EXAMENSARBETE. Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi. Linus Isaksson Civilingenjörsexamen Väg- och vattenbyggnadsteknik

Transkript

1 EXAMENSARBETE Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Linus Isaksson 2015 Civilingenjörsexamen Väg- och vattenbyggnadsteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

2 FÖRORD Detta examensarbete på 30 högskolepoäng utgör den avslutande delen av min utbildning på civilingenjörsprogrammet Väg- och vattenbyggnad, med inriktning jord- och bergbyggnad vid Luleå Tekniska Universitet. Examensarbetet har utförts på uppdrag av Boliden i Kristinebergsgruvan utanför Lycksele. Ett stort tack till personalen i Kristineberg som verkligen ställt upp och hjälpt mig genomföra detta arbete. Vill rikta ett stort tack till Linda Bjurén, Boliden, för otaliga timmar med diskussioner och dagens ord, samt Shane Leighton för processering av mätningarna i Deswick. Vill även passa på att tacka min handledare Daniel Sandström på Boliden för tips och råd under arbetets gång, bättre handledare går inte att få. Även min handledare Catrin Edelbro, LTU för handledning och givande undervisning under min studietid. Slutligen vill jag tacka min familj för allt stöd under utbildningen, samt Anette för korrekturläsning och stöttning när det verkligen känts som tyngst. Umeå, Oktober 2014 Linus Isaksson I

3 II

4 SAMMANFATTNING Igensättningsbrytning är en relativt vanlig metod som tillämpas vid gruvbrytning i Sverige. Metoden använder sig av längsgående orter inuti malmkroppen för brytning och utlastning av malm i horisontala skivor, även kända som brytningsrum. Avvikelser i brytningsrum genom utökad och ojämn kontur kan resultera i ökad gråbergs- och fyllinblandning, samt ökad transport- och anrikningskostnad. Avvikelserna kan även påverka brytningsrummets stabilitet. Syftet med arbetet är att beskriva avvikelserna som uppstår, analysera tillämpade arbetsmetoder, samt beskriva påverkan från rådande geologiska- och bergmekaniska förhållanden. Studien har genomförts i Bolidens gruva i Kristineberg genom en explorativ undersökning med kvalitativ och kvantitativ forskningsansats. Arbete utgörs av förarbete, nulägesbeskrivning, ekonomisk uppföljning och bergmekanisk analys. En fallstudie har utförts för dokumentation och uppföljning av specifikt utvalt brytningsrum, där data har samlats in med hjälp av laserskanning och digital-fotogrammetri. Inmätning av sektioner i brytningsrummet har utförts före respektive efter skrotning i salvcykeln. Resultatet visar en tydlig trend med utökade konturer i samband med brytning i brytningsrummen. Uppföljning av tillämpade arbetsmetoder visar att fastställande av rutiner och riktlinjer krävs för att minska metodernas påverkan på konturen, där undersökta arbetsmetoder involverar borrning, laddning och skrotning. Genom att använda sig av: rätt borrplaner, referensplan, kompletterande laddningsloggar, tidsprogrammerade bottenladdningar och uppdaterade rutiner, kan avvikelser i samband med aktiviteternas utförande minska. Nulägesbeskrivningen visar att så mycket som 22,7% av det utlastade tonnaget utgörs av ej utvinningsbart material i form av gråberg och fyllnadsmaterial. Exempelvis salva 21 ökade med 62,6% efter utförd skrotning, vilket genererade 86 m 3 överberg. Totalt 317,5 m 3 överberg skrotades ner efter sex dokumenterade produktionssalvor. Tvärsnittsarean för inmätade sektioner i brytningsrummet ökade upp till 43,1% gentemot ursprunglig profil. Avvikelserna i brytningsrummet resulterar i en ökad brytningskostnad med totalt 43% i samband med den utökade konturen. Utförda numeriska och ekonomiska analyser visar att den planerade profilen för brytningsrummet är mer gynnsam med avseende på stabilitet och ekonomi. III

5 IV

6 ABSTRACT Cut and fill mining is a common method applied in Swedish mines. The method uses horizontal slices, in order to extract the ore, known as stopes. Irregularities and deviations in the stope contour can increase the amount of mining dilution, affecting mining operations and economy. It can also affect the stability of the stope. The purpose of this thesis is to describe the amount of overbreak created in the stopes, analyse applied mining operations, and to conduct stability analysis regarding geological and rock mechanical parameters. The project has been performed at the Kristineberg mine as an exploratory research with qualitative and quantitative approach. The project consists of preparation, status report, mining economy, and numerical analysis. A case study has been conducted in order to analyse and document events affecting the contour of the stope. Data has been acquired thru 3D surveying cavity monitoring system and digital-photogrammetry. Surveys have been performed before and after scaling in the unit operation cycle. The result shows an increase of the stope contour compared to initial planning and design during the mining process. Analyse of applied mining operations concludes that determination of proper guidelines and procedures are necessary in order to decrease the effects on the stopes contour. Analysed mining operations consist of drilling, charging and scaling. This can be accomplished by the use of: correct drilling plans, reference plane, additional data logs from charging, time-programmed bottom charge, and further developed procedures. The status report reveals that the processed material hauled from the stope consists of 22,7% diluted material in terms of waste rock and hydraulic fill. The total volume for round 21 increased for example with 62,6% compare to initial design, generating in 86 m 3 overbreak. The total amount of overbreak was determined to 317,5 m 3. The cross sectional area of the stope increased up to 43,1% compare to planned mining profile. The amount of overbreak affects the mining economy resulting in an increased cost of 43%. Performed numerical and economic analysis determines that the planned profile is more beneficial with regards to stability and mining economy. V

7 INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD... I SAMMANFATTNING... III ABSTRACT... V 1 INLEDNING Syfte Mål Avgränsningar BAKGRUND Boliden Kristineberg TEORI Salvcykel Igensättningsbrytning Design brytningsrum i Kristinebergsgruvan METOD Forskningsmetodik Undersökningsansats Forskningsansats Datainsamling Genomförande Fallstudie Tillvägagångssätt Laserskanning Digital-fotogrammetri FÄLTOBSERVATIONER Kartering Borrning Laddning Skrotning Nulägesbeskrivning - Rumsprofil Tonnage Överberg Fördelning EKONOMISK UPPFÖLJNING Beskrivning indirekta- och direkta kostnader Kalkyl Resultat av ekonomisk uppföljning Bultning Sprutbetong VI

8 6.3.3 Återfyllnadsmaterial Materialkalkyl Maskinkalkyl Kostnadskalkyl NUMERISK ANALYS Antaganden Geometri Materialparametrar Resultat numerisk analys Fall Fall Fall DISKUSSION Arbetsmetoder Borrning Laddning Skrotning Rumsprofil Ekonomisk uppföljning Numerisk analys SLUTSATS Rekommendationer Framtida arbeten REFERENSER Bilaga 1 Borrplaner.. 60 Bilaga 2 Digitala-fotogrammetri modeller. 63 Bilaga 3 Mätningar nulägesbeskrivning. 67 Bilaga 4 CMS-mätningar, Deswick 86 Bilaga 5 Värden för beräkning, Sprutbetong.. 91 Bilaga 6 Numeriska analyser VII

9 VIII

10 1 INLEDNING I detta kapitel beskrivs det valda problemområdet tillsammans med syfte, mål och avgränsningar för arbetet. Igensättningsbrytning är en av de mest tillämpade metoderna för gruvbrytning i Sverige. Metoden kännetecknas av att längsgående orter bryts ut och installeras i malmkroppen, orterna går under benämningen brytningsrum. Orterna används för brytning och utlastning av malm, vilket görs i flera etapper, även känt som skivor. När en skiva i ett brytningsrum färdigställts fylls den därefter, ur stabilitetssynpunkt, igen med gråberg och anrikningssand. Igensättningsbrytning väljs dels med avseende på malmkroppens geometri, men även för att geologiska- och bergmekaniska förutsättningar endast tillåter brytning i mindre skala. Under dessa bergförhållanden är det av stor vikt, ur ett ekonomiskt och tekniskt perspektiv, att hålla sig till de planerade geometrierna för brytningsrummen. Avvikelser i rumsprofil genom utökad eller ojämn geometri kan resultera i större gråbergs- och fyllinblandning, vilket resulterar i högre transport- och anrikningskostnad. Avvikelser i konturen kan även medföra större påverkan på stabiliteten. Detta då en utökad rumsprofil kan innebära ytterligare behov av bergförstärkningsåtgärder. Vilket krävs för att uppnå samma grad av stabilitet som den ursprungligt planerade teoretiska profilen. Resultatet utgörs av en förlängd produktionscykel med utökade arbetsinsatser som följd, vilket i slutändan innebär att den totala brytningskostnaden ökar. Boliden som driver ett flertal gruvor i Sverige, har konstaterat att avvikelser i form av utökade konturer i brytningsrummen förekommer, varav uppkomsten av detta examensarbete. Genom en nulägesbeskrivning av fenomenet vill man kontrollera hur stora avvikelserna är, vilken påverkan en förändrad profil innebär med avseende på stabilitet och ekonomi, samt vilka åtgärder som krävs för att förbättra konturhållningen. Frågan man ställer sig är om det är lönsamt att åtgärda detta genom att ändra brytningssekvenser, arbetsmetoder och förstärkningsplaner, eller om man kan fortsätta med nuvarande tillvägagångssätt. 1.1 Syfte Arbetet syftar till att beskriva hur avvikelser i rumsprofilen ser ut i dagsläget, analysera arbetsmetoder, samt beskriva påverkan av geologiska- och bergmekaniska förhållanden. Resultatet redovisas i en nulägesbeskrivning, vilken ekonomisk betydelse dessa avvikelser har, hur dessa kan minskas, samt hur avvikelser i profilen uppstår. 1

11 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 1.2 Mål Målet med examensarbetet är att: Genom en nulägesbeskrivning avgöra hur stora avvikelserna mellan teoretiskt planerad och praktiskt utförd kontur är. Beskriva orsaker till varför och när ojämnkontur erhålls. Beskriva vilken påverkan en ojämnkontur har med avseende på stabilitet och ekonomi. Föreslå vilka åtgärder som krävs för bättre konturhållning. 1.3 Avgränsningar Arbetet med att undersöka uppkomsten av avvikelser i konturen är baserat på de arbetsmetoder och tekniker som tillämpas inne i brytningsrummen. Avvikelser som uppstår på grund av variationer i malmgeometri behandlas inte i detta arbete. Malmgeometrins variationer nämns endast som en faktor till att avvikelser kan uppstå i konturen. Den ekonomiska uppföljningen avgränsas och baseras på uppgifter över material-, transport- och maskinkostnad. Uppföljningen redovisar inte kostnader gällande avskrivningar, drivmedelsförbrukning eller driftkostnader. Omfattningen för den ekonomiska uppföljningen begränsas av mängden tillgängligt material samt den tidsmässigt avsatta perioden för arbetet. Endast elastiska analyser processeras för de generade rumsprofilerna vid den numeriska analysen. En elastisk analys anses ge tillräckligt mycket information för bedömning av konturens påverkan av stabiliteten. 2

12 2 BAKGRUND Kapitlet beskriver den historiska bakgrunden för Boliden och dess verksamhet. Kristinebergsgruvans historia utgör även en del av kapitlet. 2.1 Boliden Boliden påbörjade sin verksamhet 1924 när den så kallade Bolidenmalmen påträffades i Fågelmyran utanför Skellefteå. Fyndigheten visade sig vara en av Europas rikaste vid den tidpunkten började produktionen och utvecklandet av Bolidengruvan var ett faktum. Brytningen bestod i huvudsak av guld, men även silver och koppar kom att brytas under gruvans livslängd. Det mineralrika området kring fyndigheten, även känt som Skelleftefältet, kom att bli huvudområdet för Bolidens verksamhet. Brytningen i Bolidengruvan fortsatte fram till Vid den tidpunkten hade totalt 8,3 miljoner ton malm brutits, vilket resulterade i cirka 125 ton anrikat guld (Johansson et al., 2006). Bolidens verksamhet är indelad i fyra stycken huvudområden. Dessa är prospektering, gruvor, smältverk och marknad. Gruvverksamheten är fördelad över områdena Aitik, Tara, Garpenberg och Bolidenområdet. Gruvverksamheten omfattar 8 gruvor och 6 smältverk med cirka 4800 medarbetare, varav en omsättning på ungefär 34 miljarder kronor (Boliden, 2014b). 2.2 Kristineberg 1940 öppnade Boliden Kristinebergsgruvan, belägen cirka 7 mil utanför Lycksele i Västerbottens inland. I direkt anslutning till gruvan byggdes 1943 världens längsta linbana på 96 kilometer, detta för att frakta malmen från gruvan till anrikningsverket i Boliden. Byggnationstiden för linbanan genomfördes på ett år och fem dagar. Metoden att frakta malmen med linbana användes i totalt 44 år innan den avskaffades. Transport av malm från gruvan till anrikningsverket görs idag med hjälp av lastbil (Boliden, 2014a). Kristineberg är den äldsta gruvan i Bolidenområdet som fortfarande är i drift. Brytningen är idag på under 1300 meters djup. I huvudsak används igensättningsbrytning som brytningsmetod, men på vissa ställen tillämpas även rill-mining. Malmkroppen består av ett flertal malmlinser orienterade i två huvudområden, meter under markytan. Dessa är komplexmalmer innehållande zink, bly, koppar, silver och guld. Den så kallade huvudmalmen vilket produktionen startade ifrån 1940 är sedan länge utbruten. Huvudproduktionen baseras idag på brytningen av M,L och J-malmen. Kristineberg kännetecknas av kraftigt varierande geologiska och bergmekaniska förhållanden, vilket framträder tydligt med ökat brytningsdjup. Utveckling och optimering av processer i produktion ligger därmed i fokus för gruvans framtida brytning. 3

