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By Y. Guglielmi, V. Merrien-Soukatchoff, I. Kadiri

ABSTRACT: Hydraulic experiments have been conducted since 1997 within a small fractured calcareous rock mass in southeastern France, at a site called Coaraze. On this reduced-scale site closing a floodgate located on a downstream spring produces repeated hydraulic loadings. Simultaneous measurements of normal deformations and pressure in several joints have provided a better understanding of the hydromechanical behaviour of such a fractured rock mass. The present paper first describes both the site and conceptual interpretation of the measurements performed. We showed that accurate measurement reproduction requires incorporating certain features: a variable normal joint stiffness, the joint vicinity (through introducing a Z coefficient), and the initial stress state. The paper then develops an original analytical interpretation of the coupled pressure-displacement measurements carried out, which reveal the high level of measurement suitability to the non-linear behaviours examined. 2D modelling, using the discontinuous code (UDEC) was used to proceed with the calibration step. KEY WORDS: In situ test, methodology, hydromechanics, modelling, non linear behaviour ZUSAMMENFASSUNG : Hydromechanische Experimente werden seit 1997 in einer kleinen Kalksteinmasse, das sich im Südosten von Frankreich befindet durchgeführt. In diesem kleinen Standort, werden wiederholte Wasserdruck Erhöhungen durch das Schliessen eines Hahnes produziert. Gleichzeitiger Druck und normale Verformung Meßungen in mehreren Fugen haben erlaubt, das hydromechanische Verhalten einer solche gebrochene Felsenmasse besser zu verstehen. Der Artikel beschreibt zuerst den Standort und stellt die begrifflichen Interpretationen der Meßungen vor. Um die Meßungen gut zu reproduzieren ist es wesentlich, bestimmte Faktoren wie die veränderliche normale Steifheit der Fugen, die Nachbarschaft der Fugen (über einen Z-Koeffizient) und der Spannungstand zu berücksichtigen. Der Artikel erklärt die originale Methode für die Druck- und Verformungs-Meßungen Interpretation und zeigt die gute Korrelation der Meßungen mit dem nicht-linearen angenommen Verhaltens der Fugen. Die numerische 2D-Modellierung mit dem UDEC Software ist für die Verkeilung der Faktoren gebraucht worden. SCHLÜSSELWÖRTER: In-situ-test, Methodologie, Hydromechanik, Numerische Modellierung, nicht-lineares Verhalten RESUME : Des expérimentations hydromécaniques sont conduites depuis 1997 dans un petit massif calcaire fracturé situé dans le sud de la France. Dans ce site de taille réduite des mises en charge répétées sont produites par la fermeture d'une vanne située à l'aval du site. Des mesures simultanées de déformation normale et de pression dans plusieurs joints ont permis de mieux appréhender le comportement d'un tel massif fracturé. L'article décrit dans un premier temps le site et présente les interprétations conceptuelles des mesures. Pour bien reproduire les mesures, Il est essentiel de prendre en compte certains facteurs tels que la raideur normale variable du joint, le voisinage du joint (par l'intermédiaire d'un coefficient Z), l'état de contrainte initial. L'article précise la méthode originale d'interprétation des mesures pression-déplacements qui montre la bonne adéquation aux lois de comportement non linéaire proposées. La modélisation 2D, à l'aide d'un code discontinu (UDEC) a été employée pour le calage des facteurs. MOTS-CLEFS : In-situ, méthodologie, hydromécanique, modélisation, comportement non linéaire

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 J. P. Piguet, Y. Wileveau

ABSTRACT : An experimental programme for damage assessment was performed in the vicinity of the main shaft of Andra’s Underground Research Laboratory, currently under construction in the East of France, when the shaft is crossing the Kimmeridgian marls between 80 and 100 m depth. The mechanical behaviour was analysed by mean of convergence and displacement measurements. The disturbance into the wall was assessed using numerous methods such as measurement of sonic velocities, permeability measurement and VSP measurement in radial boreholes. The intensity of the damaged zone is low, and its extension does not exceed 0.5 time the radius of the shaft. It does not seem to depend on blasting patterns. ZUSAMMENFASSUNG : Ein Forschungs- und Versuchsprogramm wurde aufgestellt, um die beschädigte Zone im Bereich der Kimmeridgemergel zwischen 80 und 100 Meter Tiefe beim Zugangsschacht des im Bau befindlichen Andralabors im Osten Frankreichs zu berechnen. Das mechanische Verhalten der Formationen wird auf der Grundlage von Konvergenz- und Verschiebungsmessungen ermittelt. Verschiedene Messmethoden, wie z.B. mikroseismische Geschwindigkeite Messungen, Permeabilitäs- und Beschleunigungsbestimmungen in strahlenförmigen Bohranordnungen, erlaubten die Ermittlung des Beschädigungscharakters der Schachtwand. Die Intensität der beschädigten Zone ist niedrig, ihre Ausdehnung übersteigt nicht die Hälfte des Radius des Zugangsstollens und scheint unabhängig vom Schema der Sprengstoffanordnungen zu sein. RESUME : Un programme expérimental visant à évaluer la zone endommagée autour du puits d’accès du Laboratoire de Recherche Souterrain de l’Andra actuellement en construction dans l’Est de la France a été mis en œuvre lors de la traversée des marnes du Kimméridgien entre 80 et 100 m de profondeur. Le comportement mécanique des formations est évalué à partir de mesures de convergence et de déplacements. La mise en œuvre de nombreuses méthodes, telles que des mesures microsismiques, des mesures de perméabilité et d’accélérométrie en forages radiaux, a permis de caractériser l’endommagement en paroi du puits. L’intensité de la zone endommagée est faible et son extension ne dépasse pas 0,5 fois le rayon du puits. L’endommagement semble indépendant des schémas de tirs testés.

