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By J. Kempken, T. A. Schreiter, R. Degel, H. Schmieden

Keywords: Pyrometallurgy, SMS Demag, Germany, submerged arc furnace, ferro alloys, non-ferrous, FeCr, FeNi, FeMn, copper, cobalt, slag cleaning, PGM, rectangular furnace After a short summary of the SMS Metallurgy part of the SMS group, the paper will focus on Submerged Arc furnace technology. After general aspects of furnace design, the focus will shift to different applications and their specific furnace requirements. Finally, a state-of-the-art design tool as well as a new invention to improve slag-cleaning technology will be featured.

Jan 1, 2006

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 Z Bagheri, E Moosavi

Identifying the exact borders of geological domains and assessing the uncertainty of these borders are crucial steps in resource estimation. This potential field method was designed to build 3D geological models from data available in geology and mineral exploration, namely the geological map and a digital terrain model, structural data, borehole data, and the geologist’s interpretations. The resource evaluation of a copper ore deposit is often performed in three steps: (i) delimitation of the boundaries of the units corresponding to the various geological formations or ore types; (ii) estimating densities; and (iii) estimation of grades within each unit. In simple cases (e.g., a series of sub-horizontal layers), the geometric model can be built using 2D geostatistical techniques (kriging or co-kriging of the elevations or thicknesses of the various horizons) which also quantify the uncertainty of the model. A 3D model of Cu grade is generated using ordinary kriging; however, the indicator kriging method is run to design a 3D model of rock types by incorporating the drilling results. Block models of geophysical and geological characteristics are included in a similar 3D mesh to investigate their relationships in copper mineralisation.

Sep 1, 2021

By A. V. Z. Brink

Rock engineering risk is defined in this paper as a function of the potential ground motion; the vulnerability of the workplace; exposure of people; and a general term – quality of information. The paper describes the development of prototype software that is a combination between an expert system approach for determining overall risk assessment, a risk control recommendation and a basic GIS (Graphic Information System) approach for graphically overlying input parameters and the output risk. The expert system uses a Bayesian probabilistic approach to combine various workplace-related information, a quantified seismological environment and the exposure of underground staff to provide an overall RE risk rating. The risk assessment is dynamic in that it is recalculated each time that any of the input parameters change, for example each time a seismic event is recorded in the area of interest. The code was tested on a data set from Savuka Gold. As risk assessment is not an absolute prediction of a specific outcome, it is therefore not possible to relate to individual case studies and the reliability of this method would only be determined after an extensive period of use with appropiate back-analysis. Le risque dans le génie minier est défini dans cette étude comme une fonction du mouvement potentiel de terrain ; la vulnérabilité du lieu de travail ; l’exposition des personnes ; et un terme général – la qualité de l’information. L’étude présente décrit le développement d’un logiciel prototype qui est une combinaison entre une démarche de système expert pour déterminer une évaluation générale du risque, une recommandation pour le contrôle du risque, et une démarche de SIG (Système d’Information Géographique) pour superposer graphiquement les paramètres d’entrée et le risque de sortie. Le système expert utilise une méthode de probabilité bayésienne pour combiner des informations variées sur le lieu de travail, des données quantifiées sur l’environnement sismique, et l’exposition du personnel travaillant sous terre, pour finalement produire un classement général de risque minier (RE). L’évaluation du risque est dynamique en ce sens qu’elle est recalculée à chaque fois qu’un des paramètres d’entrée change, par exemple à chaque fois qu’un évènement sismique est enregistré dans la région. Le code fut testé sur un ensemble de données obtenues de Savuka Gold. Comme l’évaluation du risque ne constitue pas une prédiction absolue d’un résultat spécifique, elle est par conséquent difficile à rattacher à des cas individuels et la validité de cette méthode ne pourrait être déterminée qu’après une longue période d’utilisation avec analyse rétrospective appropriée. Das Gesteinstechnikrisiko wird in dieser Arbeit als Funktion einer möglichen Bodenbewegung definiert; die Anfaälligkeit des Arbeitsplatzes; das Ausgesetztsein der Belegschaft; und ein genreller Begriff - Qualität der Informationen. Das Papier beschreibt die Entwicklung einer Prototyp-Software, die eine Kombination zwischen einem Expertensystemzugang für die Bestimmung der gesamten Risikobeurteilung ist, eine Empfehlung zur Risikokontrolle und eines fundamentalen GIS (graphisches Informationssystem) Zuganges für graphisch darüberliegende Eingangsparameter und das Outputrisiko. Das Expertensystem verwendet eine bayesische Wahrscheinlichkeitsannäherung, um verschiedene mit dem Arbeitsplatz in Verbindung stehende Informationen, ein quantitativ bestimmtes seismologisches Umfeld und das Ausgesetztsein des Untertag-Personals zu kombinieren, um eine gesamte RE-Risikobewertung zur Verfügung zu stellen. Die Risikobeurteilung ist insoferne dynamisch,daß sie stets nachkalkuliert wird wenn sich irgendeiner der Eingangsparameter ändert, z.B. jedesmal wenn ein seismischer Fall im Interessensbereich aufgezeichnet wird. Der Code wurde auf einem Datenbestand von Savuka Gold geprüft. Da die Risikobeurteilung nicht eine absolute Vorhersage eines spezifischen Resultates ist, es ist folglich nicht möglich, sich auf einzelne Fallstudien zu beziehen und die Zuverlässigkeit dieser Methode könnte nur nach einer umfangreichen Benutzungsdauer mit geeigneter Postanalyse bestimmt werden.