13 3 TEORI Kapitlet beskriver teorin bakom den tillämpade salvcykeln i Kristinebergsgruvan, den generella metoden vid användning av igensättningsbrytning, samt påverkande faktorer vid design av brytningsrum. 3.1 Salvcykel I Kristinebergsgruvan används konventionell metod bestående av borrning och sprängning, för brytning av malm. Processen utgörs av åtta delmoment. Dessa moment är rekursiva och används i en cyklisk ordning, vilket tillsammans bildar en sluten salvcykel, se Figur 3-1. Borrning Gavelskrotning Laddning Bultning Salvcykel Sprängning Betongsprutning Skrotning Lastning Figur 3-1. Salvcykel i Kristinebergsgruvan Borrning utförs av en borrigg där borrhålens placering görs med hjälp av en fastställd borrplan. Borrplanen innehåller totalt antal borrhål, borrhålsdiameter, hålposition, samt längden för den planerade salvan. Specifika borrplaner finns för varje rum och utformas med avseende på malmens längd, bredd och orientering. Laddning sker med en laddtruck som fyller salvans borrhål med sprängmedel. Beroende på typen av borrhål så varierar mängden tillsatt sprängmedel, exempelvis laddas konturhålen mindre än övriga borrhål. 4

14 Teori Reglering av mängden sprängmedel, genom bl.a avladdning sammanställs i en laddplan, vilket används som stöd vid utförandet av laddningen. Sprängning eller skjutning av en laddad salva görs i olika sekvenser. Fördröjningar mellan olika sektioner vid sprängning görs med hjälp av initieringskabel, vilket reglerar detonationshastigheten mellan borrhålen. Skjutningen sker därav i ett mönster, vilket syftar till att optimera salvans utfall. Planerad reglering i detonationshastighet samt information över planerade sektionerna med simultan initiering sammanställs i en tändplan. Lastning av en skjuten salva görs med en LHD (Load haul dump) maskin, som transporterar malmen från gaveln till närmsta lastficka. Lastfickan fungerar som ett temporärt lager innan malmen slutligen transporteras till krossen. Syftet med metoden är att öka rummets tillgänglighet för efterkommande aktiviteter. En högre tillgänglighet innebär att momenten kan utföras i ett tidigare skede och därmed ger en ökad produktionstakt. Skrotning utförs av en maskin utrustad med en hydraulhammare, vilket används för att avlägsna och slå ner kvarvarande berg som sitter löst efter sprängning. Löst sittande berg utgör en säkerhetsrisk då dessa riskerar att falla ut och orsaka person och maskin skador. Betongsprutning innebär att en bestämd tjocklek av fiberarmerad sprutbetong appliceras över bergets blottlagda yta för att bilda ett skyddande membran. Membranet av sprutbetong håller berget på plats och hindrar material från att falla in i brytningsrummet. Bultning utförs mekaniskt och enligt ett förutbestämt mönster av borrhål med angivet c/c avstånd i väggar och tak. Borrhålen fylls igen med cement och därefter installeras bultar. Bultarna låser block och kilar på plats, men förhindrar även allt för stora deformationer från att uppstå. Gavelskrotning är det sista momentet i salvcykeln vars syfte är att avlägsna löst berg på gaveln. Gavelskrotning är inte ett standard moment i den traditionella salvcykeln. Aktiviteten har kompletterats för att minska risken för utfall vid borrning i efterkommande salvcykel. 5

15 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 3.2 Igensättningsbrytning Igensättningsbrytning är en brytningsmetod tillhörande gruppen supported methods. Metoderna i gruppen karakteriseras av att utbrutna sektioner primärt fylls igen med fyllnadsmaterial. Fyllnadsmaterial används främst för att öka stabiliteten när den dimensionerade livslängden för produktionsöppningarna inte kan uppnås. Tillämpningen av fyllnadsmaterial kan även användas för att minska risken för sättningar vid marknivå (Hartman & Mutmansky, 2002). Vanligaste tillvägagångssättet vid igensättningsbrytning är att malmkroppen delas in i horisontella skivor vars sektioner bryts i uppåtgående riktning. När en skiva bryts och all malm har lastats ut fylls den därefter igen med fyllnadsmaterial. Den igenfyllda skivan fungerar sedan som botten för nästa skiva som ska brytas, samtidigt som den även stabiliserar väggarna i brytningsrummet. Fyllnadsmaterialet som används kan variera, men i huvudsak används en blandning av gråberg och anrikningssand, se Figur 3-2. Figur 3-2. Bild visande igensättningsbrytning (OB Research, 2014). Metoden återfinns i en stor mängd variationer, vilket ökar metodens flexibilitet vid brytning. Igensättningsbrytning kan tillämpas under relativt svåra förhållanden med varierande hållfasthet och kraftigt undulerande malmkroppar. Brytningstekniskt sett bör metoden helst användas vid måttligt till kraftigt lutande malmkroppar (Hartman & Mutmansky, 2002). Brytning kan utföras parallellt på flera nivåer samtidigt, malmkroppen fördelas då in i etager. En pelare avsätts mellan varje etage, s.k. mellanskivor, för stabilitet. 6

16 Teori Etagehöjden varierar mellan meter, där storleken på pelaren och etagehöjden beror på malmens geometri och bergförhållanden. Pelarna som avsätts kan helt eller delvis brytas ut och återvinnas. Genom att preparera bottenskivans fyllnadsmaterial med cement kan man stabilisera området kring pelaren tillräckligt mycket för att bryta ut den. Metoden möjliggör därmed för uttag av hela malmkroppen. Nedan följer för- och nackdelar med metoden (Hartman & Mutmansky, 2002). Fördelar: Hög utvinningsgrad Mångsidig och flexibel metod Relativt lite tillredning krävs innan produktionen kan starta Låg initial investeringskostnad i infrastruktur - Något högre i kapital Bra gråberghantering Nackdelar: Hög brytningskostnad Hög kostnad i fyllnadsmaterial Integrering av återfyllnad med produktion Kräver erfarna arbetare Noggrann övervakning måste ske kontinuerligt under brytningen 7

17 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 3.3 Design brytningsrum i Kristinebergsgruvan Generellt karakteriseras och summeras ett brytningsrum i 10 skivor som bryts vertikalt ovanpå varandra, varpå pelare lämnas eller bryts. Den vertikala brytningsriktningen ställer stora krav på kort- respektive långsiktig design och planering. Trots metodens flexibilitet kan etager ibland inte brytas på grund av påverkan från tidigare brytning. Förekomsten av dessa områden kan helt eller delvis undvikas genom upprättandet och vidhållningen av en väl utarbetad brytningsplan. Faktorer som påverkar planering och design av brytningsrum: Geologi Malmens orientering Bergmekaniska egenskaper Tidigare brytningsrum Avstånd från ramp Ventilationsbehov Valet av fyllnadsmaterial är även en faktor som har stor påverkan på planering och produktion. Fyllnadsmaterialen som används i Kristinebergsgruvan är framförallt hydraulfyll och stibb. Hydraulfyllen utgörs av anrikningssand och vatten. Stibb är hydraulfyll blandat med ca 5% cement för högre hållfasthet. Återfyllning av ett brytningsrum görs genom att först packa och fylla rummet med gråberg, vilket främst består av restmaterial från tillredningsproduktionen. Det återstående hålrummet i brytningsrummet fylls sedan igen med hydraulfyll. Skulle produktionen fortsätta med ett underliggande brytningsrum används istället en bottenpreparering. En bottenpreparering innebär att botten på skivan fylls igen med stibb. När stibben hårdnar skapas en bottenplatta med högre hållfasthet. Plattan stabiliserar då området och möjliggör uttag av pelaren mellan brytningsrummen, s.k mellanskivan. Vid planering och etablering av ett brytningsrum måste följande punkter övervägas ur produktionsperspektiv: Position för lastfickor Lutningar för ramper Totalt antal salvor (Tempo, längd) Totalt tonnage Placering av pumpgropar Placering av skyddskurar Fyllnadsmaterial (Tonnage, hydraulfyll/stibb, installation) Position och antal lastfickor avgör hur långt malmen måste transporteras för mellanlagring, mängden tonnage som kan lagras, samt rummets tillgänglighet. 8

18 Teori Högre tillgänglighet efter lastning innebär att efterkommande aktiviteter kan påbörjas i ett tidigare skede. Lutning med avseende på inslagsfällning styr antalet skivor som kan brytas från ett och samma inslag. Inslagsfällning är den ort som drivs in mot malmen från huvudrampen. Antalet salvor representerar antalet skjutningar som krävs för respektive skiva. Längden på salvorna bestäms utifrån geologi och bergförhållanden, där den maximala salvlängden är 5 meter. Kortare salvor skjuts om bergförhållandena endast tillåter mindre exponerade ytor under brytningen. Pumpgropar krävs för hanteringen av de vattenmassor som tillkommer vid brytningen. Position och bedömning av mängden vatten som tillkommer görs genom att titta på lutningen från föregående skiva. Karakteriseras bergmassan av en hög sprickfrekvens kan man räkna med att stora mängder vatten tillkommer. Pumpgroparnas kapacitet dimensioneras för att hantera vattenmassorna som uppstår under produktion. Maximalt spann, förstärkningsbehov och ventilationsbehov är exempel på säkerhetsaspekter som måste övervägas vid design av ett brytningsrum. Skyddskurer ska även placeras på sådant avstånd att arbetarna vid en eventuell olycka snabbt ska kunna sätta sig i säkerhet. Malmens gränser och orientering är den primärt avgörande faktorn för brytningsrummets utformning. Med väl utfört underlag i form av kartering, diamantborrning och prospektering minskar risken för felkällor. Planeringen får säkrare marginaler vilket ger bättre förutsättningar för produktion. Begränsningar i underlaget ger sämre förutsättningar för design och planering, där diffusa gränser över malmkroppen ofta resulterar i att gällande brytningsplan inte kan följas. Planering som ej går att följa till fullo resulterar i avvikelser, exempelvis vid utförandet av brytningsrum. Ett brytningsrum med avvikelser i konturen kan därmed medföra kraftiga förändringar som påverkar nuvarande och framtida produktion (Bjurén, 2014). 9

19 4 METOD I kapitlet beskrivs den ansats och datainsamlingsmetod som valts för arbetet. För att uppfylla mål och syfte med arbetet måste underlag med data samlas in utifrån delar som anses mest påverka resultatet av konturen i brytningen. Underlaget har därav insamlats med avseende på arbetsmetoder, geologi, samt bergmekaniska förutsättningar. Där befintliga arbeten och analyser funnits tillgängliga har dessa använts som underlag till arbetet. 4.1 Forskningsmetodik Vetenskapliga arbeten klassificeras oftast baserat på mängden vetenskaplig information som återfinns inom området. Forskningsmetodiken ett vetenskapligt arbete grundas på utgörs oftast av en formativ, explorativ, deskriptiv eller hypotesprövande undersökning (Olsson & Sörensen, 2011). Frågeställningen i detta arbete är genomfört som en explorativ undersökning. Det övergripande syftet med arbetet är erhålla ökad kunskap inom problemområdet med avvikelser i konturen. En undersökning med explorativt syfte definierar och förklarar händelseförlopp och samband mellan olika fenomen. I en sådan undersökning är huvudmålet att samla in kunskap inom ett specifikt problemområde för att ta reda på och fastställa olika orsakssamband som kan förklara fenomenen. Varav tillämpningen av den explorativa metodiken för detta arbete (Olsson & Sörensen, 2011). Formativ undersökning används för att mer noggrant precisera hypoteser tillsammans med problemställningar. Deskriptiv används när viss mängd kunskap inom området redan finns att tillgå. Vilket oftast innebär att färre tekniker krävs för att samla in kompletterande information. Vid hypotesprövande undersökningar har man redan stor kunskap inom området, kopplat till väl utvecklade teorier. Krav för undersökningen är att man redan från teori kan härleda till i verkligheten förmodade förhållanden (Olsson & Sörensen, 2011). 4.2 Undersökningsansats Enligt Olsson & Sörensen (2011) följer de flesta vetenskapliga arbetena två linjer, deduktiv eller induktiv linje. Dessa baseras på metod och synsätt tillsammans med det mönster som forskaren väljer för arbetet. Undersökningsansatsen för detta arbete baseras i stora drag utifrån den induktiva linjen. En induktiv linje innebär att slutsatser kommer att göras utifrån iakttagelser i verkligheten. Slutsatserna kan därav sammanställas till principer som genererar och bildar en teori (Olsson & Sörensen, 2011). 10

20 Metod 4.3 Forskningsansats Forskningsansatsen i arbetet är av både kvalitativ och kvantitativ karaktär. Syftet med att analysera arbetsmetoder är utförd med kvalitativ ansats. Den kvantitativa ansatsen är således genomförd med avseende på avvikelser i kontur och bergmekanisk, ekonomisk bedömning. Underlaget kommer därav att utgöras av både mjuk respektive hård data där det sistnämnda är kopplad till den kvantitativa ansatsen, vilket utgörs av statistisk information. Mjuk data är alltså underlag som inte är av kvantitativ karaktär, exempelvis fältobservationer. En kvalitativ ansats anses mer djupgående, där målet är att skapa en helhetsyn över problemområdet. Kvantitativ ansats används i syfte att kartlägga och återge representativa förhållanden, vilket utgörs av det samlade statistiska underlaget (Harboe, 2013). 4.4 Datainsamling Empiri som används i forskningsarbeten kan delas in i två huvudtyper, primär och sekundär empiri. Information baserad på tidigare utförda undersökningar och forskningsrapporter klassificeras som sekundära källor, varav uttrycket sekundär empiri. Primär empiri är alltså specifikt framtaget underlag baserat på källor från den valda studien (Harboe, 2013). Större del av arbetet består av insamlad primär empiri. Den sekundära empirin utgörs av underlag erhållen från Boliden och Luleå Tekniska Universitet (LTU), vilket är ekonomiska och bergmekaniska parametrar. Den primära empirin har insamlats genom en fallstudie av ett utvalt brytningsrum. Användandet av en fallstudie görs främst för att få fördjupad kunskap inom ett visst område, även känt som fall. Forskaren deltar eller följer med i processen under studiens gång. Ett flertal olika datainsamlingsmetoder används oftast under fallstudien för att undersöka så mycket som möjligt av problemområdet (Olsson & Sörensen, 2011). Observationer utgör en stor del av processen kring en fallstudie. Genom observationer kan värdefull information samlas in under utövandet av en aktivitet, vilket ökar forskarens kunskap och förståelse kring området. Processen är dock väldigt resurs- och tidskrävande. Informationen kan även begränsas av den selektiva perceptionen. Vilket innebär att information från observatören i vissa fall begränsas av att man förbiser eller väljer bort iakttagelser kring ett fenomen, medvetet eller omedvetet (Harboe, 2013). I detta arbete utförs observationerna över fenomenet med avvikande konturer i sin naturliga miljö, vilket innebär att det rör sig om fältobservation och fältarbete. 11

