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By M. Arlandi, J. C. Monge

In this paper, the finite element method is used to obtain deformations of a rock tunnel. More than 3,000 numerical simulations and calculations were carried out. The analysis of this results has allowed to achieve mathematical formulations and graphs, to obtain in advance support monitored displacements in tunnelling construction, so they can be predicted before excavation and supporting woks. The application of the presented formulations and charts will aid engineers to control tunnel monitoring, reducing decision time when problems occur. The analysis is limited to cases involving elastic behaviour of the terrain for tunnels of average to good quality in rock, and to excavation sections of average or smaller dimensions for road tunnels. The results show that, in all cases, mathematical expressions to obtain induced displacements around tunnel excavations, have similar pattern than Kirsch (1898) expressions for circular excavations. As corollary of the achieved results, a method to estimate in situ natural geostress ratio K0=sh/sv , by means of convergence measurements, is presented. In diesem Beitrag wurden die Verschiebungen eines Tunnels durch die Methode de Finiten Elemente berechnet. Mehr als 3000 numerische Simulationen und Berechnungen wurden ausgeführt. Die Analyse dieser Resultate hat es ermöglicht, mathematische Formeln und Grafiken zu entwickeln, die zur Voraussage der Verschiebungen in Tunnel dienen, auch unter Betrachtung der verschiedenartigen Abstützungen. So können die Verschiebungen vor den Erdarbeiten und dem Bau der Abstützung abgeschätzt werden. Die abgeleiteten Formeln und Grafiken werden vor allem einen grossen Dienst für Ingenieure bei der Mithilfe zu zeitsparenden Entscheidungen im Tunnelbau und bei der Tunnelkontrolle leisten. Die analysierten Fälle sind auf eine elastische Modellierung des Baugrunds beschränkt, sowie auf eine mittlere bis gute Qualität des Felsens und auf die Aushebung von Abtragungsabschnitten mittlerer oder geringer Grösse für den Strassenverkehr. Die Resultate zeigen, dass in allen Fällen die hergeleiteten Formeln zur Berechnung der durch den Tunnelbau verursachten Verschiebungen um den Tunnel die gleiche mathematische Struktur haben wie diejenigen von Kirsch (1898) für kreisförmigen Bodenaushub. Als Korollarium der ausgeführten Berechnungen wird eine Methode zur Abschätzung der vorherrschenden in situ Geospannungs-Verhälniss K0=sh/sv angegeben, die von den Messungen der Verschiebungen im Tunnel ausgeht. Dans cet article, la méthode des éléments finis est utilisée pour obtenir les déformations d’un tunnel creusé dans la roche. Plus de 3000 simulations numériques et calculs ont été effectuées. L’analyse de ces résultats a permis de définir des modèles mathématiques et des abaques afin de prédire, avant l’excavation et les travaux de soutènement, les déplacements auscultés pendant la construction du tunnel. L’application de ces modèles et abaques permettra donc aux ingénieurs de contrôler les déplacements durant l’auscultation du tunnel et de réduire le temps de décision lorsque des problèmes surviennent. L’analyse est limitée au cas du comportement élastique du terrain pour des tunnels creusés dans de la roche de moyenne a bonne qualité, et à de sections d’excavation de petites à moyennes dimensions pour des tunnels routiers. Les résultats montrent que, dans tous les cas, les expressions mathématiques permettant d’obtenir les déplacements induits autour des excavations de tunnel, présentent des similitudes avec celles de Kirsch (1898) pour des excavations circulaires. Comme corollaire aux résultats obtenus, une méthode pour estimer le rapport des