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 P. Amponsah-Mensah

Dilution of ore has a major impact on economics of a mine. The magnitude of dilution depends on mining method, stope dimensions, reef and host rock quality, wall support and drilling accuracy. The main contributing factor is the presence of very weak graphitic shear band of varying thickness in and around the reef. The reef, at Obuasi, is generally steeply dipping and open stoping is the predominant mining method. The stability of the stope walls limits the stope dimensions. Various options for allowing larger stopes for higher productivity and limiting dilution are analysed. The most economic way is to reinforce the walls with systematic cablebolt supports. This option does not only add the support cost but also requires additional cost of access development. These conflicting requirements are continually being optimised at the mine for the economics of dilution control. La dilution du minerai à un impact majeure sur l’économie d’une mine. La quantité de matériel diluant le minerai dépend de la méthode d’extraction, de la dimension des chantiers d’abattage, de la qualité du filon et de la roche mère, du support des épontes et de la précision du forage de production. Le facteur principal qui contribue à la dilution est la présence d’étroites zones cisaillées qui contiennent du graphite ayant différentes épaisseurs à l’intérieur et autour du filon. Le filon, à Obuasi, est généralement à fort pendage et la méthode d’abattage principale est par chantier long-trous. La stabilité des épontes est le facteur qui détermine la dimension des chantiers d’abattage. Differentes options ont été analysées de façon à permettre de plus larges chantiers de manière à augmenter la productivité tout en limitant la dilution. Le moyen le plus économique est de renforcer les épontes avec des cables d’acier cimentés forés de façon systématiques. Cette option n’augmente pas seulement les coûts de support mais aussi les coûts de développement. Ces besoins contradictoires sont continuellement revisés à l’opération afin d’optimiser l’économique par le contrôle de la dilution. Verdünnung des Erzes hat eine spürbare Auswirkung auf die Ekonomie einer Grube. Die Größe der Verdünnung hängt von gewinnenmethode, von den Stopemaßen, von der Reef- und Wirtsfelsenqualität, von der Wandunterstützung und von der bohrengenauigkeit ab. Der beitragende Hauptfaktor ist das Vorhandensein einer sehr schwachen graphitic Scherbandes unterschiedlichen Stärke in und um der Reef. Der Reef, bei Obuasi, taucht im allgemeinen steil ab und geöffnete Aufstemmung ist die überwiegende gewinnenmethode. Die Stabilität der Wand begrenz die Stope grösse. Verschiedene Wahlen für das Erlauben der größeren Stopes für höhere Produktivität und das Begrenzen von Erzesverdünnung werden analysiert. Die ökonomischste Weise soll die Wände mit systematischen Kableankerbolzenunterstützungen verstärken. Diese Wahl addiert nicht nur die Kosten der Unterstützung aber erfordert auch zusätzliche Kosten fuer Zugangsentwicklung. Diese kontroversen Anforderungen werden fortwährend an der Grube analysiert um die Verdünnungkontrolle zu optimieren.