Jan 1, 2003

By N. Fardin, O. Stephansson, L. Jing

A pair of silicon rubber replicas of size 250 mm by 250 mm, from a natural rock joint, was used to produce several high strength concrete fracture replicas of different sizes, from 50 mm by 50 mm to 200 mm by 200 mm. The morphology of the concrete fracture replicas were digitized at the laboratory using a 3D-laser-scanning machine with high accuracy and resolution. The scale dependency of the geometrical properties, including surface roughness and aperture, of the samples were investigated using fractal method. The investigation was extended to study the scale effect on the mechanical properties of the concrete fracture replicas. Four concrete replicas having same geometry from each sampling size were sheared under four different normal loads. The results show that normal and shear stiffness and peak shear strength decrease with increasing sample size and decreasing normal stress. It is concluded that for accurate determination of geometrical and mechanical properties of rock joints in the laboratory and field scales, samples with size equal to or larger than stationarity limit are required. Silikongummiabdrücke der Größe 250 mm x 250 mm einer natürlichen Kluft dienten als Vorlage für mehrere Hochfestbeton Rissreplikas verschiedener Größe. Die Morphologie der Beton Rissreplikas wurde mittels eines 3D-Laserscanners hoher Genauigkeit und Auflösung im Labor digitalisiert. Die Skalenabhängigkeit der geometrischen Eigenschaften, dies inklusive Oberflächenrauhigkeit und Öffnungsweite, wurden mittels Fraktalen bestimmt. Die Studie wurde durch die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Betonrepliken erweitert. Hierbei wurden vier Betonrepliken der selben Geometrie jeder Probengrösse unter vier verschiedenen normalen Belastungen abgeschert. Die Ergebnisse zeigen das sowohl Normal- und Schersteifigkeit als auch die Spitzenscherfestigkeit mit zunehmender Probengrösse und abnehmender Normalspannung abnehmen. Es hat sich gezeigt, daß für eine genaue Bestimmung der geometrischen und mechanischen Eigenschaften von Felsklüften im Labor und im Feld Proben einer Größe gleich oder größer des stationären Limits verlangt werden. Deux répliques en gomme de silicone d’une fracture naturelle, de dimension 250 mm par 250 mm, ont été utilisées pour produire des répliques en béton de haute résistance de dimensions allant de 50 mm par 50 mm à 200 mm par 200 mm. La morphologie de ces répliques a été digitalisée au laboratoire à l’aide d’un laser-scanner 3D haute résolution et haute précision. L’influence de l’échelle des propriétés géométriques, incluant rugosité et ouverture, a été étudiée en utilisant la méthode des fractales. Des essais complémentaires ont été réalisés afin d’étudier l’effet d’échelle sur les propriétés mécaniques des répliques de fracture en béton. Quatre répliques béton de même géométrie pour les différentes tailles d’échantillons ont été cisaillées sous quatre valeurs de contrainte normale. Les résultats montrent que la rigidité normale et tangentielle ainsi que la résistance de pic diminuent en proportion de l’augmentation de la taille de l’échantillon et de la diminution des contraintes normales. On peut en conclure que, pour une détermination précise des propriétés géométriques et mécaniques des fractures au laboratoire et sur le terrain, des échantillons de taille égale ou supérieure à la limite stationnaire sont nécessaires.

Jan 1, 2003

By A. Thoraval, K. B. Slimane, O. Ozanam

The REP experiment is part of the research programme conducted by Andra to investigate the possibility of reversible radwaste disposal in a Jurassic (Callovo-Oxfordian) argillite formation at the Meuse/Haute-Marne underground laboratory site in northeastern France. The experiment focuses on the hydromechanical response of the formation to sinking the laboratory access shaft. Modelling of boreholes and shaft sinking operations has helped to optimise measurement point locations based on initial stress tensor anisotropy, while minimising interaction between instrument boreholes. Analyses were made of model sensitivity to intrinsic rock characteristics, hydromechanical coupling properties and sensor installation procedures. L’expérimentation REP fait partie du programme de recherche pluridisciplinaire engagé par l’Andra pour étudier la possibilité d’un stockage réversible des déchets radioactifs dans la formation Callovo-Oxfordienne des argilites du site de Meuse/Haute-Marne (Commune de Bure - France). Cette expérimentation permettra d’étudier la REponse hydromécanique de la formation aux sollicitations engendrées par le fonçage du Puits d’accès du laboratoire souterrain de recherche. Afin d’optimiser le positionnement des points de mesures, compte tenu de l’anisotropie du tenseur des contraintes initiales, et de minimiser les interactions entre les forages d’instrumentation, des modélisations des forages et du creusement du puits ont été conduites. Des analyses de sensibilité aux caractéristiques intrinsèques de la roche, aux propriétés de couplage HM et aux protocoles d’installation des capteurs ont été faites. Die REP-Untersuchung ist Teil des multidisziplinären Forschungsprogramms, das die ANDRA im Callovo-Oxfordian-Tonstein in situ am Standort Meuse/Haute Marne (Gemeinde Bure – Frankreich) im Hinblick auf eine Eignung zur reversiblen Lagerung radioaktiver Abfälle durchführt. Dabei soll das hydro-mechanische Verhalten der Formation auf die Beanspruchungen, die durch das Abteufen des Zugangsschachts zum Untertage-Forschungslabor erzeugt werden, untersucht werden. Zur optimalen Positionierung der Messpunkte unter Berücksichtigung der Anisotropie des Tensors der Ausgangsspannungen und zur Minimierung der gegenseitigen Beeinflussung der Instrumentierbohrungen wurden ein Schachtabteuf- und Bohrmodelle entwickelt. Zur Untersuchung der inhärenten Eigenschaften des Gesteins, des gekoppelten HM-Verhaltens und der Installationsprotokolle der Messsonden wurden Sensibilitätsanalysen durchgeführt.