Jan 1, 2003

By K. J. Oliver, A. G. Meyers, S. P. Hunt

Deformation Rate Analysis (DRA) and porosimetry have been used to demonstrate the “stress memory” effect in rock and to estimate the vertical in-situ stress in samples of fine-coarse grained sandstone and carbonaceous mudstone. The results of this study indicate that the stresses predicted using both methods are similar to those determined from depth and density of the overburden rocks. The results confirmed that DRA was still applicable even when the core had been sampled 18 months prior to testing. Additionally, the DRA results were modelled using the software PFC2D. A uniaxial test was modelled using the same rock parameters as those observed for the actual core samples. This numerical technique can be used as an aid for DRA results analysis, and can also be used to predict the minimum stress level at which the DRA technique is applicable. The results confirm that any rock mechanics laboratory having standard test equipment could apply the DRA method combined with standard UCS testwork to determine the in-situ stress. Mit der Analyse der Deformationsrate (DRA) und der Anwendung der Porosimetrie wird der Spannungsgedaechtnisseffekts (Stress Memory Effect) im Fels demonstriert, und es werden Abschaetzungen fuer die vertikale in-situ Spannung einer Probe aus mittelgrobem Sandstein und carbonierten Lehmstein getroffen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass die mit Hilfe dieser beiden Methoden ermittelten Spannungen sind vergleichbar. Die Ergebnisse bestaetigen, dass DRA noch anwendbar ist, wenn die Proben schon 18 Monate vor Untersuchungsbeginn gesammelt worden sind. Darueber hinaus wurden die DRA Ergebnisse mit Hilfe des Sofwarepakets PFC modelliert. Ein einaxialer Test wurde mit genau die gleichen Felsparametern, die fuer die eigentliche Probe gelten, modelliert. Diese numerische Methode kann sowohl als eine Unterstuetzung fuer DRA Ergebnisanalyse als auch zur Ermittlung der minimalen Spannung, bei dem die DRA Methode noch anwendbar ist, herangezogen werden. Die Ergebnisse bestaetigen, dass jedes Felsmechaniklabor, das mit den ueblichen Testgeraeten ausgestattet ist, die DRA Methode in Kombination mit dem Standard UCS Testarbeit zur Bestimmung der in-situ Spannungen anwenden kann. L'Analyse du Taux de la difformité (DRA) et les porosimetry ont été utilisés démontrer le " effet de la mémoire " du stress dans roc et estimer le stress dans - situ vertical dans échantillons de grès du grained fin grossier et mudstone carbonifère. Les résultats de cette étude indiquent que les insistances ont prédit utiliser les deux methods est semblable à ceux déterminés de profondeur et densité du surchargez des rocs. Les résultats ont confirmé ce DRA était encore même applicable quand le coeur avait été goûté 18 mois avant tester. En outre, les résultats DRA étaient des modelled qui utilisent le logiciel PFC2D. Une épreuve de l'uniaxial était modelled qui utilise les mêmes paramètres du roc comme ceux observé pour les réels échantillons du coeur. Cette technique numérique peut être utilisée comme une aide pour DRA résulte analyse, et peut aussi être utilisé pour prédire le niveau du stress minimum à que la technique DRA est applicable. Les résultats confirment que tout laboratoire des mécaniques du roc qui a le matériel de l'épreuve standard pourrait appliquer la méthode DRA combinée avec testwork UCS standard pour déterminer le stress dans - situ.

Jan 1, 2003

By M. W. Hildyard, M. O. Kataka

Seismic integration schemes aim to incorporate the rock mass response provided by the historical seismic activity to improve the ability of numerical models to reproduce future response to mining. Up to now, integration schemes considered the events using quasi-static models. This paper presents case studies that consider some of the seismic and modelling issues needed to extend these schemes to include the dynamic characteristics of seismic events. The ultimate aim of an automated integration scheme seems impractical for dynamic modelling. The predictions of the WAVE elastodynamic finite difference program are, however, suitable for modelling limited numbers of events to determine either the near-field velocities and damage or the effect of fractures and excavations on the far-field low frequency response. Les projets d’intégration sismique ont le but d’incorporer la réponse de la masse rocheuse à l’activité sismique historique pour améliorer la capacité des modèles numériques à reproduire la réponse future à l’exploitation minière. Jusqu’à présent, les projets d’intégration étudiaient les évènements avec des modèles quasi-statiques. L’étude présente révèle des études de cas qui considèrent certaines des questions concernant modelage et séismes qui sont nécessaires pour porter plus loin ces projets en incluant les caractéristiques dynamiques des évènements sismiques. Le but final d’un projet d’intégration automatisé semble impraticable pour la modélisation dynamique. En revanche, les prédictions du programme élastodynamique par la méthode des différences finies WAVE sont appropriées à la modélisation d’un nombre limité d’évènements de façon à déterminer soit les vitesses à petite échelle et les dommages, soit les effets des fractures et excavations sur la réponse de basse fréquence à grande échelle. Seismische Integrationsschemata zielen darauf ab, Reaktionen der Gesteinsmasse, die von den Berichten seismischer Aktivitäten stammt, zu inkorporieren um numerische Modelle in die Lage zu versetzen, künftige Antwort zum Bergbau zu reproduzieren. Bis dato betrachteten Integrationsschemata die Fälle mit quasi-statischen Modellen. Diese Arbeit stellt Fallstudien dar, die einige der seismischen und modellierenden Fragen betrachten, die benötigt werden, um diese Schemata auszuweiten, um die dynamischen Charakeristika seismischer Fälle einzuschließen. Das Endziel eines automatisierten Integrationschemas erscheint für das dynamisches Berechnen undurchführbar. Die Vorhersagen des WAVE elastodynamisch begrenzten Unterschiedprogramms sind jedoch verwendbar für das Berechnen von begrenzten Anzahlen von Fällen, um entweder die Nahfeldgeschwindigkeiten und Schaden oder den Effekt von Brüchen und Extraktionen auf der Fernfeld Niederfrequenzantwort festzustellen.

