The response of shotcrete to blast induced vibrations in mining

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 générée par les sautages à la mine de fer de Kiruna sur la performance du béton projeté est étudiée dans le présent article. Les ondes créées par les sautages ont été enregistrées et les domages résultants ont été cartographiés. La réponse du béton projeté aux vibrations de sautage est étudiée à l’aide d’un modèle d’éléments finis, constitué de poutres et de ressorts. L’approche est similaire à celle d’un immeuble subissant un tremblement de terre, avec les accélérations internes utilisées comme charges. L’analyse montre qu’à proximité des sautages, la contrainte adhésive dépasse la résistance de l’interface roche-béton. L’analyse confirme aussi l’existence de ruptures en tension. Ces types de rupture induisent probablement l’éjection des blocks définis par les structures du massif rocheux et requierent un support ductil, comme du béton projeté renforcé par exemple. Le type de rupture est confirmé par les observations de terrain, qui montrent aussi une extension plus importante des domages lorsque le béton projeté n’est pas renforcé. In diesem Konferenzbeitrag geht es um den Einfluss, der aus einer Sprengung hervorgerufenen Schwingungswellen auf die Ausführung der Spritzbetonverstärkung in dem Kiirunavaara Bergwerk. Die Aufzeichnungen der Schwingungswellen von Sprengungen gemäß einer Fehlerkartierung beziehen sich auf Messungen, die während der Sprengungen durchgeführt wurden. Ein Finite Elemente Modell, bestehend aus Stab- und Federelementen, wurde für die Berechnung der Spritzbetondeformation in Bezug auf die Schwingungen aus Sprengungen angewendet. Die Modellierungsmethode war ähnlich der eines Gebäudes während 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 Nähe 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 erklärt und benötigen eine faserverstärkte Spritzbeton. Das vorausgesagte Versagen bestätigte sich beim Kartieren, welches auch zeigte, dass die Zone des versagenden Spritzbetons in Bereichen mit unverstärktem Spritzbeton viel größer war als in Bereichen mit armierten Spritzbeton.