Jan 1, 2003

By I. Grigoriev, A. Yolkin, E. Freiberg, A. Fedchun, A. Kolichko

Abstract: The paper describes the engineering-geological conditions and the structural decisions of the underground machine hall of Rogun HPP under construction in Tadjikistan on Vaksh river as well as the results of physical model studies and long-term in-situ investigations of the variation of the stress-strain state of the surrounding rock mass and the supports of openings, and the assessment of the stability of openings during and after the construction. The analysis of the results of long-term in-situ observations and previous model studies permitted to make the assessment of the present-day state of the machine hall and give recommendations of its further use. Zusammenfassung: Im Vortrag werden die ingenieurgeologischen Bedingungen und konstruktiven Lösungen für die unterirdischen Maschinenhalle des in der Republik Tadshikistan am Fluss Wachsch im Bau stehenden Rogunskaja-Wasserkraftwerkes, die Ergebnisse von experimentellen Forschungen (in physikalischen Modellen) und Naturbeobachtungen der Spannungs-Verformungszustandsänderungen des umliegenden Felsmassivs und Ausbaues von Untertagebauten, sowie Ergebnisse der Bewertung der Standfestigkeit von Untertagebauten während des Bauvorganges und nach der Bauperiode beschrieben. Auf Grund der Analyse von Ergebnissen der dauernden Naturbeobachtungen und früher durchgeführten geomechanischen Modellversuche wird der heutige Zustand der Maschinenhalle des Wasserkraftwerkes bestimmt und werden die Empfehlungen für ihren weiteren Benutzung angeführt. Annotation: L’exposé décrit les conditions d’ingénieur et celles géologiques, et les solutions constructives de la salle des machines de la Centrale hydroélectrique (CHE) Rogounskaya sur le fleuve Vakhch, les résultats d’études expérimentales (sur des modèles physiques) et d’observations extérieures sur place concernant des changements de l’état de tension-déformation d’un massif environnant et du cuvelage des excavations, ainsi que les résultats d’évaluation de la stabilité de l’excavation au cours de la construction et à la période post-construction. A la base de l’analyse des résultats des observations de longue durée et des études préalables géomécaniques sur des modèles, l’évaluation de l’état actuel de la salle des machines de la CHE est effectueé, et les recommandations sur son utilisation ultérieure sont présentées.

Jan 1, 2003

By J. F. Shao, G. Duveau, W. Z. Chen, O. Ozanam

In this paper, we present a sensitivity study for the numerical modelling of hydromechanical coupling around a shaft in partially saturated claystone. Two representative constitutive models have been used: an elastoplastic damage model (IDEPLML) and an elastic perfect plastic model based on the Hoek and Brown failure criterion (H&B). A series of comparative studies have been performed with respect to main parameters involved in coupling process (mechanical, hydraulic and hydric properties). The emphasis is put on the evaluation of induced plastic, damaged and failed zone due to excavation and drying process. Dans ce papier, nous présentons une étude numérique paramétrique du comportement hydromécanique couplé d’une argilite partiellement saturé, lors du creusement et de la maintenance d’un puit L’étude paramétrique porte à la fois sur le type de modèle et sur les principaux paramètres (mécaniques hydrauliques et hydriques) intervenant dans le couplage. L’accent est principalement porté sur l’évaluation des zones plastifiées autour de l’ouvrage lors de la désaturation. In unserem Beitrag geht es um eine digitale parametrische Untersuchung über das hydromechanische Verhalten eines teilweise durchtränkten Tons beim Abteufen und dem Betrieb von Schächten. Die parametrische Analyse konzentriert sich auf den Modelltypus und auf die wesentlichen bei der Verbindung wirksamen Parameter, d.h. die mechanischen, hydraulischen und hydrologischen. Der Schwerpunkt liegt auf der Bewährung der plastifizierten Bereiche des Bauwerkes während der Austrocknung.

