This paper deals with the influence from blast induced stress waves on the performance of shotcrete support in the Kiirunavaara mine. Time histories of stress waves from blasting were obtained from measurements during production blasts in the mine, followed by failure mapping. A finite element model, consisting of beam and spring elements, was used to calculate the shotcrete response to vibrations from blasting. The modelling approach was similar to that of a building during an earthquake, with accelerations measured in-situ used as loads. The analysis showed that the calculated adhesive stresses exceeded the strength in the interface between rock and shotcrete near to the blasted ring. It also indicated that tensile rock failure did occur. These types of failure will presumably result in ejection of joint defined rock blocks or rock slabs and will require a ductile support, such as fibre reinforced shotcrete. The predicted failure was confirmed by the mapping, which also showed that the zone of failed shotcrete was much larger in areas with plain shotcrete compared to areas with reinforced shotcrete.

L'influence de l'onde de pression generee par les sautages à la mine de fer de Kiruna sur la performance du beton projete est etudiee dans le present article. Les ondes creees par les sautages ont ete enregistrees et les domages resultants ont ete cartographies. La reponse du beton projete aux vibrations de sautage est etudiee à l'aide d'un modèle d'elements finis, constitue de poutres et de ressorts. L'approche est similaire à celle d'un immeuble subissant un tremblement de terre, avec les accelerations internes utilisees comme charges. L'analyse montre qu'à proximite des sautages, la contrainte adhesive depasse la resistance de l'interface roche-beton. L'analyse confirme aussi l'existence de ruptures en tension. Ces types de rupture induisent probablement l'ejection des blocks definis par les structures du massif rocheux et requierent un support ductil, comme du beton projete renforce par exemple. Le type de rupture est confirme par les observations de terrain, qui montrent aussi une extension plus importante des domages lorsque le beton projete n'est pas renforce.

In diesem Konferenzbeitrag geht es um den Einfluss, der aus einer Sprengung hervorgerufenen Schwingungswellen auf die Ausfuehrung der Spritzbetonverstarkung in dem Kiirunavaara Bergwerk. Die Aufzeichnungen der Schwingungswellen von Sprengungen gemaß einer Fehlerkartierung beziehen sich auf Messungen, die wahrend der Sprengungen durchgefuehrt wurden. Ein Finite Elemente Modell, bestehend aus Stab- und Federelementen, wurde fuer die Berechnung der Spritzbetondeformation in Bezug auf die Schwingungen aus Sprengungen angewendet. Die Modellierungsmethode war ahnlich der eines Gebaudes wahrend eines Erdbebens anhand der gemessenen Beschleunigungen vor Ort, die als Lasten benutzt wurden. Die Untersuchung hat gezeigt, dass die berechnete Haftspannung größer war als die Festigkeit in der Verbindung zwischen Gestein und Spritzbeton in der Nahe des Sprengungscentrums. Die Analyse hat gezeigt, dass die Zugfestigkeit des Gesteins versagte. Diese Arten von Versagen werden als Folge der Herausnahme von Gesteinsbrocken oder Gesteinsplatten erklart und benötigen eine faserverstarkte Spritzbeton. Das vorausgesagte Versagen bestatigte sich beim Kartieren, welches auch zeigte, dass die Zone des versagenden Spritzbetons in Bereichen mit unverstarktem Spritzbeton viel größer war als in Bereichen mit armierten Spritzbeton.

Background

In many mines, the openings are subjected to dynamic loads that can give serious damage to underground structures. Important examples are rock bursts and vibration loads from detonation of explosives. Close to the drawpoint, the dynamic influence from the production blasting is significant. It is therefore important to secure the profile of the cross cut to provide a safe working environment for the miners and to allow mining of the right ore quality with a proper mass flow. The Kiirunavaara mine, situated in Kiruna in the northern of Sweden, has an annual production of approximately 20 million tonnes of iron ore. The ore body is 4000 m long, 80–100 meters wide and extends to an estimated depth of 2000 m, striking nearly North-South and dipping 60° to the East. The mining method used is large scale sublevel caving, as shown in Figure 1. One ring for the production blasting normally consists of 11 blasting holes with the diameter of 115 mm, as shown in Figure 2. The distance between each ring is 3 m. Detailed descriptions of important features of the large scale sublevel caving in the Kiirunavaara mine are given by Quintero et al.1

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