Jan 1, 2003

By A. C. Legg, M. T. Malema

Keywords: Pyrometallurgy, flash, smelting, furnace, nickel, copper, Botswana BCL Limited operates the only Flash Smelting Furnace on the African continent, at Selebi-Phikwe, situated in north-eastern Botswana. The furnace was commissioned in 1973 and produces a high-grade sulphide matte containing nickel, copper and cobalt, which is shipped to refineries in Zimbabwe and Norway for further processing. This paper outlines the recent process improvements and plant expansions that have resulted in a capacity increase from 40 000 to 60 000 tons per annum of metal production.

Jan 1, 2006

By D. F. Malan

This paper provides an overview of the concepts of citations and journal impact factors, and the implications of these metrics for the Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy (JSAIMM). Two key research literature databases publish journal impact factors; namely, Web of Science and Scopus. Different equations are used to calculate journal impact factors and care should be exercised when comparing different journals. The JSAIMM has a low impact factor compared with some of the more prestigious journals. It nevertheless compares well with journals serving other mining sectors, such as the Canadian CIM Journal. The problems associated with journal impact factors are discussed. These include questionable editorial practices, the negative impact of this concept on good research, and the problem of a few highly cited papers distorting the journal impact factor. As a consequence, there is growing resistance to the use of journal impact factors to measure research excellence. The San Francisco Declaration on Research Assessment is a global movement striving for an alternative assessment of research quality. As a recommendation, the Editorial Board of the JSAIMM should adopt a pragmatic approach and not alter good journal policies simply to increase the journal impact factor. The focus should remain on publishing excellent quality papers. Marketing of the Journal, the quality of the published papers, and its open access policy should be used to counter the perception that journals with high impact factors are better options in which to publish good research material.

Sep 1, 2022

By M. Hopf, E. Rossouw

Keywords: Pyrometallurgy, furnace, copper coolers, freeze lining, monitoring, Saveway The use of water-cooled copper components as sidewall elements of submerged arc furnaces and other pyrometallurgical applications has become increasingly common. The high cooling efficiency of copper has made it possible to increase the service life of furnace refractories when compared to conventional refractory linings. However even the self-healing effect of ?freezing? worn areas of the lining does not necessarily protect the copper coolers against wear or corrosion completely. In order to avoid furnace explosions, various methods have been used to monitor the wear of coolers. Unfortunately, these have not been able to consistently identify localized wear. Thos Begbie (South African) and SAVEWAY (German) jointly developed technology to embed a line sensor into the copper cooler during the casting process. This system allows an exhaustive monitoring of the copper cooler. A SAVELINE sensor is placed inside the copper-cooling panel between the water-cooling passage and the hot face of the panel. The sensor follows the meandering shape of the cooling water channels. In the first instance, the sensor provides analogue information as the thickness of the copper reduces. Secondly, this wear signal will be confirmed by a signal of interruption if the sensor is washed away. Because of the structure of the sensor, a self-diagnosis is possible and indications can be confirmed (double proofed). Subsequent to the manufacture of some test pieces, coolers for a large submerged arc furnace were manufactured. The sensorized coolers have been installed at the intermittent surface (slag line) where the largest amount of corrosion has been encountered. The system has been operating since December 2005 in what is considered one of the largest submerged arc furnaces in South Africa.

Jan 1, 2006

By C. J. Pretorius

More than 30 percent of the global demand for zircon (ZrSi04) is supplied by South Africa. A significant amount of the zircon is exported, and beneficiated products are then imported for industrial applications locally. Beneficiating the zircon locally could have a positive impact on the local market, since zircon is only one of many such cases. Ammonium acid fluoride serves as an alternative anhydrous fluorinating agent for zircon in the synthesis of several metal fluorides1,2. It provides an effective dry fluorinating method and is easier to handle than hydrogen fluoride or fluorine gas. Zircon exposed to extreme plasma temperatures dissociates and becomes more reactive. The reaction of the plasma-dissociated zircon (Zr02.SiO2) with the ammonium acid fluoride (NH4F.XHF, where x= 1 to 5) forms two main intermediate compounds (NH4)3ZrFr(s) and (NH4) 2SiF6(s), the latter decomposing to form volatile products at relatively low temperatures, providing easy separation of the silicon and zirconium compounds. The ammonium zirconate compound decomposes to form zirconium tetrafluoride (ZrF4), which can be further manufactured into zirconium metal, to name but one product. Data on the kinetics of the reaction of ammonium acid fluoride with zircon and plasma-dissociated zircon, combined with the thermo¬dynamic parameters of the reaction, is essential for the development of an industrial process for the production of a precursor for the manufacturing of zirconium metal, namely anhydrous ZrF4. Both the reaction kinetics and reaction parameters will be included in this study, as well as some proof that the reaction proceeds to ZrF4 on a small batch scale. If the exact reaction parameters can be pinned down, a wide spectrum of anhydrous metal fluorides can be synthesized through this fluorination route.