21 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 4.5 Genomförande Genomförandet har utförts med avseende på fyra delmoment: Förarbete Nulägesbeskrivning Ekonomisk uppföljning Bergmekanisk analys Förarbetet ämnar främst att kontrollera och fastställa vilken typ av utrustning som kan användas, teknik som krävs, samt hur den kan tillämpas på plats. Allt för att säkerställa att genomförandet av efterkommande delmoment kan fortskrida utan större bekymmer. Nulägesbeskrivningen är det moment där huvuddelen av den primära empirin samlas in. Insamling sker genom fältobservation, laserskanning och digital-fotogrammetri. Från detta moment kan information om arbetsmetoder, volymer och rådande förhållanden fastställas. Empirin används sedan som underlag för efterkommande moment. Den ekonomiska uppföljningen ämnar att beskriva de direkta och indirekta kostnader som uppstår i samband med variationer och avvikelser i konturen. Jämförelser mellan plan och utfall tillsammans med totala mängden transporterat material beräknas. För detta ändamål används primära empirin tillsammans med uppgifter gällande transport- och materialkostnader för fastställande av den totala kostnaden i brytningsrummet. Påverkan på stabiliteten vid avvikelser i brytningsrummets kontur behandlas genom en bergmekanisk analys. Analysen utförs genom en numerisk analys av den insamlade empirin över konturen. Omgivande bergmassans egenskaper baseras på erhållen sekundär empiri från LTU. 12

22 Metod 4.6 Fallstudie En fallstudie har gjorts för att analysera och dokumentera uppkomsten av avvikelser i konturen. Fallstudien har utförts genom uppföljning av ett specifikt utvalt brytningsrum. Kriterierna för brytningsrummet var att: Under uppföljningsperioden måste brytningen i rummet vara i sådant stadie att salvorna som skjuts är av malmkvalité. Produktionen måste ske kontinuerligt under perioden. Rummet ska vara sådant att det ger en representativ bild över de förhållanden och fenomen som ska analyseras och bearbetas under projektets gång. Brytningsmetoden som används i rummet ska vara den traditionellt sett vanligaste metoden i gruvan, vilket är igensättningsbrytning. Underlag från studien består av laserskanningar, 3D fotogrammetri modeller, och analyser av arbetsmetoder tillämpade i brytningsrummet. Observationer och frågeställningar har diskuterats på plats tillsammans med bergarbetare för återkoppling gällande arbetsmetodernas inflytande. Laserskanning tillsammans med fotogrammetri användes för att fastställa storleken över avvikelserna i brytningsrummet. Volymen utbrutet berg kan då beräknas och jämföras mellan olika tillstånd i salvcykeln. 4.7 Tillvägagångssätt Laserskanning Laserskanningen utförs med Cavity Monitoring system (CMS) som är en produkt från företaget Optech. Utrustningen är speciellt tillverkad för mätning underjord där säkerhetsförhållande och risk för personskador inte tillåter arbetarna att vistas inom området. Utrustningen eliminerar riskerna för arbetarna samtidigt som mätning av området kan genomföras (Optech, 2007). Två skanningar utförs i varje salvcykel. En före respektive efter skrotning, se Figur 4-1. Mätningarnas placering i salvcykeln gör att både den utlastade salvans volym, samt volymen överberg, kan beräknas och fastställas. Vilket även gör det möjligt att fastställa om avvikelser i konturen uppstår redan vid sprängning, eller om de uppstår i samband med skrotning. Överberg är volymen bergmassa som tas bort i samband med skrotning av salvan. 13

23 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Lastning Skrotning Betongsprutning Skanning Skanning Figur 4-1. Schematisk bild över skanningsmoment Uppställningen fungerar som sådan att utrustningen monteras på ett stativ som sedan placeras vid brynet i brytningsrummet. Brynet är gränsen mellan förstärkt- och oförstärkt område. Ett portabelt batteri förser enheten med ström. En trådlös anslutning via batteriet gör att laserhuvudet kan styras med hjälp av en handdator. Operatören kan därmed med hjälp av handdatorn styra utrustningen på säkert avstånd från det aktuella brytningsområdet. Efter uppställningen initieras ett testprogram som kontrollerar utrustningens funktionalitet. Med handdatorn programmerar sedan operatören utrustningen med data för elevation limit, elevation lower, elevation step och azimuth step, vilket anges i grader. Innan mätningen genomförs fastställs laserhuvudets position och riktning i gruvan med hjälp av en totalstation (Optech, 2007). Vid mätning dokumenterar och lagrar CMS-utrustningen avstånd- och vinkeldata relativt laserhuvud och bergyta. Data från mätningen omvandlas sedan till gruvans lokala x,y,z koordinatsystem för processering i Microstation och Deswick I de CAD baserade programmen Deswick och Microstation kan resultat från mätningarna trianguleras. Genom överlappning av mätningar före respektive efter skrotning kan total volym, volymen överberg och skillnader i konturen, d.v.s. avvikelsernas storlek, fastställas Digital-fotogrammetri Med digital-fotogrammetri kan 3D-modeller, eller 3D-bilder, skapas utifrån digitalt tagna fotografier. Fördelen med metoden är att modellen visuellt återspeglar den aktuella miljön vid utförandet. Begreppet fotogrammetri kan bäst beskrivas som en vetenskaplig metod där mätning av geometriska förhållanden sker direkt från foton (Gaich et al., 2008). Inom digital-fotogrammetri finns ett flertal olika metoder exempelvis Stereofotogrammetri, vilket även har använts i arbetet. Stereo-fotogrammetri innebär att två bilder tas över samma föremål med olika vinklar. Genom att överlappa de två bilderna, vilket skapar ett stereoskopiskt bildpar, skapas en tredimensionell bild. 14

24 Metod ShapeMetriX är det program som används för den digitala-fotogrammetrin. Programmet skapar en virtuell koppling mellan det stereoskopiska bildparet. Kan endast göras för föremål som dokumenterats i båda bilderna. Den virtuella kopplingen mellan bilderna kallas för baslinjen, vilket är den imaginära linjen som uppstår mellan det stereoskopiska bildparet, se Figur 4-2. Figur 4-2. Stereoskopiskt bildpar (3GSM, 2014) Ett konventionellt foto kartlägger den tredimensionella verkligheten i en tvådimensionell bild. En stor del information förloras alltså under konverteringen. Genom att använda sig av ytterligare ett foto och bilda ett stereoskopiskt bildpar kan alltså den förlorade informationen återskapas. Förutsättningarna för att kunna återskapa informationen är att det i bilderna finns korresponderande punkter P(u,v), skärningspunkter mellan bilderna kan då skapas och genom detta bilda en tredimensionell punkt P(x,y,z), (Gaich et al., 2006). Med den utvecklade algoritmen för ShapeMetriX behöver varken baslinjens eller kamerans position definieras. Tidensåtgången för utförande och processering minskar, samtidigt som kartläggning kan genomföras på relativt stora avstånd (3GSM, 2010). Tillämpning av digital-fotogrammetri underjord innebär att stora krav ställs på miljö och belysning. Belysningen bör vara relativt ljusstark och jämnt fördelad över ytans area. Skillnader i kontrast inom den upplysta arean kan försämra kvalitén för den slutliga modellen. 15

25 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi För mätningar i modellen krävs antingen ett definierat lokalt eller globalt koordinatsystem i programmet. Detta medför att ytterligare processer måste tilläggas för att omvandla modellen enligt valt koordinatsystem. För lokala koordinatsystem används range poles. Dessa måste finnas dokumenterade i det stereoskopiska bildparet tillsammans med valt objekt. På dessa range poles sitter mätskivor, placerade på ett bestämt avstånd relativt varandra. Avståndet mellan mätskivorna används sedan i ShapemetriX för att omvandla modellen till metrisk skala (3GSM, 2010). För ett globalt koordinatsystem måste kontrollpunkter markeras för att bestämma position och skala av modellen. Kontrollpunkterna måste mätas in med en totalstation. Punkternas inmätta globala position används sedan för att omvandla modellen till globala koordinater. Kontrollpunkterna måste vara icke-kolinjära, får alltså inte var en tangent mellan dem. Minst tre punkter måste markeras och inmätas, fler inmätta kontrollpunkter ökar noggrannheten för modellen (3GSM, 2010). Faktorer som påverkar modellens noggrannhet: Avståndet från objektet, bör väljas ut så att huvuddelen av fotografierna utgörs av den yta som ska kartläggas. Den virtuella baslinjen som bildas i det stereoskopiska bildparet bör vara så parallellt som möjligt med området, objektet. Avståndet mellan det stereoskopiska bildparet längs baslinjen bör vara inom 1/5-1/8 av avståndet från objektet. 16

26 5 FÄLTOBSERVATIONER I detta kapitel beskrivs de aktiviteter och moment som analyserats genom deltagande observationer. Syftet är att identifiera moment som kan påverka den slutgiltiga rumskonturen. 5.1 Kartering Kartören har till uppgift att besikta och kartera de aktiva gavlarna i de olika brytningsrummen. Karteringen används som underlag inför följande salva, samt för brytning av efterkommande skivor. Karteringen görs genom att gavlarna dokumenteras och klassificeras efter impregnationsgrad, vilket syftar till att avgöra hur stor del av gaveln som är impregnerad av malm. Vid bedömningen identifieras malm, mineralsammanättning, samt den utgörande bergarten. En annan viktigt del i kartörens arbetsuppgifter är att avgöra malmens orientering och vart malmgränserna befinner sig. Vid påbörjad salvcykel har kartören till uppgift, innan borrningen genomförs, att göra en utsättning som visar hur bred salva som ska borras och riktningen som borriggsoperatören ska ställa upp maskinen efter. Kartören har som målsättning att följa malmens orientation, men även att minska gråbergspåslaget vid skjutning. Den minsta bredden som sätts ut ligger runt 4,5 meter. Annars blir rummen för smala för maskinerna att operera inom. Utsättning går till som sådan att kartören markerar två linjer på gaveln. Linjerna visar området vilket salvan skall borras inom. Riktningen för salvan markerar kartören på antingen ligg- eller hängväggen, även känt som bakåtriktning. Bakåtriktningen anger avståndet från den vägg vilket borriggen gör sin uppställning utifrån, se Figur

27 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Figur 5-1. Bakåtriktning markerad av kartör 5.2 Borrning Innan uppställning inspekterar operatören den gavel som ska borras. Genom en okulär bedömning skapas ett helhetsintryck över området. Observationer gällande malmens orientering, ojämnheter i gaveln, eventuella skadezoner och sprickorientering anmärks. Observationerna syftar till att ge operatören en representativ uppfattning över rådande förhållanden för den aktuella gaveln. Utifrån graden av påverkande faktorer görs bedömning om planerad borrning går att utföra eller inte. Kan borrning inte genomföras med tillräcklig noggrannhet tillkallas skrotare. Skrotaren tar då bort zoner med skadat och löst berg. Uppställning av borriggen görs utifrån den utsättning som markerats av kartör. Utsättningen indikerar vilken zon som ska borras tillsammans med bakåtriktningen, vilket är avståndet mellan vägg och borrigg vid uppställning. Vinkeln som bildas mellan markeringen på gaveln och bakåtriktningen är den resulterande riktningen för salvan. Innan borrningen påbörjas markeras fluktlinjen. Fluktlinjen används som riktlinje för att säkerställa att rätt höjd borras för taket. Vid lastning används nämligen fluktlinjen som riktmärke för brytningsrummets bottensula. Om utsättning inte finns att tillgå vid uppställningen måste operatören välja att antingen avbryta produktionen, eller att fortsätta trots utebliven utsättning. 18

28 Fältobservationer Vid borrning används borrplan som stöd, men planen är oftast inaktuell när det kommer till borrhålens position. Borrplan används istället främst för att kontrollera hålavstånd och stick, samt takets logering. Stupning av ligg- och hängvägg görs utifrån kartörens utsättning och operatörens intryck av gaveln. Då borrplanens väggar är utformade vertikalt går den inte att använda som stöd under borrningen av ligg- och hängvägg. Logeringen görs för att följa malmens stupning, samt minska mängden inblandat gråberg vid skjutning. Vid genomförandet borras konturen oftast först i salvan. För ett bra påhugg är det viktigt att ha god visuell överblick över matarbalkarna. Påhuggets position är avgörande för borrhålets kvalité. Vid ett dåligt påhugg kan avvikelser i borrhålet uppstå, vilket i kombination med geologin kan generera än mer avvikande borrhål. För en så jämn indrift som möjligt kan operatören välja att använda sig av ett referensplan. Referensplanet markeras med matarbalken utifrån den mest utstickande ytan av gaveln. Med ett referensplan borras alla borrhål till samma djup, vilket ger en jämnare profil. Utsättning av referensplan är ingenting som operatören måste göra, utan är ett frivilligt moment. Sulhålen i salvan skyddas genom att installera plaströr. Plaströren hindrar hålen från att fyllas igen av vatten, borrkax och stenar. Sulhålen laddas med stor mängd sprängmedel i syfte att lyfta ut hela salvan och skapa en jämn sula, uppkomsten av vatten och borrkax riskerar därmed att förhindra stora delar av salvan från att gå ut. Område med svårborrat berg indikeras genom att bommen börjar tugga och måste ta om borrningen. Vanligt förekommande vid relativt uppsprucket berg. Går inte borrhålet tillräckligt djupt måste ett nytt hål placeras bredvid det gamla. Det nya intilliggande hålets stick borras in mot det gamla för att kompensera vid sprängning. Om ett hål rasat igen efter borrningens utförande är det laddaren som avgör om det går att ladda eller inte. Borriggsoperatörer gör dock inga markeringar vid borrhål som riskerar att rasa igen. Borrhålets kvalité kan dock avgöras direkt efter utförandet. Borrkronor som används vid salvborrning i brytningsrum är skärkronor. Skärkronorna används främst för att kunna borra genom kvarstående bultar i bergmassan från tidigare brytningsrum. Borrhålsavvikelser blir även något mindre med skär än med stiftkronor. Nya borriggsoperatörer får vid start delta tillsammans med erfarna operatörer vid olika salvborrningar. Syftet är att implementera etablerade arbetssätt genom deltagande innan operatören utför momenten på egen hand. Brukar kombineras genom att de nya operatörerna får ta vid och avsluta en redan påbörjad salva från en erfaren medarbetare. 19

