Sikrere gruvedrift
Det er fortsatt bevegelse i grunnen ved den nedlagte gruva i Bleikvasslia i Hemnes i Nordland. Ved Rana Gruber (bilde) der man tar ut jernmalm gjennom kontrollerte ras, er forskere med på laget for å overvåke sikkerheten i gruvene.
Langt inn i Dunderlandsdalen 30 km øst for Mo i Rana, ligger Rana Gruber. Her har det blitt vunnet ut jernmalm i mer enn hundre år. Tidligere kom malmen fra dagbrudd, men etter år 2000 har mesteparten av malmen blitt hentet fra ei underjordisk gruve.
For fem år siden- la selskapet totalt om driften og gikk fra å bryte malmen i åpne rom med vertikale vegger og horisontale bergfester, til å starte med skiveras-brytning der jernmalmen hentes ut via kontrollerte ras på en dybde mellom 123-219 moh (ca 300 m dypt).
Rana Gruber ligger i Dunderlandsdalen 30 km øst for Mo i Rana.
Flere tiltak
Gruveingeniør Børre Nøst i Rana Gruber forteller at det kreves mer av tiltak når man opererer med åpne hull i jorda.
– Tidligere satte vi inn vertikale og horisontale pilarer i underjordiske gruver. Nå ønsker vi at det skal rase i gruva. Faren er om rasene stopper opp og det danner seg åpne rom inne i bergmassene. Da kan vi få ukontrollerte ras og luftsjokk(airblast) i gruva som kan være farlig. Det er derfor vi må overvåke det hele. Det handler om sikkerhet, sier Nøst.
Malmen fra de ulike produksjonsnivåene fraktes etterpå med 40tonns store dumpere til en underjordisk knusestasjon, og så videre på transportband til en underjordisk silo.
Stadige utvidelser må overvåkes
SINTEF har fulgt Rana Gruber på sidelinjen i alle år. Både rundt rådgivning og ekspertise, på numerisk modellering, instrumentering og overvåking. Til tross for at dypet ikke er stort, har området – på grunn av geologiske forhold – høye bergspenninger. Dette har ført til store problemer med driften. For å kunne planlegge et sikkert brytningsopplegg har man vært avhengige av at SINTEF Byggforsk har noen av verdens beste metoder for måling av bergtrykk.
–Vi har drevet overvåking siden Rana Gruber startet med å ta ut malm under jorda, og har installert utstyr i gruva der vi måler bergtrykk, spenningsendringer og endringer i forskyvninger. Slik kan vi ha kontroll over det som skjer og gjøre generelle stabilitetsvurderinger, forteller Trond Larsen på SINTEF Byggforsk.
Siden gruvearbeidet pågår hele tiden og på flere nivåer, betyr det at nye målere må installeres hele tiden.
–Alt av horisontale og vertikale pilarer i underjordsgruva er nå fjernet. I tillegg opereres det på mange nivå/lag i gruva – så vi må finne ut hvordan arbeidet kan pågå trygt både for mennesker og maskiner. Med utstyret vårt kan vi forutsi problemer, eller si hvor mye som må stå igjen for at det skal være trygt.
FAKTA:
- Rana Gruber AS, tidligere AS Norsk Jernverk, har vært i drift i nesten hundre år. Rana Gruber AS utvinner jernmalm på Ørtfjell i Rana og produserer konsentrat for fremstilling av jern, stål og spesialprodukter for et internasjonalt marked.
- Før 2008 hadde Rana Gruber rundt 180 ansatte og det ble produsert 7000 tonn malm per ansatt per år. Nå er det 380 ansatte i bedriften som i snitt produserer 10.500 tonn malm per år.
- Rana Gruber har en underjordsgruve på ca 1 kilometer og ett dagbrudd i dag (åpnet hull i bakken). De andre dagbruddene ble lagt ned rundt 2000. Hallen der malmen knuses, er selve hjertet i gruva, med 14 meter bredde og 25 meters høyde under taket.
Se video fra Rana Gruber: http://vimeo.com/63817304
Numerisk modellering
Instrumentene måler hva som har skjedd fra i fjor og til i dag. Men èn ting er å måle det som skjer akkurat nå. Noe annet er å vite hvordan berget oppfører seg om tre timer eller om fem år.
–Om vi skal kunne forutsi hva som vil skje i en gitt situasjon inne i gruva, er det nødvendig å beregne og teste ut scenarier matematisk, sier Nghia Trinh som er ekspert på numerisk modellering ved SINTEF Byggforsk
De numeriske 3D-modellene er dataprogrammer har fått “input” fra geometrien i gruva, kartlegginger, spenningsmålinger og laboratorie-tester. I etterkant må så 3D-modellene etterprøves og sammenlignes med de reelle forholdene.
SINTEF Byggforsks prosjekter med Rana Gruber:
* Forskerne benytter selvutviklet feltutstyr for å måle bergspenninger. Sammen med laboratorieundersøkelser og feltobservasjoner gir dette grunnlag for å evaluere kvaliteten på bergmasse og geologiske forhold.
* Numeriske modeller utabeides og brukes til å studere lokale stabilitetsforhold i en gitt struktur, eller totalstabiliteten i gruven for å vurdere nødvendig bergsikring for et sikkert arbeidsmiljø. Modellen kan i tillegg brukes til å studere fordeler og ulemper ved ulike driftsmetoder, eller alternativer for å optimalisere produksjon og planlegging.
* Overvåkingsutstyr som ekstensometere og spenningssensorer kan installeres for å overvåke deformasjons- og spenningsendringer i bergmassen under driftsprosessen. Resultatene kan sammen med observasjoner, brukes til å verifisere den numeriske modellen.
SINTEF har installert utstyr i gruva der det måles bergtrykk, spenningsendringer og endringer i forskyvninger
Nghia Trinh holder begge armene opp i været i vannrett stilling for å demonstrere. Høyrehanda er forrest:
–Denne, sier han, er den numeriske modelleringen. Den spår og forutsier. Så kommer denne, han vifter med venstrehanda. –Dette er utstyret som bekrefter eller avkrefter “spådommene”. Om spriket blir for stort her, må vi gjøre endringer.
Erfaringer å ta med videre
Hele prosessen med Rana Gruber har blitt gjennomført med suksess. Aktivitetene har vært en viktig faktor i planleggingen og utførelsen av gruvedriften, og prosessen kan benyttes for ulike gruver i forbindelse med å planlegge og optimalisere drift
Til nå har forskningsprosjektene vært finansiert av Rana. Men nå søker SINTEF Forskningsrådet med tanke på å koble området opp mot nyskaping m.m.
