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By Z. G. He, S. H. Chen, P. Egger

A new model for hollow rock bolts which comprises rock material, hollow bolt material, bolt/rock interface, is developed on the base of the composite element method (CEM). The main advantage of the new model is that it can be incorporated into the conventional finite element analysis. So the mesh generation of bolted rock structures becomes more convenient and feasible, which is very important in the optimisation of reinforcement design: the mesh can be kept unchanged when the number and orientation of bolts are adjusted. The comparison of the calculation results with a conventional FE approach shows the robustness of the proposed method. Un nouveau modèle numérique de boulons creux comprenant la roche, le matériau du boulon creux et l’interface roche / boulon est développé sur la base de la méthode des éléments composites (CEM). L’avantage principal du nouveau modèle est la possibilité de l’incorporer dans une analyse aux éléments finis conventionnelle. Ainsi la génération du maillage d’une structure rocheuse ancrée devient plus simple ce qui est très important pour une optimisation du projet : en cas d’ajustement du nombre et de l’orientation des boulons, le maillage reste inchangé. La comparaison de résultats de calcul avec ceux obtenus par un code aux éléments finis conventionnel montre la robustesse de la méthode proposée. Auf der Grundlage der Verbund-Element-Methode (CEM) wird ein neues Modell für hohle Reibungsanker entwickelt, das den Fels, das Ankermaterial und die Kontaktfläche Fels / Anker umfasst. Der Hauptvorteil des neuen Modells ist die Möglichkeit, es in eine konventionelle FE-Analyse einzubetten. So wird die Netz-Generierung für verankerte Fels-Bauwerke einfacher, was für die Optimierung des Verankerungs-Projekts von Wichtigkeit ist: wenn Zahl und Orientierung der Anker variiert werden, bleibt das Netz unverändert. Der Vergleich von Rechenergebnissen mit solchen aus einer konventionellen FE-Rechnung zeigen die Robustheit der vorgestellten Methode.

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

1. Journals Quarterly Journal of tke International Tin Research Institute, edited by Colin J. Evans and published by the Institute, Fraser Road, Greenford, Middlesex UB6, 7AQ, England. Engineering, building and construction law review, edited by P. C. Loots and published every two months by Construction Law Review (pty) Ltd (P.O. Box 78020, Sandton 2146, Transvaal), R63,00 per year. 2. Publications of the Mineral Policy Sector Nepkeline syenite and feldspar by B. W. Boyd Potask by G. S. Barry Selenium and tellurium by D. A. Cranstone Sodium sulphate by G. S. Barry Tungsten byG. G. Law-West 3. Mintek reports Report M114 Analytical methods associated with the recovery of uran~um. Report M117 An assessment of tke merits of various types of balls in tke milling of ores. Report MU1 Tke determinatl:on of trace elements in coal by atomic

Jan 1, 1983

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 H. H. Einstein

This paper reviews how uncertainty has been dealt with over the past 40 years using the decision making cycle as a frame of reference. The review of the phases of this cycle, as applied to rockmechanics and rock engineering, namely characterization, performance analysis, updating and decision making shows that in each, progress has been made over the past 40 years, although most of the basic concepts existed already in the 1960’s. Characterization is the area in which the greatest scientific steps were taken, this phase and performance analysis also gained from the tremendously expanded computational capabilities which allow one to use both more complex and more practically oriented models. The greatest practical advance is without using any doubt in risk based decision making although its acceptance shows interesting differences between different professions. Dans l’article suivant on utilise le cycle de décision pour illustrer le développement du traitement des incertitudes en mécanique des roches et en construction en roche dans les quarante années passées. La revue des phases du cycle de décision montre qu’on a fait du progrès dans chaque phase du cycle de décision, c’est à dire dans la caractérisation, dans l’analyse et la prédiction du comportement, dans l’actualisation et dans l’acte de décision, même si les concepts fondamentaux existaient déjà dans les années 1960. Les plus grands avancements scientifiques se trouvent dans le domaine de la caractérisation tandis que l’analyse prédictive profitait du développement de l’informatique qui a mené à des modèles plus complexes mais aussi plus pratiques. Le plus grand progrès est sans doute dans le domaine de l’acte de décision sur la base des risques. Ce procédé est devenu assez commun même s’il y a encore des différences d’acceptation entre différentes professions. Im vorliegenden Artikel wird der Entscheidungszyklus gebraucht, um darzustellen wie sich derUmgang mit Unsicherheiten im Felsbau während der letzen 40 Jahre entwickelt hat. DerÜberblick über die Phasen des Entscheidungsprozesses zeigt, dass bei der Anwendung in derFelsmechanik und im Felsbau, in allen Phasen d.h. bei der Charakterisierung, bei der analytischenVorhersage, beim Aktualisieren und bei der Entscheidungsfindung Fortschritte gemacht wurden,obwohl die grundlegenden Konzepte bereits in den 1960er Jahren existierten. Im Gebiet derCharakterisierung gab es wohl die grössten wissenschaftlichen Entwicklungen, während dieanalytische Vorhersage vor allem von den Fortschritten der Informatik profitierte, welchekomplexere wie auch praktischere Modelle möglich machte. Der grösste Fortschritt ist ganz sicherin der Entscheidungsfindung zu beobachten, wo Risikobetrachtungen gang und gäbe sind, obwohlhier noch einige Unterschiede zwischen verschiedenen Berufsgattungen zu finden sind.

