Reportage ur Bergsäkert 2019
LKAB och Bergteamet i forskningssamarbete i Malmberget
Hur kan bergdeformationer förutsägas och malmen brytas säkrare? LKAB leder ett unikt forskningsprojekt i Malmberget där Bergteamet haft en avgörande roll i utförandet. Med millimeterprecision har ett 50-tal, upp till 10 meter långa hål, borrats med en Epiroc Cabletec för projektets känsliga mätutrustning.
– Syftet med forskningen är att vi behöver lära oss mer om deformationerna och hur vi kan kontrollera dem. Vi måste anpassa våra arbetsmetoder efter bergets förutsättningar för att i framtiden bryta malmen både säkrare och ännu mer
effektivt, särskilt när vi går djupare,
berättar Tristan Jones, forskningsingenjör och projektledare vid LKAB.
Kunskap är nödvändig
I Malmberget uppstår ständigt deformationer i bergets biotitområden och de orsakas av gruvbrytningen. Det beror på att den mjuka biotiten som ligger mellan malmen och det hårda berget, deformeras och kan falla isär när den belastas, till exempel efter produktionssprängning. Vilka spänningar som uppstår och hur deformationerna rör sig behöver kunna förutsägas bättre än idag.
– All mätdata vi får fram ska användas för att förutsäga problem nära malmkropparna. Det ger oss värdefull kunskap som även kan användas i andra delar av världen med samma geologiska struktur, berättar Tristan.
Avancerad mätning ger data
Forskningsprojektet som Tristan ansvarar för och Bergteamet medverkat i delfinansieras av BeFo (Stiftelsen Bergteknisk Forskning) Projektet bygger på datainsamling genom mätning på nivåerna 996, 1023 och 1082 med hjälp av avancerad mätutrustning som monteras i borrhål upp till 10 meter in i berget.
Utrustningen består av 36 extensometrar som mäter deformation samt 11 lastceller som mäter spänningsändringar. Tack vare dessa instrument är det möjligt att läsa ut var deformationerna sker samt när och hur spänningarna ändrar riktning. Lastceller har installerats i magnetit, biotit och leptit, vilka är bergarter med olika hållfasthet som ofta förekommer i anslutning till varandra.
Borrning med utmaning
Tidigt i projektet visade det sig att det inte skulle bli helt enkelt att installera mätinstrumenten i berget. Bergteamet fick därför frågan av LKAB om de kunde bidra med sin kunskap.
– Vi har aldrig tackat nej till utmaningar och sporras av att ta fram nya metoder. I det här projektet har vi arbetat mycket med problemlösning och testat oss fram. Många trodde inte att det var möjligt att utföra borrningen men tillsammans med LKAB lyckades vi lösa det, säger Mats Ragnarsson, Bergteamets platschef i Malmberget.
ETT ARBETE MED FINGERTOPPSKÄNSLA UTÖVER DET VANLIGA
Installationsarbetet av mätutrustningen har varit en utmaning. Bland annat har Bergteamet borrat hål på upp till tio meters längd med två olika diametrar och två olika borrtekniker. Första delen av hålet har borrats med standarddiameter (64 mm) och sedan har sista metern diamantborrats med klen diameter. Endast någon millimeters avvikelse har varit tillåten. Verktyget? En kabelbultrigg Epiroc Cabletec.
För att ge optimalt resultat behöver mätutrustningen installeras 5-10 meter in i berget. För att veta var i hålet lastcellen ska placeras, granskas och analyseras borrkärnan och hålet filmas. Lastcellen förs in med ett specialinstrument, vrids till rätt läge och limmas fast.
Extensometrarna mäter sin egen längdförändring och har gjutits fast i sina borrhål. För att få cementen att stanna kvar har en packer använts som tätar och försluter hålen. Cementen har -blandats i riggen och pumpats in via betong-slangen.
Pixie-borrning i berg
Lastcellernas diameter är 37 mm och för dem har de första meterna borrats med en diameter på 64 mm. Hålens sista meter har sedan centrerats med en specialgjord adapter och pixie-borrats med ett 38 millimeters borrkärnerör med diamantkrona. Sista sträckan har borrats med stor försiktighet. Borrkärnan har därefter varsamt tagits ut och analyserats för att se om det finns sprickor i berget.
– Det är viktigt att berget har rätt kvalitet där vi installerat mätutrustningen. Därför har vi tagit ut varje borrkärna och filmat hålen. Tack vare diamantborrningen har vi fått släta hål, perfekta för installation av lastcellerna, säger Tristan Jones forskningsingenjör.
Vilket moment har varit svårast?
Göran Olsson är Bergteamets maskinoperatör. Han har borrat varje hål och deltagit i att ta fram arbetsmetoderna.
– Den största utmaningen har varit att få allt att hålla. Vanliga borrstål är robusta och solida men diamantborren som vi använt är ett tunt rör på 38 mm. Det har inte varit helt enkelt att föra in borren och använda den 10 meter in i berget utan att se vad man gör, säger han.
Borrkärnan har också tagits loss på ett nytt sätt.
– Vanligtvis knäcks kärnan loss vid diamantborrning. I det här arbetet har det inte varit möjligt. Vi har istället skapat en ny metod genom att skaka, spola och blåsa loss kärnan med maskinen och vi har testat oss fram till rätt kombination, berättar Göran.
Hög nivå på föraren
– Göran har varit en otroligt duktig operatör och vi hade inte klarat det utan honom. Epirocs Cabletec är en av de kraftfullaste bergförstärkningsmaskinerna som finns och pixieborren som ofta används vid handhållen betongborrning, är tunn. Det har verkligen inte varit att borra som vanligt, betonar Tristan Jones och LKAB:s projekttekniker Siw -Nilsson.
Målinriktat arbete
– I det här projektet har Bergteamet bidragit med sin kunskap. Tillsammans har vi utvecklat både metoder och specialkomponenter och fått det att fungera. Vi har verkligen slagit våra kloka huvuden ihop, säger Siw.
– Vi är mycket glada över att vi fick förtroendet av LKAB att utföra ett precisionsarbete som många ansåg vara omöjligt. Vi sade redan vid första
träffen att vi ville testa oss fram. Vi trodde på samarbetet och alla har varit jätteduktiga. Vi fixade det tillsammans, säger Mats Ragnarsson, Bergteamets platschef.
– Nu kan vi också visa att det går att utföra kärnborrning med en kabelbultrigg. Det är vi nog först i världen med.
Reportage ur Bergsäkert 2019