29 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 5.3 Laddning Borrhålens markeringar kontrolleras innan uppställning av laddtruck. Skadade och igenrasade borrhål noteras och eventuella åtgärder planeras inför laddningen. Operatören gör sedan en bedömning om förstärkningen i brytningsrummet uppfyller säkerhetskraven för att laddningen ska kunna genomföras. För brytningsrummen finns ingen riktig ladd- eller tändplan. På grund av variationer i geometri och mängden fyllnadsmaterial från föregående rum, kan ladd- och tändplan inte utformas i förväg. Laddningsoperatören utformar istället ladd- och tändplan på plats för respektive salva. Totala mängden sprängmedel och antalet borrhål varierar därmed för varje salva. Sprängämnet som används vid laddning är emulsionssprängämne, vilket pumpas genom en slang som förs in i borrhålet. Sprängmedlet blir inte explosivt förrän det blandas med ett tillsatsmedel, vilket gör att det enkelt kan fraktas fram till gaveln, för att sedan blandas ihop på plats. Sprängmedlet har även svällande egenskaper, vilket gör att den expanderar inuti borrhålet efter laddning. I laddplanen delas borrhålen in i fyra kategorier, vilket utgörs av sul-, hjälpar-, stross- och konturhål, se Figur 5-2. Figur 5-2. Borrplan med sul-, hjälpar, stross- och konturhål 20

30 Fältobservationer Stross- och sulhålen innehåller efter laddning mest sprängmedel. Vid utförandet indikerar markeringar på laddslangen när laddningen av borrhålet ska avslutas. När laddningen avbryts vid markeringen skapas en sektion utan sprängmedel närmast den fria ytan. Detta är känt som avladdning. Avladdningen är olika och är beroende på typen av borrhål. Exempelvis har konturen något längre avladdning än övriga borrhål. Konturen laddas generellt mer försiktigt för att undvika alltför stora sprängskador i omgivande bergmassa. Två förprogrammerade utdragningshastigheter finns på laddslangen. Dessa används i hjälpar- respektive konturhålen för att skapa en laddsträng. Tillämpning av laddsträng gör att de yttre hålen i salvan kan sprängas än mer försiktigt med mindre sprängmedel. Metoden är mer gynnsam gentemot brytningsrummets kontur då skadezonen som uppstår vid sprängning minskar. I konturhålen används den högre utdragningshastigheten för att skapa en tunnare laddsträng. Trots minskad mängd sprängmedel har sprängämnets expanderande egenskap sådan effekt att det sväller igen cirka 50 % av borrhålet. Sprängmedlet i hjälparna sväller igen cirka 75 % av borrhålet. Bottenladdning görs genom att laddaren håller kvar slangen i botten på borrhålet samtidigt som sprängmedel pumpas ut. I bottenladdningen placeras även en primer vars syfte är att initiera sprängmedlet vid sprängning. Skjutmönstret för salvan regleras genom att ansluta primern i borrhålen med nonel-kabel. Nonel-kabel är en icke-elektrisk sprängkapsel med fördröjningstider i olika intervallnummer, vilket alltså används för att fördela sprängämnet i olika skjutningsintervall. Sprängämnet är lätthanterligt men känslig mot störningar under utförandet. Exempelvis kan ett avbrott i laddsträngen förorsaka ett detonationsavbrott, vilket resulterar i att salvan inte kan skjutas ut och en bomsalva uppstår. 21

31 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi 5.4 Skrotning Räckvidd är den primärt avgörande faktorn vid uppställning av skrotare vid gaveln. När uppställningen är utförd kontrollerar operatören att maskinen når det område som ska skrotas, samt infallsvinkel med vilket hammaren kan slå med. Infallsvinkelns begränsningar har stor påverkan vid skrotning, exempelvis kan en ogynnsam placering av slaghammaren gentemot kontaktytan innebära att ett löst block inte går att skrota ner. Strukturen kring blocket kan därmed motverka kraften från slaghammaren vid ofördelaktig placering. Har tidigare skrotningar utförts i området får operatören oftast en indikation över förväntade förhållanden, samt bergmassan struktur i brytningsrummet. Vid utförandet börjar skrotaren vid takbrynet där den sist satta bultraden utgör startpunkten. Eftersom gaveln är oförstärkt efter lastning antas spänningar och belastad bergmassa koncentreras kring takbrynet. Skrotning av taket utförs utifrån och in, medans väggar skrotas inifrån och ut. Omfattande utfall vid skrotning uppstår oftast i sektioner med hög sprickfrekevens. Alltför stora utfall kan blockera sektioner med oskrotat berg och därmed begränsa maskinen vid utförandet, innebär främst ökad tidsåtgång för aktiviteten. Stor försiktighet bör tas genom att inte skrota allt för hårt. Grövre block och löst berg tas först bort och därefter görs en finare skrotning av konturen. Skrotning görs utifrån den teoretiskt planerade profilen. Är förhållandena som sådan att den teoretiska profilen inte går att uppnå försöker operatören valva taket för att skapa bättre stabilitetsförhållanden. Ytor och strukturer med tydliga sprickplan där utfall kan ske kallas för slag. Genom att titta på strukturer, orientering av malmen och sprickor kan möjliga slag upptäckas. Vid uppkomsten av slag görs en bedömning över hur omgivande bergmassa påverkas. Beroende på storlek och riktning åtgärdas risken för utfall från slaget genom antingen skrotning eller förstärkning. Är storleken på kvarvarande bergmassa för omfattande och orienteringen av slaget ogynnsamt gentemot redan satt bult så skrotas området. Vid skrotning registerar operatören bergets beteende genom att sätta berget i vibration med slaghammaren. Bergets reaktion inom slag- och omgivande yta bedöms okulärt och akustiskt. Uppkomsten av damm är ett visuellt tecken på att slagområdet utgörs av löst berg. Akustiskt är dovt genererade slagljud ett hörbart tecken på löst sittande berg, hårt och fast berg genererar ett klingande ljud. Påverkande faktorer för skrotning är exempelvis geologi, bergspänningar, bergförhållanden och geometri på brytningsrummet. Om förutsättningarna skulle varit lika för varje salva, sett till dessa faktorer, skulle slutresultatet trots detta se annorlunda ut. En stor varierande faktor för slutresultatet är nämligen operatörerna. Operatörerna avgör själva hur mycket berg som ska skrotas för att uppnå kravet på säkerhet och stabilitet. 22

32 Fältobservationer Referensmått som operatörerna använder sig av är exempelvis att stabiliteten i bergytan ska vara tillräckligt säker för att bultborrning ska kunna genomföras utan förstärkning. Skrotning genomförs vid minst två tillfällen i salvcykeln, innan borrning och efter lastning. Salvskrotningen kan ses som en grovskrotning där syftet är att säkerställa säkerheten och stabiliteten för arbetare i brytningsrummet. Gavelskrotningen är en finare skrotning som ämnar till att göra gaveln säker inför salvborrning. Gavelskrotningen gör det även säkrare för laddarna att arbeta framme vid gaveln. Skrotning anses som ett av de farligaste momenten i salvcykeln, detta då risken för utfall och ras i brytningsrum är överhängande i just detta moment. Maskinen körs aldrig under oförstärkt område, operatören använder endast bommen på maskinen under blottlagd yta. Även fast maskinen aldrig används under oförstärkt berg kvarstår risker i momentet. Utfall ner på bommen kan exempelvis glida in i hytten, eller om utfallet är tillräckligt stort kan det istället tynga ner bommen, vilket resulterar i att maskinen kastas upp. För att arbeta som skrotare var kravet tidigare att operatören skulle ha minst 2 års erfarenhet från tidigare gruvarbeten, detta enligt avtal. I dagsläget är detta inget krav men erfarenhet från tidigare gruvarbete är meriterande. Nya operatörer får till en början delta i aktiviteten tillsammans med mer erfaren personal. Operatören tillåts arbeta självständigt efter denna period. Utförd skrotning av nya operatörer besiktas till en början av antingen ansvarig arbetsledare eller erfaren operatör. 5.5 Nulägesbeskrivning - Rumsprofil Här presenteras resultat från mätningar och beräkningar som utförts i brytningsrummet från fallstudien. Resultatet redovisas i skillnader mellan volym, tonnage och profil förerespektive efter skrotning. De skjutna salvorna i brytningsrummet delas in i två huvudgrupper, före respektive efter skrotning, vilket även benämns som ursprunglig och slutgiltig profil. Mätningar utförda före skrotning visar den volym som skjutits och lastats ut från gaveln, varav mätning efter skrotning är den totala volymen som extraherats för salvan. Brytningsrummets profil före respektive efter skrotning har jämförts och tvärsnittsareans ökning mellan momenten har fastställts. Resultatet ses i Tabell

33 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Tabell 5-1. Tvärsnittsarea före respektive efter skrotning Salva Före [m 2 ] 37,5 34,0 39,5 35,5 44,7 33,1 Efter [m 2 ] 39,5 43,0 56,5 42,6 52,4 44,1 Ökning [%] 5,4% 26,4% 43,1% 19,8% 17,4% 33,1% Den ökade tvärsnittsarean mellan profilerna före och efter skrotning är störst för salva 19, med en ökning på 43,1%. Minst har salva 17 med 5,4 %, bör dock noteras att detta är en justerings salva och relativt små skillnader i profilen är att vänta sig. Jämförelsen av rumsprofilerna indikerar att stora avvikelser i konturen uppstår i samband med brytningen Tonnage Volymerna från varje salva har använts för att beräkna tonnaget som faktiskt har lastas ut, detta för att lättare kunna jämföra uppgifterna med gruvans eget rapporteringssystem. I kategorin före skrotning är tonnage indelade i malm och fyll, d.v.s. hur mycket av den utlastade salvan som faktiskt är malm, respektive fyll. För resultat över volymfördelningen se Tabell 5-2. Tabell 5-2. Sammanställning och fördelning av volym före skrotning Salva Volym [m 3 ] Malm [m 3 ] Fyll [m 3 ] Malm [%] Fyll [%] ,7 112,1 26,6 80,8% 19,2% ,0 87,8 17,2 83,6% 16,4% ,8 119,2 15,6 88,5% 11,5% ,1 108,2 44,9 70,7% 29,3% ,4 106,8 30,6 77,7% 22,3% ,5 83,9 36,6 69,6% 30,4% Totalt 789,5 617,9 171,5 % 78,3% 21,7% De beräknade volymerna används sedan för att kalkylera tonnagefördelningen över salvorna. Beräkningen görs genom att multiplicera de fastställda volymerna från mätningarna med densiteten för malm inklusive gråberg. Resultatet kan ses i Tabell

34 Fältobservationer Tabell 5-3. Sammanställning och fördelning av tonnage före skrotning Salva Total [ton] Malm [ton] Fyll [ton] Malm [%] Fyll [%] ,6 381,0 58,6 86,7% 13,3% ,2 298,4 37,9 88,7% 11,3% ,6 405,4 34,2 92,2% 7,8 % ,6 367,8 98,8 78,8% 21,2% ,4 363,1 67,4 84,4% 15,6% ,8 285,2 80,5 78,0% 22,0% Totalt 2 478, ,9 377,4 % 84,8% 15,2% Tabellerna visar att 21,7% av den totala volymen som extraherats är fyll, vilket i tonnage utgör 15,2% av den totala mängden. Anledningen till att procentandelen är mindre i utlastat tonnage för fyll är beroende på materialens densitet, vilket är högre för malm än för fyll. Resultatet visar att stora mängder fyll lastas ut tillsammans med malmen för att sedan slutligen processeras i anrikningsverket. Högst värden över fyllinblandning återfinns för salva 20 och 22, där salvorna volymmässigt utgörs av 29,3% och 30,4% fyll, se Tabell 5-2. I Figur 5-3 ses den digitalafotogrammetri modellen över salva 22, vilket visar hur gaveln till stor del utgörs av fyll från tidigare brytningsrum. Modellen visar tillståndet efter att den skjutna salvan lastats ut. Figur 5-3. Fotogrammetrisk modell över gaveln vid salva 22, efter utlastning. 25