Jan 1, 2003

By G. Poropat, A. R. Guest, H. P. Grobler

At the De Beers Consolidates Mines operations it is common practices to perform Geotechnical mapping of the newly exposed faces in the waste and ore rock. The purpose of Geotechnical mapping is to quantify the in-situ fracturing of a rockmass that in turn is required during the planning and application of a mining method. Whether it is to determine slope angles, caveability, impact of blasting or support requirements. This mapping involved a cumbersome and time consuming procedure that requires individual examination and description of the natural inherent fractures exposed by mining. During highwall mapping in an open pit this can be a safety concern due to the duration of time spent below a highwall. The advantages gained through the recent introduction and application of SiroVision® allows safer mapping, an increase in statistical fracture population, archiving of rock faces and the more accurate reflection of the true mapping. This paper aims to describe in detail the application of the recently developed SiroVision®, photogrammetry software, to replace conventional face mapping. A De Beers Consolidated Mines, il est pratique courante de faire une cartographie géotechnique des tailles récemment exposées dans le rocher stérile ou minerai. Le but de la cartographie géotechnique est de quantifier la fracturation in-situ d’une masse rocheuse, qui sera nécessaire lors de la planification et application d’une méthode minière, que ce soit pour déterminer les angles des galeries inclinées, les possibilités de foudroyage, l’impact du dynamitage, ou les besoins en supports. Cette cartographie nécessitait une procédure longue et compliquée qui demande l’examen individuel et la description des fractures naturelles propres exposées par l’opération de mine. Pendant la cartographie de parois dans une exploitation à ciel ouvert, cette opération peut être dangereuse à cause du temps passé sous la paroi. Récemment, le lancement et application de Siro Vision apportent l’avantage d’une cartographie plus sûre, une augmentation des statistiques de population de fracture, l’archivage des tailles de roches, et le reflet plus précis de la cartographie. Le but de l’étude présente est de décrire en détail l’application du développement récent de Siro Vision, logiciel de photogrammétrie, pour remplacer la cartographie de taille conventionnelle. Bei den De Beers Consolidates Mines Operationen ist es gängige Praxis geotechnische Aufzeichungen des Taub- und Erzgesteins neu geöffneter Abbaustellen zu erstellen. Zweck dieser geotechnischen Aufzeichnungen ist die vor-Ort-Quantifizierung des Bruches der Gesteinsmasse, welche im Gegenzug während der Planung und der Anwendung einer Abbaumethode erforderlich ist, sei es um einen Neigungswinkel festzustellen, Abbaubarkeit, Auswirkung von Sprengungen oder Anforderungen an Unterstützungen. Die Aufzeichnungen waren mit umständlichen und zeitaufwendigen Prozeduren verbunden, die eine individuelle Prüfung und Beschreibung der durch den Abbau freigelegten natürlichen inhärenten Brüche, verlangten. Dies kann auf Grund des Zeitraumes der unterhalb einer Flözoberschicht verbringt wird zu einer Frage der Sicherheit werden wenn die Aufzeichnung einer Flözoberschicht im Tagbau erfolgt. Die Vorteile auf Grund der jüngst erfolgten Einführung und Anwendung der SiroVision® gestatten sichereres Aufzeichen, eine Zunahme in der statistischen Menge an Gesteinsbrüchen und eine akkuratere Reflektion der tatsächlichen Aufzeichnungen. Diese Arbeit hat zum Ziel im Detail die Anwendung der kürzlich entwickelten SiroVision®, eine photogrammetrische Software, die die konventionelle Abbauortaufzeichnung ersetzen soll zu beschreiben.

Jan 1, 2003

By L. Uotinen, M. Rinne, R. Mishra

Underground mining gives rise to geotechnical hazards. A formal geotechnical risk assessment can help to forecast and mitigate these hazards. Frequentist probability methods can be used when the hazard does not have many variables and a lot of data is available. However, often there is not enough data for probability distributions, such as in the case of new projects. The risk assessment is often subjective and qualitative, based on expert judgement. The purpose of this research is to present the use of Bayesian networks (BNs) as an alternative to existing risk assessment methods in underground mines by combining expert knowledge with data as it becomes available. Roof fall frequency forecasting using parameter learning is demonstrated with 1141 sets of roof fall data across 12 coal mines in the USA. The prediction is nearly identical for individual mines, but when multiple mines are evaluated it is difficult to find a single best fit distribution for annual roof fall frequency. The BN approach with TNormal distribution was twice as likely to fit the observed data compared to the Poisson distribution assumed in the past. A hybrid approach using BN combining multiple probability distribution curves from historical data to predict annual roof fall is proposed. The BN models can account for variability for multiple parameters without increasing the complexity of the calculation. BNs can work with varying amounts of data, which makes them a good tool for real-time risk assessment in mines.