Jan 1, 2003

By M. Hakala

A computer program was developed to simulate transient strains and stresses during an overcoring in the situ stress measurement. The solution is based on superpositioning of elastic stresses. The measured strains can be compared with the calculated ones to check if the measured transient behaviour is accordant with the interpreted in situ state of stress. If not, the in situ state of stress can be calculated based on any transient or final strain values. The transient stresses can be compared with the strength envelope of intact rock and thereby estimate the core damage potential. Technically, the developed code fulfilled all the objectives, and the numerical error was found to be less than 5%. The basic idea can be applied also for different overcoring probes with minor modifications and recalculation of stress tensors. The analysed case studies showed clearly the advance of having an objective and practical quality control method to study the reliability of the in situ stress measurement data. The study was set up and funded by the nuclear waste management companies Posiva Oy ( Finland ) and Svensk Kärnbränslehantering AB ( Sweden ). Un programme informatique a été développé pour simuler des tensions et des contraintes passagères pendant la mesure in situ de contrainte de surcarottage. La solution se fonde sur une superposition de contraintes élastiques. Les contraintes mesurées peuvent être comparées avec celles calculées pour vérifier si le comportement passager mesuré correspond à l'état de contrainte in situ interprété. Sinon, l'état de contrainte in situ peut être calculé à partir de n'importe quelle valeur de contrainte passagère ou finale. Les contraintes passagères peuvent être comparées avec l'enveloppe de force de roche intacte et ainsi il est possible d'évaluer le potentiel de dégâts au noyau. Techniquement le code développé a rempli tous les objectifs, et le taux d'erreur s'est révélé être inférieur à 5 %. L'idée de base peut être appliquée aussi pour différentes expériences de surcarottage avec des modifications mineures et le recalcul de tenseurs de contrainte. Les études de cas analysées ont montré clairement l'avantage d'avoir une méthode de contrôle de qualité objective et pratique pour étudier la fiabilité de données de mesure de contrainte in situ. L'étude a été fondée et financée par les sociétés de gestion de déchets nucléaires Posiva Oy (Finlande) et Svensk Kärnbränslehantering AB (Suède). Es wurde ein Computerprogramm entwickelt, um Transient-Beanspruchungen und Spannungen während eines Überentkernens in situ-Spannung-Messung zu simulieren. Die Lösung beruht auf Superpositionierung von elastischen Spannungen. Die gemessenen Beanspruchungen können mit den berechneten Daten verglichen werden, um nachzuprüfen, ob das abgemessene Transient-Verhalten mit dem interpretierten in situ-Zustand der Spannung übereinstimmt. Wenn nicht, kann der situ-Zustand der Spannung auf irgendwelchen Transient- oder endgültigen Beanspruchungswerten berechnet werden. Die Transiet-Spannungen können mit dem Stärke-Umschlag des intakten Felsens verglichen werden und dadurch ein Kernbeschädigungspotential kalkulieren. Technisch erkannte der entwickelte Code alle Ziele und hat gefunden, dass die numerische Fehler weniger als 5 % waren. Grundsätzlich können auch verschiedene Überentkernen-Untersuchungen mit kleineren Modifizierungen und Wiederberechnung des Spannung-Tensors angewandt werden. Die analysierten Fallstudien zeigten deutlich den Fortschritt, objektive und praktische Qualitätskontrollmethode zu haben, die Zuverlässigkeit in Situ-Spannung-Messung-Daten zu studieren. Die Studie wurde aufgestellt und durch Atommüll-Management-Firmen Posiva Oy (Finnland) und Svensk Kärnbränslehantering AB (Schweden) finanziert.

Jan 1, 2003

By I. Hague

Support liners for underground applications include steel and timber sets, meshing and lacing, screen/mesh, shotcrete and thin support liners (superskins). Over the past few years, major advances have been made in the design and application of liners; especially shotcrete and thin support liners. For shotcrete in mines these advances include the common use of slick-lines to solve logistics problems, the design of alkali free accelerators, the use of synthetic fibres and the new generation application equipment. The field of thin support liners is a new one but advances have been dramatic. This paper discusses the progress made and the need for standardization in definitions and testing for thin support liners. It concludes that the newer technologies have a huge potential positive impact on the industries, from both safety and cost points of view. Le chemisage de soutènement pour extraction souterraine comprend des cadres d’acier ou de boisage, mailles et chapeau, cribles/mailles, béton projeté et des chemisages minces de soutènement (super-peaux). Dans les dernières années, des progrès considérables ont été fait dans la conception et application des chemisages, en particulier les chemisages de soutènement en béton projeté et les chemisages minces. Pour le béton projeté dans les mines, ces progrès comprennent l’utilisation courante de lignes de minerais broyés fin pour résoudre des problèmes de logistique, la création d’accélérateurs sans alcali, l’usage de fibres synthétiques et d’une nouvelle génération d’outillage. Le domaine des chemisages minces de soutènement est très récent mais les progrès ont été rapides. Cette étude présente les progrès accomplis et discute du besoin de standardisation dans les définitions et les tests pour chemisages minces de soutènement. La conclusion est que les technologies nouvelles présentent un énorme impact potentiel positif sur les industries, du point de vue à la fois de la sécurité et de la rentabilité. Unterstützungsverkleidungen für Untertaganwendungen inkludieren Flecht und Seilwerk, Gitter/Geflecht, Spritzbeton und dünne Unterstützungsverkleidungen (superskins). Während der letzten Jahre wurden grosse Fortschritte im Design und in der Anwendung der Verkleidungen gemacht; besonders bei Spritzbeton und dünnen Unterstützungsverkleidungen. In Bezug auf Spritzbeton in den Gruben schließen diese Fortschritte den allgemeinen Gebrauch von Rutschbahnen ein um Logistikprobleme zu lösen, das Design von alkalifreien Akzeleratoren, den Gebrauch von synthetischen Fasern und die neue Generation von Anwendungsausrüstung. Der Bereich der dünnen Unterstützungsverkleidungen ist neu, aber die Fortschritte sind drastisch gewesen. Diese Arbeit behandelt den erzielten Fortschritt, die Notwendigkeit der Normierung in den Definitionen und in der Prüfung dünner Unterstützungsverkleidungen. Sie kommt zum Schluß, daß die neueren Technologien, sowohl vom Gesichtspunkt der Sicherheit als auch der Kosten, eine sehr große potentielle positive Auswirkung auf die Industrien haben.

