Mineral Ballast Sten Område 1 Rapport nr 1.2.1. Optimal fragmentering i krosstäkter, fältförsök i Långåsen

MinBaS II Mineral Ballast Sten Område 1 Rapport nr 1.2.1 MinBaS II Område 1 Produktion och processutveckling Delområde 1.2. Bergteknik-Brytning Projekt nr 1.2.1 Optimal fragmentering vid sprängning II Optimal fragmentering i krosstäkter, fältförsök i Långåsen Slutrapport Projekt nr 1.2.1 Finn Ouchterlony, Ulf Nyberg & Mats Olsson, Swebrec vid LTU Kristina Vikström, NCC Roads Per Svedensten, Sandvik Mining & Construction Stockholm, januari 21 Medfinansiering från SBUF-projekt 12138: Fragmentering och lastbarhet i bergtäkter

Swebrec Rapport 21:2 Optimal fragmentering i krosstäkter, fältförsök i Långåsen Optimal fragmentation in quarries, field tests at Långåsen Finn Ouchterlony, Swebrec Ulf Nyberg, Swebrec Mats Olsson, Swebrec Kristina Vikström, NCC Roads Per Svedensten, Sandvik Mining & Construction Stockholm januari 21 Swebrec - Swedish Blasting Research Centre Luleå University of Technology Dept of Civil, Mining and Environmental Eng Div of Mining and Geotechnical Eng

i SAMMANFATTNING Under 27-29 har projektet Optimal fragmentering vid sprängning del II genomförts som ett Min- BaS-projekt. Därutöver har Swebrec och SBUF, genom projekt 12138 Fragmentering och lastbarhet i bergtäkter ställt medel till förfogande. Arbetet har utförts vid NCC Roads bergtäkt i Långåsen vid Arlanda. Målen har varit att validera tidigare arbeten med designkurvor för Swerocks Vändletäkt och att utvärdera elektroniksprängkapslar avseende finare styckefall och andra förbättringar. Fältarbetet har bestått i en noggrann uppföljning av fem produktionssalvor. I en -salva tog vi fram mätmetoder för lastcykeltider/lastbarhet, krosseffektdata och styckefall med bildanalys. Övriga salvor innehöll 4 rader med ca 1 hål var i en 14-19 m hög pall. Ø89 mm borrhål laddade med emulsionssprängbarhet Titan 68 SME användes. I salva 1 och 2 användes ett tätare hålmönster i ena halvan så att den specifika laddningen blev, ca 1, mot normala,7 kg/m 3. Salvorna tändes med Nonel, 2 hål per 25 ms intervall i raden och 67 ms mellan raderna. I salva 3 och 4 användes normalt hålmönster och elektronikkapslar med 1 resp. 5 ms fördröjning mellan hålen i raderna och 67 ms mellan raderna. Under uppföljningen mättes borrhålens påhugg och inriktning, borrhålsavvikelser, bergstrukturen på pallfronten ur 3D-bilder, försättningar i första raden, markvibrationer och luftstötvåg vid angränsande objekt, effektförbrukning på förkross och bandvågsmotorer mm. I fokus stod uttag av provhögar ur salvorna och siktning av dem både i täkt och i labb. Sist krossades även provhögarna under krosseffekt- och bandflödesmätning innan analysen vidtog. Statistik för ingående data har tagits fram och ur siktdata hela styckefallskurvor för salvorna. Dessa har använts för att ta fram designformler för Nonel-salvor. Analysen tar hänsyn till att provhögarna saknar skut och till ny kunskap om kurvornas lutning. Formlerna baseras på salvornas geometri, laddningsdata och bergmassans egenskaper. De kan användas till en beräkningsrutin för styckefallet och med dem kan t.ex. följden av att ändra oladdad längd eller håldiameter uppskattas. Användningen av elektronikkapslarna gav flera oväntade resultat. De kan kort sammanfattas som att jämfört med Nonel-salvor med något lägre specifikladdning erhölls: ett märkbart grövre medelstyckfall i salvorna, en uppgång från ca 16 till 2 mm, en märkbart kortare skopfyllnadstid, en minskning med drygt 8 sek från ca 35 sek, ett märkbart lägre flöde genom krossen, ca 5-1% minskning från 38 till 35 ton/tim och ett större energibehov vid krossning, ca 2% ökning från ca,3 till,35 kwh/ton. Inverkan av Nonel-upptändning med högre specifik laddning,,99 jfrt med,72 kg/m 3, blev: ett märkbart finare medelstyckfall i salvorna, en minskning från ca 16 till 12 mm, en märkbart kortare skopfyllnadstid, en minskning med knappt 1 sek från ca 35 sek, ett märkbart högre flöde genom krossen, ca 5% ökning från 38 till 4 ton/tim och

ii ett lägre energibehov vid krossning, ca 15% minskning från ca,3 till,25 kwh/ton En enkel kostnadsuppskattning görs för de tre salvtyperna som studerats i Långåsen; Nonel-salvor med normal specifik laddning (referens), Nonel-salvor med hög specifik laddning och elektroniksalvor med normal specifik laddning. Nonel-salvorna är,7-1,8 kr/ton billigare beroende på om lastningen eller krossningen är flaskhalsen. När krossningen är flaskhalsen ger den lägre kapaciteten och den högre krossenergin det högre värdet. Nonel-salvorna ger ungefär samma kostnad. För det mer realistiska alternativet att lastningen är flaskhalsen görs en mer detaljerad kostnadsanalys baserad på data från innevarande undersökning. Två alternativ för förkrossen tas med; egen drift eller utlagd på entreprenad. Elektroniksalvorna är även nu dyrare, ca,7-1,1 kr/ton. Om förkrossen drivs i egen regi kan täkten tillgodogöra sig den högre kapaciteten och den lägre specifik laddning som Nonel-salvor med högre specifik laddning ger. Det gör dem nästan lika billiga som Nonel-salvor med normal specifik laddning. Om förkrossen lagts ut på entreprenad sker inte detta och Nonel-salvorna med normal specifik laddning blir billigast. Vid så små kostnadsskillnader som de som redovisas här blir kalkylerna känsliga för deras utformning, ingående data och faktorer som utelämnats som ändrade investeringsbehov, ändrad produktkvalitet och prisbilden för olika produkter. Ett försök att uppskatta den sista effekten görs med Sandvik Plant- Designer. En slutsats är att om produkter som vidareförädlas i anläggningen betingar ett högre pris så kan det väga över till fördel för EPD-kapslarna. En förväntad framtida prissänkning på kapslarna har inte heller räknats med. För att få ett säkrare underlag för att bedöma effekten av att använda EPD-kapslar och för kostnadskalkylerna behöver elektroniksalvor dels med andra tändplaner dels i andra bergförhållanden följas upp med metoder liknande dem vi använt i detta projekt.