35 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Den rapporterade mängden tonnage som lastats ut från gaveln är 2700 ton. Jämfört med det beräknade tonnaget på 2478, vilket är inklusive fyll, är skillnaden 9 % mellan rapporterat och beräknat tonnage. Skillnaden i rapporterat tonnage beror på att rapporteringen är baserad på antal skopor som lastaren tar från gaveln. Volymen på skopan multipliceras därefter med densiteten för malm inklusive gråbergspåslag, vilket innebär att hela salvan då räknas om till ett och samma material Överberg Beräkning av volymen överberg från brytningsrummet görs i programmet Deswick. Överberg är extra tillkommande bergmassa som lastas ut efter skrotning. Data från beräknade volymen överberg presenteras i Tabell 5-4. Tabell 5-4. Beräknad volym överberg Salva Före [m 3 ] Efter [m 3 ] Överberg [m 3 ] Överberg [%] ,7 151,8 13,1 9,4 % ,0 169,7 48,2 45,9% ,8 206,0 71,4 53,0% ,1 202,4 49,5 32,3% ,4 221,8 86,0 62,6% ,5 169,4 49,3 40,9% Totalt 789, ,1 317,5 40,2% Resultatet visar ett stort tillskott av överberg i samband med skrotning. Som högst ligger volymen överberg på 86,0 m 3 för salva 21, vilket innebär att den slutliga volymen för salvan har ökat med 62,6% gentemot dess ursprungliga volym på 137,4 m 3. För salva 21 var orienteringen för en av mätningarna inte rätt, men genom manuell överlappning anses resultatet vara av tillräckligt bra kvalité för uppföljningen. För den totala volymen före respektive efter skrotning har dimensionen för den skannade sektionen av brytningsrummet ökat med 40,2% överberg, från 789,5 m 3 till 1 121,1 m 3.Vilket innebär att ytterligare 317,5 m 3 gråberg, fyll och malm har lastats ut och processerats Fördelning Den slutgiltiga profilen efter skrotning har använts för att beräkna och fastställa volymen malm och gråberg som skrotats ner, samt hur mycket fyll som har lastats ut tillsammans med det skrotade materialet. I Tabell 5-5 visas fördelningen för den slutgiltiga profilen där malm 1 är malm inklusive gråbergspåslag, malm 2 är nerskrotad malm utan påslag, gråberg är den skrotade volymen gråberg och fyll är den totala volymen fyllnadsmaterial som lastats och rensats från gaveln. 26

36 Fältobservationer Tabell 5-5. Fördelning av volym för slutgiltig profil Salva Malm 1 [m 3 ] Malm 2 [m 3 ] Gråberg [m 3 ] Fyll [m 3 ] ,4 3,7 0,0 27, ,6 6,5 13,0 39, ,8 14,0 30,9 31, ,5 5,9 17,9 52, ,8 13,5 13,4 42, ,0 9,7 21,1 46,6 Totalt 732,2 53,3 96,3 239,3 % 65,3% 4,8 % 8,6 % 21,3% Resultatet i Tabell 5-5 visar på stor fyllinblandning. Den skrotade mängden gråberg ligger på 8,6 %. Volymerna från fördelningen av den slutgiltiga profilen används sedan för att fastställa det totala tonnaget för gaveln. Tonnagefördelningen kan ses i Tabell 5-6. Tabell 5-6. Fördelning av tonnage för slutgiltig profil Salva Malm 1 [ton] Malm 2 [ton] Gråberg [ton] Fyll [ton] ,5 13,7 0,0 60, ,2 24,2 35,2 86, ,3 51,7 83,4 69, ,0 21,9 48,3 114, ,6 49,9 36,2 92, ,8 35,9 57,0 102,4 Totalt 2 489,4 197,3 260,1 526,4 % 71,7% 5,7 % 7,5 % 15,2% Det totala tonnaget som lastats och rensats från de beräknade sektionerna i brytningsrummet är 3 473,2 ton. Totalt 22,7% av det utlastade tonnaget är alltså icke lönsamt material i form av gråberg och fyll. Kan noteras att mängden gråberg i salva 17 har värdet noll i Tabell 5-5 och Tabell 5-6. Detta innebär inte att mängden gråberg som har skrotats är noll. Anledningen till detta är att resultatet från skanningsprofilen inte uppvisade något tydligt område där enbart gråberg skrotats ner, varken i tak respektive häng- och liggvägg. Slutligen jämförs totala tonnaget efter skrotning med tonnaget före skrotning, vilket ger en indikation på hur mycket extra tonnage som lastas ut från brytningsrummet. Se Tabell

37 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Tabell 5-7. Jämförelse mellan totalt tonnage före respektive efter skrotning Salva Före [ton] Efter [ton] Diff. (ton) Diff. [%] ,6 484,1 44,4 10,1% ,2 522,4 186,2 55,4% ,6 645,4 205,7 46,8% ,6 614,9 148,2 31,8% ,4 698,3 267,8 62,2% ,8 508,2 142,4 38,9% Totalt 2 478, ,2 994,8 40,1% Tabellen visar att störst differans mellan totalt tonnaget före respektive efter skrotning är 62,2%, se salva 21. Den ökade mängden tonnage för sektionerna ligger på 994,8 ton, vilket är en ökning med 40,1%. 28

38 6 EKONOMISK UPPFÖLJNING Kapitlet beskriver hur den ekonomiska uppföljningen är fördelad och vilka konsekvenser det kan innebära, vid avvikelser i brytningsrummet, för de indirekta kostnaderna. Den ekonomiska uppföljningen utgörs av två huvuddelar. Den första är en beskrivning av de indirekta och direkta kostnader som uppstår i samband med avvikande konturer i brytningsprofilen, den andra är en kostnadskalkyl som fastställer de direkta kostnader som uppstår i samband med en utökad kontur. Kostnadsbeskrivningen analyseras utifrån aktiviteterna i salvcykeln, samt momenten för återfyllning, -uppfodring, transport och utvinning. Förändringar som uppstår analyseras och en bedömning görs över vad dessa kan innebära för nuvarande och efterkommande aktiviteter. I beskrivningens avsnitt kommer en del av den analys som gjorts över arbetsmetoderna att framträda. Inga förbättringsutvecklingar eller optimerade operationer analyseras i detta kapitel, utan här fastställs vilka problem som kan uppstå, kostnader i samband med detta, samt dess påverkan och utfall på konturen. 6.1 Beskrivning indirekta- och direkta kostnader Borrning: Vid ojämn kontur från föregående skiva kan gaveln, beroende på malmens orientering, utgöras till stor del av fyll. Graden av fyll påverkar antalet borrhål vid salvborrningen. Hög grad av fyll innebär en minskad mängd borrhål, detta då hålen endast borras i den del av gaveln som utgörs av berg. Den stora variationsgraden kan även i sig påverka borrningens kvalité. En ojämn kontur från tidigare rum i föregående skiva kan innebära att den planerade borrhålslängden utgörs av både berg och fyll. Om hålet går igenom berg och fyll för att sedan träffa på berg igen kan detta resultera i en krökning av hålet, med stora avvikelser som följd. Tiden för salvborrning minskar i dessa fall, men risken för avvikande borrhål ökar. Avvikande kontur kan ge en positiv ekonomisk effekt på borrningen i form av minskad aktivitetstid, men med sämre kvalité som följd. Väldigt uppsprucket berg gör att det blir svårare att borra salvan, vilket resulterar i längre tidsåtgång för aktiviteten. Viktigt att ansättningen blir bra, annars måste hålen ersättas med extra intilliggande hål. Resultatet med svårborrad salva och extra hål är att borrkronorna slits fortare, högre materialkostnad som följd, samt högre indirekt kostnad i form av maskin och operatörskostnad på grund av ökad tidsåtgång. 29

39 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Laddning: Laddningen är väldigt beroende av salvborrningen utförd i det tidigare skedet. Borrhål som rasat igen går i princip inte att ladda med sprängmedel. Resultatet blir en ofullständig laddning där utfallet blir mindre än planerat, vilket ger en mindre materialkostnad då mängden sprängmedel minskar. Kostnadsuppgifterna för den minskade mängden sprängmedel kan inte beräknas då loggar från laddning inte går att erhålla. Variation vid laddning i brytningsrummen innebär att stor mängd information måste behandlas för att sedan jämföras och sammanställas. Lastning: Vid en mindre lyckad sprängning kan det vara svårt att lasta ut hela salvan. Kvarvarande klackar försvårar arbetet vid utlastning. Problem kan också uppstå om mycket löst berg sitter kvar, operatören kan då känna att det inte är tillräckligt säkert för att lasta ut hela salvan. Oftast resulterar detta i ökad tidsåtgång för aktiviteten då lastning utförs i omgångar eller avbryts för att tas upp i ett senare skede när gaveln är säkrad. Vid en ojämn kontur från föregående skiva kan den skjutna salvan ibland innehålla stor andel fyll. Kan ses som en negativ ekonomisk effekt då lastningen av salvan fortfarande kan anses som tidskrävande, men även att salvan innehåller mindre andel malm. Skrotning: Beroende på geologi och sprängningens kvalité påverkas främst skrotningens tidsåtgång, vilket är den stora kostnaden för aktiviteten. Vid stor andel löst berg och sämre skjuten salva tar det lång tid att utföra aktiviteten. Slitage på maskinen och hammare ökar, samt så ökar frekvensen för byte av hydraulslangar. Rensning: Väldigt stor påverkan från skrotningen, ibland kan så mycket som 1-3 mellanrensningar genomföras innan skrotningen är färdig. Den skrotade bergmassan innehåller malm, gråberg och fyllnadsmaterial. Vid rensningen går det inte att särhålla massorna från varann. För att processera malmen lastas då allt material ut vid rensningen och processeras som malm. Konsekvensen blir att icke lönsamt material processeras, vilket ger en ökad brytnings-, transport, och anrikningskostnad. 30

40 Ekonomisk uppföljning Betongsprutning: Vid sämre skjutningar och stor volym skrotat berg krävs mer förstärkningsmaterial i form av fiberarmerad sprutbetong. Operatören vid skrotningen är den som uppskattar volymen sprutbetong som krävs för salvan. Uppstår stora avvikelser i kontur krävs mer material. För att säkerställa att volymen sprutbetong är tillräcklig för ändamålet beställer operatören oftast extra mycket material, vilket resulterar i en högre materialkostnad för brytningsrummet. Volymen sprutbetong ger endast mindre utslag i aktivitetens tidsåtgång. Bultning: Ju större spännvid som uppstår i brytningsrummet, desto mer bultning krävs. Väldigt tidskrävande att bultsätta en salva. Resultatet med utökad kontur resulterar även i utökad tidsåtgång. Materialkostnaden ökar, men den huvudsakliga kostnaden ligger i maskinoch operatörskostnad. Kross: Vid utökad kontur i brytningsrummen måste större andel utlastat material transporteras. När brytningsrummets kontur ökar i förhållande till plan måste även högre mängder berg tas om hand. Slitage på krossen ökar med ökad mängd transporterat material, vilket ökar frekvensen för förebyggande- och avhjälpande underhåll, med minskad tillgänglighet som följd. Skippning: Ökad andel krossat material innebär även en ökning av mängden transporterat material från gruvan upp till dag, vilket görs med en skipp. Den totala tiden för att skippningen ökar, vilket ger en högre drift-, och operatörskostnad. Transport: Efter att malmen krossats och skippats upp till dag transporteras materialet till anrikningsverket i Boliden. Priset är per tonnage fraktad malm, vilket innebär att ju större mängd tonnage som måste transporteras ju större blir kostnaden. Ökad andel gråberg och fyllnadsmaterial som lastas tillsammans med malmen efter skrotning ger utslag även i detta moment. Anrikningsverket: Malmen transporteras från Kristineberg till Boliden för att processeras i anrikningsverket. Som i tidigare skeden så blir kostnaden högre då större mängd material ska gå igenom hela kedjan av processer i verket. Driftkostnaden ökar, men högre halter av gråberg 31

41 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi försvårar även processen med att utvinna malmen. Mindre gråbergsinblandning ger en högre utvinningsprocess, men även minskade kostnader i hantering av restprodukter. Anrikningssand: Anrikningssanden är en restprodukt från utvinningsprocessen i anrikningsverket. Sanden används som återfyllnadsmaterial i brytningen och skickas därmed med lastbil tillbaka till gruvan. Som i tidigare delprocesser blir kostnaden högre ju mer material som ska transporteras. Gruvan behöver samtidigt mer anrikningssand tillbaka, då fyllnadsmaterialet som processerats och skickats från gruvan i samband med brytningen måste ersättas. Uppstår utökade konturer för brytningsrummen i samband med brytningen krävs mer anrikningssand för att fylla igen hålrummen. Återfyllning: När en skiva i ett brytningsrum har brutits klart tas alla installationer bort och förbereds för igenfyllning. Fyllstationen i gruvan innehåller många delprocesser och övervakningssystem vilket gör den kostsam att hålla i drift. Avvikande konturer kräver mer material för återfyllnad, vilket ökar driftstiderna för fyllstationen. Stora mängder vatten krävs för att transportera fyllen till brytningsrummet. Vattenmängderna måste sedan dräneras ut från rummet och pumpas upp ur gruvan med hjälp av pumpstationer, vilket innebär ökade pumpkostnader vid ökad mängd fyllnadsmaterial. Slutresultatet blir ökad material, drift- och underhållskostnad för fyllstationen, slitage kostnader för fyllslangar, samt arbetskostnader för uppföring och installationer av fyllvägg och fyllslangar. 6.2 Kalkyl Här beräknas direkta kostnader som uppstår i samband med utökad kontur i brytningsrummet. Kalkylen jämför kostnad för planerad åtgång och verkligt utfall. Kostnadskalkylen är sammanställd och baserad på de kostnader som uppstår i samband med brytningen av malm. Beräkningen görs endast för det undersökta brytningsrummet och begränsas till förstärkning, transport- och delvis maskinkostnad. Kalkylen är fördelad i två delar, den ena innehåller sammanställda materialkostnader, vilket i huvudsak är förstärkning- och transportkostnader. Den andra kalkylen består av maskinkostnaderna beräknade utifrån aktivitetstider i rummet. Maskinkostnaderna är begränsade till det erhållna underlaget från Boliden och består av underhållskostnader samt lön för operatörerna. Grunden för beräkningarna utgörs av de laserskanningar som utförts under arbetets gång. Med de fastställda volymerna kan beräkningar göras för varje salva. Underlag ifrån totalt åtta stycken salvor erhölls, men endast sex stycken kunde användas för den ekonomiska 32