Jun 1, 2021

By N. D. L. Burger

An effective prototype face support system to minimize rockfalls in rockfall-prone mines was developed and patented during a project sponsored by the Mine Health and Safety Council (MHSC). An experimental development model (XDM) roof support unit was developed and evaluated. Mines with rockfall problems in the face areas can use the roof support system to reduce fatalities and injuries in the face area of stopes. The roof support system consists of two similar support units connected to each other via two crank mechanisms. Each unit consists of a headboard supported by a ?wishbone? structure (top and bottom leg). In the first design a threaded bar with struts similar to a scissors jack keeps the legs apart. (In the final version that was field trialed, the threaded bar mechanism was replaced with a hydraulic cylinder). All the components are manufactured from steel. To move the system forward the first support unit is collapsed, the second remaining in the loaded position. The first unit then hangs from the second unit to which it is connected. The first collapsed unit is then manually cranked forward and prestressed. If the required position is still not achieved, the other unit is released and moved forward. The specification for the system was determined and presented at a workshop with industry participants. Different concepts were developed and evaluated against the system specifications. A technology demonstrator was then developed and tested on surface. The technology demonstrator development process included detail design, building and testing of components and subsystems, design reviews and the building and commissioning of the technology demonstrator. The testing of the technology demonstrator was done in a 500-ton hydraulic press, in a mock-up stope and underground. A risk analysis, in which technical, logistical and economic aspects were assessed, was done to determine the critical areas of the system. During the next phase of the project working prototypes were developed for underground tests and evaluation. This process indicated that it was necessary to adjust the system specifications and a redesign was called for. In an iterative process test units were built for purposes of evaluation, specification verification and field trialing. After the successful conclusion of the trials the equipping of a complete production stope started for purposes of integrating the system into the current mining process.

Jan 1, 2008

A banquet, attended by 467 members and visitors, was held at the Wanderers Club, Johannesburg, at 8 p.m. on Friday, 21st March, 1969, to celebrate the 75th Anniversary of the founding of the Institute. Introduction of Dr Carel de Wet R. C. J. Goode (President) Dames en here: Ons het 'n aantal vooraanstaande gaste in ons midde vanaand en mnr Maxwell sal u later meer van hulle vertel. Dit is my aangename plig om u voor te stel aan sy Edele, die Minister van Mynwese, van Beplanning, en van Gesondheid, Dr de Wet en sy gade, mev de Wet. Sy Edele Dr de Wet het geen bekendstelling nodig nie-alhoewel hy ons minister vir slegs die afgelope twee jaar is, het hy reeds talle funksies van ons Mynbedryf bygewoon en het baie vriende gemaak onder ons. Hy het homself baie bemind onder ons gemaak toe hy Wes-Driefontein onlangs besoek het om hulle ondersteuning en aanmoediging aan te bied in hulle uur van nood. The Honourable Dr de Wet was born in the Free State. He is a grandson of that very famous general Christiaan de Wet, who caused so much pain to the British forces and for so many months so successfully eluded them in the Transvaal and Orange Free State. He was educated at both the Pretoria and Witwatersrand Universities. He first practised medicine at Boksburg and then moved to Vanderbijlpark, so you see he has an early association with gold mining on the Witwatersrand, and in moving to the Vereeniging-Vanderbijlpark district he became closely involved in our coal mining and metallurgical industries. South Africa's first steel was poured from a l0-ton open hearth furnace belonging to the Union Steel Corporation in Vereeniging in 1913. Dr de Wet has been mayor of Vanderbijlpark and for several years has been their member of parliament. More recently, the Honourable Dr de Wet has filled with great honour that most important office of Ambassador for the Republic of South Africa in London. At present he wears two hats, in that he is Minister of Planning and of Health, but more important is his cloak, that of Minister of Mines, which I trust offers him the greatest comfort. To fulfill these three arduous tasks must demand of him a terrific devotion to duty, and in doing this he carries on that loyal tradition of service to his fatherland so evident in his grandfather. Dames en here, dit is vir my 'n groot genoeë om Sy Edele Dr de Wette vra om 'n heildronk in te stel op die Instituut vir Mynwese en Metallurgie. Toast to the Institute of Mining and Metallurgy Dr the Honourable C. de Wet (Minister of Mines): Mr President, ladies and gentlemen, Mr President you have introduced me gracefully to this distinguished company and I am appreciative of your remarks. I am fully conscious of the responsibilities that devolve upon me as Minister of Mines in a country where mining makes so vital a contribution to economic progress and development and has, in fact, laid much of the foundation on which our present proud edifice is built. The achievements of the mining and metallurgical industry in its diversified activities arouse feelings equivalent to paternal pride, but let me speedily add that in considering any family relationship that may exist, the Minister of Mines should not be regarded in the role either of a fairy godmother or an indulgent father.