Jan 1, 2012

By S. Mudau, P. Mohasoa, M. J. Cole

Derelict and ownerless (D&O) mines in South Africa have been an ongoing concern for over a decade. While some progress has been made to rehabilitate D&O asbestos sites, significant work remains, exacerbated by the growth in illegal mining. There are concerns regarding the accuracy and transparency of the D&O database, lack of oversight, and constrained funding, and the government is increasingly looking to the private sector to fund rehabilitation. Given these challenges, a new, sustainable approach to D&O sites in South Africa is needed to bring clarity and transparency to the process, recognise responsibilities and promote partnerships, and explore economic opportunities at D&O sites to reduce the financial liability and respond to the growing demand for critical minerals. This article has three components: i) reviews of international D&O good practices; ii) it analyses South Africa’s current approach and the D&O sites; and iii) proposes a D&O framework that addresses data, risk ratings, responsibilities and rehabilitation, economic opportunities, and stakeholder engagement. The study finds that the majority of the 6,100 so-called abandoned D&O mines are quarries and mine site features, 16% are operational, at least 11% have owners, and only 752 (12%) require rehabilitation. The framework aims to bring clarity and fairness to decision-making and to assign risk and responsibility for rehabilitation and seeks to incorporate economic opportunities to reduce the financial burden of rehabilitation, create jobs for local communities, and respond to the growing demand for critical minerals for the clean energy transition.

Apr 25, 2025

By A. D. Pienaar

The aqueous chemistry of niobium and tantalum compounds with hydrofluoric acid is a mature field of investigation. In contrast, very little attention has been paid to reactions of these compounds in non-aqueous environments. Similarly, reactions of elemental fluorine with niobium and tantalum compounds have received little more than cursory attention in literature. This work discusses the isothermal reaction kinetics derived from thermogravimetry, using a less redundant approach than is currently the standard. We also discuss the most likely kinetic models for this reaction.

Jan 1, 2012

By J. Trckova, P. Prochazka

Physical models from equivalent materials satisfying geometrical and physical similarity have been constructed. A special technology of simulating the excavation of an opening at the front part of a tunnel and of measuring the deformation at the tunnel face was applied. The results yielded by the physical models were used to formulate constitution relations in the numerical solution. This coupled modelling enables us to predict the behaviour of tunnel structures more accurately. On a construit des modèles physiques, réalisés en matériaux équivalents et répondant aux conditions de ressemblance géométrique et physique. Sur ces modèles, on a utilisé une technologie intéressante de simulation du forage du tunnel et de la mesure de déformation du front de taille pendant le forage en progression. Les résultats donnés par les modèles physiques ont été utilisés pour formuler les relations de constitution dans la solution numérique. Une telle construction de modèles combinés permet de prévoir plus précisément le comportement de la structure du tunnel. Es wurden physikalische Simulierungsmodelle aus äquivalenten Werkstoffen konstruiert, welche die Bedingungen der geometrischen und physikalischen Ähnlichkeiten erfüllen. Bei diesen Modellen hat man die interessante Simulationstechnologie des Tunnelvortriebs sowie die Verformungsmessung beim Tunnelabbaustoß während des Vortriebsvorgangs eingesetzt. Die Ergebnisse der physikalischen Simulation wurden zur Formulierung von Konstitutionsrelationen in der numerischen Lösung genützt. So eine kombinierte Simulation erlaubt eine genauere Prognose des Benehmens der Tunnelstruktur.