Jan 1, 2003

By L. Linzer, J. Oelofse, T. Rangasamy

Extraction of isolated blocks of ground with elevated levels of stress and/or seismicity is a common occurrence in South African gold mines. Isolated blocks of ground that are divorced from the main orebody and are bound by complex, dip and strike parallel, non-persistent geological structures dominate the Klerksdorp gold fields. No quantifiable methods exist to assess the risk associated with mining these and other classes of remnants. A case history, from a gold mine that planned to extract three remnant blocks hosted in a large complex fault system, is used to illustrate the decision making process based on a combination of underground observations, numerical and seismic techniques. Simple risk estimation matrices were developed and used to estimate remnant-mining risk and finally to quantify the decision on which of the three remnant blocks could be extracted at the lowest possible geo-mechanical risk. Il est courant dans les mines aurifères sud-africaines d’extraire des blocs de terrain isolés qui possèdent des niveaux élevés de contraintes et/ou sismicité. Les régions aurifères de Klerksdorp sont dominées par des blocs de terrain isolés qui sont séparés du gisement principal et qui sont retenus par des structures géologiques non continues, à parallèle de pendage et direction, et complexes. Il n’existe pas de méthodes quantifiables pour évaluer le risque associé à l’extraction de ce genre et autres genres de résidus. Une observation de cas, celle d’une mine d’or qui avait l’intention d’extraire trois blocs de résidus qui se trouvaient dans un grand système complexe de faille, est utilisée pour illustrer le processus décisionnel basé sur une combinaison d’observations souterraines, et de techniques numériques et sismiques. Des matrices simples d’estimation de risque furent développées et utilisées pour estimer le risque lié à l’extraction des résidus et finalement pour quantifier la décision sur lequel des trois blocs de résidus pouvait être exploité au moindre risque géo-mécanique. Die Extraktion isolierter Gesteinsblöcke mit erhöhtem Spannugsniveau oder Seismizität ist in südafrikanischen Goldminen üblich. Isolierte Gesteinsblöcke, die von der Haupterzader getrennt und durch komplexe, parallele abfallende und horizontale nicht persistent geologische Strukturen gebunden sind, beherrschen das Klerksdorp Goldfeld. Es gibt keine quantifizierbare Methoden die das Risiko welches mit dem Abbau dieser und anderer Klassen verbunden ist beschreiben. Eine Fallstudie einer Goldmine, welche die Extraktion von drei in einem großem komplexen Verwerfungssystem eingelagerten Einschlußblöcken plante, wird verwendet um den Entscheidungsprozeß zu illustrieren, der auf einer Kombination von Untertag Beobachtungen und numerischen und seismischen Techniken basiert. Einfache Gefahreinschätzungsmatrizen wurden entwickelt und angewendet um das Abbaurestrisiko abzuschätzen und letztendlich die Entscheidung zu quantifizieren, welcher der drei Einschlußblöcke unter dem niedrigst möglichen geo-mechanischen Risiko extrahiert werden konnte .