By Marco Barla, Mariacristina Bonini, Giovanni Barla

ABSTRACT: The paper describes the characterisation studies of Tectonised Clay Shales at laboratory and in situ scale. The interest relates to tunnelling under squeezing and swelling conditions, in Italy, along the Apennines. The results of monitoring during full face excavation are presented in conjunction with numerical modelling. RESUME: Cet article présente la caractérisation, à l'échelle du laboratoire et in situ, des Argiles Chaotiques. L'attention est portée sur le creusement, dans ces milieux gonflants, des tunnels, dans les zones montagneuses des Appennini, en Italie. Enfin, on présentera les résultats de la modélisation numérique et la comparaison de ces derniers avec les mesures effectuées in situ. KURZFASSUNG: Die Arbeit beschreibt die Charakterisierungsstudien von tektonisierten Schiefertonen, sowohl im Labor als auch vor Ort. Das Interesse gilt dem Tunnelbau unter Quetsch- und Schwellbedingungen in Italien entlang der Apenninen. Die Überwachungsergebnisse des ganzflächigen Ausbruchs werden mit numerischen Modellen präsentiert.

Jan 1, 2003

The October General Meeting of the Institute was held in Kelvin House, Johannesburg, on 15th October, 1969, at 4.30 p.m. Mr J. K. E. Douglas (President) was in the Chair. There were also present 17 Members, Messrs: M. Barcza, R. C. J. Goode, J. A. Nixon and V. C. Robinson (Council Members), M. L. Fitzgerald, D. F. H. Graves, C. G. Hinds, S. D. Hill, J. S. Hall, D. F. Malan, T. Meyer, W. pyne-Mercier, K. S. Rae, S. G. Taussig, L. W. P. van den Bosch, Dr A. Whillier, C. H. Wyndham. Four Associate Members: Messrs O. Davel, M. J. Martinson, M. P. J. Sandys, T. G. Harington. One Student: R. P. W. Henrard. Three Visitors: Messrs A. V. Pike, B. Schmitz, A. P. Raats. Secretaries: D. C. Visser and S. de. Gersigny. Total present: Twenty-eight. OBITUARY The President: "It is my said duty to announce the death of Pieter Ulrich Fischer, Member, who joined the Institute in 1961 and passed away on 24th June, 1969. As a mark of respect to the memory of the deceased and in sympathy with the bereaved I would ask you all to rise and observe a few moments' silence." MINUTES The President: "The minutes of the last meeting will only appear in next month's Journal and I would request that the confirmation of these minutes be held over." MEMBERSHIP The President: "I have much pleasure in announcing that the names of the undermentioned candidates, having been published in accordance with By-Law 5.2.2, Council has elected them to membership of the Institute in the following grades:" Members: Alexander Edward O'Meara, Anton Leopold Melvill, WilIiam Harold Wise, Eric John Dunstan, Frank Nel, Lubertus Hendrikus Jakob Poortier. Associate Members: Michael Irvine Britten, Selwyn Wilson Lange. James McCormack, Christiaan Lodewyk de Jongh, WilIiam Andrew Hustrulid, Reinhold Johannes Ortlepp, Felix Henry Lancaster. Graduates: Willem Adriaan Gericke, Hamish David Sneddon Miller, David lan Ossin, Robert Antony Layboume, Ewart John Shillaber, Colin Hewitt Wiggett. Affiliates: Bernard Andre Thomas, Waiter Arthur Wood, Andrew John George Paschalides, David John Perry, Alex Richardson, Gert Blekker Kotze. Student: Matthys Jacobus de Beer. MEMBERS TRANSFERRED TO A HIGHER GRADE From Associate Member to Member: David Alphonso Viljoen. From Student to Associate Member: Michael Charles Carruthers. "I welcome the newly elected members to the Institute and congratulate the members who have been transferred to a higher grade." PAPERS FOR PRESENTATION The President: "Professor Wyndham, may I call on you to deliver the paper entitled 'Factors affecting the mechanical efficiency of men shovelling rock in stopes', written jointly with J. F. Morrison, J. H. Viljoen, N. B. Strydom and A. Heyns." After the presentation of the paper the President said: "Gentlemen, I would like to thank Dr Wyndham and his colleagues for once again reporting through the medium of this Institute the results of the very important work they are carrying out at the Human Science Laboratories. It is most appropriate that this work which is leading to a better understanding of the capabilities and efficiency of the human body under the arduous conditions encountered underground should be reported to this forum. In this way our members, who are actively engaged in the job of mining, can firstly learn something of this research and secondly, can, with their practical knowledge of conditions underground, contribute to what has been learnt and possibly pose new problems for our scientists in the laboratories. The scientist should always have the opportunity of subjecting his research to the scrutiny of people engaged in practical operations. By the very nature of our gold mines we are unfortunately heavily dependent on a large labour force and while mechanization has been introduced wherever feasible, we are likely to continue to be heavily dependent on this labour. In accepting this fact we can be proud in this country of what has been achieved, not only in obtaining the best efficiency from labour but in ensuring that their working conditions are reasonable and that their health and well-being are adequately cared for. When one visits our gold mines, one cannot help being impressed with what is being done to ensure that we have a satisfied, happy and healthy labour force. The Human Sciences Laboratory with its scientific approach has assisted greatly in promoting a better understanding of the problems associated with labour under the conditions experienced on our mines. Thank you." Mr M. Martinson then contributed to the discussion. (This contribution will appear in a later issue of the Journal.) "Professor Wyndham, may I call on you to deliver the paper entitled 'Acclimatizing men to heat in climatic rooms on mines,' written jointly with Prof Strydom." After Dr Wyndham had presented the paper the President said: "Thank you Dr Wyndham for so ably describing the work associated with the acclimatization procedures on our gold mines. It has certainly been an eye-opener to those of us not familiar with this work and I believe it is very important that everyone and not only people in the gold mines should know about it. It is fortunate that all industries do not have the same arduous heat conditions experienced on our mines but other industries such as our chemical and metallurgical industries do have other problems relating to the adjustment of labour to the work situation. The scientific approach employed by the gold mines in tackling this problem is an example to these industries of what can be achieved by logical