Jan 1, 2003

By S. Pathak, B. Nilsen

Abstract: In recent years, probabilistic approach with the calculation of probability of failure instead of a factor of safety against failure is emerging in practice. The main objective of the paper is to discuss a probabilistic approach in rock slope stability analysis for Himalayan conditions. Due to the fragile geology brought about by the tectonic movements along the hill slopes, dramatic variations of the topography and intensive surface runoff during every monsoon season, serious slope failures occur frequently in Himalayan region. Slope failures have also been triggered by seismic activities. The probabilistic approach is applied to stability analysis for a road cut along the Desander back slope of the Kali Gandaki hydropower project in Nepal. It is concluded that the probability approach offers a more accurate grasp of the actual condition than any factor of safety. Zusammenfassung: In den letzten Jahren ist es mehr gewöhnlich geworden, ein stochastisches Verfahren und eine Berechnung von der Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs statt einer Berechnung von Sicherheitsfaktoren zu verwenden. Das Hauptziel dieses Artikels ist das stochastische Verfahren in Stabilitätsanalyse von Gebirghängen, welches an Himalayische Verhältnisse angewandt worden ist, zu diskutieren. Wegen der spröden Geologie die durch tektonische Bewegungen entstanden ist und den dramatischen topographischen Variationen sowie viel Oberflächenwasser während des Monsuns, kommen in der Region des Himalayas oft mehrere erhebliche Abhangszusammenbrüche vor. Abhangszusammenbruche ist auch von seismische Aktivität ausgelöst worden. Das stochastisches Verfahren ist auch benutzt worden, um die Stabilität von einem Wegschnitt in dem Desander Gebiet von dem Kali Gandaki Wasserwerk-Projekt zu analysieren. Die schlussfolgerung ist, dass die Ergebnisse eines stochastisches Verfahren die wirkliche Verhältnisse eines Abhangs besser beschreibt als der Sicherheitsfaktor. Résumé:- Ces dernières années, une approche probabiliste basée sur le calcul d’une probabilité de cassure au lieu d’un facteur de sécurité préventif d’une cassure est de plus en plus utilisée. L’objectif principal de ce papier est de discuter une approche probabiliste de la stabilité de versants rocheux en himalaya. Due à la fragile géologie causée par les mouvements tectoniques sur les versants de collines, aux dramatiques variations de topographie, ainsi qu’au lessivage intense du relief à chaque mousson, de sérieux glissements de terrains se produisent fréquemment en Himalaya. Les glissements de terrain sont aussi déclenchés par l’activité sismique. Cette approche probabiliste est appliquée aux analyses de stabilité d’une section de route le long du versant arrière Desander du projet « hydropower » du Kali Gandaki au Népal. On en conclut que l’approche probabiliste offre une estimation plus précise des conditions actuelles que n’importe quel facteur de sécurité.

Jan 1, 2003

By G. du T. Judeel

An investigation was carried out to determine whether a numerical model could be constructed that would produce results that realistically represent actual ground deformations in and around a vertical shaft. The ground deformation was brought about by the partial extraction of the shaft pillar. A special characteristic of the rock masses, affected by the shaft pillar extraction, was that the shaft was located in poor quality rock masses. After the extraction of a portion of the shaft pillar, excessive deformations occurred at the shaft/reef intersection. Therefore, a decision was taken to extract the entire shaft pillar protecting the shaft by a proposed waste-cut across the shaft. The effects of stress and displacement on the shaft were investigated by using inelastic numerical modelling in different stages. A calibrated numerical model was constructed producing modelled results comparable to the actual displacements along the shaft. Des recherches ont été poursuivies pour déterminer si on pouvait construire un modèle numérique qui donnerait des résultats représentant avec réalisme les déformations réelles du terrain à l’intérieur et autour d’un puits vertical. La déformation du terrain était entraînée par l’extraction partielle du massif de protection. Une caractéristique spéciale des masses rocheuses, affectées par l’extraction du massif de protection, était que le puits était situé dans des masses rocheuses de qualité inférieure. Après l’extraction d’une portion du massif de protection, des déformations excessives se sont produites à l’intersection du puits avec le filon. Par conséquent, la décision a été prise d’extraire le massif de protection en entier par une coupe de déblais à travers le puits. Les effets de contraintes et décalage furent étudiés en utilisant une modélisation numérique inélastique à des stages différents. Un modèle numérique calibré fut construit, donnant des résultats modelés comparables aux décalages réels le long du puits. Eine Untersuchung wurde durchgeführt um festzustellen, ob ein numerisches Modell konstruiert werden könnte, das Resultate produzieren würde, welche realistisch aktuelle Bodendeformationen in und um einen vertikale Schacht darstellen. Die Bodendeformation resultierte teilweise aus der Extraktion des Schachtpfeiler. Eine spezielle Eigenschaft der Gesteinsmassen, beeinflußt durch die Schachtpfeilerextraktion, war, daß der Schacht in Gesteinsmassen geringer Qualität situiert war. Nach der Extraktion eines Teils der Schachtpfeiler, traten übermäßige Deformationen am Schacht/Riff Kreuzungspunkt auf. Folglich wurde die Entscheidung getroffen, die gesamten Schachtpfosten zu extrahieren und den Schacht mittels eines geplanten Verlustschnittes quer zum Schacht zu schützen. Die Auswirkungen des Druckes und der Versetzung auf den Schacht wurden unter Anwendung unelastischer numerischer Modelle in unterschiedlichen Stadien untersucht. Ein kalibriertes numerisches Modell wurde konstruiert, welches berechenete Ergebnisse mit den tatsächlichen Versetzungen entlang des Schachtes vergleicht.