iii SUMMARY During 27-29 the project Optimal fragmentering vid sprängning del II was carried out within the MinBaS II research program. In addition Swebrec and SBUF, through project 12138: Fragmentering och lastbarhet i bergtäkter have also provided funds. The field work was carried out NCC Roads quarry at Långåsen near Arlanda airport. The goal has been to validate earlier work on design curves that was made at Swerock s Vändle quarry and to evaluate electronic detonators (EPDs) with respect a finer fragmentation and other improvements. The field work consisted of extensive monitoring of five production rounds. In the -round methods to determine the loading cycle/loadability, crushing effect data and fragmentation from 2D images were developed. The other rounds contained 4 rows with around 1 holes each in a 14-19 m high bench. Ø89-mm drill holes charged with Titan 68 SME bulk emulsion were used. In round 1 and 2, the drill pattern was tighter in one half. The specific charge thus became higher, about 1, versus the normal,7-,8 kg/m 3. The rounds were fired with Nonel pyrotechnic caps, 2 holes per 25 ms delay in-row and 67 ms between rows. In rounds 3 and 4 the normal drill pattern was used and electronic caps with 1 and 5 ms in-row delay and 67 ms between rows were used. During monitoring drill hole collaring and alignment, drill hole deviations, rock mass structure from 3D images, 1 st row burdens, ground vibrations and air shock at adjacent buildings, the power draw of the primary crusher and of the belt motors etc. were measured. The building of test piles from the rounds were in focus as was the sieving of them in the quarry and in the lab. At the end the rock in the test piles was run through the crusher with simultaneous registration of crusher effect and belt flow measurements. Statistics for the collected data are given and from the sieving data whole fragment size distributions are constructed. From these design formulas for Nonel rounds are produced. The analysis takes into consideration that the test piles do not contain any boulders and new knowledge about the slope of the distribution. The formulas are based on the geometry of the bench, charging data and the properties of the rock mass. They may be used for a computation routine for the fragmentation and with it the effect of e.g. changing the uncharged part of the blast hole or the hole diameter may estimated. The use of the EPDs carried several unexpected results. These may be summarized as that, compared to Nonel rounds with a slightly lower specific charge, we obtained: a markedly coarser average (median) fragmentation, an increase from 16 to 2 mm, a markedly faster bucket filling time, down more than 8 sec from 35 sec, a markedly lower crusher flow, an about 5-1% decrease from 38 to 35 ton/hr and a larger specific crushing energy, about 2% increase from,3 to,35 kwh/ton.

iv The effects of Nonel initiation with a higher specific charge,,99 versus,72 kg/m 3, became: a markedly finer average fragmentation, a decrease from 16 to 12 mm, a markedly faster bucket filling time, down almost 1 sec from 35 sec, a markedly higher crusher flow, an about 5% increase from 38 to 4 ton/hr and a lower specific crushing energy, about 2% increase from,3 to,25 kwh/ton. A simple cost comparison for Långåsen is made of the three types of rounds studied at Långåsen; Nonel rounds with normal specific charge (reference case), Nonel rounds with a high specific charge and EPD rounds with a 5-1 ms inter-hole delay. The Nonel rounds are,7-1,8 SEK/ton cheaper than the EPD-rounds depending on whether the loading or the crushing is the bottle neck in the operation. When the crusher is the bottle neck, the lower capacity and the higher crushing energy add up to the higher value. The costs for the two Nonel rounds are roughly equal. For the more realistic alternative that the loading is the bottle neck, a more detailed cost analysis is made based on the data collected in this investigation. Two crusher alternatives are considered; operation in house or outsourcing. The EPD rounds are more expensive now too, about,7-1,1 SEK/ton. During an in-house operation the quarry can profit from the higher capacity and the lower crushing energy that the Nonel rounds with a higher specific charge result in. The latter then incur almost the same costs as Nonel rounds with a normal specific charge. An outsourcing of the crushing prevents this and Nonel rounds with a normal specific charge incur the lowest costs. When the cost differences become as small as presented here, the results become sensitive to how the calculations are designed, to input data and factors that have been omitted, like possible differences in equipment size, differences in product quality (and hence price) and the price ratio for different products. The latter effect is estimated with the simulation code Sandvik PlantDesigner. One conclusion is that if products that are further processed in the plant fetch a higher price, then this may push the cost comparison in favour of the EPD caps. A future price reduction for EPD caps would do the same. In order to obtain a better basis for judging the effect of using EPD caps and for the cost calculations, EPD rounds with other initiation patterns and in other rock mass conditions need to be monitored with methods like those used in this project.

v INNEHÅLL 1 BAKGRUND...1 2 FÖRUTSÄTTNINGAR OCH UPPLÄGGNING AV FÄLTFÖRSÖKET...4 2.1 Geologi och arbetsgång i täkten...4 2.2 Uppläggning och utförande av fältförsöken...7 2.2.1 Försökssalvorna...7 2.2.2 Siktnings- och krossningskampanjen... 11 3 GENOMFÖRANDE OCH RESULTAT...16 3.1 Tidsschema och uppföljningsarbete...16 3.2 Pallinmätning och borrning...17 3.2.1 Allmänna salvdata... 17 3.2.2 Strukturkartering med 3D-foton... 22 3.2.3 Pallinmätning med 3D-foton... 25 3.2.4 Felborrningsmätningar... 29 3.3 Laddningsuppföljning...42 3.4 Sprängningen...44 3.4.1 Observationer i samband med sprängningen... 44 3.4.2 Vibrationer och luftstötvåg... 47 3.4.3 Styckefall ur bildanalys... 52 3.4.4 Skopfyllnads- och lastcykeltider... 53 3.4.5 Krosskapacitet och bränsleförbrukning... 59 3.4.6 Krosseffektmätningar... 64 4 Siktning och krossning av provhögar...66 4.1 Översikt över sorteringsarbetet...66 4.2 Medelstyckefall; andra felkällor och känslighetsanalys...69 4.3 Krossningen av provhögarna...73 4.4 Styckefallsmätningar på provhögar med Split...79 5 Övriga data...83 5.1 Laboratoriesiktning av material från provhögar...83 5.2 Densitet, våghastighet, LA-tal och kulkvarnsvärden....87 5.3 Split-Hopkinsondata....89 6 Om styckefallet och designkurvorna...91 6.1 Olika faktorers inverkan på styckefallet...91 6.2 Hela styckefallfördelningar för Långåsen...94 6.3 Underlag för designkurvor...1 6.4 Designkurvor för Långåsen...14

vi 6.5 Diskussion om effekten av upptändning...17 7 SLUTSATSER...19 7.1 Inledning...19 7.2 Tekniska resultat...19 7.3 Sammanfattning av designformlerna för Långåsen...114 7.4 Kapacitetsdata och kostnader för de olika salvtyperna...118 7.5 Avslutande kommentarer...124 8 ERKÄNNANDE...127 9 REFERENSER...128 BILAGOR 131-22 FIGURLISTA Figur 2-1: Pegmatitgång, del av fronten på salva 1. Fronten stryker åt höger 66º V.... 4 Figur 2-2: Tunnslip på granodiorit från Långåsen, foto från polarisationsmikroskop.... 5 Figur 2-3: Försöksplats Långåsen med asfaltverk, salvplacering och provhögar. Platsen -salva markerar salvan som sköts innan de fyra MinBaS-salvorna.... 6 Figur 2-4: Förkrossen i Långåsen längst t.h. och sikten (mitt i bilden) för krossprodukten.... 7 Figur 2-5: Uppläggningen av -salvan med nominella data. Skjutriktning uppåt i figur... 7 Figur 2-6: Uppläggningen av försökssalvorna med nominella data. Skjutriktning uppåt i figur.... 8 Figur 2-7: Atlas Copco SmartRig D9C.... 9 Figur 2-8: Lastmaskinerna Cat 988F och 988H.... 11 Figur 2-9: Områden i salvorna varifrån materialet till provhögarna lastats ut.... 12 Figur 2-1: Först upplagda provhögar i mitten av bilden, nederst toppen av skuthög... 12 Figur 2-11: Omgrävda och homogeniserade provhögar 1A och 1B.... 12 Figur 2-12: Splitbilder med cykelhjul som skala; t.v. hög 1A överyta, t.h. hög 2A sida.... 13 Figur 2-13: Flödesschema för siktningskampanjen i Långåsen.... 14 Figur 2-14: Placeringen av effektregistreringsutrustningen för förkross och efterföljande bandmotorer ( ) samt container med kopplingsskåp och mätare under förkrossen.... 15 Figur 2-15: Banden efter krossen i Långåsen. I vänstra bilden syns först produktbandet t.v. och sen banden för fin och grovmaterial. I högra bilden syns de två senare banden.... 15 Figur 3-1: Borrplan för -salvan.... 19 Figur 3-2: Borrplan för salva 1 med koordinater x = N (norr) och y = E (öst). Påhugg 16-17 m över botten... 19 Figur 3-3: Planerad borrplan för salva 2. Påhugg 13-18 m över salvbotten... 19 Figur 3-4: Verklig borrplan för salva 3.... 2 Figur 3-5: Verklig borrplan för salva 4.... 2