Jan 1, 2003

By Y. Sagawa

The Hishikari Gold Mine consists of epithermal vein type Au-Ag deposits, each of which has several veins standing almost in parallel each other and inclining 70 to 90 degrees. The veins have 1 to 3m widths and are extracted mainly by drifting and bench stoping with waste rock fill. The Hishikari has tried to optimise the stope dimensions by the Potvin’s Stability Graph Method, which is well known as an easy and effective tool to design appropriate stope dimensions. The method, however, has some limitations of application due to its simplicity so that it has been used only in limited cases. The authors developed a new numerical approach, based on 2D FEM solu-tion for the stability analysis. As a result, it has been possible to solve the Hishikari situation. The authors also introduce the concept of the design approach and compare the results obtained by us-ing the approach with the database of the Stability Graph Method for validation. La mine d’or Hishikari se compose de gisements d'Au-AG avec des types de filons épither-maux dont chacun a plusieurs veines qui sont presque parallèle les unes par rapport aux autres et sont inclinées de 70 à 90 degrés. Les veines ont de 1 à 3 m de largueur et elles sont principalement extraites en creusant et en abattant des bancs de roches encaissantes. Hishikari a essayé d’optimiser les dimensions du chantier d’exploitation avec la méthode de graphique de stabilité de Potvin, bien connue comme un outil facile et efficace pour avoir des dimensions de chantier d’exploitation appropriées. Toutefois, la méthode a certaines limites d’application dues à sa sim-plicité de sorte qu’elle a été utilisée seulement dans des cas limités. Les auteurs ont développé une nouvelle approche numérique, basée sur la solution 2D FEM, pour l’analyse de stabilité. Par conséquent, il a été possible d'expliquer la situation de Hishikari. Les auteurs présentent le concept de l'approche et ils comparent les résultats donnés en l'employant avec la base de données de la méthode de graphique de stabilité pour la validation. Die Hishikari-Goldmine besteht aus Au-Ag-Ablagerungen mit epithermalen Adern, die jeweils mehrere Adern aufweisen, die mit einer Neigung zwischen 70 und 90 Grad nahezu parallel zueinander verlaufen. Die Adern haben eine Breite von 1 bis 3 Metern und werden überwiegend durch Vortrieb von Stollen und Bergversatz abgebaut. Hishikari hat versucht, die Abmessungen des Abbauorts durch das Potvins Stabilitätskurvenverfahren zu optimieren, das als einfaches und effizientes Mittel für die Erzielung angemessener Abmessungen des Abbauorts bekannt ist. Das Verfahren weist jedoch aufgrund seiner Einfachheit einige Anwendungsbeschränkungen auf, so dass es nur in einigen Fällen benutzt worden ist. Vor diesem Hintergrund haben die Autoren einen neuen numerischen Ansatz entwickelt, der hinsichtlich der Stabilitätsanalyse auf der 2D-FEM-Lösung beruht. Dadurch wurde es möglich, das Problem von Hishikari zu lösen. In diesem Dokument stellen die Autoren die Grundlagen des Ansatzes vor und vergleichen die erzielten Resultate durch Benutzung der Datenbank des Stabilitätskurvenverfahrens zur Validierung.

Jan 1, 2003

By P. Altounyan, K. Akermann, T. Van den Berg

Amandelbult Mine is currently undertaking a trial to mechanise the mining of the UG2 reef through the introduction of room and pillar mining. As part of the trial, a system of managing the control of the hanging wall has been introduced, based on systems and technology that are proving successful in the nearby coal mining industry. The principal features are the use of a high bond strength, stiff bolting system which can be easily installed to a high standard, and a range of in situ tests and measurements to optimise the level of support installed to control the movement of the hanging wall. The rock bolt system and the measurements and tests described are new to the platinum mining industry. The paper describes these systems and their adaptation and application to hard rock mining. La Mine d’Amandelbult est actuellement dans des essais en vue de mécaniser l’extraction dans la veine UG2 grâce à l’introduction d’une exploitation par chambres et piliers. Dans le cadre de ces essais, un système de gestion de la paroi suspendue a été introduit, base sur des systèmes et une technologie qui prouvent donner de bons résultats dans l’industrie voisine d’extraction de la houille. Les caractéristiques principales sont l’utilisation d’un système de verrouillage raide et à forte adhérence qui peut être installé à un haut niveau de qualité et une gamme d’essais et de mesures in situ pour optimiser le niveau de soutien installé pour contrôler le mouvement de la paroi suspendue. Le système de verrouillage de la roche ainsi que les mesures et les essais décrits sont une nouveauté dans l’industrie minière du platine. La communication décrit ces systèmes ainsi que leur adaptation et leur application à l’exploitation minière en roche dure. Amandelbult Mine unternimmt gegenwärtig einen Test um den Abbau des UG2 Riffs durchEinführung des Kammerpfeilbau zu mechanisieren. Als Teil dieses Tests wurde ein System zur Kontrolle der Stollenfirstes eingeführt, welches auf jenen Systemen und Technologien basiert, diesich im nahe gelegenen Kohlebergbau als erfolgreich erwiesen. Die prinzipiellen Charakteristikasind der Gebrauch von einem steifen Bolzensytem mit hohem Verbundwiderstand die leicht zueinem hohen Standard gebracht werden können, und eine Reihe von in-situ Tests und Messungenum das Niveau der installierten Unterstützung zu optimieren, und um die Bewegung desStollenfirstes zu kontrollieren. Das Gesteinsbolzensystem, die Messungen und die Tests, diebeschrieben werden, sind neu in der Platinbergbauindustrie. Diese Arbeit beschreibt diese Systeme, deren Anpassung und Anwendung im Hartgesteinsbergbau.