Jan 1, 2003

By J. A. L. Napier

One of the most important characteristics of tabular mine stress analysis is the need to represent the complex evolution of mining face positions and the accompanying induced stress changes in the rock mass. Integration of seismic activity with numerical modelling requires flexible and efficient solution schemes in which both off-reef damage and large-scale fault slip can be effectively represented. A new approach is investigated in which the stope closure and ride variables can be found using a moving least squares estimator. Some advantages of this approach over traditional element-based tessellation schemes are identified. At the same time, shortcomings of this method are noted when the displacement discontinuity variable is approximated by a polynomial shape function. Difficulties and possible solutions to the shape function formulation near excavation edges are discussed. Une des caractéristiques les plus importantes de l’analyse des contraintes minières tabulaires est la nécessité de représenter la complexe évolution des positions du front de taille et des changements concomitants des contraintes occasionnées dans la masse rocheuse. L’intégration de l’activité sismique avec la modélisation numérique requiert des projets souples et efficaces qui permettent la représentation des dommages hors-filon et des glissements de faille à grande échelle. Une approche nouvelle est étudiée qui permet de trouver la fermeture de la taille et les variables de montage en utilisant un estimateur par les moindres carrés mobile. Certains des avantages de cette approche sur les traditionnels projets basés sur une structure en mosaïque sont identifiés. En même temps, les défauts de cette méthode sont notés lorsqu’on calcule la variable de discontinuité du déplacement approximativement par une fonction de forme polynomiale. Les difficultés et solutions possibles à la formulation de la fonction forme près des bords d’excavation sont discutés. Eine der wichtigsten Charaketeristika der taublaren Grubenspannungsanalayse ist die Notwendigkeit, die komplexe Entwicklung der Abbaupositionen und der damit verbundenen induzierten Spannungsänderungen der Gesteinsmasse neu vorzulegen. Die Integration der seismischen Tätigkeit mit einem numerischen Modell erfordert flexible und effiziente Lösungsschemata, in denen sowohl Schäden ausserhalb des Riffs als auch Verwerfungen großen Ausmaßes effektiv dargestellt werden. Ein neuer Vorstoß wird untersucht in welchem die Strossenschliessung und Schneisenvariablen unter Verwendung des Schätzwertes der kleinsten quadratischen Abweichungen (Gaussscher Schätzwert) gefunden werden. Einige Vorteile dieser Annäherung im Vergleich zu der traditionellen Element-basierenden Tessellation sind identifiziert. Gleichzeitig werden Unzulänglichkeiten dieser Methode vermerkt, wenn die Verschiebungsdiskoniuitätsvariable durch eine polynomische Formfunktion angepaßt wird. Schwierigkeiten und mögliche Lösungen zur Formfunktionsformulierung nahe Exkavationsrändern werden besprochen.

Jan 1, 2003

By G. Iabichino, M. Cravero, F. Nacci, L. Rinaldi, L. Vigliero

ABSTRACT: The proposed paper is aimed at analysing the failure of a steep cliff slope that, in the past, was exploited for open pit mining operations. A volume of over 400,000m3 of gneissic aplitic rock was involved in the slope failure. An evaluation of possible failure mechanisms is given, based on a structural description of the rock mass, a mechanical characterisation and on computation methods. The block theory and limit equilibrium techniques for sliding and block toppling were applied and a comparison is given with the result obtained by using DEM models. RESUME: Le document proposé vise l’analyse des mécanismes de rupture d’une falaise qui a été intéressée dans le passé par une mine à ciel ouvert. Un volume supérieur à 400.000 m3 de aplite-gneiss a été concerné par la rupture de la falaise. Le document fournit une évaluation des possibles mécanismes de rupture, basée sur une description structurale de l’amas rocheu, une caractérisation mécanique et des méthodes de calcul numérique. L’analyse a été développée à l’aide de la théorie des blocs et de la technique de l’équilibre limite, soit pour le glissement que pour le basculement des blocs, et une comparaison avec le résultat obtenu par application des modèles DEM a été effectuée. ZUSAMMENFASSUNG: Die vorgeschlagene Arbeit zielt darauf ab, den Einsturz einer steilen Felswand zu analysieren, an der in der Vergangenheit eine Mine im Übertageabbau betrieben wurde. Der Einsturz betraf ein Volumen von über 400000 m3 an Gneis und Aplit. In der Arbeit ist eine Einschätzung des möglichen Mechanismus angegeben, der zum Bruch geführt hat, und sie basiert auf einer strukturellen Beschreibung der Felsmasse, einer mechanischen Charakterisierung sowie auf der Anwendung von Berechnungsmethoden. Angewandt wurden die Blocktheorie und die Methode der Gleichgewichtsgrenze für das Abrutschen und Kippen von Blöcken. Darüber hinaus wird ein Vergleich mit den Ergebnissen angestellt, die unter Verwendung von DEM-Modellen erzielt wurden.

Jan 1, 2003

By P. Otto, G. Borm, Th. Dickmann, F. Amberg, R. Giese

Based on many years experience, the well proven Swiss Tunnel Seismic Prediction System TSP has been substantially augmented for online geological prognosis in underground construction. In its latest version, the Integrated Seismic Imaging System ISIS provides high resolution seismic images of the rock mass around a tunnel face via an array of standard anchor rods. These rods contain 3D-geophones at their tips and can be readily installed during excavation work. A further innovative component of the system is the newly developed high-power repetitive source for application in hard rock: a pneumatic hammer with laser triggering to be mounted on construction machinery. A user-friendly software package permits online data acquisition and processing, 3D-visualization, and a first geological interpretation. Tomographic images of compressional and shear wave velocity fields at fault zones in metamorphic rock of the Gotthard Base Tunnel in the Central Alps are presented. Das langjährig bewährte Schweizer Tunnelseismische Vorauserkundungssystem TSP wurde inzwischen wesentlich weiterentwickelt. In seiner neuen Version, dem Integrierten Seismischen Imaging System ISIS, ermöglicht es hochauflösende seismische Abbildungen des Gebirges im Vorfeld und Umfeld einer Tunnelauffahrung mit Hilfe einer Anordnung von Felsankern, die an ihren Spitzen 3-Komponenten-Geophone enthalten. Eine weitere Neuerung von ISIS ist die pneumatische Hochleistungs-Impulsquelle mit Laser-Triggering. Eine benutzerfreundliche, interaktive Software ermöglicht die online Datenerfassung und -auswertung, 3D-Visualisierung und eine erste geologische Interpretation. Tomografische Abbildungen von Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeitsfeldern an Störungszonen in metamorphem Gestein des Gotthard-Basistunnels werden gezeigt. Basé sur de nombreuses années d’expérience, le système suisse, bien établit, de reconnaissance sismique à l’avancement des tunnels (système TSP), a été sensiblement amélioré pour obtenir une prévision géologique en temps réel durant l’avancement de travaux souterrains. Sa dernière version, le Système Intégré d’Imagerie Sismique (ISIS), fournit des images sismiques haute-résolution du massif rocheux à l’avant d’un tunnel grâce à un réseau de tiges d’ancrage standard. Ces tiges, équipées à leur extrémité de géophones 3 composantes, s’installent très aisément durant les travaux d’excavation habituels. Le élément d’innovation récente concern le nouvelle source très répétitive et de forte puissance pour les applications aux roches dures: un marteau pneumatique déclenché par un système à laser. Un ensemble de programmes informatiques convivial permet l’acquisition et le traitement en temps réel des signaux et produit une vue 3D ainsi qu’une première interprétation géologique. Nous présenterons des images de réflexion d’ondes de compression et de cisaillement ainsi que des inversions tomographiques de zones de faille dans des terrains métamorphiques obtenues à l’occasion du creusement du tunnel de base du Gothard, dans les alpes centrales.