42 Ekonomisk uppföljning kostnadskalkylen. Data från två av salvorna ansågs inte vara av tillräckligt bra kvalité för att kunna användas. Beräkningarna innefattar därav inte salva 23 och 24. Antaganden för kostnadskalkylerna: Då brytningsrummets orientering följer malmkroppen följs därmed inte den preliminära planen över rummet. Därav görs ett antagande att den planerade profilen utgörs av den initialt skannade konturen. Tonnageberäkningar är baserade på antagna värden för densitet. Värdena för materialets densitet i nedanstående lista kommer från underlag tillhandahållet av Boliden. - Malm - Gråberg - Fyll Vid beräkning av materialåtgång för sprutbetong, bultning och fyll, antas tvärsnittsarean vara densamma över hela salvan. Fastställd förstärkningsplan för området tillämpas på varje salva, inga undantag. Vid bultsättning antas ungefär 5 kg cement pumpas in per hål. Baserad på information efter samtal med bultsättare. Kostnaden för underhållsmaterial har multiplicerats med en faktor 1,47 för att kompensera för icke färdigställda kostnader från underlaget (Marklund, 2014). Den fastställda kalkylens resultat används för att jämföra tre olika tillstånd: Kostnad om konturen följt den ursprungliga profilen Kostnad för den slutgiltiga profilen enligt plan Kostnad för den slutgiltiga profilen enligt utfall Kalkylen jämför uppgifterna mellan de olika posterna och fastställer kostnaderna som uppstår i samband med avvikelser i konturen. Anmärkningar görs över de poster som uppvisar störst differans mellan planerad och slutgiltig profil. 6.3 Resultat av ekonomisk uppföljning Utfall över förbrukat material är sammanställt utifrån gruvans rapporteringssystem, Ganttschedular. Den sammanställda informationen innehåller uppgifter om förstärkning, lastning och rensning. Uppgifterna redovisas i Tabell

43 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Tabell 6-1. Materialförbrukning och mängden utlastat material vid brytning enligt Ganttschedular Salva Lastning [ton] Rensning [ton] Sprutbetong [m 3 ] Bult [st] ,1 51,4 7, ,3 160,9 9, ,8 277,9 9, ,3 343,9 9, ,4 373,4 9, ,7 377,3 13,0 118 Totalt 2 700, ,7 56, Bultning Det teoretiska antalet bultar vid förstärkning, genom bultsättning, är beräknad för två olika fall. Den ursprungliga profilen före skrotning, samt den slutgiltiga profilen efter skrotning. Beräkningarna har genomförts i Microstation utifrån angivet c/c avstånd enligt förstärkningsplan, samt längden för profilens tvärsnitt. Det teoretiska antalet bultar för varje salva redovisas i Tabell 6-2. Tabell 6-2. Teoretiskt antal bultar före respektive efter skrotning Salva Totalt Före [st] Efter [st] Skillnad 5,9 % 41,7% 12,5% 6,3 % 39,7% 6,3 % 17,6% Resultatet visar att antalet bultar vid bultsättningen ökar med totalt 17,6% för den slutgiltiga profilen jämfört med den ursprungliga. Skillnaden i antalet bultar mellan profilerna är ungefär lika stor som den totala förstärkningsmängden för en salva. Noteras att skillnaden mellan verkligt, se Tabell 6-1, och teoretiskt utfall är totalt 15 stycken bultar. 34

44 Ekonomisk uppföljning Sprutbetong Sprutbetongen är även beräknad för två olika fall, densamma som för teoretiska antalet bultar, vilket är utfört enligt Wood (1999), se bilaga 5 för värden. I Figur 6-1 visas fördelningen för de teoretiskt beräknade volymerna för respektive salva. Tabell 6-3 redovisar differansen mellan de två fallen. m 3 12,0 Sprutbetong 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Före Efter 0, Salva Figur 6-1. Fördelning av den teoretiska volymen sprutbetong före och efter skrotning Tabell 6-3. Procentuell skillnad mellan de teoretiskt beräknade volymerna för sprutbetong Salva Totalt Före [m 3 ] 6,5 5,2 5,9 6,3 6,0 6,1 36,0 Efter [m 3 ] 6,8 6,3 8,1 7,9 10,8 8,4 48,2 Skillnad 4,3 % 22,1% 38,6% 24,2% 78,5% 37,5% 34,0% Störst skillnad uppvisas för salva 21 där volymen sprutbetong för den avvikande konturen ökar med 78,5%. Den totala skillnaden mellan de beräknade volymerna före och efter skrotning är på 34,0%, vilket är 12,2 m 3 sprutbetong. Jämfört med det verkliga utfallet efter skrotning på 56 m 3, är skillnaden 7,8 m 3 eller 16,2% gentemot med den teoretiska volymen för samma profil. Figur 6-1 visar att den teoretiska volymen före skrotning håller sig inom ett intervall på 5,0 6,5 m 3. Volymen efter skrotning har ett större intervall på 6,0 11,0 m 3. 35

45 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Återfyllnadsmaterial När brytningen är avslutad kommer det utbrutna brytningsrummet fyllas igen med återfyllnadsmaterial. Beräkning av teoretiska mängden återfyllnadsmaterial görs för de inmätade sektionerna i brytningsrummet. Av brytningsrummets totala volym kommer 70 % att fyllas igen med gråberg, resterande 30 % fylls igen med hydraulfyll. Hålrumsvolymen i gråberget beräknas till 30 %, vilket sedan antas fyllas igen med hydraulfyll. Den beräknade mängden återfyllnadsmaterial redovisas i Tabell 6-4. Tabell 6-4. Beräknad teoretisk mängd återfyllnadsmaterial Typ Fyll [ton] Gråberg [ton] Totalt Före 885, , ,9 Efter 1 257, , ,8 Skillnad ,0% Mängden återfyllnadsmaterial för profilerna före och efter skrotning uppgår till 2 377,9 ton respektive 3 376,8 ton, vilket är en skillnad på 998,9 ton. Resultatet visar att mängden återfyllnadsmaterial ökar med 42,0% i samband med den avvikande konturen Materialkalkyl Materialkalkylen består av den materialförbrukning som beräknats och fastställts i tidigare kapitel. Kalkylen jämför materialkostnaden för ursprunglig respektive slutgiltig profil med avseende på den teoretiska materialförbrukningen. Vid beräkning och jämförelse med ursprunglig profil finns ingen kostnad för rensning i kalkylen. Material för denna aktivitet genereras i samband med skrotning, utökning av profilen, och återfinns därmed endast för den slutgiltiga profilen där skrotning utförts. Materialkalkylen kan ses i Tabell 6-5 och Tabell 6-6. Tabell 6-5. Kalkyl baserad på teoretisk materialförbrukning för ursprunglig och slutgiltig profil Material Ursprunglig Slutgiltig Kostnad-U Kostnad-S Bultning [st] 420,0 494, kr kr Sprutbetong [m 3 ] 36,0 48, kr kr Lastning [ton] 2 478, , kr kr Rensning [ton] 0,0 994,8 0 kr kr Återfyllnad Gråberg [ton] 1 492, , kr kr Fyll [ton] 885, , kr kr Totalt kr kr 36

46 Ekonomisk uppföljning Tabell 6-6. Differans mellan ursprunglig & slutgiltig profil för teoretisk materialförbrukning Material Mängd % kr Bultning [st] 74,0 17,6% kr Sprutbetong [m 3 ] 12,2 34,0% kr Lastning [ton] 0,0 0,0 % 0 kr Rensning [ton] 994, kr Återfyllnad Gråberg [ton] 626,8 42,0% kr Fyll [ton] 372,1 42,0% kr Totalt 35,3% kr Den slutgiltiga profilen har en total kostnad på kr, vilket är en skillnad på kr gentemot ursprunglig profil. Den totala kostnaden gentemot den ursprungliga profilen ökar alltså med 35,3% för den slutgiltiga. Sprutbetong är den största posten för den slutgiltiga profilen med en kostnad på kr. Förbrukningen av sprutbetong ökar i samband med utökningen av konturen med 34,0%, vilket innebär en extra kostnad på kr Maskinkalkyl Kostnader för de olika aktiviteterna i salvcykeln har analyserats. Aktivitetstiderna under brytningen har sammanställts och en kostnad per timme för respektive maskin har fastställts. Maskinkostnaden per timme är endast utifrån erhållna underhållskostnader från föregående produktionsår. Maskinkostnaden görs med avseende på den teoretiska mängden material för ursprunglig och slutgiltig profil, vilket redovisas i Tabell 6-7. Maskinkostnad för borrning och laddning i den teoretiska delen är densamma som för det verkliga utfallet då aktiviteterna inte är fördelade över materialposter. 37

47 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Tabell 6-7. Teoretisk maskinkostnad för profilerna före & efter skrotning Maskinkostnad Före Efter Kostnad-F Kostnad-E Borrning MBR 19 8,8 8, kr kr MBR 21 7,1 7, kr kr Laddning MAB 65 5,5 5, kr kr Lastning MLA 20 7,3 7, kr kr MLA 22 5,6 5, kr kr MLA 23 7,0 7, kr kr Rensning MLA 20-1, kr MLA 22-2, kr MLA 23-3, kr Skrotning MSK 14-1, kr MSK 15-6, kr MSK 16-4, kr MSK 17-12, kr Betongsprutning MBS 26 1,0 1, kr kr MBS 27 1,9 2,6 853 kr kr Bultning MBS 54 9,9 13, kr kr MBS 55 18,1 22, kr kr MBS 56 33,3 35, kr kr S:a Maskinkostnad kr Personalkostnad Lön 105,4 149, S:a Personal kr Totalt kr kr 38

48 Ekonomisk uppföljning Resultatet visar en skillnad på kr i maskinkostnad exklusive operatör, och en total skillnad på kr i maskinkostnad inklusive operatör. Kostnaden ökar med 55 % i samband med den utökade konturen. Ökningen är den extra kostnad som tillkommer för det extra tonnage som den ojämna konturen genererar. Om kostnaderna för rensning och skrotning utgår för den slutgiltiga profilen blir maskinkostnaden exklusive operatör kr. Jämfört med maskinkostnaden, exklusive operatör, för den ursprungliga profilen på kr, visar resultatet en ökning på 12,83%. Vilket är den kostnad som uppstår för de övriga aktiviteterna i samband med den ökade tidsåtgången. En sammanställning av kostnaden för det verkliga utfallet har även beräknats och redovisas i Tabell

49 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Tabell 6-8. Maskinkostnad för verkligt utfall, slutgiltig profil Maskinkostnad Timmar kr/h Kostnad Borrning MBR 19 8, , kr MBR 21 7, , kr Laddning MAB 65 5,5 518, kr Lastning MLA 20 8, , kr MLA 22 7, , kr MLA 23 13,3 473, kr Skrotning MSK 14 4, , kr MSK 15 9, , kr MSK 16 1, , kr MSK 17 12, , kr Betongsprutning MBS 26 1, , kr MBS 27 3,0 451, kr Bultning MBS 54 8, , kr MBS 55 18,2 987, kr MBS 56 41,0 675, kr S:a Maskinkostnad kr Personalkostnad Lön 150,6 425, kr S:a Personal Totalt kr kr 40

50 Ekonomisk uppföljning Kostnadskalkyl Maskin- och materialkostnad summeras till en kostnadskalkyl för sektionerna i brytningsrummet, se Tabell 6-9. Kalkylen är baserad på den teoretiska maskin- och materialkostnaden för både ursprunglig och slutgiltig profil. Tabell 6-9. Teoretisk kostnadskalkyl för brytningsrummet Materialkostnad Ursprunglig Slutgiltig Maskinkostnad Ursprunglig Slutgiltig Summa [Ursprunglig] Summa [Slutgiltig] Differans kr kr kr kr kr kr kr 43 % Kalkylen visar att kostnaden för de analyserade sektionerna i brytningsrummet ökar i samband med den utökade konturen med 43%. Notera att dessa uppgifter inte representerar hela kostnaden för brytningen, utan beskriver endast storheter och skillnader mellan förstärkning, transport och till viss del aktivitetskostnad. 41

51 7 NUMERISK ANALYS Kapitlet beskriver numeriska analysen utformad för arbetet, samt antaganden och givna materialparametrar. För att kontrollera hur stabiliteten i brytningsrummet påverkas av avvikelser och utökad kontur kommer en numerisk analys att göras. Analysen syftar till att utvärdera hur de bergmekaniska förhållanden påverkar stabiliteten och vilka resulterande fenomen som uppstår. Phase 2 är det program som kommer att användas i arbetet med den numeriska analysen. Programmet är ett finita element program som används vid spännings och deformations beräkningar för underjordskontruktioner. Endast en elastisk analys kommer att genomföras. I en elastisk analys jämförs spänningstillståndet i modellen med bergmassans hållfasthet för att avgöra spänningsfördelningens påverkan med avseende på brott. En elastisk analys kalkulerar inte bergmassan i brottstillstånd, för detta krävs en kompletterande plastisk analys. 7.1 Antaganden För att kunna simulera och analysera den spänningsfördelning som uppstår i samband med brytningen krävs antaganden för modellen. Malmkroppens lutning antas vara oförändrad i hela modellen, vilket är 60 (Elhami, 2011). Kontaktlagren antas vara orienterade parallellt med malmkroppen, tjockleken över dessa anses även vara konstanta i hela modellen, undulerar alltså inte. Rummet antas även följa malmens stupning och orientering. Under simuleringen antas bergmassan i modellen vara av CHILE material: Continuous (Kontinuerlig) Homogeneous (Homogen) Isotropic (Isotropisk) Linear-Elastic (Linjär-Elastisk) Vilket är ett vanligt antagande vid arbete med förenklade numeriska analyser över bergkonstruktioner. 42

52 Numerisk analys Rådande in-situ spänningar beräknas med tidigare fastställda formler för skandinaviska förhållanden: σ v = 0.027z (1) σ H = z (2) σ h = z (3) σ H är den största huvudspänningen och går parallellt med malmkroppen. σ h är orienterad vinkelrätt mot malmkroppen. σ v är den vertikala spänningen i bergmassan. Avståndet till markytan från det valda djupet anges med z (Saiang, 2014). 7.2 Geometri I analysen utvärderas tre olika fall. Två av fallen är inmätta profiler från salvorna 19 och 21. Dessa valdes då de uppvisade skillnader i konturavvikelse och slutlig utformning. Tredje fallet är en analys baserad på den planerade profilens kontur. Den planerade konturen är utformad efter profilen i borrplanen. Två modeller utformas för respektive fall, med undantag för den planerade profilen. Modellerna konstrueras i en före och en efter profil, vilket ska simulera avvikelser i profilen som uppstår i samband med skrotning, se Figur 7-1 och Figur 7-2. Figur 7-1. Salva 19, vänstra är före skrotning, höger efter. Figur inte i skala. Figur 7-2. Salva 22, vänstra är före skrotning, höger efter. Figur inte i skala. 43

