Punktlasttestning av olika bergartstyper i Kiirunavaaras liggvägg
PunktlasttestKiirunavaaraHållfasthetBergarterIrregular lumpsPoint load strength indexMikroskoperingLiggväggEnaxiella tryckhållfasthetGeologiOregelbundna provRock strengthUniaxial compressive strengthGeologyThe point load strength testPunktlasttestningStorlekskorrigering
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. Gruvbrytningen i Kiirunavaara sker under jord genom skivrasbrytning och anläggningar för uppfordring, vägar, krossar med mera finns lokaliserade på liggväggsidan av malmen vilket ställer krav på stabilitet och hållbara konstruktioner. Liggväggsbergarterna utgörs främst av relativt massiva bergarter av trakytisk till trakyandesitisk sammansättning. Dessa uppvisar något varierande texturella drag samt mineralogiska sammansättningar. Tidigare undersökningar av hållfastheten hos bergarterna finns men dessa bör kompletteras, samt att dokumentation av låghållfasta bergarter bör göras mer noggrant. Syftet med arbetet var att undersöka hållfastheten hos olika geologiskt väldefinierade bergarter i Kiirunavaaras liggvägg genom punktlasttestning. Undersökningen hade även till syfte att undersöka om metoden för punktlasttestning av geometriskt oregelbundna prover kunde användas för att få tillförlitliga resultat om bergartens hållfasthet. Punktlasttestning är en enkel och fältmässig metod för att snabbt bedöma hållfasthet hos bergartsprover. Den kan även utföras på oregelbundna prover, vilket kräver minimalt med förberedelser, till skillnad från andra hållfasthetsundersökningar, till exempel enaxiell tryckhållfasthetsmätning. Punktlasttestning kan därmed vara ett enkelt, billigt och fältmässigt alternativ för att uppskatta hållfasthet, som kan utföras på ett stort antal bergartsprover. Undersökningen är baserad på 138 oregelbundet formade bergartsprov som hållfasthetstestats genom punktlasttestning. Provtagning har skett av liggväggsbergarter från nivåer på cirka 900-1500 meters avvägning (LKAB:s lokala koordinatsystem), från norr till söder, utmed den cirka 4 kilometer långsträckta malmkroppen i Kiirunavaara. Proverna delades in i 8 grupper beroende på främst geologiska variationer och makroskopisk bedömning gjordes för av alla prov, samt att 21 prov även undersöktes genom mikroskopering med genomfallande ljus. Resultatet visar på stora variationer i hållfasthet mellan och inom de olika bergartsgrupperna. Det korrigerade punktlastindexet varierade inom hela gruppen mellan 0,92 MPa och 17,56 MPa, med medelvärdet 8,97±3,28 MPa. Icke omvandlad syenitporfyr uppvisade det högsta medelvärdet; 12,46±1,97 MPa, klorit- och leromvandlad syenitporfyr det lägsta; 3,15± 0,71 MPa. Medelvärden för de övriga grupperna varierade mellan 7,93±1,85 MPa och 9,87±2,03 MPa. Metodiken för punklasttestning utvärderades genom att statistiskt analysera storlekskorrigeringen då denna är en viktig parameter för resultatet. Resultatet jämfördes även med tidigare enaxiella tryckhållfasthetsundersökningar gjorda på Kiirunavaaras bergarter där liknande spridningar i resultaten erhållits.