas med inkompetenta. Berg 1 ( ) Berg 2 ( ) Berg 3 ( ) Sprickmönstret, sprickfrekvensen och sprickorienteringen är mycket varierande. Berget strävar mot syd (stupningsriktning) med undantag av en 10 m zon. Fem stycken krosszoner med varierande bredd från 2 till 17 meter. Berget är mycket heterogent. Sprickmönstret har ortogonala block, stora block som ligger lösa. Sprickfrekvensen är låg och sprickorienteringen mindre varierande. Mindre heterogent. Ett lugnare berg. Två mindre krosszoner. I sektion strävar berget mot norr och i sektion strävar berget mot syd. Sprickmönstret, sprickfrekvensen och sprickorienteringen är mycket varierande. En större krosszon på ca meter och fyra mindre. I sektion strävar berget mot norr och i sektion strävar berget mot syd. För en utförligare beskrivning av sprickfrekvenser, sprickmönster och sprickoch förkastningsriktningar, se bilaga 2. 35

43 Resultat Provtagnings- och laborationsresultat Berg 1 (Två prover.) Sektion 36/600 Petrografisk analys. Bergart: Ortognejs och glimmerrik sedimentgnejs. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat och kvarts. Före sprängning Efter sprängning Värdesdifferenserna från prover, sektion 36/600, före och efter sprängning är: VVMB619 Halt 0,063/16 mm 0,2 Bestämning av flisighetstal 0,01 Bestämning av sprödhetstal 8,0 FAS 259, Kulkvarnsvärde 5,1 Los Angelesmetoden 9,0 36

44 Resultat Sektion 36/585 Petrografisk analys Bergart: Ortognejs, granodioritiskt ursprung. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat och kvarts. Före sprängning Efter sprängning Värdesdifferenserna från prover, sektion 36/585, före och efter sprängning är: VVMB619 Halt 0,063/16 mm 0,3 Bestämning av flisighetstal 0,02 Bestämning av sprödhetstal 1,0 FAS 259, Kulkvarnsvärde -0,8 Los Angelesmetoden -2,0 37

45 Resultat Berg 2 (Ett prov) Sektion 37/755 Petrografisk analys. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Påminner om granit, vit och svart. Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat och kvarts. Bergart: Grovkornig ortognejs, granodioritiskt ursprung (gnejsgranit). Före sprängning Efter sprängning Värdesdifferenserna på prover, sektion 37/755, före och efter sprängning är: VVMB619 Halt 0,063/16 mm 0,6 Bestämning av flisighetstal 0,01 Bestämning av sprödhetstal 5,0 FAS 259, Kulkvarnsvärde -4,0 Los Angelesmetoden -3,0 38

46 Resultat Berg 3 (Fick slå ihop fyra prover till ett, på grund av att salvan tog alla sektioner samtidigt.) Sektion 38/286 38/295 Petrografisk analys Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Mörkgrå, ljusgrå och svart. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat och glimmer. Bergart: Ortognejs, granodioritiskt ursprung (homogenare än annan ortognejs). Färg: Mörkgrå, ljusgrå, vit och svart. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat och glimmer (samlingar). Bergart: Blandbergart (sedimentgnejs och ortognejs). Färg: Svart, vit och mörkgrå. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat, glimmer, hornblände, epidot och klorit. Bergart: Blandbergart (sedimentgnejs och ortognejs) och metabasit/metadiabas. Seg, svår att dela! Färg: Mörkgrå, ljusgrå och vit. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat och glimmer. Bergart: Jämnkornigare ortognejs, granodioritiskt ursprung. Före sprängning 39

47 Resultat Efter sprängning Värdesdifferenserna på prover, sektion 38/286 38/293, före och efter sprängning är: VVMB619 Halt 0,063/16 mm 0,4 Bestämning av flisighetstal 0,01 Bestämning av sprödhetstal 3,0 FAS 259, Kulkvarnsvärde -1,0 Los Angelesmetoden -1,0 Se även laborationsrapporter från Vägverket, bilaga Redovisning av skutstensvolym från gällande underlag och vilken kross som används i området UNDERENTREPRENÖR, KROSSNING Anbud på krossning enligt förfrågningsunderlaget, BY 20K 2004:1637. Text i anbudet som påverkar styckefallet är följande: Förutsättningar för entreprenaden är att det losshållna berget har ett styckefall av mm vilket kan passera intagsöppningen i förkrossen. Krossens typ är av fabrikat Metso LT

48 Resultat UNDERENTREPRENÖR, SCHAKTER OCH TRANSPORTER Anbud på schakter och transporter enligt förfrågningsunderlaget, BY 20K 2004:1635. Text i anbudet som påverkar styckefallet är följande: Omfattning i detalj framgår av kontraktshandlingar enligt AFC.11. UNDERENTREPRENÖR, LOSSHÅLLNING AV BERG (BERGGRUPPEN) Anbud på losshållningsarbeten enligt förfrågningsunderlaget, E6413. Text i anbudet som påverkar styckefallet är följande: I avsnittet, tillvarataget material, AFC.262, skrivs bl a att om bergkvaliteten är sådan att bergart skall krossas till järnvägsballast gäller följande: Bergets styckefall skall vara anpassat för en 120 kross. I kontraktet mellan generalentreprenad och underentreprenörer är det skrivet att Losshållningsarbetena skall bedrivas så att utfallet på berget som skall användas till krossprodukter (ca tfm³ ca 50 % av totalen) utan besvär, kan hanteras i en 110 kross för varje enskild bergskärning. Även ett förtydligande har gjorts: Vid bergbank och fyll urgrävning skall berget vara lastningsbart och klara kraven enligt AMA 98. Enligt Anläggnings AMA 98, CEB 111 får största stenstorlek högst uppgå till 2/3 av lagertjockleken. Fyllningstjockleken av bank är 1,5 meter vilket ger en max stenstorlek på mm för att klara kraven. KROSS Primärkross som används är en käftkross från Nordberg-Lokomo OY som heter C110, årtal 2001, storlek 110x85 cm. Nominell power: 132 kw. 41

49 Resultat 3.5 Beskrivning av undersökningsområdets berggrundsgeologiska förhållanden Resultaten av bergarterna som förekommer i förfrågningsunderlaget överensstämmer inte med redovisad berginventering och SGUs berggrundsbeskrivning Berggrundsbeskrivning enligt geoteknisk beskrivning i förfrågningsunderlaget, E6413 I den bergtekniska promemorian anges att bergrunden domineras av granodiorit med förekomst av granit, ådergnejs, diabas m.m. Granit är en magmatisk, sur och massformig djupbergart, väl utkristalliserad och kan vara allt från grovkornig till finkornig, ojämnkornig eller jämnkornig. Mineralsammansättningen är ljus fältspat, kvarts och glimmer (biotit). Tryckhållfastheten hos granit är mycket hög. Densiteten är ca 2,7-2,8 kg/dm³. Utbredningshastigheten varierar mellan m/s. Granodiorit hör till en större granitfamilj kallad granitoider. Ser ut som granit och har samma magmatiska ursprung. Skiljer sig från granit genom lägre halt av kalifältspat (ljus fältspat) och högre halt av plagioklas (65-90 % av hela mängden fältspat). Andelen mörka mineral är också högre och hornblände åtföljer ofta biotit. Egenskaperna på berget jämställs med granit. Diabas är en magmatisk, basisk och massformig gångbergart. Delvis utkristalliserad och har listformiga fältspatkristaller i en mörk mellanmassa (ofitisk). Mineralsammansättningen är fältspat och pyroxen (olivin). Tryckhållfastheten hos diabas är mycket hög. Densiteten är hög ca 2,8-3,1 kg/dm³. Utbredningshastigheten är ca m/s Bergrundsbeskrivning enligt SGU Domineras av omvandlade (metamorfoserade) sedimentära bergarter såsom glimmerskiffrar (biotit- och plagioklasrika) och ådergnejser, s.k. metagråvackor. I formationens metasediment finns inlagringar av vulkaniter, mest med basisk sammansättning såsom metabasit (metadiabas). Inom området uppträder också ortognejser med gabbro-kvartsdioritiskt ursprung. Sedimentgnejs är en hög metamorfoserad, grovkornig och folierad bergart som har sitt ursprung i leriga sedimentära bergarter. Den är ofta heterogen med växlande glimmer eller kvarts- och fältspatsskikt. Ådergnejs är en 42

50 Resultat variant av sedimentgnejs med ljusa ådror i mörk mellanmassa, oftast glimmerrik. Mineralsammansättningen är fältspat, glimmer (biotit) och kvarts. Tryckhållfastheten är lägre än ortognejs, även här mycket varierande. Densiteten är ca 2,5-2,6 kg/dm³. Utbredningshastigheten är ca 3500 m/s. Glimmerskiffer är en medium metamorfoserad, medelkornig, glimmerrik och folierad bergart med ursprung i leriga sedimentära bergarter. Mineralsammansättningen är glimmer (biotit), fältspat och kvarts. Tryckhållfastheten är generellt mycket låg. Densiteten är 2,5-2,6 kg/dm³. Utbredningshastigheten ca 2500 m/s. Metabasit (metadiabas) är en mafisk, finkornig till medelkornig, låg till medium metamorfoserad bergart med ursprung i basiska och magmatiska gångbergarter. Domineras av järn- och magnesiummineral, mafiska, såsom amfibol, pyroxen, olivin. Innehåller även fältspat och plagioklas. Tryckhållfastheten är mycket hög. Densiteten är 2,8-3,1 kg/dm³. Utbredningshastigheten är ca 4500 m/s Berggrundsbeskrivning enligt den aktuella berginventeringen Berg 1, km , har en mycket varierad berggrund. Innehåller grovkornig, ojämnkornig ortognejs med inblandningar av glimmerrik sedimentgnejs, glimmerskiffrar och gångar av metabasit (metadiabas) och pegmatit. Berg 2, km , har en mindre varierad berggrund. Innehåller grovkornig, jämnkornig mörk ortognejs med granodioritiskt ursprung, gnejsgranit. Här förekommer även ögonförande glimmerrik sedimentgnejs, glimmerskiffrar och gångar av pegmatit och metabasit (metadiabas) men i mindre utsträckning. Berg 3, km , har även här en mycket varierad berggrund. Innehåller allt från mörk ortognejs med granodioritiskt ursprung till jämnkornig och ojämnkornig ortognejs med inblandningar av glimmerrik sedimentgnejs, glimmerskiffrar och gångar av pegmatit och metabasit (metadiabas). Ortognejs är en hög metamorfoserad, grovkornig, folierad bergart som har sitt ursprung i sura till intermediära djupmagmatiska bergarter. Mörka ortognejser med ursprung i basiska bergarter kallas grönstenar, mer homogen är sedimentgnejs. Mineralsammansättningen är fältspat, kvarts och glimmer. Tryckhållfastheten hos gnejser räknas vara hög men är mycket varierande. Densiteten är ca 2,6-2,7 kg/dm³. Utbredningshastigheten varierar mellan m/s. 43

51 Resultat Pegmatit är en magmatisk, sur och massformig gångbergart som är väl utkristalliserad och extremt grovkornig (centimeter till meter stora kristaller). Mineralsammansättningen är stora kristaller av fältspat, kvarts och glimmer. Tryckhållfastheten är mycket varierande, medelhög. Densiteten är 2,6-2,7 kg/dm³. Utbredningshastigheten är ca 4000 m/s. 3.6 Resultat av inventering gällande sprängningstekniska parametrar Redovisning av de faktorer som kan påverka sprängningens tekniska utförande redovisas i nedanstående underkapitel Bergens losshållningsriktningar Berg 1 (uppdelat i tre bergshällar). 1:a bergshällen Syd, 35/920 Norr, 36/158 med stupningsriktning. Redan sprängt! Norr, 36/220 Syd, 36/158 mot stupningsriktning. Redan sprängt! 2:a bergshällen Norr, 36/442 Syd, 36/383 mot stupningsriktning. Redan sprängt! Syd, 36/225 Norr, 36/344 med stupningsriktning. Redan sprängt! 3:e bergshällen Norr, 36/770 Syd, 36/676 mot stupningsriktning. Redan sprängt! (Några salvor sprängdes syd norr, utlastarna berömde salvan.) Syd, 36/460 Norr, 36/550 med stupningsriktning. Norr, 36/560 Syd, 36/550 en zon på 10 meter. Syd, 36/560 Norr, 36/675 med stupningsriktning. Vatten. Syd, 36/655 Norr, 36/670 med stupningsriktning. Berg 2 Norr, 37/830 Syd, 37/786 med stupningsriktning. Redan sprängt! Norr, 37/786 Syd, 37/740 med/mot stupningsriktning. Redan borrat! Syd, 37/600 Norr, 37/740 med stupningsriktning. 44

