Details

Fragmentation and waste rock compaction in small-scale confined blasting

by Johansson, Daniel

Abstract (Summary)
Skivrasbrytning är en viktig storskalig brytningsmetod som bl.a. tillämpas vid LKAB:s gruvor i Kiruna och Malmberget. Kontaktytan mellan malm och rasmassor reducerar fragmenteringen och hindrar svällningen av den sprängda malmkransen dvs. malmen är inspänd. Detta fenomen kan förhindra rasmassornas rörlighet, vilket i sin tur kan leda till malmförluster. En annan viktigt faktor i processen är även vilken styvhet rasmassorna har, vilket kan relateras till hur kompakterade de är. Ju mindre styvhet, desto mer rörliga är massorna. Om massorna inte är malm, så finns risken att malmen späds ut dvs. en ökad gråbergsinblandning. Att studera detta fenomen under storskaliga förhållanden är mycket svårt, nästintill omöjligt på grund av brytningsmetoden själv. Därför har sprängförsök utförts i modellskala med målet att få bättre förståelse av just inspänningens påverkan på fragmentering och svällning. Genom att använda cylindriska och icke geologiska provmaterial (magnetitbruk), så har de strukturers och randeffekter påverkan kunnat minimeras. Provcylindrarna hade diametern 140 mm och placerades i stålcylinder med diametern 309 mm alternativt ett plaströr med diametern 293 mm. Stålcylindern användes vid undersökningar av fragmenteringen och plaströret användes vid att mätning av kompakteringen av rasmassorna/svällningen av det spränga materialet. I spalten mellan dessa cylindrar, så fylldes rasmassor med varierade egenskaper. Egenskaper som beskrev rasmassorna var beroende på deras hållfasthet, packningsgrad och styvhet. Det sprängämne som användes till majoriteten av försöken var pentylstubin, som placerades i ett centrerat hål inne i provcylindern. Pentylstubin finns med flera olika styrkor, vilket gav för dessa försök ett spann på den specifika laddningen från 0,2 till 2,6 kg/m3. Eftersom magnetitbruk användes, så kunde kompletta fragmenteringskurvor från provcylindrar och uppkrossningskurvor hos rasmassorna fås genom magnetseparering. Resultaten visar att inspänningen till stor grad ökar styckefallet jämfört med fria förhållanden med samma laddningsmängd dvs. ingen inspänning alls. Egenskaperna hos rasmassorna hade likaså stor inverkan på styckefallet. Dagens malmproduktion i bl.a. LKAB går ytterligare mot djupet, vilket i sin tur ökar på trycket på rasmassorna. För att simulera hur ett ökat tryck påverka fragmenteringen, så modifierades stålcylindern till att kunna utföra ett tryck på rasmassorna och därtill den cylinder som skulle sprängas. Denna effekt visades sig dock vara marginell med avseende på medelstyckefall och skillnaderna kunde relateras till rasmassorna egenskaper (porositetsminskning i detta fall). Dock visade det sig att trycket påverkade formen på det fragmenterade materialet, vilket kan vara av vikt för rasflödesmodeller Tills dags datum har mer än 160 cylindrar sprängts och utvärderats i avseende på fragmentering eller kompaktering. Försöksupplägget har visat sig vara robust och gett repeterbara resultat. Genom att sedan använda sig av impedansskillnader mellan det sprängda materialet och rasmassorna, så har ett samband visats beroende på provmaterial, specifik laddning och fysikaliska egenskaper hos de omgivande massorna. Regressionsanalyser har gjorts för båda utvärderingarna och de två statistiska hypoteserna som testats har visat sig har bra överenskommelse med uppmätta data. Resultaten kan bli jämförbara med storskaliga förhållanden, både eftersom designen av försöken till stor del är likvärdiga, speciellt för en testad egenskap hos rasmassorna där skallagarna har tagit i beaktande. Ytterligare en sak som talar för att man kan jämföra resultaten med storskaliga förhållanden, är att redovisade data i denna avhandling har anknytning till tidigare försök där likheter mellan storskaliga försök och modellförsök kunnat visas. Denna avhandling kan vara till hjälp likaså vid validering av de numeriska modeller som just har fokus på sprängning under inspända förhållanden.
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Master's Thesis

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2008

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.