vii Figur 3-6: Fronten på salva före sprängning. Från öster (t.v.) till väster (t.h.)... 2 Figur 3-7: Fronten på salva 1 före sprängning. Från öster (t.v.) till väster (t.h.)... 21 Figur 3-8: Fronten på salva 2 före sprängning.... 21 Figur 3-9: Fronten på salva 3 före sprängning.... 21 Figur 3-1: Fronten på salva 4 före sprängning. Notera outlastat berg från salva 3 till vänster.... 21 Figur 3-11: Fronten på salva 1. Salvdel 1-H t.v. och salvdel 1-N t.h... 22 Figur 3-12: Fronten på salva 2. Salvdel 2-N t.v. och salvdel 2-H t.h... 22 Figur 3-13: Fronten på salva 3.... 22 Figur 3-14: Fronten på salva 4.... 22 Figur 3-15: Stereoprojektioner för sprickytors normaler för salva 1-4 (S1-S4)... 24 Figur 3-16: Salva 3, toppvy över påhuggspunkter med pallfront... 26 Figur 3-17: Frontvy och sidovy från pallens högra sida över salva 3.... 26 Figur 3-18: Salva 4, toppvy över påhuggspunkter med pallfront... 27 Figur 3-19: Frontvy och sidovy från pallens högra sida över salva 4.... 27 Figur 3-2: Försättningsprofiler för hål 4, 9 och 13 i rad 1 i salva 3.... 28 Figur 3-21: Medelförsättning per hål i rad 1 längs fronten på salva 3 och 4... 29 Figur 3-22: Tippvinkelfördelningar för salvorna 1-4 med tillpassade normalfördelningar... 31 Figur 3-23 Histogram över alla uppmätta tippvinkeldata från salva 1-4... 32 Figur 3-24: Histogram över alla uppmätta svängvinkeldata från salva 1-4... 33 Figur 3-25: Avvikelse tvärs ansatta borrlinjer för salva 1, rad 1... 34 Figur 3-26: Avvikelse tvärs ansatta borrlinjer för salva 2, rad 1... 35 Figur 3-27: Avvikelse tvärs ansatta borrlinjer för salva 3, rad 1... 35 Figur 3-28: Avvikelse tvärs ansatta borrlinjer för salva 4, rad 1... 36 Figur 3-29: Borrhålsavvikelse från planerad borrlinje vid borrhålsbotten, salva 1-4... 37 Figur 3-3: Försättningsprofiler för hål 4, 9, 13 och 18 i rad 1 i salva 3, LaserAce 3, jfr Figur 3-2.... 39 Figur 3-31: Borrsjunkning på 2, 4, 6, 18 m djup i salva 3. Rött = hög, grönt = låg. Skjutriktning uppåt, högra hörnet ovanifrån fritt, vänstra inspänt.... 4 Figur 3-32: Borrsjunkning på 2, 4, 6, 18 m djup i salva 4. Samma skala som i Figur 3-31... 41 Figur 3-33: Histogram över laddningskoncentrationen i hålen i salva 3... 43 Figur 3-34: Salva 1. Salvdel 1-H närmast kameran.... 45 Figur 3-35: Salva 2. Salvdel 2-H till höger i bild är högre och har kastat längre... 46 Figur 3-36: Salva 3. De grova stenarna på toppen syns tydligt... 46 Figur 3-37: Salva 4. Pegmatitdelen 4A närmast kameran verkar ha mer grovt material på toppen... 47 Figur 3-38: Mätobjektens lägen i förhållande till salvorna.... 47 Figur 3-39: Vibrationssignal och frekvensspektrum från salva 3, överst brandstation, underst våg infart.... 48

viii Figur 3-4: Luftstötvåg och frekvensspektrum från salva 3... 51 Figur 3-41: Medelstyckefall x 5 för salvdelarna mätt med Split. x betecknar avvikande värden... 53 Figur 3-42: Histogram för skopfyllnadstid för salva -2... 55 Figur 3-43: Histogram för lastcykeltid för salva 1-4. Väntetiden vid kross borträknad... 57 Figur 3-44: Totalt krossflöde, långtidsuppföljning,... 6 Figur 3-45: Dieselåtgång, långtidsuppföljning... 6 Figur 3-46: Tidsserier för krossflödet mätt med bandvågarna BV1 och BV2.... 61 Figur 3-47: Tidsserier för krossflödet mätt på bandmotorer BME1 och BME2.... 62 Figur 3-48: Jämförande tidsserie för bandvåg och bandeffektmätare, ton/dag totalt.... 62 Figur 3-49: Jämförande tidsserie för bandvåg och bandeffektmätare, ton/dag finmaterial... 63 Figur 3-5: Krossens medeleffektförbrukning ( ) och krossflödet ( ) under salva 3-4.... 65 Figur 4-1: Flödesschema för siktningskampanjen i Långåsen.... 66 Figur 4-2: Siktverket Powerscreen Warrior 18 med siktdukar #125 mm... 67 Figur 4-3: Harpning av material ur provhög och växelflak med finmaterial under upplastning... 68 Figur 4-4: Viktkorrektionernas inverkan på medelstyckefallet x 5 för alla provhögar... 71 Figur 4-5: Variationer för korrigerade medelstyckefall från siktning av provhögar.... 72 Figur 4-6: Matning av förkross och krossöppning.... 74 Figur 4-7: Histogram över skopvågsvikter med tillpassad normalfördelning... 75 Figur 4-8: Filtrerad tidsserie över förkrossens effektförbrukning... 76 Figur 4-9: Låddiagram för produktflödet genom förkrossen under resp. lastcykel... 78 Figur 4-1: Låddiagram över den specifika medeleffektåtgången för provhögarna... 78 Figur 4-11: Krossflöde för provhögarna i MinBaS-salvorna.... 79 Figur 4-12: Medelstyckefall x 5 mätt på provhögens ovanyta... 81 Figur 4-13: Medelstyckefall x 5 mätt på provhögarnas sidoytor... 81 Figur 5-1: Siktkurvor från fraktionen /125 mm ur sorterade provhögar.... 83 Figur 5-2: Siktkurvor från fraktionen /4 mm ur sorterade provhögar.... 84 Figur 5-3: Siktkurvor från fraktionen /32 mm från krossade provhögar... 84 Figur 5-4: Tillpassade Swebrec-kurvor till siktdata för sprängt /4 och krossat /32 mm material... 86 Figur 5-5: Jämförelse av medelkurvor för labbsiktat material i lin-log skala.... 86 Figur 5-6: Histogram över brottlast och brottenergi från Split-Hopkinson-mätningar.... 89 Figur 6-1: Skarvade styckefallsfördelningar för sprängning på Långåsen... 96 Figur 6-2: Anpassade Swebrec-funktioner. Alternativ A1 och F1 i Tabell 6-5.... 97 Figur 6-3: Styckefallskurvor för salvorna, data och Swebrec-funktioner, F1+F2 och C3 i Tabell 6-5. 99 Figur 6-4: Förstoring av finområdet för kurvor och data i Figur 6-3 genom logaritmering av x-axeln.99 Figur 6-5: Designkurvor för Nonel-salvor i Långåsen.... 16 Figur 6-6: Fördröjningstidens inverkan på medelstyckefallet x 5.... 17 Figur 7-1: Designkurvor för Nonel-salvor i Långåsen.... 116