Jan 1, 2003

By B. Haimson

A new loading apparatus was fabricated and used to conduct true-triaxial compression tests on KTB amphibolite, a crystalline basement rock. Tests in dry jacketed samples reveal that the intermediate principal stress has a significant effect on the onset of dilatancy and on rock strength, contrary to the implicit assumption made by Mohr-type failure criteria. Failure is induced through a shear fracture that dips steeply in the direction of the least principal stress. Experimental results lead to a new generalized strength criterion in terms of all three principal stresses. Unjacketed KTB amphibolite specimens, exposed to confining fluid, are considerably weaker than the jacketed ones, despite the negligible porosity and permeability. Failure is facilitated by several closely spaced subparallel tensile cracks normal to the least stress direction. SEM analysis suggests that microcracks developed upon dilatancy onset are penetrated and extended by the confining fluid, bringing about the unexpected rock failure mechanism at reduced stress levels. Un nouveau dispositif à chargement fut fabriqué et utilisé afin de réaliser un vrai essai de compression tri-axial sur KTB amphibolite, une roche cristalline du sous-sol. Les essais effectués sur échantillons enveloppés et secs révèlent que les contraintes principales intermédiaires affectent considérablement le début de la dilatance et la résistance de la roche, contrairement à la supposition fondée sur le critère de rupture de Mohr. La rupture est produite grâce à une cassure de cisaillement très incliner en direction où la contrainte principale est moindre. Ces résultats expérimentaux indiquent un nouveau critère de rupture général en fonction des trois contraintes principales. Les échantillons de KTB amphibolites sans enveloppe, exposés à un liquide confiné, sont considérablement plus faibles que ceux enveloppés, malgré la porosité et la perméabilité négligeable. La rupture est facilitée par plusieurs fissures de traction adjacentes et sub-parallèles, normales à la plus petite contrainte principale. L’analyse SEM suggère que les micro-fissures développent suivant le début de la dilatance, elles sont pénétrées et agrandies par le liquide confiné, produisant un mécanisme de rupture de roche inattendu, ceci à un niveau de contrainte réduit. Ein neuer Ladungsapparat wurde hergestellt um real - triaxiale Druckfestigkeitsversuche in KTB Amphibolit, einem kristallinen Grundgebirgsgestein, durchzuführen. Messungen in trockenen, bedeckten Proben zeigen that die mittlere Hauptspannung eine bedeutende Wirkung auf das Einsetzen von Dilatanz und auf die Stärke des Gesteins hat, im Gegensatz zu der impliciten Annahme auf Grund von Mohr-ähnlichen Versagungskriterien. Versagen ist induziert durch eine Scherfraktur die sich steil in die Richtung der geringsten Haupspannung nach unten senkt. Messergebnisse führen zu einem neuen, verallgemeinerten Stärke Kriterium dass auf alle drei Hauptspannungen basiert ist. Unbedeckte KTB Amphibolit Proben, die unmittelbar den umgebenden Fluiden ausgesetzt sind, sind wesentlich schwächer als bedeckte, trotz geringfügiger Permeabilität und Porosität. Versagen wird gefördert durch mehrere, nebeneinander liegende, sub-parallele Spannungsbrüche, normal zu der geringsten Spannungsrichtung. SEM Analyse lässt vermuten dass Mikrobrüche, die sich beim Überschreiten der Dilatanzschwelle entwickeln, durch die umgebenden Fluiden fortgepflanzt und weiter verbreitet werden, und unerwartet, auf Grund der reduzierten Spannungswerte, den Versagungsmechanismus des Gesteins einleiten

Jan 1, 2003

By I. J. Barker

Keywords: Submerged-arc furnace, plasma furnace, d.c. furnace, scale up, Søderberg electrodes, smart grid, demand side management, load shedding This paper argues that the scale up of furnaces and the supply of electricity are going to be two major issues that will affect the ferro-alloy industry in the near future, and that economic factors will drive this development. The most common type of furnace for producing ferro-alloys at present is the submerged-arc furnace with three electrodes, fed from a three-phase a.c. electrical supply. The scale up of this technology has now reached a fundamental constraint, which is caused by the electrical reactance of the secondary circuit. If the economy of any further scale up is to be achieved in the future then a different technology will have to be used. The supply of electrical power in future is likely to become a more complex issue than it is at present. Existing submerged-arc furnaces tend to run at fairly steady loads, but the ability to swing the load under demand-side management may offer advantages, and may allow a furnace to get cheaper power from the organisations that supply this power. This will have to be counterbalanced against the nuisance factors incurred by having a varying load in the operation of the furnace. Various options are therefore discussed in this paper. The possibility of scale up of Søderberg electrodes is discussed, as well as the use of d.c. power and multiple electrodes. Some of the issues with load swinging are also examined. A particular scenario is also briefly presented to show that considerable further scale up of ferro-alloy furnaces is still possible.

Jan 1, 2011

By R. Altindag

Engineers and researchers need to estimate the mechanical properties of rocks from P-wave velocity. In previous studies, the researchers have investigated either the limited values or all the data belonging to sedimentary, igneous, and metamorphic rocks together in the same statistical analysis. In this study, the raw data pertaining to only sedimentary rocks was taken from previous studies and evaluated. For this purpose, a total of 97 samples of sedimentary rock types were subjected to statistical analysis. First, the relationships between P-wave velocity and physical-mechanical properties were investigated by simple regression analysis. All the data were then subjected to multi-regression analysis. Some empirical equations with high correlation coefficients were derived for rock engineers. The equations obtained from the analyses are compared with previous equations found in literature.