52 Resultat Berg 3 Norr, 38/634 Syd, 38/337 med stupningsriktning. Redan sprängt! Norr, 38/337 Syd, 38/295 med stupningsriktning. Syd, 38/100 Norr, 38/295 med stupningsriktning Borrkronornas storlek I livhålen används 76 mm diameter. På grund av borrmaskinerna (sex stycken) har kontur och hjälpare varierande storlek, hälften har krondiameter 64 mm och de andra tre har krondiameter 70 mm. Se sprängplan och borrplan, bilaga Försättning och hålavstånd Kontursprängningen har en försättning på 0,8 meter och ett hålavstånd på 0,6 meter. Livhålen har en försättning på 2,0 meter och ett hålavstånd på 3,0 meter. Se borrplan, bilaga Borrhålens lutning och inspänning Livhålen har en hållutning 3:1 och konturhålen har en hållutning 5:1, inspänning se tabell Borrhålens kvalitet Borrhålen i området är av hög kvalitet, raka och fina. Varför det inte kommer att nämnas vidare i denna rapport Sprängämnenas fördelning, laddningskoncentration Livhålen laddas med 60x550 Fordyn i botten, 55x550 och 39x1110 Fordyn i pipan, eventuellt kan Prillit användas i pipan. Yttre livhål laddas med 3,5 kg Fordyn i botten och laddas upp med 25x1110 plaströr i pipan. Kanthålen laddas med 0,5 kg Fordyn i botten och 80 gram Nitrocord i pipan. 45

53 Resultat Till förladdning används krossmaterial 4-8 eller 8-16 mm. Se vidare sprängplan och tändplan, bilaga 7. Enligt sprängarbasen på sträckan Husum-Ava används en laddningskoncentration mellan 0,6 0,8 kg/m³. Beräkningsexempel på laddningskoncentrationen vid sprängning på berg 1 den 16 december 2004, se bilaga 8, värdet blev 4,154 kg/m Kontursprängningsmetod Metoden som används är en typ av förspräckning, men ändå inte. Allt sprängs i samma salva, konturraden först och därefter livhålen. Utförs som skonsam sprängning Ytfördröjningstid Enligt tändplan, se bilaga 7, är ytfördröjningstiden 50 ms mellan raderna. I raden används 25 ms men 2-3 mitthål har samma intervallnummer. Enligt fältstudier används en ytfördröjningstid på 42 ms mellan raderna Varierande pallhöjder och salvlängder Pallhöjden varierar mellan 2-19 meter i området. Enligt sprängjournalerna som förs efter varje salva, ser man en variation på salvlängderna. I regel är längderna på salvorna 5-6 hålrader, ca meter. Exempel från sprängjournaler: Salva nr 60 sträcker sig från sektion till (13 m) och har ett medelhåldjup på 13,89 meter, pallbredden är ca 18 meter. Salva nr 59 sträcker sig från sektion till (13 m) och har ett medelhåldjup på 10,37 meter, pallbredden är ca 8 meter. Salva nr 56 sträcker sig från sektion till (14 m) och har ett medelhåldjup på 7,96 meter, pallbredden är ca 8 meter. Salva nr 55 sträcker sig från sektion till (24 m) och har ett medelhåldjup på 12,57 meter, pallbredden är ca 18 meter. 46

54 Resultat Salva nr 37 sträcker sig från sektion till (13 m) och har ett medelhåldjup på 11,30 meter, pallbredden är ca 8 meter. Fältstudierna visar att föregående salva är utlastad innan nästa salva sprängs Typ av sprängämnen Sprängämnena som används vid Husum-Ava är: Riocord 80 g (motsvarar Dynotex 17) är ett NG-sprängämne. Gasvolymen är 890 l/kg. Detonationshastigheten är 2400 m/s. Används i konturen med E-cord som detonerande stubin. Dynorex 25x1110, 39x1110 och 50x560 är ett NG-sprängämne. Gasvolymen är 890 l/kg. Detonationshastigheten är 5000 m/s. Fordyn 55x560 och 60x560 (plastslang) är ett NG-sprängämne. Gasvolymen är 880 l/kg. Detonationshastigheten är m/s, den högre siffran för stålrör. Dynomit 60x540 är ett NG-sprängämne. Gasvolymen är 890 l/kg. Detonationshastigheten är m/s, den högre siffran vid 65 mm. Anolit 25 kg är ett ANFO-sprängämne. Gasvolymen är 975 l/kg. Detonationshastigheten är 2500 m/s. Leveranserna på sprängämnena är av samma märke, innebär att samma land levererar och man erhåller jämnare kvalitet. 47

55 Resultat 3.7 Ändringsförslag på sprängningsriktning och sprängtekniska faktorer Platschef, arbetschef och sprängarbas har erhållit rekommenderade sprängningsriktningar och sprängtekniska förslag, de är: Variation av försättning och hålavstånd, variation av sprängämnen, klenare borrhål, ändra ytfördröjning från 42 ms till 67 ms och ändra kontursprängningsteknik, se bilaga 9. Sprängarbas har erhållit bilder på ej losshållna sektioner med rekommenderade sprängningsriktningar och sprängningstekniska förslag, för att därefter göra tester och utvärdera om skutandelen minskar, se bilaga 2. Bland annat på berg 1, bild 33 och 34, rekommenderas att använda samma hålavstånd och längre ytfördröjningstid, från 42 till 67 ms. Ändring av kontursprängningsmetod till slätsprängning, stabilare väggar erhålles. Testa ett gasrikare sprängämne som Anolit. Lämplig sprängningsriktning är från söder. Platsen är rik på sprickor och har blandade förkastningsriktningar. På berg 2, bild 18, rekommenderas en test på mindre hålavstånd ex. 2,7 m. Samtidigt skall ett sprängämne med högre detonationshastighet användas, typ Dynorex eller Dynomit, för att skapa sprickor. Ändra ytfördröjning från 42 ms till 67 ms. Lämplig sprängningsriktning är från söder. Platsen har låg sprickfrekvens men beakta kubskikten, blocken. 48

56 Diskussion och slutsatser 4 Diskussion och slutsatser Granskning av hela förprojekteringen och produktionen, ur styckefallssynpunkt, är ganska tidskrävande. Vissa aspekter är därför uteslutna eller förenklade, tiden begränsade. I Husum-Ava är skutfrekvensen ca 20 procent, siffran är inte alls ovanligt förekommande. Men för att erhålla en mer lönsam totalproduktion borde målet på skutstenens förekomst vara noll. Ekonomiskt sett, enligt Stig O Olofsson, borde alla berörda, general- och underentreprenörer, anstränga sig för att hålla nere skutandelen. Eftersom bergets styckefall är av yttersta vikt för de efterföljande produktionsstegen, se figur 4.1. Figur 4.1 Större fraktion, dyrare hantering efter sprängning Diskussion och förslag om förbättringar sker nedan för respektive delkapitel och sist kommer en slutlig kommentar för hela projektet. 4.1 Val av relevant geoteknisk undersökningsmetod i syfte att optimalt beskriva bergkvalitet Den geotekniska undersökningen som berör bergschakt borde bl a ge information om bergets kvalitet. Upplysningen medför en lättare planering till bästa losshållningsriktningen av berget och är grunden till att uppnå ett optimalt styckefall. Optimerar även krossning, schakter och transporter. 49

57 Diskussion och slutsatser De jord- och bergsonderingar som används i förprojekteringen säger inte mycket om bergets kvalitet. När man utför dessa olika sonderingar avläser man tid, hastighet, mätningskraft, varvtal, tryck på hammare och tryck på motor. Metoderna är mer anpassade till vilken kvalitet jordarterna har. Kunskap om bergets struktur är av största vikt ur styckefallssynpunkt. Hur kan man då avgöra vilken struktur berget har, genom att avläsa de olika sonderingsvärdena? Dessutom har bara tre s.k. långborrningar, genomborrningar av berget, genomförts. Resterande borrningar har utförts i jordskikt och övre delar av bergen. Berg 1 har en långborrning, berg 2 saknar långborrning och berg 3 har två långborrningar. De bergtekniska utredningar som utfördes vid förprojekteringen är också mer inriktad på jordkvaliteten. Prov har tagits och skickats in till laboratoriet. Den information man erhåller från laborationsrapporterna är siktkurvor, glödningsförluster, vattenkvoter m.m. från en grusig sandig siltig morän eller sandig siltig morän, se bilaga 5. Man har alltså tagit prover på morän- och jordlagren. Granskningarna talar inte om vilken kvalitet, struktur, berget har. Enligt samtal med Tyrens AB i Umeå, var kunskapen om bergets egenskaper mycket låg. Man uttryckte sig så att de inte var några bergmänniskor utan jordmänniskor. Om rätt metoder och mer tid och pengar satsades på förprojekteringen skulle kvaliteten öka. Man får en större chans att påverka resursförbrukningen under hela produktionen. Enligt Torsten Grennberg s tekniska rapport, satsas det minst resurser på utredning och projektering fastän möjligheten att påverka resursförbrukningen är som störst under denna period, se figur 4.2. Alla skulle tjäna på en bättre förprojektering, beställare, entreprenör och underentreprenörer. I detta fall skulle man istället ha tagit kärnborrnings- eller borrkaxprover och lämnat in för analys. Analyserna ger information om vilken kvalitet berget har och inte vilken kvalitet jordarterna har. För att visa bergets struktur utförs en bergkartering. I beskrivning geoteknik, BGEO, avsnittet allmänt, skrivs att kartering faktiskt skall utföras av beställaren. Men beställaren har inte genomfört någon bergkartering. 50

58 Diskussion och slutsatser Figur 4.2 Kurvorna visar påverkbar och faktisk resursförbrukning. 4.2 Granskning av förfrågningsunderlagets fakta gällande bergschakt Det finns regler som talar om hur ett förfrågningsunderlag skall upprättas och vad det skall innehålla. Men det finns inga konkreta regler som talar om hur den geotekniska förprojekteringen ska gå till, vilka metoder som ska användas och hur grundligt man skall gå till väga. Fakta som redovisas i förfrågningsunderlaget E6413. Är den sanningsenlig enligt de utförda geotekniska förundersökningarna? Mitt svar är nej. Undersökningarna som används i området grundar sig på jordkvaliteter. Därför blir det svårt att planera hur man på ett bra sätt skall utföra losshållning, krossning, schakter och transporter av berg. Visar med några exempel. Här redovisas några delar ur mängdbeskrivningen. I avsnittet, bergschakt, CBC där skrivs bl a att bergschakt skall utföras som skonsam sprängning med hänsyn till kvarstående bergslänter. Entreprenören skall i god tid före sprängningsarbetenas igångsättande uppvisa plan enligt Boverkets, BFS för sprängningsarbetenas bedrivande och överlämna borr- och laddningsplan visande borrhålens läge, djup, riktning, diameter samt laddningsmängd och tändningsföljd. 51

59 Diskussion och slutsatser I avsnittet, avtäckning av berg, CBB.71 där skrivs bl a att borr- och laddningsplan skall ständigt anpassas till bergets geologi och tekniska egenskaper, uppmätta vibrationer m.m. Entreprenören skall redovisa hur detta skall uppnås samt hur detta verifieras. Vid skonsam sprängning definieras en maximal tillåten skadezon i det kvarstående berget. Skadezonens storlek är beroende av hålavstånd, försättning och laddningskoncentration. Genom att anpassa laddningskoncentrationen i borrhålen i hela salvan, kan en skonsam sprängning med ett visst skadezonsdjup med planerad begränsning uppnås. Skadezonen från salv- och hjälparhålen får ej överskrida konturraden. Maximalt tillåten skadezon i det kvarstående berget är för öppna skärningar 0,3 m i slänter och 1,1 m i botten. Ur den geotekniska beskrivningen, BGEO, finns det många redovisade delar som beskriver bergkvalitet. Men med de utförda geotekniska undersökningarna känns pålitligheten minimal. I avsnittet allmänt där står bl a att berggrundens uppbyggnad och spricksystem kan vid höga och branta bergsskärningar förorsaka utglidning av stora bergblock och bergmassiv. På grund av skärningarnas höga bergväggar rekommenderas utsprängning i flera vertikalpallar. Berg - väggarnas konturyta utförs med skonsam slätsprängning med laddningsmängder anpassade till att reducera skadezonsdjupet. För att säkra bergstabiliteten vid de höga bergskärningarna gäller följande: Efter avtäckning av bergytan skall geologisk sprickkartering med redovisning i geografiskt läge utföras av bergexpertis. Eventuellt kan slänter anpassas efter gällande spricklutningar. I avsnittet sträcka, skrivs bl a att berg 1, km , bedöms bergkvaliteten vara god och km bedöms att berget har god kvalitet ner till ca 15 meters djup. Berg 2, km , bedöms bergkvaliteten huvudsakligen vara god. Berg 3, km bedöms bergkvaliteten vara sprickig i ett par punkter men i de två långhålsborrningarna vid och har bergkvaliteten konstaterats vara god hela vägen ner till grundläggningsnivån. I riskanalysen, finns det även avsnitt redovisade som ligger till grund för de utförda geotekniska undersökningarna. I avsnittet 5.1 sprängning står bl a att I vissa sträckavsnitt är bergkvaliteten dålig. Här kan sprängning medföra stabilitetsproblem. Berggrundens uppbyggnad och spricksystem kan vid höga och branta bergsskärningar förorsaka utglidning av stora bergblock eller bergmassiv. På grund av skärningarnas höga bergväggar rekommenderas 52