Jan 1, 2003

By D. R. Tesarik, F. M. Jones, J. B. Seymour

As part of safety and stability studies at three underground mines in the United States, researchers installed earth pressure cells and embedment strain gauges in cemented rockfill to measure stress and strain changes as mining progressed and the rockfill was loaded. Data from these instruments were used to calculate the in situ modulus of the rockfill for two of the mines. A three-dimensional numerical model of a cemented rockfill cap was validated with data from extensometers anchored in the mine roof and sill; this model was then used to estimate deformation modulus at the third mine because the earth pressure cells and embedment strain gauges recorded negligible changes. Rockfill binder used at these mines ranged from 4 to 8 per cent of the dry components by weight, the water-to-cement ratio was from 0.42 to1.0, and the largest aggregate size in the three mixes ranged from 5 to12 cm (2 to 4.7 in). The range of the calculated in situ deformation modulus values was large, but as expected, it was bracketed by modulus values for cemented tailings and roller-compacted concrete with similar cement contents and water-to-cement ratios. Dans le cadre d’études sur la sécurité et la stabilité de trois mines souterraines situées aux États-Unis, les chercheurs ont installé des palpeurs de pression des terres et des extensomètres d’encastrement dans les remblais cimentés afin de mesurer les variations relatives à l’effort et à la déformation des terrains durant l’exploitation minière et le chargement du remblai. Les données recueillies à l’aide de ces instruments ont servi au calcul du module in situ du remblai dans deux de ces mines. Le modèle numérique tridimensionnel de la semelle d’un remblai cimenté a été validé à partir des données recueillies par les extensomètres ancrés dans la voûte et dans la semelle de ces mines; ce modèle a ensuite été utilisé pour estimer le module de déformation à la troisième mine, étant donné que les palpeurs de pression des terres et les tensiomètres enfouis avaient relevés des variations négligeables. La matière d’agrégation de l’enrochement utilisée dans ces mines comportait entre 4 % et 8 % des composantes sèches par poids; le rapport eau-ciment se situait entre 0,42 et 1,0; et la taille des agrégats les plus gros dans ces trois mélanges était de 5 cm à 12 cm (2 po à 4,7 po). L’écart entre les valeurs calculées des modules de déformation in situ était grand, mais comme on s’y attendait, cet écart a été compensé par les valeurs modulaires des résidus cimentés et du béton tassé au rouleau avec des teneurs en ciment et des rapports eau-ciment semblables. Als Teil der Sicherheits- und Stabilitätsstudien an drei Bergwerken in den Vereinigten Staaten von Amerika installierten Forscher Erddruckgeber und Einbindungsdehnungsmesser in zementierter Steinschüttung, um Spannungs- und Dehnungsveränderungen während der fortlaufenden Bergarbeiten und der Belastung der Steinschüttung zu messen. Daten von diesen Instrumenten wurden dazu verwendet, das In-Situ-Modul der Steinschüt-ung für zwei Gruben zu berechnen. Ein dreidimensionales numerisches Modell einer zementierten Steinschüttungsschwelle wurde mit den Daten von den im Grubendach und in der Schwelle verankerten Extensometern validiert; dieses Modell wurde dann dazu eingesetzt, um das Deformationsmodul in der dritten Grube zu schätzen, da die Erddruckgeber und Einbindungsdehnungsmesser nur geringfügige Messabweichungen feststellten. Das in diesen Gruben verwendete Steinschüttungsbindemittel variierte zwischen vier und acht Prozent an Trockenkomponenten nach Gewicht, der Wasser-Zementfaktor betrug zwischen 0,42 und 1,0 und die größte Zuschlagstoff-größe in den drei Mischungen schwankte zwischen fünf und zwölf Zentimetern. Die Reichweite der berechneten Werte des In-Situ-Deformationsmoduls fiel etwas breit aus, aber es fand erwartungsgemäß eine Klammerung der Modulwerte zwischen den Zemen-trückständen und dem durch Walzen verdichteten Beton mit ähnlichem Zementanteil und Wasser-Zementfaktor statt.