Jan 1, 2012

By V. Labiouse, M. Jaboyedoff

GIS documents are of great interest for a quick and low-cost determination of areas endangered by rockfalls. They allow (i) the detection of potential instabilities from steep slopes and cliff areas, and (ii) the preliminary estimation of potential run-out areas by means of a so-called cone method. After the presentation of the tools used to compute these areas, the paper focuses on two methods developed for a preliminary hazard mapping, one at regional scale and the other at local scale. Mittels GIS-Dokumenten können von Steinschlag bedrohte Gebiete schnell und kostengünstig ermittelt werden. Die sogenannte Kegelmethode erlaubt die Erkennung potentiell instabiler Zonen von Steilhängen und Felswänden sowie eine erste Einschätzung der möglichen Reichweiten. Nach der Vorstellung der zur Berechnung der bedrohten Gebiete benötigten Hilfsmittel stellt der Artikel zwei Methoden zur vorläufigen Gefahrenkartierung in lokalem und regionalem Maßstab vor. Les SIG sont très intéressants pour une détermination rapide et peu onéreuse des zones affectées par des chutes de blocs. Ils permettent une détection des zones potentiellement instables et une estimation sommaire des zones de propagation des blocs par une méthode dite des cônes. Après la description des outils utilisés pour définir ces zones, l’article expose deux méthodologies élaborées pour un zonage préliminaire du danger, l’une à l’échelle régionale et l’autre à l’échelle locale.

Jan 1, 2003

By J. Whitford

The established crown pillar extraction method at Gold Fields Australia Ltd.’s Crusader Mine, leads to the significant dilution and poor recovery of ore due to caving of the overlying loose rockfill. The application of selectively injecting specifically developed ‘FB200’ ettringite (calcium sulphoaluminate hydrate) type cement grout into loose rockfill to form a stabilised rockfill material, enables an artificial crown pillar to stabilise the surrounding rock mass and prevent caving of the overlying loose rockfill during crown pillar extraction. Investigation of the geomechanical criteria for crown pillar extraction beneath stabilised rockfill has enabled the safe and efficient extraction of two crown pillars at the Crusader Mine. La méthode actuelle d'extraction des piliers horizontaux à la mine Crusader dont la propriétaire est le Goldfields Australia Ltd amène à une dilution sensible du minerai, à cause de l'effondrement du remblai peu compacté qui se trouve au-dessus. Par moyen d'injection sélective du coulis de ciment FB200 ettringite (sulfoaluminate de calcium hydraté) qui a été développé spécifiquement pour cette application, un pilier artificiel est crée et celui-ci empêche l'effondrement du remblai pendant l'extraction du pilier de minerai au-dessous. A la suite des études géotechniques de la méthode, deux piliers horizontaux à la mine Crusader ont été extraites, de manière efficace et sûr. Die feststehende Krone Pfeiler Extraktionsmethode beim Crusader Mine von Gold Fields Australien GmbH, führt wegen caving des overlying lockerer rockfill zur bedeutungsvollen Verdünnung und schlechtem Wiederfinden des Erzes. Der Antrag, ausdrücklich entwickelten 'FB200' ettringite selektiv zu spritzen, (Kalzium-sulphoaluminate-Hydrat) Art kittet Mörtelschlamm in lockeren rockfill, um ein stabilisiertes rockfill-Material zu bilden, ermöglicht einem künstlichen Kronenpfeiler, die umliegende Steinmasse zu stabilisieren und caving des overlying während des Kronenpfeilerherausziehens lockeren rockfill zu verhindern. Untersuchung der geomechanical-Kriterien für Kronenpfeilerherausziehen unter stabilisiertem rockfill hat dem sicheren und tüchtigen Herausziehen von zwei Kronenpfeilern beim Crusader Mine ermöglicht.

Jan 1, 2003

By M. Abdellatif

Keywords: Magnesium, pyrometallurgy, Mintek Extensive testwork on atmospheric thermal magnesium production has highlighted certain important fundamental and operational factors that have a major influence on magnesium extraction and its extraction rate, the condensation efficiency of magnesium, as well as on the quality of the condensed metal. The possible impact of these factors on the selection and preparation of raw materials, recipe choice, furnace electrical energy consumption, and on the refining requirements of the crude magnesium is discussed. Selected pilot plant operational and metallurgical data are also presented.