ix TABELLISTA Tabell 2-1: Mineralinnehåll i granodiorit från Långåsen.... 5 Tabell 3-1: Tidsschema för produktionsarbetet i Långåsen-täkten.... 16 Tabell 3-2: Uppföljningen av produktionen i Långåsen... 16 Tabell 3-3: Salvdata för försökssalvorna i Långåsen.... 17 Tabell 3-4: Laddata för salvorna i Långåsen... 17 Tabell 3-5: Sprängämnesdata.... 18 Tabell 3-6: Upptändningsdata för salvorna i Långåsen... 18 Tabell 3-7: Strukturkarteringsdata för fronterna på salva 1-4.... 24 Tabell 3-8: Mätvärden ur 3D-modellerna... 28 Tabell 3-9: Statistik för tippvinkeldata, medelvärde antal data ± stdavvikelse... 3 Tabell 3-1: Statistik för svängvinkeldata, medelvärde antal data ± stdavvikelse... 32 Tabell 3-11: Tipp- och svängvinkeldata från borrigg och felborrningsmätningar.... 33 Tabell 3-12: Statistik för totala borrhålsavvikelsen i skjutriktningen.... 38 Tabell 3-13: Statistik för totala borrhålsavvikelsen i svängled.... 38 Tabell 3-14: Antal hål med avvikelser inom och utanför givna gränser.... 38 Tabell 3-15: Jämförelse med Olsens (29) data. Alla siffror i cm/m eller %... 42 Tabell 3-16: Laddata baserat på antecknade mängder per hål... 43 Tabell 3-17: Förutsättningar för markvibrations- och luftstötvågsmätningar... 49 Tabell 3-18: Mätdata från vågstationen i täkten, avstånd 3-4 m. Högsta värden med fetstil.... 49 Tabell 3-19: Mätdata från vågstationen vid infarten, avstånd 165-175 m... 49 Tabell 3-2: Mätdata från brandstationen, avstånd ca 3,3-3,4 km.... 49 Tabell 3-21: Statistik för styckefallet från Splitmätningar, salva, 1 och 2.... 52 Tabell 3-22: Statistik för styckefallet från Splitmätningar, salva 3 och 4.... 52 Tabell 3-23: Statistik för skopfyllnadstider vid normal lastning i sek.... 54 Tabell 3-24: Statistik för skopfyllnadstider vid skuthantering i sek... 54 Tabell 3-25: Statistik för delcykeltider i sek, summatider i %.... 58 Tabell 3-26: Krossproduktionen mätt med bandvågar samt dieselförbrukningen... 6 Tabell 3-27: Andelen finmaterial som producerats i förkrossen.... 64 Tabell 4-1: Salva eller salvdel och motsvarande provhög... 67 Tabell 4-2: Resultat av vägning av samma massor.... 68 Tabell 4-3: Fraktionsvikter under sorteringsprocessen för hög 1A... 69 Tabell 4-4: Sammanfattning av alla viktskillnader under processen... 7 Tabell 4-5: Medelstyckefall x 5 i mm beräknat på vägda och korrigerade fraktioner... 71 Tabell 4-6: Värden på x 5 (mm) och s 5 x,75 5 vid olika formfaktor Ff för stenarna... 73 Tabell 4-7: Lastningsdata med Cat 988F, totalt högen och detaljer för en lastare.... 74

x Tabell 4-8: Bruttokapacitetsmätningar på krossen....75 Tabell 4-9: Krossningsförlopp för provhögarna samt deras massor... 77 Tabell 4-1: Krosskapaciteter för provhögarna från MinBas-salvorna... 79 Tabell 4-11: Statistik för styckefallet från Splitmätningar på provhögar, ovanytan.... 8 Tabell 4-12: Statistik för styckefallet från Splitmätningar på provhögar, sidoytor... 8 Tabell 5-1: Passningsparametrar... 85 Tabell 5-2: Maskvidd (mm) och motsvarande medelmängd passerar (%) för sorterat /125 mm... 87 Tabell 5-3: Densitet, LA-tal, kulkvarnsvärden och P-vågshastighet... 88 Tabell 5-4: Statistik för mäta från Split-Hopkinson-mätningar... 89 Tabell 6-1: Styckefallspåverkande faktorer i salvorna... 91 Tabell 6-2: Sammanställning av mätningar av medelstyckefall, x 5 i mm... 91 Tabell 6-3: Medelvärden för olika gruppers medelstyckefall, x 5 i mm... 93 Tabell 6-4: Skarvade styckefallsfördelningar för... 95 Tabell 6-5: Passningsparametrar från kurvpassningen... 96 Tabell 6-6: Beräkning av effektivt A-värde för MinBas-salvorna i Långåsen... 11 Tabell 6-7: Effekten av olika termer i A på medelstyckefallet i en Nonel-salva med q =,72 kg/m 3.13 Tabell 6-8: Förutsättningar för designkurvor.... 14 Tabell 6-9: Parametrar för designkurvor.... 15 Tabell 7-1: Borr- och laddata för Nonel-salvor i Långåsen... 115 Tabell 7-2: Parametrar för designkurvor för Långåsen.... 115 Tabell 7-3: Enkel kostnadsjämförelse för sprängningsalternativ.... 119 Tabell 7-4: Jämförelsevärden för salvcykeltider.... 12 Tabell 7-5: Kostnadsjämförelse för sprängningsalternativ baserad på kapacitetsdata.... 121 Tabell 7-6: Uppskattade kapacitetssiffror för förkross fördelade på olika produkter.... 123

