Föreliggande rapport tillkomm på uppdrag av LKAB i Malmberget. Företaget som är verksamt inom gruvindustrin, är den största producenten inom järnmalmsbaserade produkter i Sverige. I Malmberget där en av företagets två aktiva gruvor ligger, har det åter blivit aktuellt att bryta en malmkropp som heter Välkomma. Malmkroppen bröts tidigare både från dagen och under jord. Den aktuella malmkroppen har en teoretisk malmmängd på 7883kTon och det är mellan nivåerna 430m avvägning och 600m avvägning som en brytning är aktuell.

Vid storskalig rasbrytning är rasflödet en mycket viktig del för gruvans produktivitet. Rasflödet påverkar hur mycket av malmen som utvinns i varje produktionssalva, dessutom ger ett jämnt rasflöde utan avbrott en effektiv produktion. Designen av produktionssalvorna görs till stor del med erfarenhetsmässig bakgrund. Kunskapen om hur olika parametrar inverkar på rasflödet och vilka parametrar som har stor betydelse är i nuläget relativt liten. Detta examensarbete syftar till att ge en ökad förståelse för hur en omgivande spänning samt mothållande material inverkar på fragmenteringen av inspända bergprov i modellskala och omgivande massors kompaktering.

Vid underjordsbrytning såsom den i Kiirunavaaragruvan är det idag näst intill omöjligt att inte lämna kvar något av den bortsprängda malmen. I detta examensarbete har ett planeringsverktyg utvecklats för att bättre kunna prognostisera utlastningsgraden för de planerande brytningskransarna. Detta har gjorts för att minimera mängden kvarlämnad malm, vilket förhoppningsvis i slutändan kan leda till en ökad utlastningsgrad och därmed en ökad vinst för företaget. Syftet med examensarbetet är att, utifrån befintliga planerings- och produktionsdata, skapa en modell för planering, uppföljning och åskådliggörande av planen och uppföljningen av utlastningsgraden. Planeringsverktyget är tänkt att fungera som ett hjälpmedel för företagets planerare i deras arbete med att ta fram en prognos för utlastningsgrad.

Det här examensarbetet har utförts på uppdrag av Malmfalten AB. Malmfalten AB har haft en idé om att utveckla en ny typ av ventilationssystem för tvärortar (produktionsortar) vid Skivrasbrytning. Nuvarande ventilationssystem kräver att ventilationsdukarna tas ned från sin plats i orttaket inför skivrasborrning och därefter åter monteras upp. Syftet med detta arbete har varit att skapa ett förslag på en lösning som undviker detta och därmed ger upphov till ekonomiska vinningen och arbetsmiljömässiga fördelar. Följande metod har nyttjats för att framställa ett sådant förslag: intervjuer, observationer, funktionsanalys, kravspecifikation och PUGH:s beslutsmatris.

Vid LKABs gruva i Malmberget tillämpas metoden Skivrasbrytning. När en malmkropp börjar brytas under jord och inte vid markytan bildas ett hålrum. Detta hålrum propagerar normalt uppåt som en följd av att det oförstärkta taket gradvis rasar in. Processen benämns uppblockning. 400 meter över en tidigare obruten del av malmkroppen Printzsköld löper en kritisk utrymningsväg.

Underjordsbrytning är en vanlig brytningsmetod vid gruvdrift. Vad som avgör om man ska bryta malmen genom dagbrott eller med en underjordsgruva beror på hur malmkroppen ser ut. Underjordsbrytning används ofta vid höggradiga malmkroppar som ligger under jord. De finns många olika metoder men två av de vanligaste är Skivrasbrytning och igensättningsbrytning. Som används av Boliden AB och LKAB.

