Nallipaikan vaikutus levysorroslouhosräjäytyksen ryöstöön ja räjähtämättömiin louhosreikiin Kemin kaivoksella Lyhennetty diplomityöstä: “Field Measurements of Brow Break and Misfires in Sublevel Caving at Kemi Mine” Tiivistelmä Räjäytystekniikka ja sen hallitseminen kuuluvat kaivoksen ydintoimintoihin. Valitettavan usein kaivokset käyttävät pelkästään havaintoihin perustuvia ratkaisuja räjäytyssuunnittelussa. Useimmiten perusteellinen räjäytystekniikan osaaminen vaatii käytännön tutkimusta, jossa yhdistellään teoriaa käytännön esimerkkeihin. Käytännön tutkimustyö antaa vahvan pohjan kaivostoiminnan uskottavuudelle ja työturvallisuudelle, kuitenkaan unohtamatta taloudellisia intressejä. Louhosräjäytyksen aiheuttama ryöstö ja räjähtämättömät louhosreiät vaikuttavat merkitsevästi kaivoksen malmin saantiin. Muuttamalla nallipaikkaa louhosreiässä voidaan vaikuttaa louhosräjäytyksen ryöstöön ja räjähtämättömiin louhosreikiin. Mitä useampi louhosreikä räjähtää suunnitellusti, sitä pienemmät ympäristövaikutukset juontuvat louhinnasta. Hallitsematon ryöstö louhosräjäytyksessä voi katkaista turvallisen kulkuyhteyden seuraavalle louhosräjäytykselle, mikä taas heikentää kohteen työturvallisuutta ja louhoksen tuotantoa. Kemin kaivoksella vuonna 2022 suoritetussa räjäytystutkimuksessa nallipaikka panostetussa louhosreiässä muutettiin laskennallisesti ideaaliseen kohtaan, minkä toteumaa verrattiin perinteisesti panostettuun louhosreikään. Tutkimuksessa mitattiin, miten nallipaikan muutos vaikuttaa louhintaperän katon eli otsan ryöstäytymiseen ja räjähtämättömien reikien lukumäärään levysorroslouhintaräjäytyksessä. Nallipaikka vaihdettiin perinteisesti käytössä olevasta pohja- ja pintanallista kohtiin ¼ & ¾ panostettua osuutta louhosreiästä kolmessa keskimmäisessä louhosräjäytyksen reiässä.
Yksi räjäytys koostuu yhdeksästä louhosreiästä. Kaiken kaikkiaan räjäytyskokeisiin sisältyi 13 louhosräjäytystä, joista yhdeksässä käytettiin laskennallisesti optimaalista nallipaikkaa ja neljässä perinteistä nallipaikkaa. Tulosten mukaan nallipaikan muuttaminen vähensi 10 % räjäytyksen aiheuttamaa ryöstöä louhoksen poikkileikkauksen keskellä ja 6 % räjähtämättömien reikien lukumäärää.
Johdanto Tutkimuksen tarkoituksena oli soveltaa räjäytystekniikan teoriaa käytännön räjäytyksiin. Ennen tutkimuksen aloittamista Kemin kaivoksella tunnistettiin seuraavia levysorroslouhosräjäytykseen liittyviä ongelmia; yli louhosräjäytysten välin (3 m) jatkuvaa otsanryöstöä, räjähtämättömiä louhosreikiä ja etukäteen panostettujen reikien tyhjentymistä emulsiosta aikaisemman louhosräjäytyksen yhteydessä. Louhosräjäytyksen otsanryöstö ja räjähtämättömät louhosreiät ovat eri asioita, mutta molemmat liittyvät malmin rikkoutumiseen räjäytyksessä ja ovat merkittäviä ongelmia levysorroslouhinnassa. Kuitenkin molempiin voidaan vaikuttaa säätämällä louhinnassa käytettäviä räjäytysparametrejä. Levysorroslouhinnassa louhosräjäytyksen etuosan ryöstöllä eli otsanryöstöllä tarkoitetaan alkuperäisen louhosräjäytyksen ja esipanostetun louhosräjäytyksen välistä hävinnyttä louhosperänkattoa (Bd), mikä on esitetty kuvassa 1. Kontrolloimaton louhosperän katonryöstö räjäytyksen yhteydessä aiheuttaa väistämättä malmitappiota. Lisäksi se vaikuttaa louhosperässä työskentelevien panostajien ja lastaus- sekä kuljetuskaluston kuljettajien työturvallisuuteen.
Räjähtämättömät reiät liittyvät vain kymmeniä millisekunteja aikaisemmin sytytettyihin viereisiin louhosreikiin, jotka aiheuttavat räjähtäessään rikkoutumisvyöhykkeen. Rikkoutunut louhosreikä ei nallin syttyessä enää räjähdä tai se räjähtää osittain. Räjähtämättömät reiät ovat epäonnistuneessa räjäytyksessä tyypillisiä ja ne vähentävät louhittavan malmin rikkomiseen käytettävissä olevan energian kokonaismäärää. Räjähtämättömistä tai osittain räjähtäneistä louhosrei’istä kertovat tyypillisesti perässä lastauksen aikana havaitut isot lohkareet. Vuonna 2011 Zhangin suorittamat räjäytyskokeet Malmbergin kaivoksella osoittivat, että otsanryöstö väheni ensisijaisesti käyttämällä keskelle panostettua reikää sijoitettua nallia ja toissijaisesti käyttämällä vähemmän räjähteitä porareiässä otsan kohdalla [1]
Otsanryöstön aiheuttaja Yksi malmikivelle tyypillisistä ominaisuuksista on sen heikko kyky vastustaa vetojännitystä, kuten seuraava lauseke osoittaa:
σt < σs < σc,
jossa σt, σs, σc ja ovat malmin vetolujuus, leikkauslujuus ja puristuslujuus. Lauseke pätee niin staattisissa kuin dynaamisissakin olosuhteissa [2]. Sen mukaan malmi hajoaa helpoiten kuormittamalla sitä vetojännityksellä. Tutkimuksessa käytetään louhosräjäytyksen pisintä keskireikää havainnollistamaan räjäytyksen etenemistä, koska sen kohdasta mitataan usein suurin otsanryöstö. Keskireikä normaalissa louhoksessa on pituudeltaan noin 31 m, josta panostettu osuus on 24 m. Kuva 2 esittää tyypillisen poikkileikkauksen levysorroslouhoksesta. Kuvat 2a ja 2b eroavat MATERIA 4 – 2023 47
>