60 Diskussion och slutsatser utsprängning i flera vertikalpallar för att minska stördjupet i det dåliga berget. Enligt allmänna bestämmelser, AB04, kapitel 1, 6, ansvar, skrivs bl a för riktigheten av uppgifter, undersökningsmaterial etc. ansvarar den part som har tillhandahållit dem och i lagen om offentlig upphandling, LOU, affärsmässighet, skrivs det bl a den upphandlande enheten skall göra bedömningar och fatta beslut utifrån sakliga skäl som grundas på ekonomiska effekter i det enskilda avtalet. Här borde beställaren, Botniabanan AB, ta ansvar för att felaktiga uppgifter är lämnade. Ansvaret medför att ekonomiskt ersätta de som förlorar på detta, enligt min mening gäller det hela entreprenaden. Får man uppgifter som överensstämmer med verkligheten har man lättare att planera en produktion som ekonomiskt ger ett bättre resultat. Istället som det är idag att processa i efterhand om tilläggsbetalningar för merarbeten. Produktionen flyter dåligt och det blir en allmän irritation om vem som ansvarar för vad. 4.3 Jämförelse gällande bergkvalitetsklassning mellan förfrågningsunderlagets bedömning och den aktuella bergkarteringen En god förutsättning för att erhålla ett bra styckefall är att ha kunskap om bergets strukturgeologi. Enligt Bergutbildarna AB ska borr- och laddplaner, samt skjutriktningar anpassas till strukturen, se figurer 2.3. Innebär att innan planering av produktionen måste man ha kännedom om bl a stupningsriktning och bergets kvalitet. I förfrågningsunderlaget står det att bergkvaliteten på berg 1-3 är god. Vad det innebär är svårt att säga men man förutsätter en låg förekomst av sprickoch förkastningszoner samt att bergarter är homogena. Sådant berg är lättsprängt och kräver inte så mycket planering för losshållningen. Men enligt utförd bergkartering visade det sig att bergkvaliteten var mycket dålig, framförallt varierande. Kompetenta bergarter blandas med inkompetenta. Medför hög förkastningsfrekvens med blandade orienteringsriktningar och sprickfrekvenser. Sprängningstekniskt mycket komplicerat, risken är ansenlig för stora styckefall och svårt att få bergväggar jämna. De varierande sprickmönstren, ortogonala, rombiska och kaotiska medför en betydlig fara för plan- och kilbrott. Stora block som lossnar och ligger löst eller kanar ner från de färdigsprängda bergkonturerna. 53

61 Diskussion och slutsatser Dessutom förekommer många krosszoner, svåra att hantera för väggarnas stabilitet. Risken för ras är överhängande. Krosszoner är oftast liktydiga med vattenproblem. Rapporten från Geoprospekt Nord AB, se bilaga 10, visar att bergkvaliteten inte är god vid Husum-Ava. Den petrografiska analysen pekar på att det är huvudsakligen metamorfoserade, omvandlade, bergarter som förekommer i Husum-Ava. När man ser namnen och mineralsammansättningen på bergarterna tror man att de har samma egenskaper. Men kännetecknen för just omvandlade bergarter är deras ojämna kvalitet, värdena för nötning, sprödhet och flisighet är mycket höga och varierande. De har mycket varierande förekomst av respektive mineral, en faktor som styr bergartens egenskaper. Magmatiska bergarter däremot har en jämnare och bättre kvalitet och mycket lägre värden. Förekomsten av svagt omvandlade gångbergart såsom metabasit finns även i området. De har helt andra egenskaper, här är värdena på nötning, sprödhet och flisighet mycket bättre. Labbets resultat på provtagningarna säger inte mycket på grund av den höga felfaktorn. Före sprängning är det svårt att ta representativa prover. Vittringsgraden skall vara minimal och likvärdig från prov till prov. Efter sprängning är det komplicerat att beräkna hur salvan har kastats fram, för att kunna ta prover från samma sektion som innan sprängning. Man ska alltså plocka samma bergarter för att erhålla ett representativt prov. I alla fall får man en fingervisning på hur värdesdifferenserna skiftar mellan proverna, t ex hur kulkvarn- och Los Angelesvärdet varierar. Värdena pendlar mellan att vara bättre före sprängning och ibland bättre efter sprängning. Visar att kvaliteten på bergarterna är väldigt olika, vilket försvårar ur sprängningstekniskt avseende. Här planerades och lämnades anbud på goda förutsättningar men verkligheten visade sig vara en annan. Kräv bättre förprojekteringar, där förfrågningsunderlagen redovisar förkastningsriktningar, sprickfrekvenser, bergkvaliteter, sprickmönster etc. Beställaren, Botniabanan AB, borde ha utfört bergkartering som Tyrens AB hade rekommenderat. Det hade sparat både tid och pengar för alla berörda. 54

62 Diskussion och slutsatser 4.4 Dimensionering av skutstensvolym för en lönsammare produktion För att få ett bättre styckefall borde alla parter samarbeta mot samma mål. Idag är mera vanligt att man bara ser till sitt egna område. Förståelsen för varandras utövanden är många gånger bristfälliga. Fanns en helhetskunskap om hela produktionen skulle planeringen och utförandet se annorlunda ut. Styckefallet på berget är av yttersta vikt för de efterföljande produktionsstegen enligt Stig O Olofsson. Det mest idealiska ur ekonomisk synpunkt är att styckefallet på berget inte alls behöver någon bearbetning efter sprängning. Det målet skulle alla sträva efter och vi skulle få en billigare produktion. En bra början till detta är att förfrågningsunderlagen som upprättas av generalentreprenören är tydliga. Underentreprenörerna ska inte kunna tolka informationen på olika sätt. Fakta skall vara en given omständighet till att utföra en bra planering och vettig prissättning alltså svara på frågor såsom: Vad räknas som skut? Ange en lägre storlek för att få bättre produktion. Vilken storlek har materialet som skall krossas? Ange inte krossens storlek. Vilken kvalitet har berget? Från vilket håll sprängning skall ske? Bergets stupningsriktning avgör. Hur långt materialet skall transporteras, till kross eller upplag? Alla underentreprenörer borde få samma förfrågningsunderlag. Vid Husum-Ava är man oense om storleken på skut. Detta på grund av alla förfrågningsunderlag, anbud och avtal som motsäger varandra, se nedan: I Gargnäs kross anbud skall losshållet berg max ha ett styckefall på 800 mm. Men primärkrossen som används är en käftkross från Nordberg- Lokomo OY som heter C110, årtal 2001, storlek 110x85 cm. Nominell power är 132 kw. Vägverkets sprängarhandbok rekommenderar en maximal storlek på 80 % av vidden som i detta fall är 850 mm, alltså max stenstorlek skall vara 680 mm. Skall Stig O Olofssons rekommendationer gälla är det 75 % av vidden, alltså skall max stenstorlek vara 637,5 mm. I avtalet mellan generalentreprenören och Berggruppen står det att utfallet på berget lätt ska kunna användas i en 110 kross. Vad är det som gäller? Menar man bredd eller vidd, vilket märke etc. Till exempel om 55

63 Diskussion och slutsatser man har Metso s krossar som heter 110x85 och 140x110 och Sandvik s krossar som heter 120x110, 150x110 och 110x70 vilket mått avser man då? Dessutom när Berggruppen skulle lämna pris till generalentreprenören, fick sprängarbasen delar från förfrågningsunderlaget, E6413 som bl a heter administrativa föreskrifter, AF. Där skulle en 120 kross användas om järnvägsballasten skulle levereras. Botniabanan levererar dock själva järnvägsballasten och då gäller inte detta. Berggruppen räknade ändå på en 120 kross. Definieringen av skut vid krossning i detta fall är angivet mått i avtalet mellan Gargnäs kross och generalentreprenören, stenstorleken skall max vara 800 mm vid krossning. Det som skall levereras till bergbank utan krossning skall max vara 1000 mm enligt kraven från AMA 98. Men skutstorlekarna är ingen idealisk lösning ur ekonomisk och produktionsteknisk synvinkel. Man skulle däremot sträva efter en losshållningsstorlek på ca 600 mm för det material som skall krossas. En något större storlek för fyllnad till bergbank. Fördelen blir ingen skutknackning, smidigare schakter och transporter, bättre kapacitet på krossningen etc. Även slitaget på maskiner minskas vid en mindre stenstorlek. 4.5 Utvärdering av undersökningsområdets förutsättningar för effektiv sprängning I beskrivning geoteknik (BGEO) står det att bergarten granodiorit dominerar, med inslag av granit och diabas. Alla dessa bergarter är magmatiska. Detta stämmer inte. Efter bergkartering visar det sig att alla bergarter är metamorfoserade, alltså omvandlade. Bergarterna är ortognejser med olika ursprung, sedimentgnejser, glimmerskiffrar och metabasit/metadiabas. SGU:s beskrivning säger detsamma som bergkarteringen, att bergarterna är omvandlade i området. Metamorfoserade omvandlade bergarter är oftast svårsprängda och har en mycket varierande kvalitet. En noggrannare planering måste därför genomföras för losshållning av berg och det medför dyrare bergschakt. Förutsättningarna är sämre för ett bra styckefall. Magmatiska bergarter är mer lättsprängda, man får ett bättre styckefall pga att de är homogena. Sprickor och förkastningar som försvårar losshållning av berg är nästan obefintlig i dessa bergarter. 56

64 Diskussion och slutsatser Man slipper dessutom blandningen av kompetenta och inkompetenta bergarter, ur sprängningsteknisk synvinkel är de mycket komplicerade. Berggrunden vid Husum-Ava visar sig efter utförd bergkartering vara mycket svårsprängd. Enligt förfrågningsunderlagets bergarter är förutsättningen tvärtom således lättsprängd. Återigen stämmer inte förfrågningsunderlaget med verkligheten. 4.6 Redovisning av sprängningstekniska faktorer som påverkar styckefallet Ur sprängningsteknisk synpunkt är det svårt att få ett bra styckefall och stabila bergkonturer när förutsättningarna ser ut som i Husum-Ava. BergUtbildarna AB: s utlåtande för bergschakten i Husum-Ava intygar även detta, se bilaga 11. Med hjälp av allmänna riktlinjer för sprängning och utgångspunkt för bergens variation av sprickfrekvenser och förkastningsriktningar, ges sprängningstekniska förslag som torde minska skutfrekvensen Utvärdering av tidigare tillämpade losshållningsriktningar Grunden för ett bra styckefall är att losshållningsriktning av berget är densamma som det håll berget strävar, med stupningsriktningen. Är inte detta uppfyllt är det svårt att förbättra skutfrekvensen med andra sprängningstekniska faktorer. I Husum-Ava förekommer blandade losshållningsriktningar, men huvuddelen är mot stupningsriktningen. Alltså fel losshållningsriktning. De faktorer som påverkade mest när produktionen planerades var transportavstånd, schakter, vart krossen skulle stå och hur grävmaskinen skulle få plats. Tillgängliga utrymmen är väldigt begränsade i entreprenaden. Ingen eller liten hänsyn togs till stupningsriktningen av berget. Något som först borde ha legat till grund för en planering av produktionen för ett bra styckefall. Anpassa produktionen efter bergets förutsättningar. 57

65 Diskussion och slutsatser Storleken på borrhålsdiameter När man har en varierande berggrund och begränsningskrav för skador på bergkonturen, rekommenderas klenare borrhål och ökad specifik borrning. Rekommendationen medför att laddningskoncentrationen och borrhålstrycket minskar, svällningen av berget blir mindre. Man säger att stor diameter ger större styckefall, lättare att borra raka hål och billigare för den som utför borrningen. Men den totala kostnaden för produktionen blir dyrare med hög skutfrekvens. I detta objekt är kvaliteten på borrhålen väldigt god, varför en minskning av krondiameter rekommenderas. Livhålen bör minskas från 76 till 64 mm. Kontur och hjälpare minskas från 70/64 till 51 mm. En krondiameter på 64 mm kan användas om man inte överladdar, vid kontursprängning är laddningsmängd anpassad till en hålstorlek på 51 mm. Genom minskning av krondiametern sjunker värdet på laddningskoncentrationen. Värdet är alldeles för högt vid Husum-Ava med hänsyn till längden på skadezonen. Det visar räkneexemplet som gav laddningskoncentrationen på 4,154 kg/m, vid en salva som sprängdes den 16 december 2004 på berg 1, se bilaga 8. Normalvärde med samma förutsättningar är 3,524 kg/m, se bilaga 3. Till och med Dyno Nobels sprängningsprogram, Blastec 2.12, klarade inte av denna laddningskoncentration och borrhålsdiameter med gällande borrplan. Det blev error i datorprogrammet Förslag till ändringar av försättning (V) och hålavstånd (E) Normalvärde på E/V är 1,3. Rekommendationerna ligger mellan 1,2 1,8. Högre värde ger mindre styckefall, skutfrekvensen minskar. Vid Husum-Ava är hålavståndet (E) 3 meter och försättning (V) 2 meter. Värdet blir då 3/2 = 1,5. För att minska styckefallet bör man öka hålavståndet, framförallt där berget är svårsprängt exempelvis vid hög förekomst av olika sprick- och förkastningsriktningar. T ex öka hålavståndet till 3,3 meter, det ger ett värde på 1,65. 58

