Analys och prognostisering av uppblockning i Printzsköld

Sammanfattning

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. Malmen direkt under kommer att börja brytas hösten 2010. Det

är därmed av intresse hur länge utrymningsvägens funktion kan

upprätthållas. 100 meters bergtäckning föreslås vara gränsen för

funktionell drift.

Tre huvudtyper av uppblockningsmekanismer förekommer. Dessa är gravitativ-,

spänningsrelaterad- samt strukturrelaterad uppblockning. Gravitativ

uppblockning förekommer företrädelsevis på låga djup. Spänningsrelaterad

uppblockning är den normala mekanismen på stora djup och i höghållfast berg

vilket är fallet i Printzsköld. Strukturrelaterad uppblockning kan ge

upphov till hastiga förlopp om strukturer med vertikal utbredning finns

inom brytningsområdet. Brott samt rörelser i bergmassan vid spännings- och

strukturrelaterad uppblockning medför energifrigörelse i form av seismiska

vågor vilket skapar seismiska händelser. Vågorna kan registreras av

geofoner och analyseras med avseende på händelsens läge samt magnitud. Den

mottagna vågen är sammansatt av två komponenter, en skjuvvåg och en

tryckvåg. Energiförhållandet mellan dessa visar om den seismiska händelsen

uppstod till följd av en skjuvrörelse, vilket vanligtvis är förknippat med

strukturer i bergmassan.

Baserat på analys av den seismiska aktiviteten i malmkroppen Printzsköld

har uppblockningshastigheten bedömts vara 25-28 meter per år vid

kontinuerlig produktion. Denna hastighet råder i homogent berg där de

seismiska händelsernas skjuvvåg inte är dominerande. Brytningen av den nya

delen kommer dock att skapa bredare rum och på större djup än vad som varit

fallet tidigare. En spänningsanalys visar att spänningarna i taket blir upp

till 50 % högre. Hastigheten i homogent berg antas därmed blir 40 meter per

år. Uppblockningshastigheten i en känd struktur i Printzsköld har uppmätts

till 340 meter per år. Denna förmodas ha aktiverats av kontakt med

brytningsområdet och därmed medfört att skjuvvågen för de seismiska

händelserna blivit dominerande. Baserat på denna hastighet kommer det

ursprungliga hålrummet i Printzsköld att nå markytan genom strukturen i

slutet av år 2011. Denna uppblockning påverkar dock ej utrymningsvägen. I

syfte att klargöra förekomsten av eventuella strukturer inom det nya

brytningsområdet där utrymningsvägen är placerad har

undersökningsborrningar genomförts. Resultatet visar på en möjlig struktur

som kommer i kontakt med brytningsområdet år 2015. Om denna struktur

existerar och har vertikal utbredning kommer utrymningsvägen sannolikt att

behöva stängas kort därefter. Alternativt sker uppblockningen uteslutande i

homogent berg och då uppnås den föreslagna toleransgränsen år 2018.

Den primära övervakningen av uppblockningsförloppet bör göras med det

existerande och väl utbyggda seismiska systemet. Som komplement används

fysisk övervakning med hjälp av koaxialkablar och extensometer, samt

visuell övervakning av gammal tillfartsort från nivå 815 m.