Blixtsnabb bultning – bergförstärkning deluxe
I takt med att gruvdriften i jakten på malm når allt djupare ner, så växer svårigheterna med bergförstärkning vid problematiska materialförhållanden – men nu har en ny process nått marknaden.
1. Utmaningen
Arbetet med bergförstärkning har blivit en flaskhals vid borrning och sprängning av tunnlar. Mekaniserade borriggar för bergbultning är vanligen mycket effektiva vid installation av bergbultar och nät. Men vid djupare gruvverksamhet leder ökande bergspänningar ofta till ökad sprickbildning i berget, vilket leder till att bultningen blir svårare. Vid LKAB:s underjordsbrytning i norra Sverige kan det ta upp till åtta timmar eller mer för de cementinjekterade bergbultarna att härda och hålla belastningen av bergmassan. Med allt större sprickor i berggrunden påverkar installationen av de här cementinjekterade bergbultarna produktiviteten på ett oacceptabelt sätt.
Vid LKAB:s underjordsbrytning i norra Sverige kan det ta upp till åtta timmar eller mer för de cementinjekterade bergbultarna att härda och hålla belastningen av bergmassan. Med allt större sprickor i berggrunden påverkar installationen av de här cementinjekterade bergbultarna produktiviteten på ett oacceptabelt sätt.
”Vi startade ett projekt vid LKAB-gruvan i Malmberget med huvudmålet att göra bergbultningsprocessen dubbelt så snabb som med LKAB:s befintliga bultningssystem”, säger Peter Bray, produktchef på Epiroc.
”Vi fick i stort sett ett blankt papper och började bolla en mängd olika idéer. Sedan vaskade fram de bästa metoderna som skulle kunna ge rimliga resultat inom en rimlig tidsperiod.”
”Vi fick i stort sett ett blankt papper och började bolla en mängd olika idéer. Sedan vaskade fram de bästa metoderna som skulle kunna ge rimliga resultat inom en rimlig tidsperiod.”
"”Vi startade ett projekt vid LKAB-gruvan i Malmberget med huvudmålet att göra bergbultningsprocessen dubbelt så snabb som med LKAB:s befintliga bultningssystem”."
2. Lösningen
En befintlig lösning för cementinjekterade bultar är att helt enkelt ersätta injekteringsbruket med resin-patroner, vilket ger i en avsevärt snabbare härdning. Men patronerna är svåra att installera i sprucket material. Tänk om man istället kunde spruta in resin-materialet när bulten redan är på plats?
”Vi samarbetade med resin-leverantörer för att utveckla en pumpbar typ av resin med snabba härdningstider och en ketchupliknande konsistens för att förhindra att hartset droppar från bulthålet”, säger Peter Bray.
Parallellt med detta arbete modifierade vi en befintlig typ av bergbult – en självborrande ankarbult eller SDA – så att den möjliggör pumpning av resin. SDA-bulten är i princip ett ihåligt stålrör med en i änden fastsvetsad borrspets. Den fungerar som ett borrstål vid installationen och som en bult när den är monterad i berget.
Ett stort hinder att övervinna under utvecklingen av det pumpbara resin-systemet var att hitta en lösning för spolning av resin-blandarens element så att de kunde användas om och om igen utan igensättning. Efter flera försök hittade vi en enkel lösning som gav en robust och tillförlitlig spolning samtidigt som systemet kunde hållas slutet utan utsläpp av oblandad resin. Till slut fungerade konstruktionens alla delar i harmoni.
”Vi samarbetade med resin-leverantörer för att utveckla en pumpbar typ av resin med snabba härdningstider och en ketchupliknande konsistens för att förhindra att hartset droppar från bulthålet”, säger Peter Bray.
Parallellt med detta arbete modifierade vi en befintlig typ av bergbult – en självborrande ankarbult eller SDA – så att den möjliggör pumpning av resin. SDA-bulten är i princip ett ihåligt stålrör med en i änden fastsvetsad borrspets. Den fungerar som ett borrstål vid installationen och som en bult när den är monterad i berget.
Ett stort hinder att övervinna under utvecklingen av det pumpbara resin-systemet var att hitta en lösning för spolning av resin-blandarens element så att de kunde användas om och om igen utan igensättning. Efter flera försök hittade vi en enkel lösning som gav en robust och tillförlitlig spolning samtidigt som systemet kunde hållas slutet utan utsläpp av oblandad resin. Till slut fungerade konstruktionens alla delar i harmoni.
3. Resultatet
En modifierad Epiroc Boltec E-maskin genomförde ett fälttest mellan maj och augusti 2018 i LKAB:s järnmalmsgruva i Malmberget. Maskinen var i drift under dagskiftet under dessa fyra månader och de resultat som uppnåddes var mycket lovande. ”Vi förbättrade produktiviteten med 64 procent jämfört med de befintliga cementinjekteringslösningarna vilket var högst acceptabelt för LKAB. Förarna upplevde att de kan öka produktiviteten ännu mer när de fått mer erfarenhet av maskinen”, säger Peter Bray.
En av de största fördelarna med det pumpningsbara resin-systemet är att det kräver betydligt mindre rengöring och underhåll jämfört systemet med maskiner för cementinjektering, vilket kräver rengöring flera gånger per skift.
”Lösningen kräver mycket lite underhåll. Vid slutet av skiftet stängde operatören helt enkelt av Boltec och gick därifrån. De uppskattade verkligen maskinen och var mycket upprörda när fälttestet avslutades”, säger Peter Bray.
Pumpbar resin med SDA-bultar har även testats med skarvborrning till 15 meter i total bultlängd, med utmärkta resultat. Med förlängningsbultning ökar systemets flexibilitet ytterligare och denna lösning har potential att kunna ersätta kabelbultningen vid dåliga bergförhållanden.
”Under vissa bergförhållanden levererar den här maskinen den bästa lösningen”, säger Peter Bray.
”Lösningen kräver mycket lite underhåll. Vid slutet av skiftet stängde operatören helt enkelt av Boltec och gick därifrån. De uppskattade verkligen maskinen och var mycket upprörda när fälttestet avslutades”, säger Peter Bray.
Pumpbar resin med SDA-bultar har även testats med skarvborrning till 15 meter i total bultlängd, med utmärkta resultat. Med förlängningsbultning ökar systemets flexibilitet ytterligare och denna lösning har potential att kunna ersätta kabelbultningen vid dåliga bergförhållanden.
”Under vissa bergförhållanden levererar den här maskinen den bästa lösningen”, säger Peter Bray.