66 Diskussion och slutsatser Ökning av ytfördröjningstiden Idag används en ytfördröjningstid på 42 ms mellan hålraderna. Enligt min mening är den alldeles för låg. För att ge berget tid att röra sig framåt, innan nästa hålrad kommer, borde ytfördröjningen vara ca 67 ms. Tiden det tar för tryckvågen att nå raden framför är 50 ms enligt mitt beräkningsexempel, försättningen är två meter. Därefter expanderar gasen som utgör losshållningen av berget. Berget får då inte tillräckligt med tid att röra sig framåt innan nästa hålrad lyfts fram, 42 ms, och medför att bakomvarande hålrad inte får plats. Ytfördröjningen borde ökas Anpassning av kontursprängningen efter bergets karaktär Den metod som används idag är en typ av förspräckning, men hela salvan går samtidigt. Risken med detta är att livhålen skjuvas av då konturhålen detonerar. Något som kan medföra att stora delar av salvan står kvar. Fördelen med riktig förspräckning är att man skall kunna inspektera resultatet av kontursprängningen innan livhålen laddas, den fördelen får man inte här. Bergen i området är av mycket dålig kvalitet, sprick- och förkastningsrikt varför konventionell slätsprängning är att föredra. Chansen att få en stabilare vägg ökar när den sprängs sist. Men när pallbredden bara är 8 m måste man nog välja slätsprängning på grund av utrymmesskäl. Vid kontursprängning använder man en lutning 5:1, vilket leder till en ökad inspänning, faktor 1,10. Man får svårare att erhålla ett bra styckefall framförallt då bergkvaliteten ser ut som den gör. Livhålen däremot har en lutning 3:1, faktor 1,00, vilket leder till ett bättre framlyft av salvan och bättre styckefall. Frågan är varför konturväggarna måste ha denna lutning, skulle lutningen ändras till 3:1 blev förutsättningen gynnsammare för en bättre fragmentering. 59

67 Diskussion och slutsatser Andelen av skutsten påverkas av pallhöjd och salvlängd Rekommendationer enligt sprängarhandboken, kapitel 6.21, skall en salvlängd ej överstiga 5-10 meter vid rörgravssprängning. Stig O Olofsson säger att salvan inte skall vara längre än 50 procent av pallbredden, alltså 4 meter vid en 8 meters pallbredd. Michael Hermansson rekommenderar att pallhöjd överstigande pallbredden skall delas upp i två pallar. I mängdbeskrivningen, MB, avsnittet bergschakt för järnväg, CBC.4, bör pallhöjd ej överskrida pallbredd med mer än 10 %. För att skutfrekvensen skall minska bör salvlängderna bli kortare. I snitt är de idag ca m när pallbredd är 8 meter. Pallhöjd borde också minskas. Dela upp pallarna när höjden överstiger pallbredden vilket leder till en bättre fragmentering Valet av sprängmedel Vid hög utbredningshastighet och hårda bergarter bör man välja sprängämnen med hög detonationshastighet t ex Dynomit. Vid sprickrikt berg föredras sprängämnen med lägre detonationshastighet och mer gasinnehåll t ex Anolit. När variationen av densiteten, sprickfrekvensen och förkastningsriktningarna är riklig, blir det svårt att avgöra vilka sprängämnen man bör använda. Man måste anpassa valet av sprängämne inför varje salva. 4.7 Åtgärder vidtagna med hänsyn till den genomförda undersökningens resultat Att utföra ändringar av sprängningsriktningen under pågående produktion är ibland ganska komplicerat. Utrymmena är minimala för utlastning och det är svårt att få plats med krossen i dessa smala skärningar. Vägar för produktionen måste ibland dras om vilket tar tid och kostar pengar. Den geotekniska undersökningen borde bl a beskriva mot vilket håll berget strävar, stupningsriktningen. Sprängarna behöver kunskapen om detta för att bestämma losshållningsriktningen av berget. Sprängningsriktningarna i sin tur borde bestämma hur schaktning, transporter och krossning ska planeras. Allt för att skutandelen skall minskas. 60

68 Diskussion och slutsatser De förändringar av sprängningsriktningarna som gjordes i produktionen under min fältstudietid var: Berg 1, 3:e berghällen, ändring till den rekommenderade sprängningsriktningen. Berg 2, ingen ändring av sprängningsriktningen. Berg 3, ingen ändring av sprängningsriktningen. Efter fältstudier och intervjuer med utlastarna och skuthanteraren vid berg 1 minskade skutandelen efter ändring av sprängningsriktningen. Vid berg 2 förblev skutfrekvens densamma, man ville hellre ha kortare transporter än ändring av losshållningsriktningen. Här hade, enligt platschefen, ett större styckefall en mindre betydelse. Skutvolymen > 1000 mm räknades till fyll i bergbank och skulle inte krossas. Vid berg 3 minskade skutfrekvensen fastän sprängningsriktningen inte ändrades. En längre krosszon påverkade styckefallet positivt men däremot fick man problem med instabila bergkonturer. Ändring av de sprängningstekniska faktorerna var i princip obefintliga under min fältstudieperiod, undantag bild 18 på berg 2. På berg 2, bild 18, hade platsen låg sprickfrekvens och man ändrade ytfördröjningen från 42 till 67 ms. Man ändrade inte hålavstånd, sprängämnestyp och beaktade inte de lösa kubskikten. Stötvågen som orsakar sprickor, bildas när sprängämnet detonerar, läkte ut i de löst liggande skikten. Gasen hade inga sprickor att jobba i förutom de befintliga blockskikten och förlängde dessa. Ett jätteblock, 7 (b) x 4 (d) x 9 (l) m, bildades och allt berg stannade kvar, se bilaga 12. På berg 2 skulle man ha delat upp pallen, sprängt block för block. Följt alla rekommendationer som hör till bild 18. Därefter utföra test på t ex berg 1, bild 33 och 34 som har en hög sprickfrekvens. Jämfört utfallen och utvärderat salvorna. För att minska förekomsten av skutsten när berget har så skiftande kvalitet bör man prova sig fram till vilken sprängningsteknisk metod som passar bäst. Att testa olika sprängningsmetoder tar tid och kostar pengar för berggruppen, Botniabanan AB borde ersätta merkostnaderna. Om andelen av skutsten minskar kommer entreprenören och beställaren att få en lönsammare produktion. 61

69 Diskussion och slutsatser Min slutliga kommentar är att vid anläggningsarbeten med bearbetning av stora bergvolymer, ställs stora krav och breda specialistkunskaper hos de personer som upprättar förfrågningsunderlagen. Utgångspunkten för ett bra styckefall, låg frekvens av skutsten, är att hela produktionen måste anpassas efter berget. När dessutom bergkvaliteten ser ut som den gör i Husum-Ava är det än mer viktigt. Förfrågningsunderlaget vid Botniabanan, Husum-Ava, stämmer inte med verkligheten. Kräv bättre förprojekteringar i framtiden, där man redovisar t ex förkastningsriktningar, sprickfrekvenser, bergkvaliteter, sprickmönster etc. Stora pengar finns att tjäna om man satsar mer tid och använder rätt metoder vid förprojekteringen. Alla skulle vinna på om fragmenteringen saknade skutsten. 62

70 Referenser 5 Referenser AF AMA 98 (1998) Administrativa föreskrifter för byggnads- anläggningsoch installationsarbeten. Allmänna bestämmelser, AB 04 (2004) för byggnads-, anläggnings- och installationsentreprenader. Allmänna bestämmelser, ABK 96 (1996) för konsultuppdrag inom arkitektoch ingenjörsverksamhet. Allmänna bestämmelser, ABT 94 (1994) för totalentreprenader avseende byggnads- anläggnings- och installationsarbeten. Anbud på krossning (2004) Etapp 6413 Botniabanan, enligt förfrågningsunderlag BY 20 K: 1637 den Anläggnings AMA 98 (1999) Svensk Byggtjänst. Användarhandledning, Nonel (2003) Dyno Nobel. Bergutbildarna AB (2004) Kurs i borrning och sprängning för bergmaterialingenjörer. Beställning-UE Krossning (2004) Etapp 6413 Botniabanan, enligt förfrågningsunderlag BY 20 K: Beställning-UE Terrassering (2004) Etapp 6413 Botniabanan, enligt förfrågningsunderlag By 20 K: Botniabanan, karta. Botniabanan, kort fakta. Entreprenad, E Eriksson. Catrin (1999) Examensarbete, Bergmekanisk tillståndsbedömning av bergslänter för olika sprängningsmetoder, Avdelning för Bergmekanik, Luleå Tekniska Universitet, 1999:303 CIV, ISSN: Förfrågningsunderlag, Botniabanan AB, , Husum-Ava, E6413, km

71 Referenser Förfrågningsunderlag, FU asp Följesedlar och fraktsedlar på leveranser av sprängämnen till Husum-Ava från Dyno Nobel. Grennberg. Torsten (1996) Funktionsentreprenad på väg, Restvärdesbedömning vid avlämnande besiktning. Teknisk rapport 1996:04T. ISSN Järnvägs AMA parandabanan/bvh% pdf Järnvägsplan 61, Husum-Ava. Kontrakt Intern-UE, Vägverket Produktion Berggruppen (2004) E6413, Botniabanan AB, Lagen om offentlig upphandling, LOU asp Loberg. B (1999). Geologi Material, processer och Sveriges berggrund, sjätte upplagan. Prismas bokförlag. ISBN Lundhegårdh. Per H (2002). Stenar bergarter och mineral i Norden det levande klotets geologi. ICAs bokförlag. ISBN Miskovsky. Karel (1998) Kompendium i Geovetenskap, Geoprospekt Nord AB Miskovsky. Karel (2003) Stenmaterialkunskap, Geoprospekt Nord AB. Nationalencyklopedin (1989), Band A-Ö, Bokförlaget Bra Böcker AB, Höganäs. Olofsson. Stig O (1989) Applied explosives technology for construction and mining. Perman. Fredrik (2003) Examensarbete, Kontursprängning i sprickrikt berg, Avdelning för bergmekanik, Luleå Tekniska Universitet. 2003:315 CIV. ISSN Produktkatalog (1998) Nora, Nitro Nobel. SGU Sveriges Geologiska Undersökning (1990). Nr 31. Översiktskartor med beskrivning över Västernorrlands län. 64

72 Referenser Vägverkets publikation, VV Publ. 2003:84. MF2004. Vägverkets spränghandbok (2004) aspx Vägverkets sprängteknik (1991) Handbok, Nio kapitel, Vägverkets Publikation 1998:22 Muntliga referenser Berggren. Anders, Vägverket Produktion, Anläggning Nord, AC-grupp Umeå. Båvik. Sven-Olof, Handledare, Vägverket Produktion, Berg- Kross och Materialhantering. Hermansson. Michael, Bergutbildarna AB. Miskovsky. Karel, Handledare och examinator, Geoprospekt Nord AB. Nilsson. Lennart, Vägverket Produktion, Anläggning Nord, AC-grupp Luleå, Berggruppen. Svensson. Michael, Svenssons Åkeri AB. Åström. Anders, Vägverket Produktion, Anläggning Nord, AC-grupp Umeå. Program Blastec 2.12, Sprängningsprogram från Dyno Nobel (2000). Bergbest, Bergartsprogram från Geoprospekt Nord AB & Eko Vision (2003). 65

73 Bilaga 1:1

74 Bilaga 1:2

75 Bilaga 1:3

76 Bilaga 1:4

77 Bilaga 2 Bilaga 4

78 Bilaga 5

79

80

81

82

83 Geologisk kartering, plankarta Bilaga 2

84 Berg 1, från Norr till Söder, Bild 28-32, 36/585-36/620 Bilaga Sprickfrekvens: 1-3/lm. Sprickmönster: Rombiskt. Sprickorientering: N12E/72E o N88E/52S, N68E/82NW o N5E/90W. 1:a provet före sprängning, 36/600. Bergart: Ortognejs och glimmerrik sedimentgnejs. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat, kvarts. 2:a provet före sprängning, 36/585. Bergart: Ortognejs, granodioritiskt ursprung. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat, kvarts. Gång o krosszon ca 21 meter, där vatten ingår med 19 m, går in i sektionerna. Bergarter: Glimmerskiffer, sedimentgnejs, metabasit/metadiabas. Bild 33-35, 36/570-36/585. Sprickfrekvens: 1-3/lm. Sprickmönster: Ortogonalt, kubiskt. Sprickorientering: N88E/62S o N18E/95W Vatten, 2-3 m, trolig krosszon. Bild 36, 36/555-36/570. Gång och krosszon, 3-4 m. Sprickorientering: N88E/62N o N26E/82E. Bergart: Metabasit/metadiabas. Vatten, 4-5 m, trolig krosszon. Bild 37-39, 36/525-36/555. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Sprickfrekvens: 2-5/lm o <1-2 /lm. Sprickorientering: N68E/64S o N22W/90W, N74W/64SW o N20W/90W. Bild 40, 36/515-36/525. Gång och krosszon, ca 10 m. Bergart: Metabasit/metadiabas, glimmerskiffer, sedimentgnejs

