Suomen kaivostoiminnan kiviainesten testaustarpeiden selvitys

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Kuopiossa toimivalle Savonia-ammattikorkeakoulun rakennustekniikan laboratoriolle, joka tarjoaa betonin ja kiven testauspalveluita, sekä tekee rakennusfysikaalisia mittauksia. Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää kaivosteollisuuden kiviaineksen testaustarpeita ja yleisesti käytössä olevia menetelmiä. Kiven lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien testauksia käytetään kaivoksilla kalliorakentamisessa, louhoksen seinämien stabiliteetin määrityksessä, poraus- ja räjäytyssuunnittelussa.

Kartoitus tehtiin haastetteluilla kaivoskäynneillä ja puhelimitse. Työhön kuuluu yleinen osuus Suomen kaivosteollisuudesta ja sen toimijoista, kaivoksen elinkaaresta, kaivostoiminnan eri vaiheista ja ympäristövaikutuksista. Tämä osuus on tehty yhdessä insinööriopiskelija Jukka Luostarisen kanssa, jonka työ käsittelee kaivostoiminnan kaivosvesien testaustarpeita. Kartoitusosuus käsittelee kiven materiaaliominaisuuksia ja testausmenetelmiä sekä niiden hyödyntämismahdollisuuksia. Käsiteltävinä testausmenetelminä on yksiaksaalinen puristuslujuus, epäsuora vetolujuus, kimmokerroin ja Poissonin luvun määritys.

Työn tuloksena koottiin toimeksiantajalle selvitys kaivosten tutkimustarpeista ja testausnormeista. Lisäksi selvitettiin standardien ja julkaisujen avulla testien teoriaa. Tämän avulla rakennustekniikan laboratorio kykenee kehittämään toimintaansa kaivosteollisuudelle soveltuvammaksi. Samalla kaivoskäynneillä tehtiin Savonian tarjontaa tunnetuksi. Haastatteluiden perusteella kiviainestestauksia ei ole mielekästä tarjota itse kaivosyhtiölle. Lujuus- ja muodonmuutosominaisuus tiedot ovat hyödyllisempiä louhinta, kallio- ja maanrakennustyötä tekeville toimijoille, jotka ovat osalla kaivoksista ulkoistettu urakoitsijoille.

This thesis was commissioned by the construction laboratory practising concrete and rock testing in Savonia University of Applied Sciences in Kuopio. The objective of this thesis was to find out the rock testing needs of mining industry and the most common testing methods. Rock strength and deformation properties testing is used in mines for rock engineering, quarry slope stability, drilling and blasting planning.

The analysis part was implemented by mine visits and telephone interviews. The Finnish mining industry were studied including its operators, mine lifespan, different phases of mining activity and their environmental impacts. This part was made with another engineering student, Jukka Luostarinen, whose thesis enlarged on the needs of research and water treatment for mining companies. Material properties of rock and testing methods with their usage possibilities were studied in the analysis part. Testing methods under consideration were unixial compressive strength, indirect tensile strength, elastic modulus and Poisson’s ratio.

The results of this thesis for the commissioner was a survey about research and testing practices of mining industry. In addition, there was a survey about testing standards and theory. This enables the construction laboratory to develop its operations more suitable for mining industry. At the same time, visits to mines made Savonia well-known. Based on the interviews, it is not sensible to offer rock tests directly to the mining companies. Rock strength and deformation information are useful for quarrying, rock engineering and excavating workers who in some mines are outsourced.