By M. Handley

The Witwatersrand Basin contains by far the most gold ever found, and has hosted mining from its discovery in 1886 to the present. For many years, South Africa was the world’s largest producerof gold, nearly all of which came from the Witwatersrand. Since 2000, South Africa has fallen back several positions because of declining gold output. There are many complex and varied reasons for this; however, declining gold resources in the Witwatersrand Basin are not one of them. As far as the author knows, there are no qualified estimates in the literature of gold remaining in the Witwatersrand Basin. This paper collects mining data from several sources and then, using elementary gold accounting and error analysis, attempts to estimate the amount of gold remaining in the Witwatersrand Basin. It includes gold underground in existing and defunct mines, in evaluated ore resources, and dumps. Compiled data from 1887 to 2019 shows that 50 200 t of gold were produced by Witwatersrand mines, while it is estimated that a further 48 100 t remainunderground, both within and outside of mine leases, a further 1 600 t on the surface in tailings,and an unknown amount in rock dumps. Nearly all of this gold will remain inaccessible with current mining methods, and major technical developments in mining will be necessary before any of the gold can be categorized as a code-compliant resource or reserve. To win this prize, the mining industry will have to rethink its approach to mining, both in old mining leases and in the unexploited ground. It will also have to find effective means of preventing gold theft and informal mining, which are on the rise.

Apr 5, 2023

By M. Lange

The postulation that primary platinum group metal (PGM) matte will chemically react with magnesia-chrome bricks when temperatures exceed 1500°C was tested. Magnesia-chrome brick samples were heated in contact with matte at 1300°C to 1750°C for 30 minutes, after which the refractory samples were analysed using reflected light microscopy and scanning electron microscopy. The samples were all completely penetrated by matte. As the temperature increased the matte also penetrated the fused aggregate grains and disintegrated them. The chromium concentration of the matte inside the refractory samples was found to be slightly higher than that of the bulk matte. At temperatures of 1500°C and higher, MgO, FeO, and magnesium-rich silicate crystals could be identified in the matte directly adjacent to the refractorymatte interface. Phase relations clearly indicated that chemical reactions take place between primary PGM matte and the magnesiachrome refractory material at temperatures above 1500°C, but that these reactions are more complex than expected from FactSAGE® calculations.

Jan 1, 2014

By P. N. Erasmus, M. Heyns, M. J. Pretorius

The characteristic of stope supports plays a vital role in the design of the supports. This paper deals with the characterisation of both cellular lightweight concrete and timber supports since both supports absorb and dissipate the energy in different ways. The behaviour of the support and hence its performance is simulated for different loading conditions by constructing a model consisting of various mechanical components like springs, dampers and blow-off valves. When the force exerted by the stope support increases significantly during deformation of the support, the stresses in the hangingwall could exceed values where failure of the hangingwall may occur. There is a need to understand this phenomena and the work presented in this paper is a first attempt to start with the characterisation of the stope support. Les caractéristiques des supports de taille jouent un rôle vital dans la conception des supports. L’étude présente traite de la caractérisation des supports cellulaires en béton léger et en bois, puisque ces deux types absorbent et dissipent l’énergie de façons différentes. Le comportement du support et par conséquent sa performance est simulée pour des conditions différentes de chargement en construisant un modèle qui consiste en des organes mécaniques variés tels que ressorts, registres et valves d’échappement. Quand la force exercée par le support de taille augmente considérablement pendant la déformation du support, les contraintes dans le toit peuvent dépasser des valeurs qui pourraient entraîner la défaillance du toit. Il est nécessaire de comprendre ce phénomène et l’étude ici présentée constitue un premier essai dans la caractérisation du support de taille. Die Charakteristika der Strossenunterstützung spielt im Design von Unterstützungen eine vitale Rolle. Diese Arbeit befaßt sich mit der Charaketerisierung sowohl der porösen Leichtgewichtbeton- als auch mit der Holzunterstützung, da beide Unterstützungen Energien auf verschiedene Art und Weise absorbieren und auflösen. Das Verhalten der Unterstützung und folglich seine Leistung wird für unterschiedliche Ladezustände simuliert, indem ein Model konstruiert wird, welches verschiedene mechanische Komponenten wie Federn, Dämpfer und Ausblaseventile enthält. Wenn die von Strossenunterstützung während einer Unterstützungsdeformation aufgebotene Kraft signifikant ansteigt, könnten die Spannungen im Bereiche des Stollenfirstes Werte überschreiten wo ein Versagen des Stollenfirstes eintreten kann. Es besteht die Notwendigkeit dieses Phänomen zu verstehen, und die Arbeit, die in diesem Elaborat dargestellt wird, ist ein erster Versuch, mit der Charaketerisierung der Strossenunterstützung zu beginnen.