85 Bilaga Berg 2 Från Norr till Söder, Bild 18-20, 37/745-37/770. Sprickfrekvens: <1/lm spricka. Sprickmönster: Ortogonalt, block. Sprickorientering: N4E/90W o N60W/58S. 1:a provet före sprängning, 37/755. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Påminner om granit, vit och svart. Mineralsammansättning: Glimmer, fältspat, kvarts. Bergart: Grovkornig ortognejs, granodioritiskt ursprung (gnejsgranit). Bild 21-22, 37/720-37/745. Sprickfrekvens: <1/lm spricka. Sprickmönster: Ortogonalt, block. Sprickorientering: N60W/64SW o N68E/70SE, N20W/72W o N84E/84S. Bergart: Grovkornig ortognejs. Krosszon eller gång, 1-2 meter. Bergarter: Mörkgrå, metabasit/metadiabas och ögonförande sedimentgnejs etc Bild 23-25, 37/ /720. Sprickfrekvens: <1/lm spricka Sprickmönster: Ortogonalt, block. Sprickorientering: N90W/75S o N28E/90SE. Bergart: Grovkornig ortognejs. Bild 26, 37/695. Gång och krosszon, ca 5 m: Metabasit/metadiabas. Bild 27, ~37/610-37/695. Sprickfrekvens: <1/lm spricka Sprickmönster: Ortogonalt, block. Sprickorientering: N12W/85W o N48W/50SW, N84W/48S o N18E/100W, Bergart: Grovkornig ortognejs. En gång (större förkastning) vid ca 37/600, metabasit/metadiabas.

86 Berg 3 från Norr till Söder Bilaga Bild 1-2, 38/295-38/330. Sprickfrekvens = svårt att se. Gångar, krosszoner. Sprickorientering = svårt att se. Bergart: Metabasit/metadiabas, sedimentgnejs och ortognejs. Bild 3-5, 38/272-38/295. 1:a provet före sprängning, 38/295. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Mörkgrå, ljusgrå, svart. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat, glimmer. Bergart = Ortognejs, granodioritiskt ursprung (homogenare än annan ortognejs). 2:a provet före sprängning, 38/283. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Mörkgrå, ljusgrå, vit, svart. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat, glimmer (samlingar). Bergart: Blandbergart (sedimentgnejs, ortognejs). 3:e provet för sprängning, 38/292. Struktur: Folierad Textur: Grovkornig, > 2 mm, kristallin (gnejs). Färg: Mörkgrå, ljusgrå, vit. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat, glimmer. Bergart: Jämnkornigare ortognejs, granodioritiskt ursprung. 4:e provet före sprängning, 38/286. Struktur: Folierad. Textur: Grovkornig. > 2mm, kristallin (gnejs). Färg: Svart, vit, mörkgrå. Mineralsammansättning: Kvarts, fältspat, glimmer, hornblände, epidot, klorit. Bergart: Blandbergart (sedimentgnejs och ortognejs). Metabasit/metadiabas. Seg, svår att dela! Fortsatt krosszon från bild 1-2 ca 7-8 m. Sprickfrekvens: 4-8 sprickor/ lm, 1-3 sprickor/lm, 3-5 sprickor/lm. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt (skivigt). Förkastningsorientering: N86E/42S o N30W/62W, N70W/66S o N65E/90E, N84E/58S o N54E/60E.

87 Bilaga Bild 6-8, 38/260-38/272. Bild 6 innehåller vatten, troligtvis krosszon. Sprickfrekvens = 4-5 sprickor/lm Bergart: Blandbergart (orto- och sedgnejs). Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Gång och krosszon (4-5 m). Metabasit/metadiabas, glimmerskiffer, sedimentgnejs. Sprickorientering: N86W/44S o N22E/82SE, N60E/100 N o N70E/90W, N30W/70SW o N80E/74W.. Bild 9-10, 38/235-38/260. Bild 10 innehåller vatten, troligtvis krosszon. Sprickfrekvens = 4-8 sprickor där man såg, annars svårt att se mycket morän kvar. Sprickmönster: Rombiskt, Sprickorientering: N32W/78W o N90W/60S. Bild 11-12, 38/215-38/235. Sprickfrekvens: 3-5 sprickor + mycket lera och vatten, svårt att se. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Sprickorientering: N18E/88W o N10W/82W, N30W/78W o N86W/70S. Gång och krosszon: ca 2 m. Bergarter: Metabasit/metadiabas, glimmerskiffer... Bild13-14, 38/197-38/215. Sprickfrekvens: Svårt att se. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Sprickorientering: N80W/54N o N8W/40E, N16W/74W o N85W/60S. Bild 15-17, 38/155-38/197. Bild 15 innehåller vatten, krosszon ca 4 m. Sprickfrekvens: 1-4 sprickor + svårt att se. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Sprickorientering: N20W/88NE o N88E/70S, N28W/78W o N70E/80N..

88 Bilaga 2:1 Från Norr till Söder Berg 1

89 Bild 28 Bild 28-32, 36/585-36/620. Sprickfrekvens: 1-3 sprickor/lm. Sprickmönster: Rombiskt. Slag- o förkastningsorientering: N12E/72E o N88E/52S, N68E/82NW o N5E/90W. Rekommenderad sprängning:

90 Rekommenderad sprängning: Bild 29

91 Rekommenderad sprängning: Bild 30

92 Rekommenderad sprängning: Bild 31

93 Rekommenderad sprängning: Bild 32

94 Bild 33 Bild 33-35, 36/570-36/585. Sprickfrekvens:1-3 sprickor/lm. Sprickmönster: Ortogonalt, skivor. Slag- o förkastningsorientering: N88E/62S o N18E/95W. Vatten, 2-3 m. Rekommenderad sprängning:

95 Rekommenderad sprängning: Bild 34

96 Rekommenderad sprängning: Bild 35

97 Bild 36 Bild 36, 36/555-36/570. Gång- o krosszon, 3-4 m. Slag- i förkastningsorientering: N92W/62N o N26E/82E. Bergart: Metabasit, metadiabas. Vatten, 4-5 m. Rekommenderad sprängning:

98 Bild 37 Bild 37-39, 36/525-36/555. Sprickmönster: Rombiskt, ortogonalt. Sprickfrekvens: 2-5 sprickor/lm o < 1-2 sprickor/lm. Slag- o förkastningsorientering: N68E/64S o N22W/90W, N106E/64SW o N20W/90W. Rekommenderad sprängning:

99 Rekommenderad sprängning: Bild 38

100 Rekommenderad sprängning: Bild 39

101 Bild 40 Bild 40, 36/515-36/525. Gång och krosszon, ca 10 m. Bergart: Metabasit/metadiabas, glimmerskiffer, sedimentgnejs. Rekommenderad sprängning:

102 Bilaga 2:2 Från Norr till Söder Berg 2

103 Bild 18 Bild 18-20, 37/745-37/770. Sprickfrekvens < 1spricka/lm. Sprickmönster Ortogonalt, block. Slag- o förkastningsorientering: N4E/90W o N120E/58S. Bergart: Grovkornig ortognejs. Rekommenderad sprängning:

104 Rekommenderad sprängning: Bild 19

105 Rekommenderad sprängning: Bild 20

106 Bild 21 Bild 21-22, 37/720-37/745. Sprickfrekvens. < 1 spricka/lm. Sprickmönster Ortogonalt, block. Slag- o förkastningsorientering: N60W/64SW o N68E/70SE, N20W/72W o N84E/84S. Krosszon 1-2m. Rekommenderad sprängning:

107 Rekommenderad sprängning: Bild 22

108 Bild 23 Bild 23-25, 37/695-37/720. Sprickfrekvens: < 1 spricka/lm. Sprickmönster: Ortogonalt. Slag- o förkastningsorientering: N90W/75S o N28E/90SE. Rekommenderad sprängning:

109 Rekommenderad sprängning: Bild 24

110 Rekommenderad sprängning: Bild 25

111 Bild 26 Bild 26, 37/695. Gång o krosszon, ca 5 m. Bergarter: Metabasit/metadiabas. Rekommenderad sprängning:

112 Bild 27 Bild 27, ~37/620-37/695. Sprickfrekvens: < 1 spricka/lm. Sprickmönster: Ortogonalt, block. Slag- o förkastningsorientering: N12W/85W o N48W/50SW, N96E/48S o N18E/100W. En större förkastning vid ca 37/600. Rekommenderad sprängning:

113 Bilaga 2:3 Från Norr till Söder Berg 3

114 Bild 1 Bild 1-2, 38/295-38/330. Sprickfrekvens= svår att se. Gångar, krosszoner.slag- o förkastningsorientering: svårt att se. Bergart: Metabasit/metadiabas, sedimentgnejs,ortognejs. Rek sprängning:

115 Rekommenderad sprängning: Bild 2

116 Bild 3 Bild 3-5, 38/272-38/295. Bergart: Ortognejs, homogenare + Blandbergart även metabasit/metadiabas. Sprickfrekvens: 4-8 sprickor/lm, 1-3 sprickor/lm, 3-5 sprickor/lm. Sprickmönster: Rombiskt och ortogonalt. Slag- o förkastningsorientering: N86E/42S o N30W/62W, N110E/66S o N65E/90E, N84E/58S o N54E/60E. Rekommenderad sprängning:

117 Rekommenderad sprängning: Bild 4

118 Rekommenderad sprängning: Bild 5

119 Bild 6 Bild 6-8, 38/260-38/272. Sprickfrekvens: 4-5 sprickor/lm. Bergart: blandbergart. Sprickmönster: rombiskt o ortogonalt. Gång och krosszon: Metabasit/metadiabas, glimmerskiffer, sedimentgnejs. Slag- o förkastningorientering: N94E/44S o N22E/82SE, N120W/100N o N70E/90W, N30W/70SW o N80E/74W. Rekommenderad sprängning:

120 Rekommenderad sprängning: Bild 7

121 Rekommenderad sprängning: Bild 8

122 Bild 9 Bild 9-10, 38/235-38/260. Sprickfrekvens: svårt att se o 4-8 sprickor/lm. Sprickmönster: Rombiskt. Slag- o förkastningsorientering: N32W/78W o N90W/60S. Rekommenderad sprängning:

123 Rekommenderad sprängning: Bild 10

124 Bild 11 Bild 11-12, 38/215-38/235. Sprickfrekvens: 3-5 sprickor/lm + svårt att se. Sprickmönster: Rombiskt o ortogonalt. Gång och krosszon, ca 2m. Bergarter: metabasit/metadiabas.glimmerskiffer, blandbergarter. Slag- o förkastningsorientering: N18E/88W o N10W/82W, N30W/78W o N94E/70S. Rekommenderad sprängning:

125 Rekommenderad sprängning: Bild 12

126 Bild 13 Bild 13-14, 38/197-38/215. Sprickfrekvens: svår att se. Sprickmönster: Rombiskt, ortogonalt. Slag- o förkastningsorientering: N80W/54N o N8W/40E, N16W/74W o N85W/60S. Rekommenderad sprängning:

127 Rekommenderad sprängning: Bild 14

128 Bild 15 Bild 15-17, 38/155-38/197. Sprickfrekvens: 1-4 sprickor/lm + svårt att se. Sprickmönster: Rombiskt, ortogonalt. Slag- o förkastningsorientering: N20W/88NE o N88E/70S, N28W/78W o N70E/80N. Rekommenderad sprängning:

