Undermarksarbeten och gruvdrift medför flera utmaningar. En sådan är karaktäriseringen av bergets
ysiska egenskaper, vilket har en nyckelroll vid planeringen av aktiviteterna. Även om det här beskrivna projektet appliceras på gruvdrift, kan samma teknik användas vid drivning av infrastrukturtunnlar eller andra undermarksarbeten.
Huvudsaklig forskarorganisation: Lunds tekniska högskola
Forskningsområde: Undersökning och karakterisering under planering, genomförande och drift
Projektstart: 2021
Finansiering: 2 900 000 kr
Övervakning av akustiska vibrationer, genererade av drivningen, kan vara en kraftfull metod för att avbilda bergkvaliteten. Passiv datainsamling, där källan till den akustiska energin är aktiviteter vid losshållning och andra arbeten, gör det möjligt att undersöka den djupare delen av bergvolymen. Det här föreslagna projektet är ett genomförbarhetstest som fokuserar på karakterisering av berget i gruvan i Malmberget via en passiv akustisk (seismisk) teknik, baserad på användning av optiska fibrer (Distributed Acoustic Sensing, DAS). Det är ett unikt tillfälle att utvärdera fiberoptisk teknik mot traditionell seismisk datainsamling med geofoner som idag utförs av LKAB.
Fiberoptik har flera fördelar eftersom de har låg kostnad, är små och lätta, robusta vid höga temperaturer, okänsliga för elektromagnetiska störningar, är mångsidiga och har en låg miljöpåverkan. De är därför en lämplig lösning för undermarksinstallationer. DAS-tekniken utför kontinuerlig övervakning av stora områden, upp till flera kilometers fiberlängd, och gör det möjligt att mäta med en hög spatial upplösning (1–10 m) längs fibern (motsvarande en geofon vid varje 1–10 meter). DAS kan mäta vibrationer från några millihertz till tiotals kilohertz med en enda fiberoptisk kabelinstallation, och kräver endast åtkomst till ena änden av fibern. DAS-instrumentet
kan därmed placeras flera kilometer från intresseområdet; det ökar säkerheten för operatörerna och garanterar övervakningsmöjligheter under lång tid, eftersom fibern kan installeras permanent i övervakningsområdet. I detta scenario är fördelarna med DAS-teknik jämfört med traditionella seismiska sensorer den högre rumsliga upplösningen och förmågan att tillhandahålla flera mätpunkter i en enda och helt passiv optisk fiber som samtidigt fungerar som sensor och dataöverföringskabel. Möjligheten att installera fiberoptik i komplexa miljöer, till exempel i borrhål eller längs tunnlar, kommer sannolikt att förbättra 3D-karakterisering av bergvolymen även i dessa miljöer.
Samma tekniker, utvecklade och finjusterade i det aktuella projektet, kan också tillämpas vid byggandet av underjordisk infrastruktur i stadsmiljöer, där den geologiska modellen kan uppdateras medan drivningen fortgår.
Deltagare
Matteo Rossi, Peter Jonsson, Maria Sandsten, Guilio Vignoli och Kenny Hey Tow utgör den primära forskargruppen med stöd från Harald Vand Den Berg, Fredrik Nylén, Fredrik Kullander, Björn Lund, Mats Svensson, Jennifer Juslenius, Per Tengborg och Patrik Vidstrand.
