Sjömalmen-analys av uppblockning och deformationer

Sammanfattning

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. takskiva ovanför brytningsområdet. Takskivans uppblockningsprocess till markytan är svår att uppskatta och förutsäga och medför därmed att prognosarbetet i området blir mer komplext.

Syftet med detta examensarbete är att öka förståelsen kring uppblockningen i takskivan samt tillhörande deformationer främst i hängväggen i området kring Sjömalmen. Studien syftar även till att använda och analysera befintliga deformations- och seismikdata och försöka koppla dessa till pågående omgivningspåverkan. Tidigare har dessa data använts var för sig och inte analyserats tillsammans för jämförelse.

Målet med projektet är att:

? Bestämma gränsen för uppblockning i takskivan utifrån studier av seismikdata.

? Söka samband mellan uppblockning och uppmätta deformationer.

? Utvärdera möjligheten att använda fler parametrar för framtida prognosmetodik, med hjälp av de data som kontinuerligt mäts och lagras av LKAB.

Endast Sjömalmen har studerats i detta arbete. Datat som analyserats omfattar perioden från dec 2003 till och med 31 december 2014.

Arbetet omfattar data från seismiksystemet med fokus på de seismiska händelsernas lokalisering i Sjömalmens takskiva, häng- och liggvägg. Dessutom har mätresultaten från de av LKAB utförda GPS-mätningarna (vars syfte är att följa upp deformationerna) nyttjats.

Utifrån dessa data har följande analyser gjorts:

? Uppskattning av seismikfrontens utbredning i hängväggen och propagering upp i takskivan.

? Jämförelser av GPS-datat mot den uppskattade seismiska fronten, där avståndet från seismikfronten till mätpunkten jämförts mot de uppmätta deformationerna.

Sammanfattningsvis kan följande slutsatser dras från denna studie:

? Den seismiska aktiviteten börjar ske i takskivan relativt omgående då brytningen startar.

? Efter att den seismiska zonen nått markytan, så flyttas den seismiska aktiviteten till ett rätlinjigt område längre ut i hängväggen.

? Man kan relativt väl förutsäga vart på markytan (i hängväggen och takskivan) raszonen kommer att uppstå på markytan.

? Det är svårt att prognostisera när i tiden raszonen når markytan.

? Deformationerna ökar då den seismiska zonen når markytan även då avståndet från mätpunkten är upp till 800m.

? Det är viktigt att installationerna av geofonerna sker i rätt förhållande till varandra för att erhålla en bra lokalisering av händelserna.

? Befintliga hypoteser om uppblockningsprocessen (från t.ex.Duplanic, 2001) tycks beskriva processen på ett korrekt sätt.

? Raszonens utveckling från produktionsnivån upp till markytan sker inte kontinuerligt.

För fortsatt arbete rekommenderas följande:

? Fortsatt analys av seismikdata för utvalda sektioner i huvudmalmen.

? Jämföra vinkel av rasfront mot avstånd till miljövillkoret på huvudmalmen, med motsvarande för Sjömalmen. Händelserna på hängväggen har dock en sämre lokalisering på grund av färre installerade geofoner i området, vilket måste beaktas.

? Studera andra parametrar från seismiksystemet (t.ex. Es/Ep-förhållande, magnitud,etc.) och eventuella samband med uppblockning och deformationer.

? Göra en jämförelse av uppblockningsprocessen med produktionstakten för att eventuellt hitta ett samband.

? Fortsatt uppskattning av seismikfrontens utbredning varje halvår, dels upp i takskivan men även mot hängväggen och om möjligt även mot liggväggen.

? Installationer i takskivan (borrhålsinstallationer) från markytan som kan validera/verifiera de registrerade händelserna och den uppskattade uppblockningen, till exempel TDR (koaxialkablar), DMS (extensometer/inklinometer), etc.

? Prioritera att installera fler geofoner i syfte att kontrollera takskivan och även för att erhålla tillförlitligare resultat vad gäller lokalisering och andra seismiska parametrar.

? Seismikdatat bör ingå i fler studier på LKAB, eftersom omfattningen av datat är stort och det troligtvis är applicerbart på fler forskningsämnen än vad som används idag.