Uusi keksintö kallion jännitystilan seurantaan – Voi mullistaa kaivosten turvallisuuden ja louhintatehokkuuden

Kallion jännitystila vaikuttaa merkittävästi kaivostoiminnan ja kalliorakentamisen suunnitteluun, turvallisuuteen sekä kustannuksiin. Kallioperän jännitykset johtuvat muun muassa maankuoren painosta, jääkausien jäännösjännityksistä sekä mannerlaattojen liikkeistä, ja rakentamisen tai louhinnan yhteydessä jännitystilaa seurataan turvallisuuden varmistamiseksi. 

Nykyiset kertamittausmenetelmät kallion jännitystilan seuraamiseksi ovat kuitenkin usein kalliita ja monimutkaisia. Aalto-yliopistossa onkin kehitetty uudenlainen, jännitysinversiota hyödyntävä menetelmä, joka mahdollistaa jännitystilan seurannan nopeasti ja tarkasti. 

”Teknologiamme tarjoaa aivan uudenlaisen tavan hallita kallion jännitystilaan liittyviä riskejä ja varmistaa turvallisuus louhinta- ja rakennusprojekteissa", sanoo Aalto-yliopiston tutkija Lauri Uotinen. "Erityisesti kaivosolosuhteissa sortumien ennakointi ja tehokas louhinta ovat ratkaisevia sekä työntekijöiden turvallisuuden että kustannusten kannalta.”

Teknologiaa voidaan käyttää kaivosten lisäksi esimerkiksi tunnelien ja maanalaisten varastojen suunnittelussa. Äskettäin eurooppapatentin saanut innovaatio hyödyntää instrumentoiduilla kalliopultilla tai ekstensometreillä tehtäviä mittauksia ja jännitysinversiota, eli samaa periaatetta kuin tietokonetomografiassa, jossa mitattuja signaaleja käytetään laskemaan näkymättömän sisäisen rakenteen kuva. Instrumentoidut kalliopultit on varustettu venymäantureilla, jotka mittaavat siirtymiä kalliomassassa. Mitattujen siirtymien avulla numeerinen algoritmi laskee jännitysmuutokset, mahdollistaen näin reaaliaikaisen jännitystilan seurannan. 

”Vastaavia ratkaisuja ei ole aiemmin ollut laajassa käytössä. Menetelmämme on aiempia edullisempi ja helpommin asennettavissa, sillä siinä yhdistyvät pulttien perinteinen lujitustoiminto ja monitorointi”, Uotinen sanoo. 

Menetelmän testaukset on suoritettu muun muassa Aalto-yliopiston maanalaisessa laboratoriossa ja yhteistyössä suomalaisen kaivoksen kanssa. Parhaillaan keksinnölle haetaan hyödyntäjäyrityksiä, kuten kallion lujitustuotevalmistajia tai mittauksia tarjoavia yrityksiä.

Aalto-yliopisto hakee vuosittain useita kymmeniä patentteja ja yliopistossa tehtävän tutkimuksen tuloksena syntynyttä suojattua teknologiaa on käytössä monessa kansainvälisessä yrityksessä. Aalto-yliopisto lisensoi ja myy patentoidun teknologian lisäksi tarvittavaa osaamista teknologian käyttöönottoa varten.