Jan 1, 2003

By A. Bouvard, N. Hoteit, E. Boidy, F. Pellet

In the context of the construction of an Underground Research Laboratory devoted to the feasibility studies of radioactive waste deposits, it appears of the utmost importance to study the long-term behaviour of rock, over a long time period. In this paper, some results of tests performed on the argillite from the Meuse-Haute-Marne site test in Eastern France are presented. Then a numerical simulation of one of this test using the viscoplastic damaging constitutive law proposed by Lemaitre is presented. Finally, this law is used to simulate numerically the behaviour of the rock at the wall of a circular tunnel in order to determine the extension and the change along the time of the Excavated Damaged Zone (EDZ). Advantages and limitations of the model are discussed. Dans le cadre de la réalisation d’un laboratoire de recherche souterrain conçu pour étudier la faisabilité d’installations de stockage de déchets radioactifs, il apparaît fondamental de caractériser non seulement le comportement viscoplastique à très long terme des matériaux mais aussi les phénomènes d’endommagement consécutif à la redistribution de contraintes provoquées par l’excavation des cavités. On présente ici les résultats d’essais réalisés sur les argilites du site de Meuse/Haute-Marne et destinés à caractériser leur comportement visco-endommageable. Il est ensuite procédé à une application de la loi viscoplastique endommageable de Lemaitre pour simuler l'un de ces tests. Les apports et les limites d'un tel modèle sont mis en évidence par des simulations numériques du comportement de la roche au pourtour d'une galerie circulaire permettant de suivre l’évolution au cours du temps de la zone endommagée (EDZ) à la paroi . Im Rahmen des Baus eines unterirdischen Forschungslabors für die Untersuchung der Machbarkeit von Deponien für radioaktive Abfälle erweist es sich als äußerst wichtig, das langfristige Verhalten von Gestein über einen langen Zeitraum zu untersuchen. Im vorliegenden Artikel werden einige Ergebnisse von Untersuchungen vorgestellt, die mit Tonschiefer aus der Meuse-Haute-Marne in Frankreich durchgeführt wurden. Anschließend wird eine numerische Simulation der Untersuchungen unter Verwendung des von Lemaitre vorgeschlagenen viskoplastischen Verformungsgesetzes vorgestellt. Schließlich wird dieses Gesetz auf die numerische Simulation eines Kreistunnels angewandt, um die Ausdehnung und die zeitliche Entwicklung der Auflockerungszone (EDZ) zu bestimmen. Es werden die Vorteile und Grenzen des Modells diskutiert.