Jan 1, 2006

By C. Tan, C. Detournay

Wellbore stability is a major concern for drilling in naturally fractured formations. The infiltration of drilling mud into the fractures is a factor, which may compromise wellbore integrity due to the loss of strength experienced by the fractures. The reduction in the fracture frictional and cohesive properties is attributed to weakening of the infill materials and lubrication of fracture asperities by the mud filtrate. One way to investigate the influence of mud infiltration on wellbore stability in fractured formations is to use a numerical modeling approach. A requirement for the numerical model is the ability to predict the region of mud infiltration. This paper describes a numerical technique to model the extent of mud infiltration for application in coupled fluid-mechanical simulations in densely fractured rock masses using the computer code, UDEC. Several factors are considered including fracture pattern, in-situ stresses, reduction in joint frictional angle and cohesion, viscosity of the mud filtrate and fracture plugging. Results of numerical simulations are presented to illustrate the technique and show the influence of these factors on the extent of mud infiltration. Un des problèmes importants posés par le forage en milieu fissuré saturé, est celui du maintient de la stabilité du puit. L’infiltration de boue de forage dans le massif peut avoir pour effet de réduire les propriétés frictionnelles et cohésives des fractures et de compromettre ainsi la stabilité du puit de forage. Le radoucissement des propriétés des fractures est attribué à la dégradation du materiau de remplissage et au pouvoir lubrifiant des boues. L’analyse numérique offre un moyen d’investiguer l’influence jouée par l’infiltration de boue sur la stabilité du puit. Un des critères de sélection du modèle numérique sera son pouvoir de prédiction du domaine d’infiltration de boue. Cet article décrit une technique numérique permettant de modéliser l’infiltration de boue de forage dans le cadre de simulations hydro-mécaniques, en milieu à haute densité de fractures, effectuées avec le logiciel de calcul UDEC. Parmis les facteurs tenus en compte, on trouvera la nature du réseau de fractures, les contraintes in-situ, le radoucissement en friction et cohésion des joints, la viscosité de la boue et le bourrage des fractures. Des résultats de simulations sont présentés pour illustrer la technique et montrer l’influence de ces facteurs sur la taille du domaine d’infiltration de boue. Bohrlochstabilität ist ein wichtiger Aspekt für das Bohren in geklüfteten Gebirgsformationen. Das Eindringen der Bohrlochstützflüssigkeit in die Klüfte kann die Bohrlochintegrität wegen des Verlustes der Festigkeit des Kluftsystems gefährden. Die Reduktion der Reibung und kohäsiven Eigenschaften ist der Schwächung der Kluftfüllung und der Schmierwirkung der eingerungenen Stützflüssigkeit in Bezug auf die Kluft-Asperities geschuldet. Numerische Berechnungen sind ein Weg zur Untersuchung des Einflusses der Infiltration der Bohrlochstützflüssigkeit auf die Bohrlochstabilität in geklüfteten Gebirgsformationen. Eine Voraussetzung für numerische Modelle ist die Fähigkeit den Bereich der Infiltration der Stützflüssigkeit zu prognostizieren. Diese Publikation beschreibt ein numerisches Verfahren, um die Reichweite der Infiltration von Stützflüssigkeiten mittels fluid-mechanisch gekoppelter Simulationen im engständig geklüfteten Gebirge mit dem Programm UDEC zu modellieren. Verschiedene Faktoren, wie Kluftmuster, Gebirgsspannungszustand, Reduktion von Kluftreibungswinkel- und kohäsion, Viskosität der Stützflüssigkeit und Rissabdichtung wurden untersucht. Ergebnisse numerischer Simulationen werden präsentiert, um die Vorgehensweise zu illu