Jan 1, 2003

By S. Okubo, K. Fukui

Empirical equations established for estimating the rock strength of the working face based on the cutting forces of a tunnel boring machines (TBM) are further examined and discussed with respect to the dominant factors affecting TBM performance. Constants in the equations are related to TBM-specific parameters such as excavation (tunnel) diameter, cutter diameter, and cutter distance. The relationship between the constants and the TBM specifications is examined in this study on the basis of data collected at ten tunnels, and it is found that the constants are most strongly influenced by the cutter diameter and tunnel diameter. Zur Schätzung der Gesteinsfestigkeit an der Arbeitsfläche ermittelte empirische Gleichungen, die auf den Schneidekräften von Tunnelbohrmaschinen (TBM) beruhen, wurden weiter im Hinblick auf die vorherrschenden, die Leistung der TBM beeinflussenden Faktoren hin untersucht und diskutiert. In der Gleichung enthaltene Konstanten werden zu den TBM-spezifischen Parametern wie Auschachtungs- (Tunnel) Durchmesser, Schneidendurchmesser und Schachtlänge in Beziehung gesetzt. Die Beziehung zwischen diesen Konstanten und den technischen Daten der TBM wird in dieser Studie auf der Basis der bei 10 Tunnelbauten gesammelten Daten untersucht. Dabei wurde gefunden, dass diese Konstanten am stärksten von den Durchmessern der Schneiden und der Tunnel beeinflusst werden. Cette étude examine et discute les équations empiriques permettant d'estimer la résistance de la roche attaquée aux forces de coupe des tunneliers dans le cadre de l'étude des facteurs dominants affectant les performances des tunneliers. Les constantes de ces équations concernent les paramètres spécifiques des tunneliers comme le diamètre d'excavation (du tunnel), le diamètre du couteau et la distance de coupe. Cette étude examine le rapport entre ces constantes et les caractéristiques techniques des tunneliers d'après des données collectées dans dix tunnels et elle conclut que ces constantes sont principalement influencées par le diamètre du couteau et le diamètre du tunnel.

Jan 1, 2003

By J. Werfling, J. R. Kiehl

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

Jan 1, 2003

A well known rock mass classification system has been altered slightly to address the issues found under remnant mining conditions. By detail study of the expected fracture patterns and local geology, the rock mass is classified to indicate the condition of the hanging wall prior to mining. The risk level of each mining step is evaluated by calculating input parameters for computer simulations from the actual rock mass condition. Seismic activity is catered for by the understanding that large event rates and large magnitude events reduce the quality of the local rock mass and that the rock mass stiffness should be adapted accordingly. A case study is presented to test parts of the protocol. Un système connu de classification des masses rocheuses a été légèrement modifié pour faire face aux questions posées par les conditions d’extraction de débris. Une étude détaillée des diagrammes de fragmentation et de la géologie locale permet de classer la masse rocheuse pour indiquer la condition du toit avant l’extraction. Le niveau de risque de chaque étape minière est évalué en calculant les paramètres d’entrée pour simulation par ordinateur à partir de la condition réelle de la masse rocheuse. L’activité sismique est prise en compte avec la réalisation que les taux de larges évènements et les évènements de large magnitude réduisent la qualité de la masse rocheuse locale et que la raideur de la masse rocheuse doit donc être adaptée. Une étude de cas est présentée pour tester des sections du protocole. Ein sehr bekanntes Gesteinsmassenklassifikationssystem wurde abgeändert um die Probleme zu behandeln die unter Restabbaukonditionen angetroffen werden. Durch detaillierstes Studium der der zu erwartenden Bruchmuster und der lokalen geologischen Verhältnisse wird die Gesteinsmasse in Hinblick auf die Konditionen der Flözoberseite klassifiziert. Das Risikoniveau für jeden Abbauschritt wird durch die Eingabeparameter aktuellen Gesteinsmassenkondition für die Computersimulation evaluiert. Für die Seismische Aktivitäten wird Sorge getragen durch das Verständnis, daß große Ereignisraten und Ereignisse hoher Größenklassen die Qualität der lokalen Gesteinsmasse reduzieren und daß die Gesteinsmassensteifheit entsprechend adaptiert werden sollte. Eine Fallstudie um Teile des Protokolls zu testen wird präsentiert.

Jan 1, 2003

By F. Pinto, J. V. Lemos, A. Sousa, L. Ribeiro e Sousa

The Rossio railway tunnel was built in 1890 crossing several formations involving limestones, basalts and also sandy and clayey formations. Due to the fact that it is an old underground structure rehabilitation and repair works were performed, namely at Km 0,900 and in a zone crossed by a new tunnel from the Lisbon Metro. Reinforcement support systems were designed in the Rossio tunnel in order to prevent its stability. In this paper, repair works and anchor tests performed at km 0,900 are presented, as well as the monitoring system implemented in order to observe the structural effects induced by the construction of the works. For the interpretation of the obtained information complex 3D models was built, permitting the simulation of the sequential excavation scheme used, non-linear behaviour of the different formations, and the support systems used. Der 1890 erbaute Rossio Eisenbahntunnel durchoertert mehrere Formationen, einschliesslich einer Kalkstein-, Basalt- sowie einer sandigen und tonigen Formation. Auf Grund des Alters des unterirdischen Bauwerks wurden Instandsetzungs- und Reparaturarbeiten im Bereich km 0,900 sowie im Kreuzungsbereich mit einem neuen Tunnel der Lissabonner U-Bahn durchgeführt. Aussteifungssysteme wurden entworfen, um die Stabilität des Rossio Tunnels zu gewährleisten. Im Folgenden werden die Instandsetzungsarbeiten und Anker Tests im Bereich km 0,900 sowie das Messystem zur Ueberwachung der strukturellen Auswirkungen der Bauarbeiten dargestellt. Zur Interpretation der gewonnenen Informationen wurden komplexe 3D Modelle entwickelt, die eine Simulation des Bauablaufs und die Anwendung nichtlinearer Stoffgesetze fuer die verschiedenen Formationen und Aussteifungssysteme ermöglichten. Le Tunnel ferroviaire du Rossio a été construit en 1890, traversant des différents terrains comme des calcaires, des basaltes et aussi des formations limoneuses et sableuses. Dû à l’ancienneté de l’ouvrage, des travaux de réhabilitation et réparation ont été faits, nomment au km 0,900 et dans la zone traversée par le nouveau tunnel du Metro de Lisbonne. Des systèmes de support renforcé ont été conçus pour le Tunnel du Rossio de façon à rassurer sa stabilité. Dans ce papier, on présente les travaux de réparation et les essais d’ancrage réalisés au km 0,900, et aussi, le système d’auscultation mise au point pour l’observation des effets structuraux induits par les travaux. De façon à interpréter l’information résultant de l’observation, des modèles 3D complexes ont été utilisés, permettant la simulation de la méthode séquentielle de l’excavation, du comportement non - linéaire du terrain et, aussi les systèmes de support utilisés.