1 1 BAKGRUND Denna redovisning utgör slutrapport av MinBaS-projekt 1.2.1 Optimal fragmentering i sprängning II som pågått 27-29. Arbetet består både av en fältdel och av en analysdel. Fältarbetet utfördes i NCC Road AB:s täkt i Långåsen vid Arlanda. Långåsen producerar 35-4 ton krossade bergmaterialprodukter per år, dels ballast till asfaltverk i täkten och till betong, dels material till vägar m.m. Arbetet utgör en fortsättning på liknande arbeten i Vändle-täkten i föregående MinBaS-program där bl.a. designkurvor för pallsprängning togs fram (Ouchterlony m.fl. 25, 26a, b). I korthet innebär designkurvorna att man för täktens förhållanden (geologi, borrutrustning och tändplan) kan förutsäga styckefallsfördelningen och hur den ändras när den specifika laddningen ändras genom att borrhålsmönstret glesas ut eller förtätas. Projektet har som mål: Att validera de arbeten med designkurvor i Vändletäkten som gjordes under MinBaS-I programmet. Vidare skall utvärderas användning av elektroniksprängkapslar med syfte att få både finare styckefall och andra förbättringar vid pallsprängning. Projektet har ett brett industristöd där förutom täktägaren NCC Roads, Orica Mining Services, Sandvik Mining and Construction, Bergsskolan i Filipstad, Nitro Consult, Jehanders och Swerock har deltagit med egeninsatser i projektet. MinBaS-programmet, Swebrec och SBUF, genom projekt 12138 Fragmentering och lastbarhet i bergtäkter, har stått för finansieringen av projektet som hade en ursprungsbudget på 3,2 Mkr. Projektet har följts av en projektgrupp där förutom de aktiva projektdeltagarna Jehanders och Swerock varit representerade från början. Jehanders och Sweroc erbjöd också egna täkter för fältarbetet men av olika skäl föll valet på NCCs Långåsen. Det först projektmötet hölls den 23/1 27 och sedan hölls ytterligare ett tiotal möten, bl.a. för att samordna projektarbetet i samband med salvorna. Under våren 28 bjöds även Skanska in att delta i mötena. Enligt projektplanen skulle 4 salvor skjutas i par om två och följas upp. Varje salva var tredelad och mittdelen skulle vara referensdel där specifik laddning mm hölls på samma värden som täktens normala produktion (specifik laddning, Nonel-upptändning mm). I den första salvan skulle de två sidodelarna ha högre specifik laddning än normalt. De två sidodelarna med samma borr- och laddplan avsåg att påvisa eventuella effekter av varierande geologi. I den andra salvan, direkt bakom den första, skulle sidodelarna ha normal specifik laddning men tändas upp med sprängkapslar med elektronisk fördröjning, s.k. elektronikkapslar. Det andra salvparet var i allt väsentligt utformat som det första och syftade främst till att undersöka repeterbarheten i resultaten. Om resultaten från första salvparet hann utvärderas i tid skulle dessa kunna påverka detaljer som elektronikkapslarnas tändfördröjning i andra salvparet.

2 Förhållandena i täkten och diskussioner i projektgruppen gjorde att salvornas utformning blev annorlunda. Även Bergsskolans deltagande kom att påverka projektets innehåll och utformning. Man ställde upp med sex examensarbetare som gjorde uppföljningar under projektets gång med fokus på styckefall, lastbarhet och krossningseffekt (Andersson & Larséus 28, Samuelsson & Månsson 29, Andersson & Granqvist 29). Deras deltagande breddade projektinnehållet. För att ge dem tillfälle till mätmetodutveckling sköts den 23/4 28 en nollsalva med kombinerad Nonel- och elektronikupptändning. Därefter sköts de fyra egentliga salvorna i projektet. På våren 28 sköts två tudelade salvor med Nonel-upptändning med normal specifik laddning i den ena delen och hög specifik laddning i den andra. På hösten sköts två salvor med normal specifik laddning men elektronikupptändning. Salvorna följdes upp så noga det gick. Utlastningen av salvorna följdes upp såväl av examensarbetarna som av särskild effektmätningsutrustning i krossanläggningen. Från varje salva togs en andel ut och lades i särskilda provhögar om ca 4 ton, sammanlagt 11 st. Direkt efter utlastningen av den andra elektroniksalvan började en kampanj där materialet i provhögarna sorterades maskinellt och fotograferades för digital bestämning av siktkurvan samt krossades medan skopvikter och maskineffekter mm mättes. Fältarbetena avslutades 6/11 28. Urban Åkesson, SP har med egna projektpengar undersökt mikrosprickbildning och mätt P- vågshastighet i kärnor borrade ur bergväggen bakom salva 2 (Åkesson 29). Projektet har utförts av följande personal: Finn Ouchterlony, Swebrec; planering och samordning av projektarbetet Ulf Nyberg, Swebrec; fältarbete, strukturkartering och pallinmätning 3D samt styckefalls- och vibrationsanalys Mats Olsson, Swebrec; fältarbete och styckefallsanalys Daniel Johansson, Swebrec-LTU; styckefallsanalys Per-Olow Andersson, NCC; koordinering av täktens insatser och ekonomidiskussioner Linus Nyqvist, NCC; koordinering av täktens sprängningsarbete och mätinsatser Kristina Vikström, NCC; fältarbete, siktning m.fl. laboratoriemätningar Håkan Lorentzon, NCC; Sprängansvarig och hålavvikelsemätningar Ulf Jonsson, NCC; Produktionsborrning Sven Wallman, NCC; Geologisk bedömning av täkten Kenneth Hannus, NCC; Siktnings- och lastningsarbete med provhögarna Thomas Geidby, Orica Mining Services; koppling och design av elektroniksalvorna Joachim Jonson, Nitro Consult; vibrations- och luftstötvågsmätningar

3 Per Svedensten, Sandvik Mining and Construction; Kross- och bandmotoreffektmätningar samt dataanalys, mätning av krossbarhet med Split-Hopkinson-bar samt kostnadsanalys Jan Bida, Bergsskolan; värvning och arbetsledning av examensarbetare. Dessutom har Långåsens produktionspersonal, inklusive personal från Värmdö Schaktmaskiner AB och Krossekonomi AB samt Oricas laddpersonal medverkat på ett mycket förtjänstfullt sätt.

4 2 FÖRUTSÄTTNINGAR OCH UPPLÄGGNING AV FÄLTFÖRSÖKET 2.1 Geologi och arbetsgång i täkten Försöken utfördes i NCC Road AB:s täkt i Långåsen, ca 1 km sydost om Arlanda flygplats. Geologin beskrivs av Wallman (29). Inom brytningsområdet dominerar en grå, fin- till medelkorning granodiorit (1-3 mm) med karaktäristiska amfibolkristaller (1-2 mm). Den är svagt men tydligt stänglig. Små volymer tonalitiska och granitiska led har observerats men saknar troligtvis betydelse för standardprodukternas kvalité. Grovkristallina (2-4 cm) gångar av pegmatit uppträder relativt frekvent, se Figur 2.1. De kan ha en bredd om,5-1 m och en längd om ibland 1 m. Dessa kan möjligen påverka produktkvalitén på grund av sin sprödhet. Pegmatiten innehåller ställvis kärvar av mineralen turmalin, beryll och granat (förmodligen grossular). Sliror och ådror samt stråk av fältspat och kvarts uppträder spritt över hela området, oftast med en bredd under 1 cm och en längd under några meter. Figur 2-1: Pegmatitgång, del av fronten på salva 1. Fronten stryker åt höger 66º V. Ett tjugotal vertikala till subvertikala diabasgångar genomkorsar berggrunden i riktning N 2-7º O. De är storleksmässigt lika pegmatitgångarna. De är ibland är skjuvade och avbrutna vilket ger brottstycken och linser som uppträder relativt oregelbundet i bergmassan. De är till viss del metamorft påverkade med amfibolitprägel och viss leromvandling. De påverkar kvalitén positivt utom vid en omfattande leromvandling. Spricktektoniken inom täktområdet har rapporterats tidigare (Ekblad 1994). Den helt dominerande sprickriktningen är N 2-7º O och sprickorna stupar huvudsakligen brant åt sydost. Mindre dominerande spricksystem finns med riktningarna N 4-5º V; O-V och N-S. Senare observationer stöder detta till övervägande del.