53 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Den planerade profilen följer stupningen av malmkroppen och utgörs av den planerade geometri i den utformade borrplanen för brytningsrummet. Den planerade profilen kan ses i Figur 7-3. Figur 7-3. Planerade profilen för brytningsrummet. Figur inte i skala. Det undersökta brytningsrummet är den andra skivan i ordningen som bryts i området. Första underliggande brytningsrummet kommer att innehålla fyllnadsmaterial där geometrin anpassas utefter den givna borrplanen för området. 7.3 Materialparametrar Vid en numerisk analys är det viktigt med tillräcklig mängd kvalitativ data över bergmassans egenskaper. Är egenskaperna i den genomförda analysen väldigt osäkra bör resultat och slutsats behandlas med stor försiktighet. I detta arbete har parametrar över bergmassan och dessa egenskaper erhållits från tidigare utförda numeriska analyser vid LTU (Saiang, 2014). Indata för analysen kan ses i Tabell 7-1. Tabell 7-1. Ingående material parametrar vid numerisk analys (David S, 2014) Bergtyp E ν σcm c φ σt (MPa) (MPa) (MPa) (MPa) Bergmassa (Kordierit-kvartsit) Liggvägg (Talk-skiffer) Hängvägg (Talk-skiffer) Malm Fyll

54 Numerisk analys 7.4 Resultat numerisk analys I den numeriska analysen har tre fall utvärderats. Fallen innehåller två olika profiler, vilket är den ursprungliga profilen innan skrotning och den slutgiltiga profilen efter skrotning. Undantag är fall 3 som endast innehåller den planerade profilen Fall 1 Här presenteras resultat från jämförelser mellan den ursprungliga profilen innan skrotning, samt den slutgiltiga profilen efter skrotning för salva 19. I Figur 7-4 och Figur 7-5 visas spänningsfördelningen för σ 3 i respektive modell. Figur 7-4. σ 3 för den ursprungliga profilen, salva 19 Figur 7-5. σ 3 för den slutgiltiga profilen, salva 19 45

55 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Analysen visar att profilen efter skrotning utsätts för dragspänningar i taket. Profilen innan skrotning indikerar att konturen är mer gynnsam då ingen uppkomst av dragspänningar sker i taket. Strength factor för varje modell utvärderas och kan ses i Figur 7-6 och Figur 7-7. Värdet för strength factor är en indikation på spänningensförhållande till bergets hållfasthet. Värdet beräknas genom att programmet dividerar bergets hållfasthet med den inducerade spänningen som uppstår runt brytområdet. I en elastisk analys, till skillnad från en plastisk analys, kan bergmassan i modellen överbelastas, vilket gör att resulterande värdet för strength factor kan bli mindre än ett (Rocscience, 2014). Figur 7-6. Strength factor för ursprunglig profil, salva 19 Figur 7-7. Strength factor för slutgiltig profil, salva 19 46

56 Numerisk analys Strength factor från respektive modell indikerar att konturen för den slutgiltiga profilen utsätts för mer påfrestningar än den ursprungliga. Resultatet visar att konturen för den ursprungliga profilen är mer gynnsam än den slutgiltiga, med avseende på de sekundära spänningarna i bergmassan Fall 2 Resultat för konturen i salva 21. Även här görs jämförelser profilerna emellan genom analyser baserade på spänningsfördelningen över det utbrutna området. Strength factor för modellerna återfinns i Figur 7-8 och Figur 7-9. Figur 7-8. Strength factor för ursprunglig profil, salva 21 Figur 7-9. Strength factor för slutgiltig profil, salva 21 47

57 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Resultatet visar ett något större område med väldigt låg strength factor ovanför taket i den slutgiltiga profilen. Ett liknande mindre område uppstår även i den ursprungliga profilen, på grund av den kil som bildats i taket. Men trots att kilen skrotas ner och konturen utjämnas ökar området med låg strength faktor för den slutgiltiga profilen. Kan noteras att takhöjden för den slutliga profilen är 1,4 meter högre jämfört med den ursprungliga. Genom att titta på σ 1 för respektive modell kan profilerna emellan analyseras och utvärderas. Fördelningen med avseende på σ 1 kan ses i Figur 7-10 och Figur Figur σ 1 för den ursprungliga profilen, salva 21 Figur σ 1 för den slutgiltiga profilen, salva 21 Resultatet visar en större spänningskoncentration över taket i den slutgiltiga profilen än i den ursprungliga. Koncentrationerna är tydligast i anfang och tak kring liggväggen i den slutgiltiga profilen. 48

58 Numerisk analys Fall 3 Här jämförs resultat från den planerade profilen med tidigare fall för salva 19 och 21. Plottar från den numeriska analysen av den planerade profilen redovisas i Figur 7-12, Figur 7-13 och Figur Figur σ 1 för den planerade profilen Figur σ 3 för den planerade profilen 49

59 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Figur Strength factor för den planerade profilen Resultatet från den numeriska analysen visar att den planerade profilen inte uppvisar några direkta stabilitetsproblem med stora spänningsfördelningar, drag i kontur. Värdena för strength factor visar ett område vilket kan tänkas påverka stabiliteten. Men jämfört med föregående fall och dess resulterande strength factor, är den planerade profilens resultat mer fördelaktig. Den numeriska analysen visar tydligt att den planerade profilen är mest gynnsam för de bergmekaniska förhållanden som råder vid brytningen. Resultatet visar även att trots i vissa fall små marginella skillnader är det mer optimalt att hålla nere avvikelser i konturen i största möjliga mån. 50

60 8 DISKUSSION Kapitlet behandlar diskussioner kring resultat och anmärkningar som registrerats under arbetets gång. Först analyseras arbetsmetoder, sedan behandlas resultat och diskussioner kring nulägesbeskrivningen. Kapitlet avslutas med den ekonomiska utvärderingen. 8.1 Arbetsmetoder Borrning Vid borrning av salvorna i brytningsrummen verkar utfallet vara väldigt operatörsberoende. Jämfört med salvborrning vid rampdrivning så finns inga egentliga planer över brytningsrummets utformning. Endast en preliminär plan över brytningsrummen design görs, med vetskap att resultatet inte kommer att överensstämma med slutresultatet. Operatörerna har därmed större frihet att borra brytningsrummets salvor utefter egna tankar och iakttagelser framme vid gaveln. Störst inflytande över operatörerna har kartörerna. Kartörerna indikerar och visar mellan vilket område salvan ska borras och i vilken riktning, baserat på den utsättning som görs inför varje salva. Kartörerna är en bra startpunkt vid införandet av nya rutiner och direktiv vid salvborrningen i brytningsrummen. Fastställda borrplaner för respektive brytningsrum finns enligt plan men används inte alltid av operatörerna. Av de åtta salvor som undersökts i arbetet har totalt tre olika borrplaner använts. Det största syftet med borrplanerna för operatörerna är att säkerställa att rätt logering görs för taket. Vid närmare granskning av de genererade borrloggarna varierar logeringen av taket, främst av det faktum att olika borrplaner har använts. Samma fenomen uppstår för häng- och liggväggens stupning. Dessa finns nämligen inte i borrplan. Kartörerna markerar oftast ut häng- och liggväggens stupning, men slutresultatet beror i slutändan på operatörens tillämpning. Resultat från borrloggarna visar att liggväggen ofta borras mer upprätt jämfört med hängväggen. En lösning kan vara att ändra den fastställda borrplanen genom att infoga lutningen på brytningsrummets väggar. I nuläget är nämligen häng- och liggvägg i borrplanerna alltid vertikalt placerade. Kartörerna kan i kombination med ovanstående lösning förstärka ändringarna i borrplanen genom att tydligt markera de eftersträvade lutningarna på gaveln. Information måste även gå ut till operatörerna att lutningen för väggarna inte får borras rakare än de markeringar som finns. Operatörerna måste alltså göras medvetna om vilka riktlinjer som finns, och resultatet som uppstår om dessa inte följs. Kommunikation mellan operatör och ledning är viktigt för att implementera nya metoder, främst för att säkerställa att dessa faktiskt eftersträvas. 51

61 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi Gaveln i rummet fluktuerar väldigt mycket under brytning, vilket kan försvåra borrningens utförande. Justeringssalvor skjuts oftast i försök att jämna till gaveln, ett exempel på detta är salva 17. Utsättning av referensplan i salvborrningen används emellanåt av operatörerna. En potentiell åtgärd för att minska risken för fluktuerande gavel är tillämpningen av referensplan vid varje salvborrning. En jämnare gavel anses underlätta utförandet av aktiviteterna i salvcykel. Potentiella fördelar: Ansättningen vid salvborrning förbättras Laddningen blir mer strukturerad Lastning enklare Skrotning underlättas vid jämn profil Gynnsam skrotning underlättar installation av förstärkning Ökad säkerhet Laddning Den stora problematiken vid laddning är att förhållandena mellan salvorna kan variera mycket från fall till fall. Salvorna borras olika och varierar kraftigt i antal borrhål, vilket gör att laddningen konstant förändras. Mycket av ansvaret ligger därav på laddaren att själv utforma ladd- och tändplaner, på plats. Igenrasade borrhål ställer ofta till problem då endast en del av hålet kan laddas med sprängmedel, i vissa fall kan hålet inte laddas alls. Laddaren tvingas då kompensera det förlorade borrhålet genom att ladda mer kring intilliggande borrhål. Har även några av de intilliggande hålen rasat igen fortsätter processen. Resultatet blir en väldigt ojämnt laddad salva. Ett sätt att underlätta laddningen är att operatören vid salvborrning direkt efter uppborrat hål monterar in en plastslang för att förhindra hålet från att rasa igen, om indikationer för detta finns. Metoden med plastslangar tillämpas redan för sulhålen för att förhindra att vatten, stenar och borrkax fyller igen hålen. En anmärkning är att bottenladdningarna för salvan görs genom att laddaren håller kvar laddslangen i hålet samtidigt som sprängmedlet pumpas ut. Mängden sprängmedel för bottenladdningen varierar därmed beroende på hur lång tid laddaren håller kvar laddslangen i borrhålet. En åtgärd för detta kan vara att programera ett tidsintervall för de två utdragningshastigeterna som redan finns för laddtrucken. Operatören kan då initiera programmet när laddslangen förts in i borrhålet, och när den programmerade tidsåtgången för bottenladdningen är över startar den valda utdragningshastigheten. Mängden sprängmedel för bottenladdningarna blir jämnare samtidigt som vald utdragningshastighet med resulterande laddsträng erhålls. Tiden för aktivitetens utförande blir även densamma. 52

62 Diskussion Mängden sprängmedel som används per salva rapporteras in och registreras innan skjutning. Däremot finns ingen laddningslogg över mängden sprängmedel i respektive borrhål. Komplettering och registrering i form av en laddningslogg är något som verkligen skulle gynna arbetet med att kvalitetssäkra laddningens utförande Skrotning Stora mängder berg skrotas ner i samband med aktiviteten. Den slutgiltiga profilen för salva 21 ökade 62,6% i samband med skrotningen, vilket är 86,0 m 3 överberg. Totalt 317,5 m 3 överberg skrotades ner i brytningsrummet, vilket kan jämföras med volymen för nästan tre skjutna salvor, och detta efter endast sex dokumenterade produktionssalvor. Geologin i området har visserligen stor påverkan på skrotningen och dess arbete, men utgör endast en del av den totala volymen. Det är onekligen ett väldigt viktigt arbete med avseende på säkerhet, vilket innebär att väldigt stor press och ansvar sätts på operatörerna. Det vanligaste är att operatörerna skrotar tak och väggar till ett tillstånd där det är säkert för nästkommande aktivitet. Riktlinjer för hur arbetet ska genomföras finns men hur mycket som ska skrotas och när aktiviteten avslutas är helt upp till operatören. Arbetsledaren är den person som kontrollerar utfört arbete, men detta sker mestadels för nyanställda operatörer, de mer erfarna har betydligt mer frihet i sitt arbete. Mer information över det faktiska utfallet från skrotningen behövs för att öka operatörernas medvetenhet, samt konstruktiv arbeta fram gemensamma arbetssätt för aktiviteten. Data från detta arbete kan därmed vara bra information för arbetarna att ta del av. 8.2 Rumsprofil Mätningen av brytningsrummet visar på att det finns stora skillnader i den utbrutna profilen jämfört med den planerade. För den slutgiltiga profilen är skillnaden så stor som 43,1% mellan den planerade och verkliga tvärsnittsarean för brytningsrummet, detta för salva 19. Faktum är att alla salvor som mätts och undersökts i arbetet visar på stora skillnader i konturavvikelse. Minst skillnad i utökad tvärsnittsarea erhölls från salva 17 på 5,4%. Men detta är utfört som en justeringssalva för att utjämna gaveln, vilket innebär att mindre antal borrhål och sprängmedel användes för salvan. För tonnaget så ökade den totala mängden med 994,8 ton, vilket är direkt kopplat till utförd skrotning av konturen i brytningsrummet. Procentuellt sett är det en ökning på 40,1% jämfört med planerat tonnage för de ursprungligt skjutna salvorna. I det undersökta brytningsrummet konstateras att problem med avvikande konturer uppstår i samband med brytningen. Problemen är kopplade till det faktum att geologin i 53