Jag har utfört mitt examensarbete på LKAB i Vitåfors, Malmberget. LKAB var delaktig i ett projekt för snabbare och bättre tunneldrivning (SBT- projektet) och mitt examensarbete fokuserar på kartläggningen av ett av delmomenten vid tunneldrivning, närmare bestämt sprutbetongsförstärkning av bergväggar och tak. Rapporten kommer att behandla hur vi fick fram en säker och billig, men framförallt tillförlitlig, metod för att mäta sprutbetongens tjocklek och kvalité. Rapporten beskriver hur vi kontrollerade den oarmerade och den fiberarmerade sprutbetongens kvalitet och tjocklek, samt vilka verktyg som vi kom fram till var optimala att arbeta med. Arbetet på fältet gjordes under tre månader på hösten 2006 i en studie av ortdrivning i full skala vid Östra denevitz.

Vid LKAB:s gruva i Kiruna började gruvbrytningen ovan jord för att senare år 1960 påbörja gruvbrytningen under jord. Brytningsmetoden som tillämpas är storskalig Skivrasbrytning, vilket innebär att när malmen bryts ut lämnas ett utrymme som hela tiden fylls på med rasmassor ovanifrån.Inga större seismiska eller spänningsinducerade problem skedde i början av gruvbrytningen under jord, förrän år 2003 då bergutfall av smällbergskaraktär uppkom i block 33 och 25. Under åren som följde inträffade bergutfall som var spänningsinducerade, en del större och andra mindre. År 2008 den 2 februari inträffade den tragiska olyckan i block 19 då en person omkom under rasmassorna på nivå 907 m avv.Orsak till dessa spänningsinducerade bergutfall tros vara de förhöjda bergsspänningarna som uppkommer då brytningen går djupare i kombination med strukturer i gruvan som aktiveras vid gruvbrytning. För att minska problemen med bergutfall har man provat ett nytt sätt att bryta ut blocken, genom att börja öppna blocket där den mest seismiskt aktiva strukturen är belägen, vilket benämns brytningssekvens ?öppning från struktur?.

Malmkroppen i Kiruna kan liknas vid en brant stående skiva med en tjocklek i medeltal på 80 meter. Längden på malmkroppen är fyra kilometer och den har ett indikerat djup på två kilometer. LKAB i Kiruna använder brytningsmetoden Skivrasbrytning, för att utvinna malmen. Metoden medför att berggrunden ovanför och framför malmkroppen, hängväggen, spricker upp och sakta rasar in allteftersom malmen lastas ut. I och med detta kan man säga att det sker en naturlig återfyllning av gruvan.

Malmkroppen i Kiruna kan liknas vid en brant stående skiva med en tjocklek i medeltal på 80 meter. Längden på malmkroppen är fyra kilometer och den har ett indikerat djup på två kilometer. LKAB i Kiruna använder brytningsmetoden Skivrasbrytning, för att utvinna malmen. Metoden medför att berggrunden ovanför och framför malmkroppen, hängväggen, spricker upp och sakta rasar in allteftersom malmen lastas ut. I och med detta kan man säga att det sker en naturlig återfyllning av gruvan.

Examensarbetet ingår i den slutliga delen av kandidatutbildningen i naturresursteknik och utgör 15 högskolepoäng. Utbildningen är inriktad mot geologi och det avslutande arbetet ska ha anknytning till ämnet. Under våren 2012 presenterade representanter för LKAB förslaget att basera examensarbetet på att dokumentera hållfastheten hos bergarter från Kiirunavaaras liggvägg med hjälp av punktlasttestning. Tidigare undersökningar av hållfastheten hos bergarterna i Kiirunavaara har främst gjorts genom enaxiella tryckhållfasthetsmätningar. Det finns ett behov av att undersöka hållfastheten hos bergarterna i Kiirunavaara då gruvbrytningen sker djupare ned i jordskorpan och kraven på säkerheten ständigt ökar.

Kiruna står inför en samhällsomvandling där prognoser för mardeformationer är den viktigaste inputen till beslut av dyra investeringar. I takt med deformationernas utbredning avvecklas viktig infrastruktur, bostäder etc. och ersätts av ny sådan. Denna process kommer att fortgå under en lång tid framöver. Prognoserna för markdeformationer i den norra delen av Kiirunavaaragruvan är svårare att förutsäga då brytningen i området efterlämnar en s.k.