5 Täktens fortlöpande kvalitetskontroll med bl.a. tunnslip uppvisar ingen vittring eller utfällning av sulfater, järnoxider mm. Tabell 2-1 visar ett typiskt mineralinnehåll tillsammans med jämförande data från Åkesson (29). Figur 2-3 visar ett tunnslip. Tabell 2-1: Mineralinnehåll i granodiorit från Långåsen. Mineral Wallman (29) Åkesson (29) Kvarts 27,3 41±3, Fältspat 49,7 48±3,1 Kalifältspat 8,4 Plagioklas 41,3 Biotit 1±1,9 Övrigt 1±,6 Totalt 77, 1 Figur 2-2: Tunnslip på granodiorit från Långåsen, foto från polarisationsmikroskop. Enligt Wallman (29) gäller att: Kvartsen består av olikstora korn (,5-2 mm) som uppvisar spår av undulös utsläckning (tryckpåverkan). Kornen har en pusslad kornfogning och god sammanväxning med fältspatskornen. Plagioklasen uppträder i huvudsak med en svag sericitisering. Kalifältspaten består till största delen av mikroklin. Amfibolmineralen domineras av hornblände. Glimmer (,2-1,5 mm) förekommer som biotit (dominerande och magnesiumrik) och muskovit. Kornen har en gemensam längdriktning men variationer förekommer. I det undersökta slipet är granodioriten fattig på mikrosprickor. Kornfogningen är generellt mycket god. Omvandlingsgraden kan betraktas som låg. Täktens utseende visas i Figur 2-3.

6 asfaltverk N provhögar V Ö krossanläggning 4 salvor -salva Figur 2-3: Försöksplats Långåsen med asfaltverk, salvplacering och provhögar. Platsen -salva markerar salvan som sköts innan de fyra MinBaS-salvorna. Täkten drivs av NCC Roads AB. Man hyr in borrningen från Ballast Nord (NCC Roads AB, Nord), lastningen till kross från Värmdö Schaktmaskiner AB och krossningen från AB Krossekonomi. Dessutom har man egna lastmaskiner. I täkten finns också ett asfaltverk som ägas av NCC Roads AB. Vid asfaltverket finns en produktvåg. Borrningen görs i egen regi och NCC kontrollerar borrningskvalitén för det två första hålraderna, vilket AFS 23:2 Bergarbete kräver i 33: Borrhålen i de två främre hålraderna i pall, belägen ovan jord, skall kontrolleras med hänsyn till hålavvikelse om pallhöjden överstiger tio meter. I Långåsen skjuter man normalt en salva med minst 4 rader om 3-4 ton i månaden. Normalt är försättning och hålavstånd är B S = 2,6 3,4 m i raderna 2-4. I rad 1 är försättningen 3,4 m för att minska risken för kast. Salvan laddas normalt med bulkemulsionssprängämne till en specifik laddning av ca q =,8 kg/m 3 och tänds upp med Nonel. Utlastningen av salvorna gjordes i början av 28 med en lastmaskin Caterpillar 988F men den 29/5 togs den nya tyngre maskinen 988H i drift. Skuten från en salva läggs åt sidan för att sedan knackas med hydraulspett monterat på en grävmaskin. Som skut anses alla stenar med en kantlängd större än,9 m. Resten av salvan körs med hjullastaren direkt till förkrossen, en käftkross modell Svedala Arbrå R12 1 genom vilken allt inmatat bergmaterial passerar (Svedensten 29). Efter förkross, se Figur 2-4, transporteras materialet med bandtransportör till första sikten som har 3 siktdäck för separation 32 mm, 63 mm och 9 mm.

7 Figur 2-4: Förkrossen i Långåsen längst t.h. och sikten (mitt i bilden) för krossprodukten. I avlastningstupen efter sikten finns möjlighet att med hjälp av spjäll styra materialet från de olika däcken så att 1 av 3 finfraktioner kan produceras (/32, /63, /9). Detta material transporteras till hög med hjälp av bandtransportör. Övrigt material transporteras till mellanupplag med bandtransportör och processas ytterligare i resten av anläggningen som består av två konkrossar och en VSI (vertikal slagkross) samt ytterliggare två siktar. I krossens kontrollrum motoreffekten på krossen och mängd i ton av totalt producerat material (Band 1) och finfraktionen (Band 2) avläsas med bandvågar av fabrikat OJ:s vågsystem. På band 1 sitter vågdon HD, på band 2 vågdon 125, båda kopplade till vågdator 436. Kalibrering görs normalt mot bilvåg vilket brukar ge en noggrannhet om ±,5% (HD) och ±1% (125). 2.2 Uppläggning och utförande av fältförsöken 2.2.1 Försökssalvorna Försöksplatsen valdes i SÖ delen av täkten där brytningen pågick, se Figur 2-3 ovan. Ett förförsök (- salva) gjordes där pallhöjden var lägre för att de första examensarbetarna skulle kunna utveckla sina mätmetoder (Andersson & Larséus 28). Övrig uppföljning för denna salva var därför inte lika detaljerad som för övriga MinBaS-salvor. Den principiella uppläggningen av -salvan visas i Figur 2-5. Salvan hade normal specifik laddning och delades in i två salvdelar; -EPD upptänd med elektroniksprängkapslar och -N upptänd med Nonel-sprängkapslar Salva -EPD 23/4 elektronik,8 kg/m 3 Salva -N Nonel,8 kg/m 3 rad : 3,4x3,4 m 5 ms mellan hål i rad 3,4x3,4 m 2 hål / 25 ms i rad rad 1-4/7: 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader Figur 2-5: Uppläggningen av -salvan med nominella data. Skjutriktning uppåt i figur.

8 De fyra egentliga MinBaS-salvorna sköts bakom varandra där pallhöjden var högre. Skjutriktningen, 24,1º O, låg vriden ca 9º mot skjutriktningen för -salvan. Den sammanfaller med den helt dominerande sprickriktningen, som är N 2-7º O och brant stupande åt SO. Enligt norsk erfarenhet (Figur 2.5i NTNU 29) skulle båda skjutriktningarna ge bra styckefall men MinBaS-salvorna möjligen något mer problem med brytningen i botten. Den principiella uppläggningen av MinBaS-salvorna och nominella data visas i Figur 2-6. Salvstorleken anpassades efter produktionens krav. Varje rad omfattar ca 25 st borrhål och är alltså ca 8 m lång. Projektgruppen ansåg detta inte tillräckligt för att dela in salvorna i tre delar som först planerades. Därför delades Nonel-salvorna i två delar, en med normal specifik laddning, salva 1-N och 2-N, och en men hög specifik laddning, salva 1-H och 2-H. Salvdel 2-H placerades bakom salva 1-N och 2- N bakom 1-H för att kompensera systematiska skillnader i geologi, pallhöjd mm i sidled, jfr arbetet i Vändletäkten (Ouchterlony m.fl. 26). Ojämnheten i pallfronten på 1,5-2 m efter första salvan pga. salvdelarnas olika djup ansågs inte vara ett problem och den försvinner efter salva 2. Salva 1-N 2/5 Nonel,8 kg/m 3 1-H Nonel 1,1 kg/m 3 rad 1: 3,4x3,4 m 2 hål / 25 ms i rad 2,9x2,9 m 2 hål / 25 ms i rad rad 2-4: 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader 2,2x2,9 m 67 ms mellan rader Salva 2-H 26/6 Nonel 1,1 kg/m 3 2-N Nonel,8 kg/m 3 rad 1: 2,9x2,9 m 2 hål / 25 ms i rad 3,4x3,4 m 2 hål / 25 ms i rad rad 2-4: 2,2x2,9 m 67 ms mellan rader 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader Salva 3 3/9 elektronikkapslar,8 kg/m 3 rad 1: 3,4x3,4 m 1 ms mellan hål i rad rad 2-4: 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader Salva 4 3/9 elektronikkapslar,8 kg/m 3 rad 1: 3,4x3,4 m 5 ms mellan hål i rad rad 2-4: 2,6x3,4 m 67 ms mellan rader Figur 2-6: Uppläggningen av försökssalvorna med nominella data. Skjutriktning uppåt i figur. Den andra avvikelsen från planen är elektroniksalvornas placering och utseende. Enligt planen skulle salvorna 2 och 4 ha både elektronikdelar och referensdelar upptända med Nonel. Båda delarna skulle ha likvärdiga tändplaner, t.ex. mittupptändning. Olikheterna i tändintervall ansågs av projektgruppen emellertid medföra stora risker för ryckare, detonationsavbrott och därmed bortfall av hål i gränssnittet mellan salvdelarna. I och med att alla salvorna ligger ihop så ansågs dessutom salvdelarna 1-N och 2- N ge tillräckligt med relevanta referensdata.