63 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi rummet består till stor del av kontaktzoner med inslag av klorit, främst i hängväggen. Detta anses vara en förklarande del till avvikelserna, tillsammans med skrotningen. Även fast undersökningen baserats på underlag från endast ett brytningsrum anses det vara representativt för närliggande områden kring J-malmen. Detta då förhållanden anses vara ungefär densamma. Beräkningar visar att av det totala tonnaget som lastas ut från gaveln är cirka 15,2% fyll och 7,5 % gråberg. Vilket innebär att så mycket som 22,7% av det utlastade materialet innehåller ej utvinningsbart material. Fotogrammetriutrustningen gav värdefull information för dokumentation och analys av brytningsrummet. Detta då kombinationen av fotogrammetri och laserskanning kunde användas för att fastställa mängden fyllnadsmaterial i brytningsrummet. Men även för att kontrollera den aktuella miljön i samband med lastning och skrotning av salvan. Nackdelen är att stora krav ställs på kameralins och ljussättning vid dokumentation underjord, vilket innebär att stora mängder extra utrustning krävs. Men med portabel arbetsbelysning är det en väldigt snabb och effektiv metod även tillämpbar för kartering. 8.3 Ekonomisk uppföljning Den ekonomiska uppföljningen visar på resultat som indikerar att avvikelserna i konturen påverkar brytningskostnaden negativt. Skillnaden i materialkostnad mellan ursprunglig och slutgiltig profil visar en kostnadsökning på 35,3% för den teoretiska materialförbrukningen. Posterna där störst skillnader gentemot plan registrerades var sprutbetong och återfyllnad. Den teoretiska volymen sprutbetong som beräknats utifrån den fastställda förstärkningsplanen var 36,0 m 3 för den ursprungliga profilen innan skrotning. Volymen för den slutgiltiga profilen beräknades till 48,2 m 3. Volymen sprutbetong ökar alltså med 34,0% efter skrotningen. Vilket skulle kunna användas för att förstärka i princip ytterligare två salvor. Jämförs den teoretiska volymen sprutbetong mot det riktiga utfallet för den slutgiltiga profilen efter skrotning, användes ytterligare 7,8 m 3 vid utfallet. Vilket är en ökning med 16,2 %. Mängden material för återfyllnad ökar med 42,0% i samband med den utökade konturen. Då endast kostnader för transporten av materialet beräknats, inte processering eller driftkostnader, kan en bedömning att avvikelser i konturen resulterar i en ökad brytningskostnad göras. Maskinkostnaden följer mönstret av ökade kostnader och ökar med 55,0%. Här har kostnader för skrotning och rensning tagits med för den slutgiltiga profilen, men inte för den ursprungliga då dessa aktiviteter inte genererar material för det momentet. 54

64 Diskussion Om kostnaden för skrotning och rensning subtraheras visar resultatet ändå en ökad maskinkostnad på 12,8%. Vilket kan ses som kostnaden för ökad tidsåtgång för resterande aktiviteter. Maskinkostnaderna som sammanställts är begränsade och utgörs endast av underhållskostnader och lön. Kompletterande uppgifter som avskrivningar och förbrukning skulle avsevärt höja noggrannheten och ge en mer rättvisare bild över den faktiska kostnaden. 8.4 Numerisk analys Den genomförda analysen av fallen från profilerna i brytningsrummet visar på att stabiliteten i brytningsrummen vid utökad kontur minskar. Den planerade profilen uppvisar inga stabilitetsproblem och är den mest gynnsamma av de tre fallen. Resultatet är dock väldigt begränsad av att det endast genomförts en elastisk analys. Vilket endast visar de sekundära spänningar och elastiska deformationer som uppstår vid brytningen. Resultatet bör därav endast ses som en indikerande faktor. Modellen utgår efter antaganden som inte alltid gäller i det verkliga fallet, såsom att bergmassan är isotrop och homogen. Faktorer som inte tagits med i modellen är exempelvis den skadezon som uppstår på grund av sprängskador vid skjutning, dessa minskar nämligen bergets hållfasthet och styvhet. Skrotningen kan även den påverka konturen på ett sätt som förändrar dess egenskaper en bit ut i bergmassan. För att kunna simulera bergmassan i brottstillstånd bör en plastisk analys göras. Men för att göra analyserna krävs det att parameterar baserade på bergmassans egenskaper är av bra kvalité, annars kan ingen stor tillförlitlighet läggas på resultatet från den numeriska analysen. 55

65 9 SLUTSATS Här presenteras de slutsatser som framkomit från diskussion och resultat i arbetet. Följande slutsatser har arbetats fram under projektets gång: Stora avvikelser gentemot plan uppstår vid brytningen. Är en kombination av geologi och nuvarande arbetsmetoder. Ökad brytningskostnad med totalt 43% i samband med utökad kontur. Stor inblandning av gråberg och fyll, minst 22,7% av totalt utlastat tonnage. Planerad profil mest gynnsam med avseende på stabiliteten och ekonomi. 9.1 Rekommendationer Fastställande av rutiner och riktlinjer för att optimera och minska arbetsmetodernas påverkan av konturen krävs. Salvborrningen bör använda sig av referensplan i varje salva för att minska risken för fluktuerande gavlar, men även för att optimera processen för övriga aktiviteter Optimera och fastställa att rätt borrplan används för rätt rum. Kan kompletteras med lutning för väggarna. Informera operatörerna angående gällande riktlinjer. Vid behov använda sig av plastslang där risk för igenrasade hål finns, underlättar laddningen och minskar risken för omskjutningar, bildandet av klackar. Komplettering av laddningslogg för laddtruckarna i framtiden. Underlättar framtida arbete med kvalitetsuppföljning. Programmera bottenladdning i anslutning till utdragningshastigheterna för att erhålla jämn mängd sprängmedel. Informera skrotare om resultat för att öka medvetenheten. Fastställa riktlinjer och rutiner. 9.2 Framtida arbeten Utvärdera och analysera kvalitén vid laddning. Ekonomisk utvärdering, komplettering med maskin- och driftskostnader Utvärdera och analysera skrotning, intervjua operatörer för ökad förståelse kring aktiviteten. Uppföljning med skanning av annat brytningsrum, helst i annat område med annorlunda förhållanden. Kan då jämföra resultaten och få indikation på hur stor påverkan geologin har med avseende på skrotningen. Fördjupad bergmekanisk analys av brytningsrum. Göra en plastisk analys för att simulera bergmassan i brottstillstånd. Kan även innehålla simuleringar kring hur skadezonen runt rummet påverkar stabiliteten. 56

66 10 REFERENSER 3GSM. (2014). ShapeMetriX - 3D imaging for measuring and assessing rock terrain surfaces. Hämtad från: < 12 Juni GSM. (2010). ShapeMetriX - 3D imaging for measuring and assessing rock terrain surfaces. Graz: 3G Software & Measurement Bjurén, L. (2014). Samtal April Linda arbetar åt Boliden som gruvingenjör i Kristinebergsgruvan. Boliden. (2014a). Historisk folder Från dåtid till nutid [Broschyr]. Hämtad från < 14 maj 2014 Boliden. (2014b). Bolidens verksamhet. Hämtad från < 14 maj 2014 Design of rock constructions. (2013). Course literature. Luleå: Luleå University of Technology, Division of mining and geotechnical engineering Elhami, E. (2011). 2D modeling of Kristineberg mine stope A parametric study. Luleå: Luleå University of Technology, Department of Civil, environmental and natural resources engineering. Gaich, A., Pötsch, M. & Schubert, W. (2006). Acquisition and assessment of geometric rock mass features by true 3D images. The 41st U.S. Symposium on rock mechanics (USRMS). Colorado: ARMA - American rock mechanics association. Gaich, A., Pötsch, M. & Schubert, W. (2008). Computer vision for rock mass characterization in underground excavations. Laser and photogrammetric methods for rock tunnel characterization. San Francisco: ARMA: American Rock Mechanics Association. Harboe, T. (2013). Grundläggande metod - Den samhällsvetenskapliga uppsatsen. Malmö: Gleerup. ISBN Hartman, H. L. & Mutmansky, J. M. (2002). Introductory mining engineering. New Jersey: John Wiley & Sons. ISBN Johansson, L., Wistemar, H. & Wästerby, R. (2006). Ortsanalys för Boliden & Strömfors. Skellefteå: Skellefteå kommun. Marklund, A. (2014). Samtal den 16 Maj Andreas arbetar åt Boliden med kostnadsuppföljningar. 57

67 Konturens betydelse för rumsstabilitet och ekonomi OB Research. (2014). Cut and fill mining. Hämtad från: < 9 September 2014 Olsson, H. & Sörensen, S. (2011). Forskningsprocessen Kvalitativa och kvantitativa perspektiv. Stockholm: Liber AB. ISBN Optech. (2007). CMS - Cavity monitoring system operation manual. Ontario: Optech Incorporated industrial & 3D Imaging division. Rocscience. (2014). Strength factor. Hämtad från: < m> 2 September 2014 Saiang, D. (2014). Skickat data den 25 Maj PhD vid Luleå Tekniska Universitet som arbetat med numeriska analyser i Kristinebergsgruvan. Wood, D.F (1999). Estimating volume of shotcrete for mining applications. Shotcrete Magazine, August Michigan: ASA - American shotcrete association. 58

68 59

69 Bilaga 1 - Borrplaner 60

70 61

71 62

72 Bilaga 2 - Digitala-fotogrammetri modeller Salva 22 Före skrotning 63

73 Efter skrotning 64

74 Salva 23 Efter skrotning 65

75 Salva 24 Före skrotning 66

76 Bilaga 3 - Mätningar nulägesbeskrivning 6.2m 0.8m 7.3m 67

77 68 6.8m 7.7m

78 6.3m 5.4m 69

79 1.8m 1.2m 0.7m m

80 7.3m 9.2m 71

81 72 6.2m 8.2m

82 1.4m 1.8m 1.3m 73

83 74 6.8m 7.2m

84 6.5m 6.5m 75

85 0.7m m

86 7.6m 8.2m 77

87 78 8m 6.6m

88 1.4m 1.4m 79

89 80 1.4m

90 6.4m 8.4m 81

91 82 5.8m 7.4m

92 1.1m 1.1m 83

93 84 2m

94 6.1m 6.8m 85

95 Bilaga 4 - CMS-mätningar, Deswick Blue - scan before scaling Red - scan after scaling 86 Salva 17 Type Design Mined Overbreak Underbreak Planned Overbreak % Volume 138,7 131,6 13,1 20,2 118,5 9,4% Salva 18 Type Design Mined Overbreak Underbreak Planned Overbreak % Volume ,7 78,2 0,6 91,4 85,0%

96 Blue - scan before scaling Red - scan after scaling Salva 18 Type Volume Design 88,7 Mined 136,1 Overbreak 48,2 Underbreak 0,7 Planned 87,9 Overbreak % 54,3% Floor trimmed Salva 19 Type Volume Design 134,8 Mined 206 Overbreak 71,4 Underbreak 0,2 Planned 134,6 Overbreak % 53,0% 87

97 Blue - scan before scaling Red - scan after scaling Salva 20 Type Volume Design 153,1 Mined 202,4 Overbreak 49,5 Underbreak 0,2 Planned 152,9 Overbreak % 32,3% Salva 21 Type Volume Design 137,4 Mined 221,8 Overbreak 86 Underbreak 1,6 Planned 135,8 Overbreak % 62,6% 88

98 Blue - scan before scaling Red - scan after scaling Salva 22 Type Volume Design 120,5 Mined 169,4 Overbreak 49,3 Underbreak 0,5 Planned 120,1 Overbreak % 40,9% Salva 23 Type Volume Design 80,9 Mined 117,4 Overbreak 36,6 Underbreak 0,1 Planned 80,8 Overbreak % 45,2% 89

99 Blue - scan before scaling Red - scan after scaling Salva 24 Type Volume Design 119,5 Mined 147,2 Overbreak 27,9 Underbreak 0,3 Planned 119,3 Overbreak % 23,3% 90

100 Före 23,87 21,90 23,73 23,52 26,11 21,82 Före 23,87 21,90 23,73 23,52 26,11 21,82 Salva Salva Efter 24,61 25,69 28,73 25,26 27,99 25,52 Skillnad 3,4% 5,2% 2,8% 1,9% 13,1% 5,5% Ground condition 1,2 1,2 1,4 1,2 1,2 1,2 Drill and blast process 1,15 1,15 1,15 1,15 1,25 1,15 Roughness factor 1,38 1,38 1,61 1,38 1,5 1,38 Average thickness [mm] Notera: Drill and blast process lika för alla utom salva 21, detta då stora avvikelser uppstod i konturen redan vid sprängning. Skillnad 3,1% 17,3% 21,1% 7,4% 7,2% 17,0% Roughness factor 1,38 1,38 1,61 1,38 1,38 1,38 Volym sprutbetong för slutgiltig profil Notera: Skillnaden gentemot plan, vilket i detta fall är borrplan Drill and blast process 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 1,15 Volym sprutbetong för urpsrunglig profil Ground condition 1,2 1,2 1,4 1,2 1,2 1,2 Average thickness [mm] Volume factor 1,5 1,5 1,8 1,5 1,5 1,5 Volume factor 1,5 1,5 1,8 1,5 1,8 1,5 Bilaga 5 - Värden för beräkning, Sprutbetong 91

101 Bilaga 6 - Numeriska analyser Analyser utförda med Phase2 -Redovisas i efterkommande sidor 92

102 8 Strength Factor Project Project1 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale , 15:16:10 1:90 Company File Name Enkel modell.fez

103 Sigma 1 MPa Project Project1 Analysis Description Drawn By Scale Date , 15:16:10 1:90 Company File Name Enkel modell.fez INTERPRET 8.020

104 Sigma 3 MPa Project Project1 Analysis Description Drawn By Scale Date , 15:16:10 1:90 Company File Name Enkel modell.fez INTERPRET 8.020

105 8 Strength Factor Project Project2 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 10:04:24 Fall 2, före

106 8 Sigma 3 MPa Project Project2 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 10:04:24 Fall 2, före

107 8 Strength Factor Project Project3 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 11:35:29 Fall 2, efter

108 8 Sigma 3 MPa Project Project3 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 11:35:29 Fall 2 efter

109 10 Strength Factor Project Project4 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 11:51:39 Fall 3, före

110 Sigma 1 MPa Project Project4 Analysis Description Drawn By Scale Date 1:90 Company File Name , 11:51:39 Fall 3, före INTERPRET 8.020

111 10 Strength Factor Project Project5 Analysis Description Date INTERPRET Drawn By Scale 1:90 Company File Name , 12:11:01 Fall 3, efter

112 Sigma 1 MPa Project Project5 Analysis Description Drawn By Scale Date 1:90 Company File Name , 12:11:01 Fall 3, efter INTERPRET 8.020