ABSTRACT

In the Kiirunavaara underground mine, crude ore is transported through ore passes from the production levels to the main haulage level. Failure and stability problems have occurred in some of these ore passes, with increasing frequency as mining depths increase. In this paper, selected results are presented from a research project run by LKAB. The presentation focuses specifically on stability analysis. Numerical models were used to identify failure mechanisms, in conjunction with empirical data and engineering judgment. The most important controlling factors governing failure and damage in ore passes were quantified. A causative model was established in which failure mechanisms and failure development were described. This model was used to formulate a prognosis of future ore pass stability, and for recommending remedial measures.

Resume

Le transport du minerai entre les niveaux de production et le niveau principal de transport, à la mine de fer de Kiruna, se fait par des passes à minerai. Avec la profondeur d'extraction grandissante, les problèmes de stabilite au niveau de ces passes à minerai se sont multiplies. Les resultats d'un programme de recherche sur la stabilite des passes à minerai à la mine de fer de Kiruna sont presentes dans cet article. Les mecanismes de rupture ont ete identifies à l'aide de modèles numeriques, de donnees de terrain et du jugement empirique des ingenieurs. Les facteurs principaux controllant l'instabilite des passes à minerai ont aussi ete quantifies. Un modèle a ete etabli dans lequel les mecanismes de rupture et le developpement des dommages ont ete decrits. Ce modèle a ete utilise à fins predictives et remediatives.

Zusammenfassung

In der Grube Kiirunavaara wird das gewonnene Erz ueber Sturzschachte von den Abbauebenen zu der Hauptförderebene gefördert. Mit zunehmender Tiefe des Abbaus sind vermehrt Standsicherheitsprobleme in den Sturzschachten aufgetreten, die teilweise zu Verbruechen gefuehrt haben. In dem vorliegenden Beitrag werden ausgewahlte Ergebnisse einer Forschungsarbeit des LKAB prasentiert. Dabei wird der Schwerpunkt auf die Standsicherheitsuntersuchungen gelegt. Zur Ermittlung der Bruchmechanismen wurden numerische Modelle in Verbindung mit empirischen Daten angewendet. Die wichtigsten Einflußfaktoren fuer das Versagen der Sturzschachte wurden ermittelt. Es wurde ein Modell zur Beschreibung der Bruchmechanismen und des Versagensablaufs aufgestellt. Dieses Modell wurde verwendet, um die Standsicherheit zukuenftiger Sturzschachte zu prognostizieren und um Sanierungsmaßnahmen zu erarbeiten.

Introduction

In the Kiirunavaara underground mine (owned and operated by LKAB), some 23 million metric tons of iron ore is mined annually using sublevel caving. The crude ore is transported underground through ore passes from the production levels to the main haulage level. The ore passes constitute a critical link in the production chain and high availability is required. There are currently eight groups of ore passes comprising four ore passes each, and two additional groups with three ore passes each (Figure 1).

Failure and stability problems have occurred in some of these ore passes, with increasing frequency and extent as mining depths increase. There are examples of ore passes that have increased in cross-sectional area from the original 7 m2 to over 100 m2.

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