Jan 1, 2003

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

The March General Meeting of the Institute was held in Kelvin House, Johannesburg on 18th March, 1970, at 4.30 p.m. Mr J. K. E. Douglas (President) was in the Chair. There were also present fifteen Fellows, Messrs H. Britten, R. C. J. Goode, Prof D. D. Howat, Mr T. C. A. Meyer, Dr R. E. Robinson, Messrs V. C. Robinson and P. W. J. van Rensburg (Council Members), S. K. de Kok, Dr N. P. Finkelstein, Messrs K. W. Findlay, H. N. Hepker, J. Levin, Dr K. A. Murray and Mr A. H. Mokken. Four Members including Mr D. Ayres, Dr M. I. Britten and Dr A. Granville. One Associate: Mr G. S. Stander. One Student, Mr R. N. Guest. Four Visitors, Messrs S. A. Allison, C. N. Leibb, C. J. Kooij and A. Mavrogordato. Secretary: Mr D. C. Visser. Total present: Twenty-seven. OBITUARY The President: "It is my sad duty to announce the death of Henrik Johannes Van Eck, Honorary Life Member, who joined the Institute in 1929 and passed away on 18th February, 1970. Dr van Eck started life as a chemist and chemical engineer and, as we all know, he rose to become one of our most distinguished leaders of industry in the country. On many important occasions we, in this Institute, have been privileged to have him address us on subjects which were always of great importance and relevance to the developments in this country. He was a man of great vision and imagination and could put across his ideas in a most eloquent and convincing manner. In his important position as chairman of the Industrial Development Corporation and of Iscor, whatever he said carried great weight. Busy as he was he always found time to participate not only in the affairs of this Institute but in many other technical and public bodies. His passing is a great loss to South Africa and we in this Institute wish to associate ourselves with the many other tributes which have been paid to this great man. We extend our sympathy to his wife and family and as a mark of respect I would ask you to rise and observe a few moments silence." MEMBERSHIP The President: "I have much pleasure in announcing that the names of the undermentioned candidates, having been published in accordance with By-Law 5.2.2, Council has elected them to membership of the Institute in the following grades: Fellow: Ian Douglas Bruce Corner, Joachim Bernhard Rolfes. Member: Michael Vernon Nolan. Associate: Karl Franz Wilhelm Eick. MEMBERS TRANSFERRED TO A HIGHER GRADE From Member to Fellow: Nilo Zolezzi. From Graduate to Member: Roger Billingham. I welcome the newly elected members to the Institute and congratulate the members who have been transferred to a higher grade." PAPERS FOR PRESENTATION The President: (i) "Mr Lee, may I call on you to deliver your paper entitled 'A new bubble pick-up technique as a rapid flotation test method'." After the presentation of the paper the President said: "The paper which Mr Lee introduced this afternoon was a short one but was nonetheless important in that it described a new tool for use in flotation test work. Those of us who have experienced the frustration of trying to solve flotation problems by trial and error methods know what this means. I well remember 25 years ago at T.G.M.E. trying to improve the recovery from the flotation plant there by trying various combinations of reagents and then having to wait a couple of days for the assay office to give results. Even then, on the small scale laboratory tests which had to precede full scale tests one could never be sure that the results obtained were reproducible on the full scale. Here it seems we have a relatively simple apparatus which can measure instantly the effectiveness of various reagents under different concentrations and pH values, etc. It is most important, I believe, that developments of this kind be reported in our journal for the benefit of all involved in such work, not only so that we know about it but also in order to provoke constructive discussion which might lead to further developments. I would like to invite members, therefore, to submit papers or notes on important

By J. P. Harrison

ABSTRACT: The significant effect of fracture surface morphology on the mechanical behaviour of rock masses is well known and has been studied by many people. For linear profiles taken from fracture surfaces, short- and long-period variation has traditionally been described using the descriptors ‘roughness’ and ‘waviness’, with Fourier series analysis being perhaps the most commonly used technique to distinguish between the two attributes. However, the mathematical procedure is involved and the assumptions that have to be made may not be appropriate for rock fracture surfaces. In this paper, an alternative method is presented that enables us to distinguish between roughness and waviness of a linear profile by performing only one straightforward analysis. In our technique, surface morphology is studied in terms of the distribution of unit normal vectors to the profile. The statistical analysis of the distribution is performed using Riemannian, rather than the customary Euclidean, geometry, and from this the 1D Riemannian dispersion parameter (DR1) is obtained, which quantifies the geometry of the profile. The method is applied at different scales to both synthetic sinusoidal profiles and real rock profiles. The results show how periodic behaviour of the profile is revealed at scales where DR1 is substantially equal to zero. RESUME: L’influence significative de la morphologie des épontes sur le comportement mécanique des massifs rocheux est bien connue et a fait l’objet de nombreuses études. Pour les profils lineraires, les variations de courtes et longues périodes sont traditionnellement décrites par les indicateurs “rugosité” et “ondulation” qui sont le plus couramment distingués à l’aide d’une analyse en series de Fourrier. Cependant, la méthode de calcul utilisée et les hypothèses faites ne sont pas appropriées dans le cas des épontes rocheuses. Cet article présente une méthode alternative qui permet de distinguer la rugosité de l’ondulation d’un profil en réalisant une seule analyse directe. Avec notre technique, la morphologie de l’éponte est étudiée comme une distribution spatiale de vecteurs normaux au profil. L’analyse de cette distribution est réalisée à l’aide de la géométrie Riemannienne plutôt que la géométrie classique Euclidienne et permet d’identifier la dispersion Riemanienne en 1D (DR1) qui quantifie la géométrie du profil. Cette méthode est appliquée à différentes échelles sur des profils artificiels sinusoïdaux et des épontes naturelles. Les résultats montrent que le comportement périodique du profil est révélé à des échelles où DR1 est essentiellement égal à zéro. ZUSAMMENFASSUNG: Der signifikante Effekt von Bruchoberflaechen Morphologien auf das mechanische Verhalten von Gesteinsmassen ist gut bekannt und von vielen Bearbeitern untersucht worden. Traditionel lineare Profile von Bruchflaechen sind mit kurz und lang periodischen Variationen, die auch als “Rauhigkeit” und “Welligkeit” bezeichnet worden sind, beschrieben worden. Hierbei ist wohl die Fourier Serien Analyse das wichtigste Hilfsmittel zur Unterscheidung der beiden Attribute gewesen. Hierfuer wird jedoch ein mathematisches Prozedere verlangt und Vorraussetzungen gemacht, die vielleicht nicht fuer Gesteinsbruchflaechen zutreffend sind. In dieser Publikation wird eine andere Methode vorgestellt, die uns mit Hilfe nur einer einfachen Analyse erlaubt zwischen “Rauigkeit” und “Welligkeit” bei einem linearen Profil zu unterscheiden. In unserer Methode wird die Gesteinsoberflaeche unter zu Hilfenahme der Verteilung von Einheitsnormalvektoren beschrieben. Die statistische Analyse der raeumlichenVerteilung dieser Vektoren wird mit Hilfe der Riemannschen, anstatt der ueblicherweise benutzten Euklidischen, Geometrie durchgefuehrt. Von ihr wird der Riemannsche Dispersions Parameter (DR1) abgeleitet, der die Geometrie des Profils quantifiziert. Diese Methode ist bei verschiedenen Masstaeben sowohl auf rein harmonische (sinusoidale), syntetische Profile als auch auf Gesteinsprofile angewendet worden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Masstaeben bei denen DR1 nahe Null ist periodische Characteristika der Profile hervortreten.