Jan 1, 2003

1. Book review Technology of metal powders- recent developments, edited by L. H. Yaverbaum. New Jersey, Noyes Data Corporation, 1980. 400 pp. (Reviewer: B. K. Loveday) 2. New books The use of microprocessors, by M. Aumiaux. New York, Wiley, 1980. 176 pp. $25,50. Aluminium smelter technology, a pure and applied approach, by K. Grojtheim and B. J. Welch. Diisseldorf, Aluminium-Verlag GmbH (P.O. Box 1207, D-4000, Federal Republic of Germany). 146 pp. DM48. Coal-bridge to the future. New York, Harper & Row, 1980. $35. System modeling and response.. theoretical and experimental approaches, by O. Doebelin. New York, Wiley, 1980. 576 pp. $26. Environmental and climatic impact of coal utilization, edited by J. J. Singh and A. Deepak. New York, Academic Press, 1980. 646 pp. $39,50. Proceedings of the Third European Conference on Mixing, York, England, April 1979, edited by H. S. Stephens and C. A. Stapleton. BHRA Fluid Engineering (Cranfield, Bedford Mk43 OAJ, U.K.), 1980. 2 volumes. 500 pp. $50. Lignite technology, edited by P. Nowacki. New Jersey, Noyes Data Corporation, 1980. 228 pp. $42. The application of rock mechanics to cut-and jill mining. London, Institution of Mining and Metallurgy, 1980. Papers presented at the Fifth International Symposium on Jet Cutting Technology, Hanover, Federal Republic of Germany, June 1980, edited by H. S. Stephens and B. Jawis. BHRA Fluid Engineering (Cranfield, Bedford Mk 43 OAJ, U.K.), 1980. 438 pp. £38. World coal resources.. methods of assessment and results, by G. Fettweis. Amsterdam, Elsevier, 1979. 425 pp. $80,50. Geophysical and geochemical techniques for exploration of hydrocarbons and minerals, edited by M. Sittig. New Jersey, Noyes Data Corporation, 1980. 300 pp. $40. Financial Times mining international year book 1980. Longman Group Ltd (Periodicals and Directories Division, Longman House, Burnt Mill, Harlow, Essex CM20 2JE, England). £24 surface, £34 airmail. National Symposium on the Availability of Strategic Minerals, edited by M. J. Jones. London, Institution of Mining and Metallurgy, 1980. 109 pp. 3. NIM reports Report No. 1941 The recovery of chromite and platinum from the UG-2 Upper Chromitite Layer .of the Bushveld Complex at the Pandora Mine (first published 10th Mar., 1978). Report No. .2012 A mineralogical investigation of borehole cores from the Trompsburg Complex (first published 6th Apr., 1979). Report No. 2038 The leaching of sphalerite in acidic ferric sulphate media in the absence of elemental oxygen. Report No. 2052 An investigation of the impurities in native gold by neutron-activation analysis. Report No. 2056 The mineralogy and geochemistry of the copper, lead, and zinc sulphides of the Otavi Mountainland. Report No. 2058 A n elementary introduction to image analysis - a new field of interest at the National Institute for Metallurgy. Report No. 2059 Distributed computer control of industrial processes. Report No. 2060 The analysis, by atomic-absorption spectrophotometry, of activated charcoal.

Jan 1, 1980

By I. Satola, J. Aromaa

In this work we have reviewed methods to classify corrosivity of ground waters. Weight loss and stress corrosion cracking (SCC) corrosion tests have been done for rebar and steel strand. No clear indication of SCC was found. The application of tensile stress to 85 % of yield strength increased general corrosion rate significantly in very corrosive waters. The effect of corrosion protection on the axial behavior of steel strands was determined by double pipe axial tests with different embedment lengths. The results showed a significant difference on behavior between epoxy-coated steel strands, galvanized steel strands and plain steel strand. Dans la présente étude, nous avons passé en revue des méthodes permettant de classifier la corrosivité des eaux souterraines. Des tests portant sur les pertes de poids et sur la corrosion FCC (la fissuration par corrosion sous contrainte) ont été effectués pour les barres d’armature et les torons. Aucune indication nette de FCC n’a été constatée. L’application d’une contrainte de traction allant jusqu’à 85 % de la limite d’élasticité a accru de manière significative la vitesse générale de corrosion dans les eaux très corrosives. L’effet de la protection contre la corrosion sur le comportement axial des torons en acier a été déterminé au moyen de tests axiaux à double tube avec des longueurs d’enrobage différentes. Les résultats ont mis en évidence une différence significative quant au comportement entre les torons en acier à revêtement époxy, les torons en acier galvanisés et les torons en acier standard. In dieser Arbeit haben wir Methoden geprüft, die korrosive Wirkung des Grundwassers einstufen. Gewichtsverlust- und SCC-Korrosionstests wurden für Stahlstäbe und Drahtlitzen durchgeführt. Es wurden keine sicheren Hinweise auf Spannungsrisskorrosionsbrüche gefunden. Bei Anwendung einer Dehnbelastung von 85 % der Streckspannung bzw.Ergebnisstärke stieg die allgemeine Korrosionsrate in stark korrosivem Wasser deutlich an. Die Wirkung des Korrosionschutzes bei axialem Verhalten von Stahldrahtlitzen wurde durch axiale Tests an Doppelleitungen unterschiedlicher Versenkungslänge determiniert. Die Ergebnisse zeigten im direkten Vergleich von epoxidbeschichteten, galvanisierten und normalen Stahldrahtlitzen beachtliche Unterschiede im Verhalten auf.