Jan 1, 2003

By N. Hanief

This research involves the investigation of phase transformations in the platinum-chromium coated system. Single-layer 0.1 µm platinum coatings were deposited via electron beam deposition on 99.98 percent pure chromium substrates. Specimens were subjected to systematic heat treatment in a vacuum furnace at 900°C for up to 20 hours. Phase formation and the changes in surface morphology were investigated by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).Both CrPt and Cr3Pt phases are formed during heat treatment for different times at 900°C. Significant changes in the morphology of this coated system were detected after heat treatment at 900°C for 20 hours.

Jan 1, 2012

By Q. G. Reynolds

Keywords: Pyrometallurgy, furnace, DC, reverse polarity, dual-electrode The dual-electrode direct current (DC) arc furnace uses two graphite electrodes, one connected as cathode, and one as anode. Such an arrangement avoids some of the design difficulties associated with the anode hearth traditionally used in single electrode and twin-cathode DC furnaces, but can introduce other design and operational difficulties including deflection of the arcs toward the furnace walls. Counter-intuitively, both arc jets in a dual-electrode furnace travel from the electrode down to the bath surface, despite carrying electric current in opposite directions ? this is suggested in the theory of the governing equations of arc formation, and confirmed by experiments using high-speed photography. The dual-electrode arc system at small pilot-plant scale is studied using a transient magneto-hydrodynamic model capable of predicting arc deflection and interaction from first principles, and the results are compared to the behaviour of twin-cathode systems at similar power. Finally, a simple arrangement of the furnace busbars, M configuration, is shown to provide some passive protection against arc deflection.

Jan 1, 2011

By J. W. Klokow, K. L. Riemer, R. I. L. Ferreira

As a result of the increased depth of mining in the South African gold mining industry mining induced seismicity is a severe problem. One of the strategies within the industry to contain the problem is to incorporate a system of regularly spaced stabilising pillars into mine layouts. At the Driefontein Gold Mine a system of closely spaced dip pillars is used to contain seismic energy emissions. Comparisons of seismic data for several mining clusters initially indicated a possible measure of success in the containment and occurrence of larger events. A detailed analysis of data over a 5-year period since the start of mining however, has revealed a delayed seismic response to the increasing strike spans. Significant changes marked by an increase in certain seismic variables have been observed at mining spans of between 100 to 120 meters and could be of significance to pillar spacing in the design of deep level mining layouts. La sismicité occasionnée par l’exploitation minière est un problème grave dans les mines profondes de l’industrie minière aurifère en Afrique du Sud. Une des stratégies utilisées dans l’industrie a été de maîtriser le problème en incorporant un système de piliers de stabilisation régulièrement espacés dans la disposition des mines. A la Driefontein Gold Mine, un système de piliers de pendage proches les uns des autres est utilisé pour contenir les émissions d’énergie sismique. Au début, des comparaisons de donnés sismiques pour plusieurs groupes d’extraction ont indiqué un succès possible dans la limitation et l’occurrence d’évènements sismiques. Cependant, une analyse détaillée des données sur une période de 5 années a révélé un délai entre la progression de l’extraction et une réponse sismique accrue. Des changements considérables dans les variables sismiques ont été observés dans des intervalles d’extraction entre 100 et 120 mètres, ce qui pourrait être significatif pour l’espacement des piliers dans la conception de la disposition des mines de fond. Resultierend aus den zunehmenden Tiefen des Bergbaus in der südafrikanischer Goldbergbauindustrie stellt sich die vom Bergbau hervorgerufene Seismizität als bedrohliches Problem dar. Es war eine der Strategien innerhalb der Industrie, das Problem dadurch einzudämmen, daß regelmäßig plazierte Stabilisierungspfeiler in den Bergbaulayouts inkorporiert wurden. In der Driefontein Gold Mine wird ein System von knapp aneinandergesetzten im Abfallbereich befindliche Pfeiler benutzt, um seismische Energieemissionen einzudämmen. Vergleiche der seismischen Daten für mehrere Bergbaugruppen zeigten anfangs ein mögliches Maß von Erfolg in der Eindämmung und im Auftreten von größeren Fällen an. Eine ausführliche Analyse von Daten über einen 5jährigen Zeitraum hat jedoch ergeben, daß eine Verzögerung zwischen der Progression des Bergbaus und einer erhöhten seismischen Reaktion besteht. Bedeutende Änderungen in den seismischen Variablen wurden an Bergbauspannen von 100 bis 120 Metern beobachtet und könnten für Abstandsbemessung von Pfeilern im Design des Tiefbergbaulayouts von Bedeutung sein.