9 En ytterligare faktor som vägdes in var när sorteringen, dvs. siktningen av provhögarna skulle kunna göras. Av produktionsskäl passade detta bäst direkt innan täktens krossning slutade inför vintern, dvs. i praktiken efter att sista salvan skjutits och lastats ut. Borrningen under försöken gjordes med en ny Atlas Copco SmartRig D9C med Atlas Copco 256 hydraulborrmaskin med 25 kw effekt, Sandvik borrsträng T45 med Ø76 mm styrrör bakom en semiballistisk Ø89 mm Retrac-krona. För att undvika för stora variationer i håldiameter hade överenskommits att kronorna skulle bytas ut när de slitits till Ø86 mm i stället för som normalt till Ø8 mm. Borriggen visa i Figur 2-7. Figur 2-7: Atlas Copco SmartRig D9C. SmartRig (Atlas Copco 28) innebär: Borrningen regleras så att i) matningstrycket styrs av rotationstrycket (RCPF), ii) slagenergin styrs av dämpartrycket (DPCI) och iii) när rotationstrycket och luftspolningstrycket detekterar fastborrning så reverseras matningen (anti-jamming). Standard Automation Level. Halvautomatisk inställning av bommens tipp- och svängvinkel (AutoPOS) samt ett GPS-baserat hålnavigeringssystem (HNS) med två antenner, en på bommens topp och en bak på riggen. Med en referensstation vid en fixpunkt blir påhuggets noggrannhet ±1 cm i horisontal- och ±2 cm i vertikalled. Medium Automation Level. Riggen kan borra salvorna enligt en i förväg upprättad borrplan (PC-programmet ROC Manager), i vårt fall t.ex. med ett jämnt borrmönster med konstant underborrning om 1,5 m oavsett pallytans ojämnheter. Hålen blir i teorin parallella, om än inte i praktiken se nedan. Kontrollprogramvaran tar hänsyn till variationer i pallytans höjd och räknar normalt om påhuggspunkten m.h.t. hållutningen. Om borrningen startas från en annan påhuggspunkt än den omräknade ändras tipp- och svängvinkel så att bommen riktas in att borra mot planerad bottenpunkt. Loggning och tolkning av borrningsparametrar (MWD). Advanced Automation Level.

1 De fördröjningstider som skulle användas i elektroniksalvorna diskuterades ingående av projektgruppen. Thomas Geidby talade för att använda 8 ms fördröjning i raden och samtidig upptändning av topp- och bottentändare. Han menade att detta vid försök i Råsta-täkten (Roads 28) gett både bra styckefall och ändå undvikit den höga luftstötvåg som mycket korta fördröjningar annars kan ge. Utländska försök pekar på att betydligt kortare fördröjningar behövs för att uppnå den stötvågssamverkanseffekt som anses ge finast styckefall (Vanbrabant & Espinosa 26, Rorke 27). Rorke anger t.ex. att han i en amfibolittäkt använt 2-3 ms fördröjning mellan hålen i en rad och 5-7 ms mellan raderna. Detta gav mycket finare och jämnare styckefall men också betydande bakåtbrytning i sista raden. Därför ökade han på fördröjningen mellan raderna. Enligt Rorke har man skjutit 15 elektroniksalvor med den senare tändsättningen och erhållit 1% ökad genomsättning i krossanläggningen utan att framkastet blivit sämre. Som jämförelse hade man salvor av Nonel-typ med 17 ms fördröjning i raden och 42 ms mellan raderna. Projektgruppens kompromiss blev att behålla fördröjningen mellan raderna, 67 ms, att börja med 1 ms fördröjning i raden i salva 3 och sedan minska till 5 ms i salva 4. Topptändarens initiering fördröjdes 6 ms jämfört med bottentändarens så att topptändning bara skulle träda in om botteninitieringen inte fungerade. Man lämnade vid den tidpunkten möjligheten öppen att skjuta en extrasalva med ännu kortare fördröjning i raden om resultaten av salva 3 och 4 blivit bra och om inte problem med luftstötvågsnivåerna uppstått. Orica Mining Systems försåg NCC med elektroniksprängkapslar av typen i-kon. De kan programmeras i steg om 1 ms inom intervallet -15 ms. Deras upptändningsnoggrannhet är enligt tillverkaren inom -13 ms ±,13 ms och inom 131-15 ms ±,1%. Värdet gäller den sammanlagda spridningen i elektronik och tändpärla. Uppföljningen av själva sprängsalvorna kan indelas i två delar, före-under samt efter. Före och under sprängning gjordes följande mätningar på MinBaS-salvorna: 3D-fotografering för bl.a. strukturkartering av pallfronterna MWD-mätning under borrning, salva 3 och 4 (SmartRig) Mätning av borrlängd och GPS-inmätning av borrhålspåhugg (SmartRig) Mätning av borrhålsavvikelser i alla säkra hål (Transtronic Devibench) Beräkning av försättning i första rad Registrering av laddade mängder i enskilda hål Mätning av VOD, markvibrationer och luftstötvåg Videofilmning av salvorna. På -salvan gjordes endast ett fåtal av dessa mätningar.