129 Rekommenderad sprängning: Bild 16

130 Rekommenderad sprängning: Bild 17

131 Carita Frohm Datum Bilaga 2.4 Sprängningstekniska förslag, för test och utvärdering. (Kontursprängningsmetod: Använd slätsprängningsmetoden hela tiden, totala utfallet blir nog bättre. Där slätsprängning rekommenderas i bilderna där är ett måste för att få stadigare väggar.) Berg 1 (Från Norr till Söder) Under bild 33 (blandade förkastningar) eller (blandade förkastningar). Kan ni väl testa 67 ms. Gasen har svårare att hitta fram när slagen går kors och tvärs, varför det kanske skulle hjälpa med lite längre tid för att gasen att jobba. Här skulle det även passa att testa slätsprängning. Skriv utfall på bild/bilder. Vädersträcken på bilderna är, Norr = till vänster och Öster = uppåt. På bilderna är det markerat vart krosszon, när berget byter riktning etc. Bild 28-32, 36/620-36/585 Rekommenderad sprängning: Bild 28: Losshållning från söder, <1 spricka/lm, hålavstånd= 3 m, 67ms, mindre/ingen anolit, använd sprängämne med högre detonationshastighet. Bild 29-30: Den högra halvan av bild 29 och vänstra halvan av bild 30 = gång- o krosszon. Losshållning från norr, >3-5 sprickor/lm. Anolit, hålavstånd= 3 m, 42 ms. Bild 30-31: Den högra delen av bild 30 och vänstra delen av bild 31. Losshållning från söder., < 1 spricka/lm. Mindre anolit, mer dynomit, hålavstånd = 3 m, 67 ms. Bild 31-32: Den högra delen av bild 31 och vänstra delen på bild 32. Losshållning från söder. Krosszon och vatten, blandade sprickfrekvenser, troligtvis lättsprängt, anolit, hålavstånd=2,7 m, 42 ms. Bild 32: Mitt på bilden, losshållning från norr, 1-2 sprickor/lm. Ser lättsprängt ut, anolit, hålavstånd=3m, 42 ms etc. Bild 32-33: Högra delen av bild 32 och vänstra delen av bild 33. Losshållning från söder, mer homogent, mindre anolit och mer dynomit, hålavstånd= 3 m, 64 ms. Bild 33-40, 36/585-36/515 Rekommenderad sprängning: Bild 33-35: Högra delen av bild 33 och vänstra delen av bild 35. Losshållning från söder, blandade förkastningsriktningar, anolit, hålavstånd=3m, 67 ms, slätsprängning. Bild 35-37: Högra delen av bild 35 och vänstra delen av bild 37 (vatten ingår). Losshållning från norr, krosszon, lättsprängt, anolit, 42 ms, hålavstånd=2,7 m, slätsprängning. Bild 37-38: Högra delen av bild 37 och vänstra delen av bild 38. Losshållning från söder, blandad sprickfrekvens, mindre slag, anolit, 42 ms, hålavstånd=3 m. Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 1(2)

132 Carita Frohm Datum Bild 38: Högra delen av bilden. Losshållning från söder, ca 1 spricka/lm, mindre slag, anolit, 42 ms, hålavstånd=3 m. Bild 39-40: Hela bild 39 och vänstra av bild 40. Losshållning från söder, mer slagrikt, anolit, 67 ms, hålavstånd=3m, slätsprängning. Bild 40: Mitt på bilden. Krosszon, losshållning från söder, lättsprängt, anolit, 42 ms, hålavstånd=2,7 m, slätsprängning. Högra delen av bilden. Nedanför slänten finns en större gång med metabasit/metadiabas, svårsprängt, dynomit, hålavstånd= 3 m, 67 ms. Berg 2 (Från Norr till Söder) Gör en test på större hålavstånd, 3 m, ta mer dynomit, alltså mindre/ingen anolit. Skriv vilken bild/bilder på berg 2 och utfall. OBS! Beakta kubskikten på berg 2. Bild 18-27, 37/770-37/620 Rekommenderad sprängning: Bild 18: Losshållning från söder, den högra delen av bilden losshålles från norr. < 1 spricka/lm, 67 ms, hålavstånd= 3m, dynomit. Hela berg 2 är mer homogent och mindre sprickigt, men har blockskikt. Finns några krosszoner. Bild 19-27: Losshållning från söder, 67 ms, hålavstånd= 3 m, dynomit. Undantag: Mitt på bild 22, smal krosszon, lättsprängt (påverkar säkert inte). Till höger på bild 23, smal krosszon. Högra sidan på bild 25 och mitt på bild 26, en 6 m krosszon, lättsprängt, hålavstånd=2,7 m, anolit, 42 ms. (Undantag vädersträck, Bild 27. Väster = vänster, Norr = uppåt.) Efter bild 27, sektion ca 37/600 finns en förkastning som stupar mot norr, ej ännu avtäckt varför inget foto. Berg 3 (Från Norr till Söder) (Vädersträck, Bild 1-6: Söder = vänster, Väster = uppåt. Bild 7-17: Norr = vänster, Öster = uppåt) Bild 1-5, 38/330-38/272 Rekommenderad sprängning: Bild 1-3: Hela bild 1-2 och högra delen av bild 3. Losshållning från söder. Krosszon, lättsprängt, svårladdat, slätsprängning, anolit, hålavstånd=2,7 m, 42 ms. Bild 3: Vänstra delen av bilden. Losshållning från söder, slag i alla riktningar, anolit, 67 ms, hålavstånd= 3 m, slätsprängning. Bild 4-5: Hela bild 4 och högra delen av bild 5. Losshållning från söder, ett lugnare parti, dynomit, hålavstånd=3,0 m, 42 ms/67 ms. Bild 5: Vänstra delen av bilden, slag i alla riktningar, 67 ms, anolit, hålavstånd= 3 m, slätsprängning. Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 2(2)

133 Carita Frohm Datum Bild 6-8, 38/272-38/260 Rekommenderad sprängning Bild 6-7: Hela bild 6 och högra delen av bild 7. Krosszon + vatten, losshållning från söder, lättsprängt, anolit, 42 ms, hålavstånd=2,7 m, slätsprängning. Bild 7-8: Vänstra delen av bild 7 och hela bild 8. Losshållning från söder, slagrikt, 67 ms, anolit, hålavstånd= 3m, slätsprängning. (En liten krosszon längst upp på bild 8.) Bild 9-10, 38/260-38/235 Rekommenderad sprängning: Bild 9-10: Krosszon (lättsprängd) med gångar, de större gångarna är svårsprängda. Losshållning från söder, 67 ms, hålavstånd= 3 m, anolit och dynomit. Bild 11-17, 38/155-38/235 Rekommenderad sprängning: Bild 11-14: Högra delen av bild 11 och hela Losshållning från söder, slag åt alla håll, mycket morän kvar, små krosszoner, ms, anolit, hålavstånd= 3 m, slätsprängning. Bild 15: Losshållning från söder. Vatten på vänster sida, troligtvis krosszon. Hålavstånd=2,7 m, 42 ms, anolit, slätsprängning. Bild 15-16: Högra delen av bild 15 och vänstra delen av bild 16, Stora metabasit/metadiabasgångar. Losshållning från söder. Dynomit, 67 ms, hålavstånd= 3 m. Mitt på bild 16 vatten, troligtvis krosszon. Bild 16-17: Högra delen av bild 16 och vänstra delen av bild 17. Losshållning från söder, slagrikt, 67 ms, hålavstånd= 3 m, anolit, slätsprängning. Bild 17: Högra delen av bild 17. Losshållning från söder, lugnare parti. 67 ms, hålavstånd= 3 m, dynomit. Sektion < 38/155, vatten. Inga bilder. Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 3(2)

134 Bilaga 3 Exempel på uträkning av laddningskoncentration med normalladdning, från AVA-HUSUM, Hjälpmedel, se Sprängarhandboken 4:3. Förutsättningar: Borrhålsdiameter: 76 mm, Håldjup: 8 m, Hållutning: 3:1, Normalladdning, Förladdning: 0,8V. V = försättning, E = hålavstånd, H = hållängd. H = 0,8V + H-2,3V + 1,5V (se tabell sid 3). Hållängd, H : 8 m 1,05 (se tabell sid 4) = 8,4 m Försättning, V : 2,7 m (se tabell sid 2) 1 (se tabell sid 4) = 2,7 m Hålavstånd, E : 2,7 m 1,3 (se normalvärde sid 2, kap 4:22) = 3,51 m Förladdning, 0,8V : 0,8 2,7 m = 2,16 m. Bottenladdning, 1,5V. Laddningslängd = 1,5 2,7 m = 4,05 m Laddningsmängd = 5,2 kg/m (se tabell sid 4) 4,05 m = 21,06 kg. Pipladdning, H-2,3V. Laddningslängd = 8,4 2,3 2,7 = 2,19 m Laddningsmängd = 2,6 kg/m (se tabell sid 4) 2,19 m = 5,694 kg. Spec. laddning = laddningsmängd/volymen = (21,06 + 5,694)/(8,4 2,7 3,51) = 0,336 kg/m³. Laddningskonc. = laddningsmängd/hållängd = (5,694+21,06)/8,4 m = 3,185 kg/m = 3,2 kg/m (m = Volym, cylinder (h=1m) = п r² h = п 0,038² m² 1 m = 0, m³) 3,2 kg/m = 3,2 kg/0, m³ = 0, kg/m³ = 13,952 kg/dm³. Laddningskonc. packningsgrad = 13,952 kg/dm³ 1,15 kg/dm³ = 15,985 kg/dm³ = 0, kg/m³. Ny laddningskonc. med hänsyn av packningsgrad = 0, kg/m³ 0, m³ = 3,5 kg/m.

135 BB Bilaga 4:1

136 Bilaga 4:2

137 Bilaga 4:3

138 Bilaga 5:1 BB BB

139 Bilaga 5:2 BB BB

140 Bilaga 5:3 BB BB

141 BB Bilaga 5:4

142 Siktkurvor (Bilaga 2) Bilaga 5:5

143 Bilaga 5:6

144 Bilaga 5:7

145 Rutinanalys (Bilaga 3) Bilaga 5:8

146 Bilaga 5:9

147 Bilaga 5:10

148 Bilaga 5:11

149 Bilaga 5:12

150 CRS-försök (Bilaga 4) Bilaga 5:13

151 Bilaga 5:14

152 Bilaga 5:15

153 Bilaga 5:16

154 Provtagningsprotokoll (Bilaga 5) Bilaga 5:17

155 Bilaga 5:18

156 Bilaga 5:19

157 Bilaga 5:20

158 Bilaga 5:21

159 Bilaga 5:22

160 Bilaga 5:23

161 Bilaga 5:24

162 CPT-sonderingar (Bilaga 6) Bilaga 5:25

163 Bilaga 5:26

164 Bilaga 5:27

165 JB-2 sonderingar (bilaga 1) Bilaga 5:28

166 Bilaga 5:29

167 Bilaga 5:30

168 Bilaga 5:31

169 Bilaga 6.1

170 Bilaga 6:2

171 Bilaga 6:3

172 Bilaga 6:4

173 Bilaga 6:5

174 Bilaga 6:6

175 Bilaga 6:7

176 Bilaga 6:8

177

178 Bilaga 7:1

179 Bilaga 7:2

180 Bilaga 7:3 (Tändplan botniabanan E6413pallhöjd 15 m)

181 Bilaga 7:4

182 Bilaga 7:5 Borrplan

183 Bilaga 7:6

184 Bilaga 7:7

185 Bilaga 8 Exempel på uträkning av laddningskoncentration med verklig laddning, från AVA-HUSUM, Hjälpmedel, se Sprängarhandboken 4:3. Salva den 16/12, på berg 1. Förutsättningar: Borrhålsdiameter: 76 mm, Håldjup: 17,5 m, Hållutning: 3:1, Pallbredd: 20 m, Salvlängd: 15 m Volym = 5250 m³. Totala kg i sprängmedel för salvan = 3793 kg. V = försättning, E = hålavstånd, H = hållängd. Hållängd, H : 17,5 m 1,05 (se tabell sid 4) = 18,375 m Försättning, V : 2,0 m Hålavstånd, E : 3 m n = pallbredd/hålavstånd = 20/3 = 6,7 m, avrundas uppåt t 7. Antal hål = n heltal +1 = = 8 hål. Praktiskt hålavstånd = pallbredd/n heltal = 20 m/7 = 2,857 m En salvlängd på 15 meter och en försättning på 2 meter, då ryms 7 hålrader med 8 st hål i = 56 hål. Sprängmedel/hål = totala kg sprängmedel/i totala antal hål = 3793 kg/56 hål = 67,732 kg/hål. Spec. laddning = laddningsmängd/volymen = (67,732 kg/hål)/(18,75 2 2,857) = 0,632 kg/m³. Laddningskonc. = laddningsmängd/hållängd = (67,732 kg/hål)/18,375 m = 3,616 kg/m = 3,61 kg/m (m = Volym, cylinder (h=1m) = п r² h = п 0,038² m² 1 m = 0, m³) 3,61 kg/m = 3,61 kg/0, m³ = 0, kg/m³ = 16,386 kg/dm³. Laddningskonc. packningsgrad = 16,386 kg/dm³ 1,15 kg/dm³ = 18,8439 kg/dm³ = 0, kg/m³. Ny laddningskonc. med hänsyn av packningsgrad = 0, kg/m³ 0, m³ = 4,15 kg/m.