Jan 1, 2003

Pyrometallurgy has played a very important role in southern Africa for at least four centuries. It continues to do so, and recent years have seen many exciting developments in pyrometallurgical technology. The wonderfully diverse rich mineral deposits in this area of the world have provided some unique opportunities for industrial processes to be established. The ?Southern African Pyrometallurgy 2006? conference was set up to showcase southern African pyrometallurgical operations, and to provide a forum for the exchange of ideas between people working at various types of smelters. Papers have been obtained from a wide variety of pyrometallurgical plants in southern Africa. These descriptions of plant operations (as well as some history, and highlights of current work) will provide useful reference information for some time to come. Contributions are also included from universities, research organizations, and engineering companies, so that the full spectrum of pyrometallurgical activities can be covered. The plant descriptions will be published on a website, where they can be updated as and when required, with the eventual goal of having a description of every smelter in the region. The conference venue was selected to be the 'Cradle of Humankind' world heritage area, about 40 km from Johannesburg. Not only does this keep the conference within easy reach of the city and yet far enough out into the countryside to allow people to focus on the conference, it is also within easy reach of many pyrometallurgical plants. There is a particular significance to the choice of location, in that the Swartkrans area close to the Sterkfontein Caves is the site of the earliest evidence of the deliberate controlled use of fire by human beings (about 1.3 million years ago), and this is obviously a necessary precursor to pyrometallurgy. The area also lends itself to a very wide range of outdoor, social, and cultural activities to supplement the technical content of the programme. It is hoped that activities such as a hot air balloon safari and visits to the world-renowned Sterkfontein Caves and Wonder Cave will help to make the conference a memorable one for those able to attend. I trust that the ongoing value of the papers and presentations will make all the hard work of the many contributors most worthwhile.

Jan 1, 2006

By C. E. Hales

In an effort to improve efficiencies and reduce costs, AngloGold has embarked on a process to develop and deliver consistent, high quality, tailings based support or construction products to stopes and tunnels on request. A three-phase approach of product conceptualisation, design and delivery has been adopted. To date a substantial amount of laboratory development has taken place with promising results, indicating that the project aims are achievable. Dans un effort pour améliorer le rendement et réduire les coûts, AngloGold s’est embarqué dans une opération qui vise à développer et fournir aux chantiers d’extraction et tunnels, sur demande, des produits de construction ou de support basés sur rejets qui sont réguliers et de haute qualité. Une méthode à trois volets a été adoptée : conception, création et livraison. A ce jour, un développement important en laboratoire s’est produit, avec des résultats pleins de promesses, qui semblent indiquer que les buts du projet peuvent être atteints. In der Bemühung, die Effizienz zu steigern und Kosten zu verringern, hat AngloGold begonnen ein Verfahren zu entwickeln welches auf Anfrage konsistent hochqualitative auf Haufwerk basierender Unterstützung oder Bauprodukte für Abbaustellen und Tunnels entwickelt und liefert Eine Dreiphasenplan zur Produktkonzeptualisierung, Design und Lieferung wurde adoptiert. Bis jetzt hat eine substantielle Anzahl an Laborentwicklung mit vielversprechenden Resultaten stattgefunden und aufgezeigt, daß die Projektziele erreichbar sind.

Jan 1, 2003

By H. Tveit, E. H. Myrhaug, J. K. Tuset

Silicon metal as a commodity material is produced by carbothermic reduction of quartz in electric submerged arc furnaces, where CO2 forms as a by-product. Since 1997 the Norwegian Ferroalloy Producers Association have been engaged in research programmes aiming for reduced CO2-emissions associated with fossil carbon in their processes. One important issue has been to study how charcoal and wood chips perform compared to coal and coke in the silicon process. The ability of the carbon-rich reduction materials to react with SiO-gas is commonly assumed to be of large importance to the performance of the process. Based on laboratory experiments with different carbon materials, combined with estimation of parameters in a mathematical model of the reaction between carbon and SiO-gas, a foundation for a theoretical study of the performance of the carbon materials in a silicon furnace is established.

Jan 1, 2004