Predicting rock quality and blasting results in tunnelling with drilling data

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää korreloiko Measurement While Drilling -data (MWD-data) kalliolaadun ja räjäytystulosten kanssa. Lisäksi tavoitteena on luoda MWD-dataan perustuva menetelmä räjäytystulosten ennakointiin. Onnistuneella räjäytystuloksella tässä yhteydessä tarkoitetaan, että katkon räjäytyksen jälkeen tunnelin profiili katkon kohdalta on suunnitellun mukainen. Tutkimuksessa MWD-dataa kerättiin YIT Rakennus Oy:n Niittykummun louhintatyö-maalta kahdella Atlas Copcon porajumbolla. Dataa analysoitiin Underground Manager -ohjelmassa, johon luotiin työkohteeseen sopivat asetukset hyödyntämällä vertailuaineistoa. Vertailuaineistona käytettiin louhintaurakan tilaajan, Länsimetro Oy:n, tarjoamia geologien kartoitustuloksia tunnelista. Tietoa todellisista kallio-olosuhteista ja räjäytys-tuloksista rekisteröitiin valokuvadokumentaatiolla louhintajäljestä sekä kirjanpidolla uusintaräjäytyksistä. MWD-datassa keskityttiin erityisesti Underground Managerin rakoilua kuvaavaan Frac-turing-parametriin. Sen graafisia esityksiä verrattiin kalliolaadun korrelaation selvityksessä valokuva-aineistoon rakokohdista. Räjäytystuloksien ja MWD-datan korrelaation selvityksessä Fracturing-parametrista etsittiin merkkejä räjäytyksen epäonnistumisen mahdollisesti aiheuttaneesta rakoilusta. Tutkimuksessa havaittiin, että Underground Managerin laskema Fracturing-parametri korreloi suurten poraussuuntaan nähden poikittaisten rakojen kanssa. Sen sijaan pienempien tai porauksen suuntaisten rakojen, esimerkiksi vaakarakojen havainnointi oli vaikeampaa. Fracturing-parametrin osoittaman rakoilun ja epäonnistuneiden räjäytystulosten välillä havaittiin korrelaatiota, mutta vain osittain. Tutkimuksessa saatujen kokemusten perusteella räjäytystulosten ennakointimenetelmä kannattaa luoda injektointiporausdatan pohjalle, vaikka niiden tarjoama data ei ole yhtä kattavaa kuin katkonporauksesta saatava. Menetelmässä Fracturing-parametrista havainnoidaan korkeita arvoja injektointiporausrei’istä. Tarkempi tilannekatsaus voidaan tehdä vastaavan kohdan katkonporausdatan Fracturing-parametrista. MWD-data on potentiaalinen työkalu räjäytystulosten ennakointiin. Tässä tutkimuksessa esitettyjen tuloksien varmentamiseen tarvitaan kuitenkin lisää tutkimusta.The aim of this thesis is to find whether Measurement While Drilling -data (MWD-data) correlates with rock quality and blasting results. Based on the results of the study, another aim is to describe a mean to use MWD-data as a prediction tool for blasting results. A blasting result is deemed good if the planned profile of the tunnel excavated is reached. MWD-data was collected with two Atlas Copco drilling jumbos at YIT Construction’s excavation site in Niittykumpu. MWD-data was analysed with Underground Manager software. The settings of the software were calibrated to fit the site by using data from Q’-classification made by geologists. This data was provided by Länsimetro Oy. Blasting results and rock conditions from blasted rounds were documented with photographs. When correlations were researched, especially Fracturing-parameter was a point of interest. Graphical presentations of it were compared to photographs from fractures to detect its connection to rock quality. Graphical presentations were also used to evaluate whether MWD-data shows reasons for blasting results turning out to be not as planned. As a result it seems that the Fracturing-parameter correlates with major fractures if they are perpendicular towards drilling direction. When fractures were smaller or parallel towards the drilling direction, similar correlation was not found. Correlation between not desired blasting results and the Fracturing-parameter was found in some but not all of the cases. Based on the experiences gained in the study prediction of blasting results should be based on MWD-data gained from grouting holes. The data provided by them is not as accurate as gained from blast holes, but can be used to spot areas that need a closer focus in the blast hole data. MWD-data is a potential tool for predicting blasting results. However, the results shown in this study are not certain due to the small amount of consistent MWD-data. It is therefore recommended to perform more studies about the topic