186 Carita Frohm Datum Bilaga Vägverket Produktion Anders Berggren/Anders Åström/Lennart Nilsson Botniabanan/6413 Husum/Ava Rekommenderad sprängningsriktning pga bergets stupningsriktning.. Om man går emot stupningsriktningen så är det lika med större styckefall. Berg 1 (uppdelat i tre bergshällar). 1:a bergshällen Syd, 35/920 Norr, 36/158 med stupningsriktning. Redan sprängt!! Norr, 36/220 Syd, 36/158 mot stupningsriktning. Redan sprängt!! 2:a bergshällen Norr, 36/442 Syd, 36/383 mot stupningsriktning. Redan sprängt!!! Syd, 36/225 Norr, 36/344 med stupningsriktning. Redan sprängt!!! 3:e bergshällen Norr, 36/770 Syd, 36/676 mot stupningsriktning. Redan sprängt!!! (Några salvor sprängdes syd norr, utlastarna skröt på salvan.) Syd, 36/460 Norr, 36/550 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Zon på 10 meter. Norr, 36/560 Syd, 36/550. Rekommenderad sprängning. Syd, 36/560 Norr, 36/675 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Vatten. Syd, 36/655 Norr, 36/670 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 1(2)

187 Carita Frohm Datum Bilaga Berg 2 Norr, 37/830 Syd, 37/786 med stupningsriktning. Redan sprängt!!!! Norr, 37/786 Syd, 37/740 med/mot stupningsriktning (redan borrat). Rekommenderad sprängning. Syd, 37/600 Norr, 37/740 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Berg 3. Norr, 38/634 Syd, 38/337. Redan sprängt!!!!! Norr, 38/337 Syd, 38/295 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Syd, 38/100 Norr, 38/295 med stupningsriktning. Rekommenderad sprängning. Med vänlig hälsning Carita Frohm Blivande bergmaterialingenjör Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 2(2)

188 Carita Frohm Datum Bilaga Vägverket Produktion Anders Berggren/Anders Åström/Lennart Nilsson Botniabanan/6413 Husum/Ava Rekommenderad sprängningsteknik vid sprickigt och slagigt berg. När bergmassan består av alternerande zoner av bra och dåligt berg blir den utsprängda salvan ofta skutrik. En ökning av specifika laddningen löser inte alltid problemet. En annan lösning kan vara att använda klena borrhål och ökad specifik borrning för att få bättre fördelning av sprängämnet i berget, mindre svällning av klenare hål. Idag: Kontur och hjälpare = 64 Livhål = 76 Testa om det blir bättre med livhål 64, för att minska svällningen. Hjälphål används idag i viss utsträckning, frågan är om man inte skall utöka användandet. På berg 2 (37/780) finns extra hjälpare som är 3 meter djupa, detta sprängs ev på måndag den 25 oktober. Utvärderas. Tändplan påverkar också skuten. Vid sprickigt och slagigt berg så tar det längre tid för gasen att göra verkan. Varför man kan tänka sig att öka fördröjningen mellan raderna från 42 ms till 67 ms och kanske även öka fördröjningen åt sidan från 25 ms till 42 ms. Då får gasen längre tid att arbeta. Berg 1, ca 36 / /700, norra påslaget där görs en provsprängnings kanske tisdag till veckan för utökad fördröjning. Utvärderas. Kontursprängningstekniken som används idag är förspräckning. Man borrar konturhål samtidigt med livhål (produktionshål) och detta sprängs i samma salva med en fördröjning på livhålen. Man kan få bättre resultat om man borrar och spränger konturhålen och inspekterar resultatet innan borrning och sprängning av livhålen, men här är det svårt att genomföra pga den smala bottenbredden. Förspräckningen kan förskjuta löst liggande bergspartier varför borrning av salvhålen innan förspräckningen utförts inte är lämplig. Vid sprängning tillsammans med salvan är risken stor att livhålen skjuvas av då konturhålen detonerar, speciellt när berget är sprickrikt. När berget är sprickigt och slagigt så reflekteras stötvågen mot alla befintliga sprickor och i detta fall kan ge ett sämre resultat än konventionell slätsprängning. Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 1(2)

189 Carita Frohm Datum Bilaga Förspräckning kan även ge upphov till höga markvibrationer eftersom sprängämnets energi inte används för att flytta berget utan endast till stötvågen, ungefär som en riktig bomsalva. Varför en rekommendation av slätsprängning prövas vid sprickigt och slagigt berg. Slätsprängning innebär att konturhålen sprängs tillsammans med övriga salvhål, men som sista intervall i salvan. Vid slätsprängning skall ett sprängämne med låg laddningskoncentration per meter användas samt övriga egenskaper som ger en mild verkan. Eventuellt blir det en provsprängning till veckan eller när Lennart kommer tillbaka. Utvärderas. Dynorex, Dynomit, och Fordyn som används idag är sprängämnen som har en hög detonationshastighet och stötvågen som bildas skall ge upphov till ett system av sprickor, vi har redan ett sprickrikt berg. Därefter kommer spränggaserna (de ovan nämda sprängämnena har ett lägre gasinnehåll) och tränger in i och utvidgar de befintliga sprickorna. Utvidgningen sker i riktning mot de fria ytor som finns. Denna fas utgör den egentliga lossbrytningen av berget. Alltså sprängverkan beror huvudsakligen av sprängämnets explosionsenergi och den frigjorda gasvolymen. Många naturliga sprickor kan få en bättre fragmentering med ett sprängämne med stort gasinnehåll. Ett exempel på detta är Anolit (prillit) som idag används i viss utsträckning men frågan är om man inte skall utöka användandet. En klar nackdel med Anolit är att den är väldigt fuktkänslig. Men det finns en sort som tål fukt bättre och den är täckt med en slags gel, tex Akvanol. Frågan är vad personalen tycker om Akvanolen, den kan bli kladdig att jobba med men det har varit skilda åsikter. Där finns lösning genom att man använder tankbil och pumpar direkt in i hålen. Vänliga hälsningar Carita Frohm Blivande bergmaterialingenjör Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 2(2)

190 Carita Frohm Datum Bilaga 9.3 Vägverket Produktion Anders Berggren/Anders Åström/Lennart Nilsson Botniabanan/6413 Husum/Ava Rekommenderad sprängningsteknik för berg vid låg sprickighet. Vid berg 3 så finns de gångar/zoner av metabasit/metadiabas/diabas som har helt andra egenskaper än de övrigt sprickrika och slagiga berget. Här krävs en försättning och hålradsavstånd som är tätare än vid sprickigt berg. Dessutom borde ett sprängämne med högre detonationshastighet användas och mindre gasinnehåll, ej Anolit (prillit). Berg 2 är ett homogenare berg än berg 1 och 3, en grovkornig ortognejs med låg sprickfrekvens. Här borde även ett sprängämne med högre detonationshastighet användas och mindre gasinnehåll. Samtidigt skall försättning och hålavstånd anpassas. Men även här finns svaghetszoner, sk krosszoner men de är färre och mindre än berg 1 och 3. Sker losshållningen från söder, med bergets stupningsriktning så borde andelen skut minskas. Berg 1 har samma problem som berg 3. Dessa berg är så komplicerade och varierande att man borde ha haft en specialist som i princip har bestämt hur varje sprängsalva skulle se ut, ett namn att nämna är Erling Nordlund, Bergmekanik, Luleå tekniska universitet. Här ser man hur viktigt det är med en bra förprojektering, rätt folk med rätt kunskap, om alla har varit medvetna innan anbudsförfarandet vilket varierande berg det är, så hade alla räknat med en lägre produktion. Man borde därför alltid ställa stora krav på förprojektering från beställaren, i detta fall Botniabanan, det sparar både tid, pengar och framförallt ett enklare/smidigare sätt att utföra ett bra jobb. Vänliga hälsningar Carita Frohm Blivande bergmaterialingenjör Postadress Telefon Mailadress Hagmarksvägen 19 B caritafrohm@hotmail.com Umeå Sid 1(1)

191 Bilaga 10.1 BESIKTNING OCH UTVÄRDERING AV BERGGRUNDS- OCH STRUKTURGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN LÄNGS DELAR AV BOTNIABANANS STRÄCKNING HUSUM - AVA, VÄSTERNORRLANDS LÄN November 2004

192 Bilaga 10.2 RAPPORT Vägverket Produktion Norr Att: Anders Åström/BoVikström Box Umeå Märke: Botniabanan, Husum/Ava, BESIKTNING OCH UTVÄRDERING AV BERGGRUNDS- OCH STRUKTURGEOLOGISKA FÖRHÅLLANDEN LÄNGS DELAR AV BOTNIABANANS STRÄCKNING HUSUM - AVA, VÄSTERNORRLANDS LÄN Bakgrund och syfte På uppdrag av Vägverket Produktion Norr, Umeå, handläggare Bo Wikström, utförde Geoprospekt Nord AB, analys av berggrunds- och strukturgeologiska förhållanden av tre sträckor dominerade av berg i dagen avsedda för kontursprängning av järnvägskorridorer. Undersökningens syfte var att bedöma berggrundens kvalitet med hänsyn till de av VPN utförda sprängningstekniska arbeten. Undersökningen gäller tre bergområden betecknade (Berg 1), (Berg 2) och (Berg 3). Den primära bedömningen av berggrundens kvalitet gjordes av konsultfirmor Kjessler & Mannerstråle och

193 Bilaga 10.3 Tyréns Infrakonsult på uppdrag av Bottniabanan AB. Resultaten redovisas i Förfrågningsunderlag, beskrivning av geoteknik (BGEO), handling I denna handling är bergkvalitet mestadels beskriven som god eller mindre god utan närmare motivering. Bedömningen av bergkvaliteten är baserad på borrsjunknings- hastigheten i enstaka provborrhål. Metodik Kartering av sprickfrekvens, orientering av sprickor och förkastningar samt bestämning av förekommande bergmaterial genomfördes inom ramen för examensarbete på bergmaterialingenjörsutbildningen av studeranden Carita From, LTU:s Centrum för bergmaterialforskning. Besiktning av de berörda sträckorna och utvärdering utfördes av Geoprospekt Nord AB. Resultat Den av Carita From genomförda bergkarteringen och Geoprospekts besiktning visade att de till kontursprängning avsedda bergskärningarna visar stora variationer i avseende på bergartstyper och strukturgeologiska element (sprickor, förkastningar, bankning och krosszoner). Nedan redovisas undersökningens resultat.

194 Bilaga 10.4 Sträcka (Berg1) Berggrunden består av sedimentgnejs (glimmerrik), glimmerskiffer samt gångar av metabasit (metadiabas). Sprickfrekvensen varierar mellan 1-3 sprickor/m. Sprick- och förkastningsorienteringarna är övervägande NNO med brant stupning mot O, eller OV med brant stupning både mot N och S. Inom berg 1-området förekommer två krosszoner, 3-10 m breda, anslutna till metadiabasgångar med utpräglad horisontell bankning. Bild 1 och 2. Bild 1. Korsande glesa förkastnings- och spricksystem ger upphov till bildning av stora, svårhanterbara sprängblock (skut) och ojämn bergvägg med lösa hängblock.

195 Bilaga 10.5 Bild 2. Bred gång av metabasit med tydlig horisontell bankning som ger upphov till stora skutsten. En krosszon är ansluten till diabasgången.

196 Bilaga 10.6 Bild 3. Inneslutning av sedimentgnejs i ortognejs. Sedimentgnejsen är starkt deformerad och vittrad i jämförelse med ortognejsen. Sprickmönster i sedimentgnejsen orsakar bildning av grova fragment vid sprängning. Sträcka (Berg 2) Berggrunden domineras av mörk ortognejs och gångar av metabasit (metadiabas). Sprickfrekvensen är övervägande mycket låg, <1spricka/m. Sprick- och förkastningsorienteringarna är övervägande VNV, ONO och stupar brant mot O respektive mot V. Inom området förekommer också nästan vertikalt stupande förkastningar med NNO och NNV strykning. Inom berg 2-området förekommer tre 2-5 m breda krosszoner anslutna till metadiabasgångar. Bild 4.

197 Bilaga 10.7 Bild 4. Massiv metadiabasgång med angränsande krosszoner. Sträcka (Berg 3) Berggrunden domineras av mörk ortognejs och glimmerrik sedimentgnejs samt blandning av dessa. Utöver dessa bergarter förekommer också 2-3 m breda gångar av metabasit (metadiabas). Sprickfrekvensen är övervägande hög, 3-8 sprickor/m. Dominerande sprick- och förkastningsorienteringar är övervägande VNV, ONO med brant stupning mot O och V. Inom området förekommer också brantstupande förkastningar med NNO och NNV strykning. Inom berg 3- området förekommer två 2-3 m breda krosszoner anslutna till metadiabasgångar. Bild 5.

198 Bilaga 10.8 Bild 5. Korsande system av glesa, NS och OV orienterade spricksysten och horisontell bankning orsakar avsöndring av stora block vid sprängning och skapar ostabil bergkontur i korridoren. Utlåtande Resultaten av de genomförda undersökningarna visar att berggrunden inom de för kontursprängning avsedda bergskärningarna inte kan betraktas som berg av bra kvalitet. De konstaterade variationerna i bergkvaliteten (olika bergarter) och variationerna i sprickfrekvensen, sprickorienteringen samt förekomsten av gångar och krosszoner har stor betydelse dels när det gäller styckefall (andel av skutsten) dels när det gäller kontursprängning av järnvägskorridorer.

