Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Rana Gruber utvinner nå jernmalm ved hjelp av kontrollerte ras. Det gir sikkerhetsutfordringer. (Bilde: Sintef)

RANA GRUBER

Her tar de ut jernmalm gjennom kontrollerte ras

Med forskere som overvåker sikkerheten.

  • Forskning

Rana Gruber

  • 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.

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.

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.

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 40 tonn store dumpere til en underjordisk knusestasjon, og så videre på transportbånd til en underjordisk silo.

Les også: Her finner de råstoffet til fremtidens supermateriale

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.



– 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.

Les også: Potensielt storfunn for Nordic Mining

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 som 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.

Rana Gruber ligger i Dunderlandsdalen 30 km øst for Mo i Rana.
Spådommer Rana Gruber ligger i Dunderlandsdalen 30 km øst for Mo i Rana.

Spådommer

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.

Til nå har forskningsprosjektene vært finansiert av Rana.

Men nå søker Sintef Forskningsrådet med tanke på å koble området opp mot nyskaping m.m.

Denne saken ble opprinnelig publisert på Gemini.no – et nettsted for forskningsnytt fra NTNU og Sintef. Artikkelforfatteren er tilknyttet Sintef.

Les også:

Prøver å forstå styrken til aluminium

Dette er verdens letteste materiale

Dette tauet er like sterkt som stål