Jan 1, 2003

By W. Newcomen, D. Brox

The assessment of the stability performance of open pit highwalls has traditionally been based on consideration of surface movement rates. Although generally accepted in industry, this approach presents challenges for establishing appropriate threshold values to allow for safe mining operations and does not address the issue of total strain. Surface movement monitoring data from a limited number of open pit mining operations in North and South America has been evaluated in terms of highwall strain, rock mass quality and inferred mechanism of instability. Threshold strain levels for key stages of highwall stability proposed from previous work has been reviewed and are endorsed based on evaluation of additional data. An empirical highwall strain criteria for the assessment of highwall stability performance is postulated based on relatively consistent trends in highwall strain data. L’évaluation du niveau de stabilité des hauts murs de carrières a traditionnellement été basée sur les taux de mouvements de surfaces. Bien que cette approche soit généralement acceptée à travers l’industrie, elle présente des défis pour la définition de seuils appropriés concernant la sécurité des opérations minières et n’adresse pas la notion de déformations totales. Des données de mouvements de surface provenant d’un nombre limité d’opérations minières à ciel ouvert d’Amérique du Nord et du Sud ont été évaluées en terme de déformation des hauts murs, de qualité de la masse rocheuse et des mécanismes inférés d’instabilité. Des seuils de déformation pour différentes phases clefs de stabilité de hauts murs ont été revus et sont endossés, basé sur l'évaluation de donnés additionnelles. Un critère de déformation empirique pour l’évaluation de la stabilité des hauts murs est postulé, basé sur des tendances relativement consistantes de données de déformations de hauts murs. Die Beurteilung der Stabilität von hohen Felsböschungen basiert traditionellerweise von Oberflächenbewegungen. Obwohl dieses Verfahren im Allgemeinen akzeptiert wird, stellt es jedoch gewisse Probleme für die Festlegung von Grenzwerten für die Sicherheit dar. Die totalen Dehnungen werden bei dieser Betrachtungsweise vernachlässigt. Eine beschränkte Anzahl von Oberflächenbewegungs Daten von Bergbauwerke in Nord- und Südamerika sind in Bezug auf die Dehnungen von hohen Felsböschungen, Felsqualität und davon abgeleiteten Bruchmechanismen untersucht worden. Grenzwerte für die Belastung von hohen Felsböschungen während den massgebenden Bauetappen aus bisherigen Projekten sind begutachtet und durch zusätzliche Untersuchungen bestätigt worden. Gestützt auf relativ konsitenten Trends, ist hier ein empirisches Verfahren der Dehnungen in hohen Felsböschungen zur Beurteilung der Stabilität vorgestellt.

Jan 1, 2003

By J. P. Josien, Didier C.

ABSTRACT: France now faces the closure of most of its mining sites. Surface instability risk may sometimes remain, especially where large underground voids exist. This paper illustrates the importance of failure mechanisms identification in order to define properly how to manage the residual risk. RESUME: La France fait aujourd’hui face à la fermeture de ses exploitations minières. Des risques d’instabilités de surface peuvent persister, notamment lorsque des vides résiduels existent au sein des travaux souterrains. L’article illustre l’importance que présente la nature des mécanismes de rupture potentiels dans le choix des mesures compensatoires à adopter pour gérer le risque résiduel à long terme. ZUSAMMENFASSUNG: In Frankreich stellt sich derzeit das Problem der definitiven Schliessung des meisten Bergwerke. In manchen fällen ist die Stabilität der Oberfläche nicht garantiert, speziell wenn unter Tage nicht verfüllte Hohlräume verblieben sind. Dieser Bericht zeigt die Wichtigkeit, bei der Auswahl geeigneter Langzeit-Risikomanagementmethoden, der verschiedenen Mechanismen mit denen ein eventueller Bruch an die Tagesoberfläche geraten kann.

Jan 1, 2003