Jan 1, 2003

By J. Werfling, J. R. Kiehl

SUMMARY: The effects of blasting on structures are assessed on the basis of the maximum amplitudes of the occuring vibration velocities. If the standard values in the German Standard DIN 4150 are not exceeded, damages to structures are not to be expected. The estimation of the maximum vibration amplitudes is usually based on experience or on emperical formulae. However, a comparison of expected with measured values shows that these estimations are not conservative, particulary in case of small distances between blasting locations and structures. More reliable predictions are possible on the basis of numerical analyses, which simulate the three-dimensional propagation of waves with consideration of the geomechanical and geometrical conditions. In addition to the expected velocities, these analyses also allow the determination of stresses resulting from dynamic loading. If the dynamic stresses are known, the effects of blasting on structures can be predicted. ZUSAMMENFASSUNG: Die Auswirkungen sprengbedingter Erschütterungen auf bauliche Anlagen werden in der Praxis auf der Grundlage der Maximalamplituden der auftretenden Schwinggeschwindigkeiten beurteilt. In der DIN 4150 werden Anhaltswerte angegeben, bei deren Einhaltung Schäden von Gebäuden nicht zu erwarten sind. Die Abschätzung dieser Schwing-geschwindigkeiten erfolgt meist auf der Grundlage von Erfahrungswerten oder empirischer Formeln. Der Vergleich der prognostizierten Werte mit Meßergebnissen zeigt jedoch, daß diese Ansätze insbesondere dann, wenn die Abstände zwischen den Sprengorten und den Gebäuden gering sind, nicht konservativ sind. Zuverlässigere Prognosen sind auf der Grundlage von numerischen Berechnungen möglich, in denen die räumliche Ausbreitung von Erschütterungen unter Berücksichtigung der geomechanischen und geometrischen Verhältnisse simuliert wird. Mit derartigen Berechnungen können die zu erwartenden Schwinggeschwindigkeiten und die aus der dynamischen Beanspruchung resultierenden Spannungen ermittelt werden. Dies ermöglicht Aussagen über die Auswirkungen sprengbedingter Erschütterungen auf Bauwerke. RÉSUMÉ: Les conséquences de vibrations résultantes d'explosions pour des bâtiments sont estimés dans la pratique à partir des amplitudes maximales des vitesses d'oscillation. Dans la norme allemande DIN 4150 des valeurs d'orientation sont données, avec l'observation desquelles de dommage à des bâtiments n'est pas à présumer. Ces vitesses d'oscillation sont estimés généralement à partir de valeurs d'expérience ou de formules empiriques. La comparaison des valeurs prédits avec des résultats de mesures montre cependant que ces hypothèses ne sont pas conservateurs, en particulier si les distances entre les lieux de sautage et les bâtiments sont petites. Des prédictions plus fiables sont possibles à partir de calculs numériques, dans lesquelles la dissipation spatiale de vibrations est simulée en considération de la situation géoméchanique et géométrique. Avec tels calculs les vitesses de vibration à présumer et les contraintes résultantes de l'effort dynamique peuvent être établies. Cela permet de constater sur les conséquences de vibrations résultantes d'explosions pour des bâtiments.

Jan 1, 2003

By N. Duda, W. Koperska, S. Anufriiev, P. Stefaniak

In mineral processing plants ore extracted from mines is processed to obtain a concentrate with the highest possible concentration of this valuable product. It is a complicated multi-stage process. Usually, the first step is sieving the ore, which is typically done using vibrating mining screens. There is often only a limited number of these machines in the technological chain, which is why their continuous operation, and proper maintenance is crucial for the whole process. Predictive maintenance is the best strategy in this case because it allows for minimising the number and duration of unexpected stoppages. It consists of the prediction of future failures based on available real-time data, and predictive models built upon this data using, for example, machine learning techniques. In this paper we concentrate on feature generation for future predictive maintenance model development for a vibrating screen, based on an example of a KGHM ore processing facility in Polkowice-Sieroszowice. We focus on two types of measurements: bearings temperature and vibrational data. Based on the raw data, the process of more advanced feature engineering is described. By transforming the temperature data we calculate characteristics of bearing cooling and heating dynamics, while based on vibrational data, the aggregated characteristics of the vibrations are derived. Such features are calculated on a long-term basis, and then they are compared to the data related to vibrating screen maintenance to estimate their significance for the prediction of particular failures of the machine.

Sep 1, 2021

By R. J. Hundermark

Keywords: Anglo American, Anglo Platinum Ltd, Waterval, Mortimer, Polokwane, ACP, pyrometallurgy, platinum, PGMs Anglo Platinum Ltd is the largest primary platinum producer in the world and operates three smelters in South Africa: Waterval, Mortimer and Polokwane. The operational details of the smelters are covered in previous reviews, thus only unit operations that have been upgraded are discussed. The most significant of the upgrades include the installation of a second ACP converter at Waterval Smelter in 2006 and the anticipated upgrade of Mortimer Smelter to 38MW in 2011. Several advances have been made in the smelting operations to improve the furnace stability and longevity. Control of the chromium input to each of the smelters has substantially allowed continued operations at levels below the spinel saturation point in slag, which results in lowered matte and slag temperatures. Mogalakwena concentrate, arising from the Platreef ore, is used to dilute high chromium-containing concentrates. In addition, furnace controls have improved in terms of crucible temperature and condition monitoring, improved feeding control, management of alarms and trips and having the quality of instrumentation and operational rigour required to support this. Advances have been made on the ACP converter in terms of good converter matte quality, and increased intensity and efficiency of operation. Combined with improvements to both the conventional and tower sulfuric acid plants, the emissions from Waterval Smelter have been reduced substantially since the introduction of the ACP. This is in spite of increasing metal throughput. The Anglo Platinum Ltd smelting operations have made significant progress since 2006 and further advances are envisaged to further improve on safety, reduce costs, increase efficiencies and throughput, while reducing emissions.

Jan 1, 2011