199 Bilaga 10.9 Den i förfrågningsunderlaget redovisade beskrivningen av bergkvaliteten saknar helt information om bergmaterial och strukturelement. I detta sammanhang är denna information avgörande för planering, resultat av sprängningsarbeten och vidare hantering av sprängmaterial. Geoprospekt Nord AB Karel Miskovsky

200 Bilaga 11.1 UTLÅTANDE ANGÅENDE BERGSCHAKT PÅ BOTNIABANAN HUSUM-AVA E6413 Beställare: Anders Åström Vägverket Produktion Affärsområde Anläggning Box Umeå Michael Hermansson BergUtbildarna AB Box Vaxholm

201 2 Innehåll: Bilaga ) Bakgrund sid 3 2) Genomförande sid 3 3) Bedömning av bergkvaliteten sid 3 4) Grundläggande sprängteknik för skärningar sid 4 5) Använd sprängteknik sid 5 6) Förslag till förändringar sid 7 7) Sammanfattning sid 7

202 3 Bilaga ) Bakgrund Vid arbetena med bergschakten för Botniabanan inom KM mellan Husum och Ava har problem uppstått i samband med sprängningsarbetet. Problemen har framförallt bestått i svårigheter med att få en stabil kvarvarande bergkontur utan kraftiga utfall, men även hög skutfrekvens. Entreprenören Vägverket Produktion har enligt uppgift provat olika sprängtekniska lösningar men ändå inte fått ett godtagbart resultat. Carita Frohm som genomför ett examensarbete för Luleå Tekniska Universitet med att kartera och bedöma bergkvaliteter har i samband med detta förmedlat kontakten med Michael Hermansson på BergUtbildarna AB, vilket resulterat i ett uppdrag från Anders Åström, Vägverket Produktion att göra en bedömning om bergkvaliteten och arbetets utförande. 2) Genomförande Undertecknad har inledningsvis erhållit grundläggande information från Carita Frohm om bergkvaliteten på sträckans bergschakt samt information om använd sprängteknik. Via Carita Frohm framförde Anders Åström, Vägverket Produktion önskemål om ett platsbesök vid bergarbetena på den aktuella sträckan. Platsbesöket ägde rum varvid samtliga pågående bergschaktningsarbeten på sträckan besöktes. Vid besöket deltog Arbetschefen Anders Åström, Platschefen Anders Berggren, Arbetsledaren Jan Lundberg samt Sprängarbasen Lennart Nilsson. Bergschakten som besöktes var Berg 1 ( ), Berg 2 ( ) och Berg 3 ( ) enligt den benämning på schakten som användas av entreprenören. Dessa begrepp kommer att användas i den fortsatta utredningen. Bergkonturerna dokumenterades till viss del med digitalkamera. Besöket avslutades med en beställning av ett utlåtande om bergkvaliteten på sträckan samt kommentarer om använd sprängteknik samt förslag på eventuella förändringar. 3) Bedömning av bergkvaliteten Berg 1 Bergskärningarna var till stor del redan avklarade på denna sträcka varför bergets kvalitet ganska tydligt kunde synas. Det framgick här att ett stort antal kraftiga slag i såväl brant stupning som 45 graders vinkel återkom över hela sträckan. De kraftiga slagen kompletterades med krosszoner och ett, till viss del, löst liggande ytberg. Berget måste ur sprängningssynpunkt vad gäller skärning för järnväg betraktas som mycket dåligt över hela sträckan. Den tekniska beskrivningen anger Bergkvaliteten bedöms vara god vilket i detta fall inte alls stämmer överens med verkligheten.

203 4 Bilaga 11.4 Berg 2 Bergkvaliteten på denna sträcka varierade men var tillstörsta delen av tämligen god kvalitet, dock förekom partier med krosszoner. Markant på denna sträcka var det till mycket stor del helt löst i stora block liggande ytberget. Den tekniska beskrivningens bedömning av berget som Bergkvaliteten synes huvudsakligen vara god stämmer i detta fall överens med verkligheten med undantag av den markanta blockigheten av ytberget. Den tekniska beskrivningen rekommenderar utsprängning i flera pallar vid de högsta skärningarna vilket i detta fall inte skett. Om rekommendationen följts hade med stor sannolikhet problemen med ytberget kunnat minskas. Berg 3 På denna sträcka var bergkvaliteten varierande. Delvis bra kvalitet, men på vissa sträckor förekommer kraftiga öppna slag med 45 graders vinkel orsakande bergutfall av stora volymer. Även markanta breda krosszoner förekom. Även på denna sträcka mycket löst liggande ytberg. Sammantaget får bergkvaliteten bedömas som dålig ur sprängningssynpunkt. Den tekniska beskrivningen anger dels sprickig kvalitet men även att borrhål visat på god kvalitet hela vägen ned till grundläggningsnivån vilket i detta fall inte stämmer överens med verkligheten. 4 Grundläggande sprängteknik för skärningar Sprängning av bergskärningar för järnväg innebär ofta skärningar som är förhållandevis smala i förhållande till schaktens höjd. Särskilt gäller detta skärningar för ett spår. Rent sprängtekniskt kan dessa skärningar liknas vid rörgravssprängning. Detta innebär att pallhöjden är lika med eller överstiger pallbredden. Vid denna typ av sprängning kommer berget att vara mycket inspänt. Detta i kombination med bergets svällning (ca 60 %) innebär att bergmassorna vid svällningen kommer att trycka hårt mot bergssidorna, dvs den slutliga bergkonturen i skärningen. Den förhållandevis höga specifika laddningen och borrningen innebär även att sprängämnesenergin och gasutvecklingen vid detonationen kommer att gå ut i befintliga sprickor och slag i konturen och lösgöra de partier som inte är stabila och homogena. För att kunna optimera denna typ av sprängningar måste pallhöjd och sprängämnesmängd begränsas. Om inte berget är homogent och av mycket god kvalitet bör pallar med pallhöjd överstigande pallbredden tas ut i två separata pallar. Man bör även försöka begränsa använd sprängämnesdiameter och därmed även håldiametern. Även tändplanen bör anpassas med normalt något längre fördröjningstider.

204 5 Bilaga Använd sprängteknik Kommentarerna om använd sprängteknik grundas förutom på av vad som framkom av platsbesöket även av uppgifter från Sprängarbasen Lennart Nilsson och av denne erhållna borr-, ladd- och tändplaner. Entreprenören har använt 76 mm håldiameter i salvhålen men 64 mm i kontur och hjälpkontur. Försättning och hålavstånd i salvan har normalt varit 2,0 x 3,0 m. Tändplanen har normalt varit i plogform med 50 ms mellan raderna och 25 ms i raden, dock med 2 3 mitthål med sammaintervallnummer. Hjälpkonturen har släpat 50 ms till närmaste strosshål. Strosshålen har laddats med dynamitsprängämnet Fordyn i varierande dimensioner mm. Hjälpkonturen har laddats med 25 mm Fordyn och konturraden med 80 g/m detonerande stubin. Normalt har förspräckning använts i konturen med undantag av någon enstaka salva där konventionell slätsprängning utförts. Försök med varierande tändplaner har också genomförts. Trots försök att förändra sprängtekniken har resultatet varit i stort sett konstant med trasiga konturer och stora skut från ytberget. Av vad som framgår av de synliga borrpiporna i konturen, kan borrningen konstateras var av mycket god kvalitet. 6 Förslag till förändringar Det bör betonas att följande förslag till ändringar endast grundas på det besök på plats som gjorts och där undertecknad inte haft möjlighet att följa någon salva praktiskt. För att kunna ge säkra rekommendationer på sprängtekniska förändringar måste ett antal salvor även studeras i praktiken. Följande är således förslag grundade på generell sprängteknik Släntvinklar. Bergets kvalitet styr till mycket stor del resultatet av sprängningarna. Sprängningsarbetet måste därför anpassas till dessa förhållanden. Vid vissa smala enspårsskärningar (8 m bottenbredd) där bergets kvalitet är dåligt eller mycket dåligt bör slänterna redan inledningsvis läggas ned. Mer kunskap om bergkvaliteterna krävs för att kunna bestämma optimal släntvinkel. Pallhöjd I skärningarna där bergkvaliteten är godtagbar men pallhöjden överstiger pallbredden bör pallen delas i två separata pallar, vilket ju också rekommenderas i tekniska beskrivningen. Den övre pallen kan då sprängas med mindre inspänning resulterande i mindre specifik borrning, mindre specifik laddning, mindre gastryck vid detonationen samt mindre svällningsvolym på berget. Detta bör reducera problemen med det lösa ytberget som kan åtgärdas innan nästa pall sprängs.

205 6 Bilaga 11.6 Borrhålsdiameter och laddningskoncentration Använd håldiameter är 76 mm i salvhålen och 64 mm i konturhålen. Detta innebär mycket kraftig laddningskoncentration (3,8 kg/m för 60 mm dynamit) i salvhålen vilket ger höga borrhålstryck som kommer att följa befintliga slag och spricksystem. Genom att minska salvhålsdiametern till 64 mm kan såväl laddningskoncentrationen (2,7 kg/m för 50 mm dynamit) som borrhålstrycket minskas. Detta bör ge en klart minskad påverkan på kvarvarande bergkontur och därmed ett klart bättre resultat. Minskad håldiameter innebär fler antal borrhål men att laddningsmängden fördelas jämnare i bergmassan och ger en mer kontrollerad sprängning. En mindre håldiameter kan i en del fall ge en sämre borrhålskvalitet med ökad hålavvikelse. Då borrhålskvaliteten i detta projekt dock verkar var av mycket hög kvalitet bör det i detta fall inte innebära några problem. Tändplan Om borrhålsdiametern minskas kan den tändplan som används idag eventuellt ge ett bra resultat. Dock bör det provas om inte en något längre intervalltid mellan raderna (67 ms) ger ett bättre resultat. Om 76 mm håldiameter bibehålles bör definitivt längre intervalltider användas. Kontursprängningsteknik Normalt använd teknik vid kontursprängning är slätsprängning. Vid vissa särsklida förhållanden kan förspräckning användas. En vanligt förekommande uppfattning är att förspräckning skall användas istället för slätsprängning om berget är dåligt med mycket sprickor och slag. Denna uppfattning är dock helt felaktig då metoden bygger på den grundläggande principen att stötvågen från varje borrhål reflekteras mot en fri yta och därvid ger upphov till dragspänningar som spräcker berget. I homogent bra berg fungerar förspräckning ofta mycket bra när stötvågen reflekteras mellan borrhålen och skapar en spricka mellan dessa. I dåligt berg fungerar det betydligt sämre då stötvågen inte bara reflekteras mellan hålen utan framförallt mellan hålet och alla olika sprickor och slag som förekommer. Resultatet blir då ofta betydligt sämre än vid konventionell slätsprängning. I detta projekt har förspräckning använts genomgående förutom någon enstaka salva då slätsprängning använts. Att förspräckning använts beror på att man ansåg att resultatet från slätsprängningssalvan gav sämre resultat än förspräckningen. Detta berodde i sin tur på att när slätsprängningsraden detonerade sist i salvan hade redan salvhålen eller hjälpkonturhålen rivit bort delar av konturen och därmed även en del av laddningen i konturhålen. Undertecknad är dock övertygad om att slätsprängning kommer att ge ett bättre resultat än förspräckning, framförallt om håldiametern och därmed laddningskoncentarationen i salvhålen minskas.

206 7 Bilaga Sammanfattning Bergkvaliteten på de besiktigade delarna av entreprenad E6413 på Botniabanan har visat på dålig eller mycket dålig bergkvalitet ur sprängnings- och släntstabilitetssynpunkt med undantag av Berg 2 där berget till viss del varit av bättre kvalitet men där överlagrat ytberg låg löst och ändå förorsakade problem. En stor del av slänterna med dåligt berg borde redan ursprungligen ha lagts ned med flack släntvinkel. Enligt handlingarna borde höga skärningar tagits i två pallar vilket inte har skett. Detta har påverkat kvarvarande bergkontur negativt. Enligt handlingarna skall slätsprängning användas i konturen. Inte heller detta har skett utan entreprenören har använt förspräckning vilket av undertecknad bedöms ha gett ett sämre resultat än om föreskriven slätsprängning använts. Optimering av använd sprängteknik bör ske. En minskning av håldiametern och laddningskoncentrationen bör ge en förbättring av sprängningsresultatet. Även förändringar i tändplanen kan ge förbättringar av resultatet. Borrningskvaliteten på projektet förefaller vara av mycket bra kvalitet. Ett enda besök på platsen utgör dock en otillräcklig grund för att i övrigt och i detalj föreslå sprängtekniska förändringar. Vaxholm Michael Hermansson BergUtbildarna AB

207 Bilaga 12 Berg 2 Resultat av sprängning den 1/11, tog bilder den 4/11.

208 Sprickan 7(b)x4(d)x9(l)

209

210

211

212