Laddbarhet och borrhålsstabilitet i produktionsborrhål - Kiirunavaara gruva

Sammanfattning: Vid laddning av produktionsborrhål i Kiirunavaara gruva (KUJ) uppstår ofta problem med att nå botten av borrhålen, vilket medför att laddbarheten minskar. En låg laddbarhet i produktionsborrhålen leder till en försämrad fragmentering, lossbrytning av malmen och störningar i det efterföljande gravitations- och produktionsflödet. Problem med låg laddbarhet kan bero på olika faktorer såsom igensatta borrhål på grund av lösa stenar, kross-, sprick- och lerzoner. Till detta tillkommer även s.k.  grottor och skjuvade borrhål. Syftet med arbetet har varit att utreda laddbarhetsproblematiken åt LKAB i Kiruna och föreslå åtgärder för att förbättra laddbarheten. Arbetets omfattning har varit att uppskatta fördelningen av problem i olika områden och vilken typ av problem som orsakar en försämrad laddbarhet. Arbetet omfattar även en bedömning på hur laddbarheten påverkas av brytningsfrontens läge, utreda hålrensningens effektivitet och vilka problem som leder till att hålrensning måste utföras. Studien omfattar även att bedöma när skjuvning av borrhålen inträffar och utreda om problem med skjuvade borrhål tenderar att öka när brytningen fortskrider djupare ner. Till hjälp att få klarhet till dessa frågeställningar, så har förundersökningar och borrhålsfilmningar utförts som en del av denna studie. Förundersökningarna har omfattats av att undersöka produktionsområden, följa upp dokumenterad information om genomförd hålmätning, hålrensning och laddning samt följa upp laddbarhet och hålrensning från 2018 för att utvärdera hålrensningens effektivitet. Borrhålsfilmningarna har delats in i tre kategorier; upprepad filmning av borrhål, filmning av borrhål i områden där produktion ej har påbörjats eller påbörjats samt filmning av borrhål som har bedömts av laddpersonal att hålrensning bör göras. Resultaten från förundersökningarna visar att de problem som främst medför en försämrad laddbarhet är borrhål som satt igen och måste hålrensas. Igensatta borrhål som måste hålrensas tenderar att öka med djupet och uppstår främst efter att rasinbrott passerats. Uppföljningen av hålmätning, hålrensning och laddning visar en nedåtgående trend de senaste åren och endast ungefär 30% av alla laddade hål har kontrollerats innan laddning under 2019. Analyser av resultat från tidigare uppföljning (2018) av laddbarhet och hålrensning visar att hålrensning ökar laddbarheten från 55% till 80%. Resultaten från de upprepade filmningarna uppvisade generellt en väldigt bra laddbarhet. De vanligaste problemen som medförde en försämrad laddbarhet var stenar som fastnat i hålen och i hål som passerar krosszoner. Resultaten visar att brytningsfronten inte har någon större påverkan på laddbarheten i intervallet 9 till 21 meter från produktionsfronten. Dock ökar antalet skadeanmärkningar generellt i borrhålen när avståndet till brytningsfronten minskar, vilket ökar sannolikheten till en försämrad laddbarhet. I de fall där problem med laddbarheten registrerats, så observerades dessa vanligtvis på ungefär samma djup som närliggande borrhål i samma krans eller i motsvarande hål i närliggande krans. Ett troligt skadeförlopp som registrerats från upprepade filmningar är uppsprickning av berget som senare leder till utfall och därefter skjuvning av borrhålet.  Det har även identifierats att enstaka mindre utfall och sprickor växer samman i borrhålen och bildar större zoner med utfall och i värsta fall så är det krosszoner som sätter igen borrhålen. Från övrig filmning i områden där produktion ej har påbörjats eller just startats visade resultaten en väldigt bra laddbarhet och generellt väldigt lågt antal karterade anmärkningar jämfört med resultaten från upprepade filmningar. De främsta orsakerna till att produktionsborrhål måste hålrensas är främst sten som har fastnat i hålen följt av skjuvningar i bergmassan. De rekommendationer som ges för att uppnå en högre laddbarhet är följande: Fortsatt filmning av borrhål för att se när skjuvning av borrhål inträffar alternativt använda TDR (Time Domain Reflectorymetry) teknik. Fortsatt filmning rekommenderas även för borrhål som ska hålrensas för att se om fördelningen av problem förändras vid en större insamlad datamängd. Utreda om det är möjligt att bryta ut en produktionsnivå i två steg och därmed korta ner tiden mellan borrning och laddning, då merparten av problem med försämrad laddbarhet och skador i borrhålen utifrån förundersökningar och filmat material tenderar att ske efter att rasinbrott är passerat. Numeriska analyser för att se hur spänningsomvandlingar påverkas av olika öppningsförfaranden och utlastningsstrategier. Utförligare uppföljning i produktionsdatabasen Giron på borrhålsnivå, där borrhålets längd vid olika tillfällen registreras för att enklare identifiera områden som har problem med låg laddbarhet och därmed kunna utvärdera hålrensningens effektivitet mer övergripande. Ta vara på information från hålrensningen genom avläsning av borrsjunkning under hålrensning. Då andelen uppmätta hål uppvisar en nedåtgående trend och inte utförs enligt föreskriven rutin, så bör laddningspersonal utbildas om varför hålmätningen är viktigt och behovet av en kontinuerlig uppföljning av borrhål och laddbarhet. För att ta bort individuella bedömningar av när en krans skall hålrensas, så är rekommendationen att vidareutveckla styrsystemet i laddbilen, där information om vilka hål som ska rensas bör vara en del av systemet. För att reducera risken att beställa hålrensning för borrhål som egentligen inte behöver rensas, så är ett förslag att se möjligheten att designa/modifiera laddslangen, så att den blir centrerad när den förs in i borrhålet. Då kan man reducera sannolikheten att fastna i grottor eller mindre skjuvningar.