Jan 1, 2003

By J. N. Van der Merwe

Due to the approaching depletion of reserves in the Witbank Coalfield, and the fact that the Waterberg Coalfield is as yet under developed, there is increasing pressure to extend the lives of the operating coal mines in the Witbank Coalfield. One potential source of coal is the old pillars, often small and at shallow depth, that were not left with secondary extraction in mind. At face value, some of these pillars appear to be suitable for secondary mining due to their high safety factors. However, it is known that over time, these pillars have scaled and the current sizes are smaller than the as-mined dimensions. It is also known that at shallow depth, the overburden is often less likely to fail during secondary mining, resulting in high abutment loads on the unmined pillars. The paper proposes a systematic method to pre-evaluate those old pillars for the possibility of stooping. The method consists of elements of fundamental methods and newly developed technology. In essence, it revolves around using empirical methods to estimate current pillar dimensions, followed by numerical modelling to investigate the probability of progressive pillar failure and then fundamental methods to determine the limits of applicability of the numerical model.

Jan 1, 2012

By J. N. Van der Merwe

"A major shortcoming of the statistical back-analysis of coal pillar strength is that it relies on the asmined pillar dimensions, not taking into account time-related pillar scaling with subsequent reduction in pillar width. The paper describes an investigation where the rate of pillar scaling was applied to the pillars in the databases of failed and unfailed pillars. The reduced pillar sizes were then used in the same method of statistical back-analysis that had been used in the past.This resulted in an equation for pillar strength which predicts significantly greater pillar strength than the previous statistical analyses, which is similar to the strength which had been found earlier by direct testing of large specimens underground. It is concluded that the lower strengths found by previous statistical analyses are due to the incorrect pillar width being used and that by adjusting the pillar sizes to compensate for scaling, more credible results that correspond to direct testing are obtained.As the newly derived strength equation is time-dependent, it follows that the safety factors and probabilities of failure are likewise time-dependant. An equation to determine the probability of failure is also developed. This results in the safety factor being close to unity at a probability of failure of 50%, which is aligned to statistical expectation. IntroductionSince the Coalbrook mine disaster, caused by massive pillar collapse, there have been several attempts at analysing and defining the strength of coal pillars. It was realized in the very beginning that performing classical strength tests on coal specimens in a laboratory and then transferring those results to real coal pillars could not be successful. The scatter of results is one problem and, more seriously, there is a size effect (at least for small specimens) that made the transformation of strength results to much larger coal pillars underground all but impossible.Two main schools of thought then emerged. Some researchers preferred to perform direct strength tests on large specimens underground, while others relied on statistical back-analysis of failed and unfailed pillar cases, attempting to determine the differences in size and shape that would allow a satisfactory prediction of failure. The latter school of thought resulted in the method that was widely accepted by the South African coal mining industry, described in the landmark publication by Salamon and Munro (1967)."

Jul 1, 2019

By R. Shen

This paper presents results of a feasibility study of recycling manganese furnace dust generated in production of ferromanganese and silicomanganese at Tasmanian Electrometallurgical Company, Australia. Dried manganese furnace dust contains about 20 wt% of carbon, in average 33.4 wt% of manganese and 1.3 wt% of zinc. Manganese in the dust is in the form of MnO, Mn3O4 and MnCO3; zinc is mainly in the form of ZnO andZnSO4. Analysis of the zinc balance with dust recycling showed that to keep zinc intake at the acceptable level, it should be partly removed from the dust. In the reduction laboratory experiments, zinc oxide was reduced to zinc vapour by tar of the dust. Reduction of zinc oxide started at 800°C and zinc removal rate increased with increasing temperature; removal of zinc was close to completion at 1100oC. Optimal conditions for removing zinc from the dust include temperature in the range 1000-1150°C, inert gas atmosphere and furnace dust fraction in the furnace dust-manganese ore mixture above 60%. In the sintering of manganese ore with addition of manganese dust in the sintering pot, zinc was reoxidised and deposited in the sinter bed. Removal of zinc in the sintering pot tests was in the range 4-17%. Up to 30% zinc removal was achieved from the bottom layer of the sinter bed. It can be concluded that zinc removal will be low during the processing of manganese furnace dust in the sinter plant. The zinc removal rate will be the highest when pelletised manganese furnace dust is added to the bottom layer of the sintering bed.

Jan 1, 2007

Since 2001, the Hybrid Stress Blast Model (HSBM) project members have developed a software suite to model the complete blasting process from non-ideal detonation to muck pile formation. To preserve the physics and improve solution time, the breakage engine uses a combination of analytical models and 2D axisym-metric finite differences to model near-field crushing, coupled to 3D discrete lattice fracturing and distinct element numerical methods to model throw and muck pile development. The model has been validated by comparison with laboratory and field tests in kimberlite. Multiple blasthole simulations are used to demonstrate how changes to blasting parameters can influence downstream efficiencies. Case studies of wall control blasting show that the presplit design must balance the two opposing effects of increased damage with increased charge and decreasing attenuation of the seismic waves with decreasing charge. Modelling of decoupled explosives needs further development. Reducing the charge towards the back of the trim blast results in a much more significant decrease in back damage than altering the timing. The model demonstrates how separation along the weaker planes in a jointed rock can coarsen the fragmentation, leading to inefficient beneficiation, and extends the damage to a distance of at least twice the burden behind from the blasthole, severely compromising the wall stability.

Jan 1, 2012