11 Efter sprängningen gjordes två serier av mätningar. Den första gjordes av examensarbetarna från Bergsskolan på salva -4 i samband med utlastnings- och krossningsarbetet: Tidtagning på lastmaskinens arbete i salvhögen och transport till kross samt mätning av bränsleåtgång. Fotografering av salvhögen vid olika tillfällen för bestämning av styckefallet med bildanalysprogramvara. Registrering av krossenergi och krossade massor på dygnsbas. Kontinuerlig mätning av krosseffekt och krossade och siktade massor direkt efter förkross, salva 3 och 4. Den andra serien mätningar efter sprängning hängde ihop med en siktnings- och krossningskampanj som utfördes efter att alla försökssalvorna lastats ut. Det främsta syftet med denna kampanj är att bestämma styckefallsfördelningen genom att mäta så många siktade fraktioner som möjligt. 2.2.2 Siktnings- och krossningskampanjen Ur varje sprängsalva lades antal provhögar upp i täkten. Skuten lades på vanligt sätt i en gemensam hög. Lastmaskinerna visas i Figur 2-8. Cat 988F väger 6 ton och har skopvolymen 6 m 3. Cat 988H har vikten 5 ton och skopvolymen 7 m 3. Figur 2-8: Lastmaskinerna Cat 988F och 988H. Avsikten var att ungefär var 25:e skopa med lastmaskinen skulle läggas i en provhög. Storleken på en provhög skulle vara ca 4 ton. Från salva 1 och 2 gjordes således en provhög för varje salvdel. För salva 3 och 4 utökades under försökets gång antalet provhögar, för salva 3 till 3 för att se variationerna inom salvan. För salva 4 ökades antalet provhögar till 4 när det visade sig att salvans högra del i figuren till stor del bestod av pegmatit. Totalt lades alltså 11 provhögar upp, se Figur 2-9 och Figur 2-1. Provhögarna homogeniserades och gavs en likartad långsmal utformning. Se Figur 2-11 innan siktningskampanjen påbörjades. Därefter fotograferades sidorna och överytorna från en skylift för att kunna bestämma styckefallet med bildanalysprogramvaran Split (Kemeny et al. 25). Se Figur 2-12.

12 Salva 1-N = hög 1A Salva 1-H = hög 1B Salva 2-H = hög 2A Salva 2-N = hög 2B Salva 3 = hög 3B 3C 3A (pegmatit) Salva 4 = hög 4B 4C 4D 4A (pegmatit) Figur 2-9: Områden i salvorna varifrån materialet till provhögarna lastats ut. Figur 2-1: Först upplagda provhögar i mitten av bilden, nederst toppen av skuthög. Figur 2-11: Omgrävda och homogeniserade provhögar 1A och 1B. Därefter togs ca 1 ton ur från ena ändan ut och siktades i flera steg; //2 mm samt #125, 75 och 4 mm. Efter siktningen lades det siktade materialet tillbaka i respektive provhög. Flödesschemat för utförandet visas i Figur 2-13. Vägningen av massorna gjordes så noggrant som möjligt, främst med lastmaskinernas skopvågar (PKV typ 3G, noggrannhet ±25 kg) och när möjlighet gavs gjordes kontrollvägningar med asfaltverkets produktvåg (Mettler Toledo typ Ind 31, maxlast 7 ton, avläsning ±5 kg).

13 Figur 2-12: Splitbilder med cykelhjul som skala; t.v. hög 1A överyta, t.h. hög 2A sida. Under siktningskampanjen togs prover ur materialströmmarna /4 mm och /125 mm för olika ändamål: Laboratoriesiktning för att få finandelen av en siktkurva samt finsiktning med optisk metod Bestämning av densitet, kulkvarnsvärde och LA-tal för materialet i provhögarna. Bestämning av Split-Hopkinsondata. Efter siktning och återläggning av provhögarna kördes en särskild kampanj den 3-6/11 där provhögarna lastades och matades genom förkrossen. Inställningarna /32 mm och 32+ mm användes på sikten efter förkrossen. Särskild utrustning för kontinuerlig effektmätning (Carlo Gavazzi WM 12) från Sandvik Mining and Construction hade monterats på krossmotorn och de 3 motorerna till banden på sikten (1 matarband och 2 utgående). Se Figur 2-14 och Figur 2-15. Kontroll- och registreringsutrustningen monterades i en container rakt under krossens kontrollrum. När bandets lyfthöjd är känd kan bandmotoreffekten räknas om till massflöde (ton/tim), se t.ex. Hulthén & Evertsson (28) och Bilaga 1.4. Följande storheter mättes för varje provhög: Inmatade massor med skopvåg och förkrossens bandvåg Krosseffekt och krossenergi med förkrossens räkneverk och den kontinuerliga registreringsutrustningen Motoreffekterna på banden till och från sikten efter förkrossen (krossprodukt respektive /32 mm fint och +32 mm grovt material). Samtidigt togs ett antal prover på materialströmmen /32 mm för bestämning av kulkvarnsvärde, LAtal och Split-Hopkinson hållfasthet för ta reda på om dessa värden för det krossade materialet skiljer sig från motsvarande värden på det sprängda materialet.

14 1 t provhög 4 ton skopa skopa harpa 2 mm +2 skopa labb -prov skopa sikt 125 mm +125 lastbil mellanlager /125 mm skopa sikt 4+75 mm flak flak flak /4 4/75 labbprov 75/125 Figur 2-13: Flödesschema för siktningskampanjen i Långåsen.

15 Figur 2-14: Placeringen av effektregistreringsutrustningen för förkross och efterföljande bandmotorer ( ) samt container med kopplingsskåp och mätare under förkrossen. Figur 2-15: Banden efter krossen i Långåsen. I vänstra bilden syns först produktbandet t.v. och sen banden för fin och grovmaterial. I högra bilden syns de två senare banden.

16 3 GENOMFÖRANDE OCH RESULTAT 3.1 Tidsschema och uppföljningsarbete Arbetet under fältförsöken utfördes enligt Tabell 3-1. Utfört uppföljningsarbete visas i Tabell 3-2. Salva nr Borrning Tabell 3-1: Tidsschema för produktionsarbetet i Långåsen-täkten. Skjutning salva Skjuttid Lastning krossning Siktning provhögar Krossning provhögar - - 23/4 19: 24/4-2/5 - - 1 7-15/5 19-2/5 2/5 16:35 21/5-19/6 27-31/1 3/11 2 1-18/6 25/6 26/6 15: 3/6-8/8 27-31/1 4/11 3 13-2/8 2/9 3/9 15:3 3/9-3/9 27-31/1 4-5/11 4 2-28/8 22-29/9 3/9 18:5 1/1-31/1 27-31/1 5-6/11 Salva nr HNS+ MWD Tabell 3-2: Uppföljningen av produktionen i Långåsen. 3D foto PPV+ luftstötv Hålinmätning Hålkrökning Laddning Lastcykel i Styckefall salva Krossning. Effektmätning - 5 (ja) 5 (ja) 4-3 - 3 ja ja ja - - 1 Provhögar 1-6 ja ja ja ja ja ja ja - 2 ja 2-6 ja ja ja ja ja ja ja - 2 ja 3 ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja 4 ja ja ja ja ja ja ja ja ja ja Följande kommentarer behövs: 1. Metodutvecklingen, som omfattade mätning av i) lastcykel, ii) styckefall i salva och iii) produktions- och effektdata för förkrossen, startade med -salvan innan de egentliga MinBaS-salvorna och inga provhögar togs ur det sprängda materialet. 2. Utrustningen för att automatiskt logga effektåtgången för kross- och bandmotorer efter förkross skulle ha installerats i tid för utlastningen av salva 1. Så blev inte fallet. Därför saknas sådana data för Nonel-salvorna 1 och 2. 3. Vibrations- och luftstötvågsmätningar samt 3D-fotograferingen av pallarna startade med salva 1. 4. Laddprotokollen anger totalmängden sprängämne men data för varje hål registrerades inte. 5. Hålkrökningsmätningar utfördes på salva men data utvärderades inte, en äldre borrigg utan GPS användes. 6. Data från GPS-mätningarna av verkligt påhugg och hålriktning för salva 1 och 2 försvann vid överföringen från riggens dator till PC-datorn där den skulle lagras och MWD-mätningarna kunde inte starta förrän salva 3. Till detta uppföljningsarbete kommer specialmätningar av olika slag