Search Documents

By M. G. Wimberger

The Merensky Reef zone, as developed on Impala Platinum?s Rustenburg Operations, displays a gradational mineralized zone, with grades decreasing from the Merensky Pegmatoid Unit into the footwall and hanging wall. A system of identifying a manageable method of defining the mining cut is introduced, termed the grade profile attenuation cut-off grade. Although horizontal grade selectivity is not applied in the mining of the Merensky Reef zone, low extraction of the orebody, due to manageable and non-manageable factors, can contribute to a reduction in revenue, even losses, due to fixed cost contributions in the mining and beneficiation of the ore. A model is proposed that integrates all variables affecting the revenue of the mining operation, including the grade profile attenuation cut-off grade, the extraction factors, commodity prices and exchange rates, utilizing numerical simulation techniques in a PC-based environment. A breakeven extraction factor for a specific cut-off grade is delivered for a range of market conditions. The breakeven extraction factor is a useful guide when designing mining layouts in structurally complex and low metal content areas. Incorporating distribution functions for individual commodity prices and exchange rates into the model provides mineral resource managers with a risk profile for individual mining areas. Shaft areas have varying grade profiles and each area should have individual models run, to prevent generalizations being made about acceptable risk levels on mining areas.

Jan 1, 2004

By W. Kint

More than 10 years ago, one of MECS?s current partners KVT developed the so called SULFOX process for cleaning waste gases containing sulfuric compounds. In this Wet Acid Process (WAP) compounds such as SO2 and H2S, CS2, COS are oxidized over catalyst bed(s) to SO3 and finally sulfuric acid is formed. The individual plants are designed according the feed gas concentrations and customers requirements to keep the investment and operating costs as low as possible. MECS strongly believes the technology we propose will meet all your expectations. Thanks to our vast experience in the construction of sulfuric acid plants (MECS built over 800 sulfuric acid plants worldwide) we were able to design you a very reliable installation. MECS is offering the metallurgical industry, besides our conventional acid plant technology (for strong SO2) and our DynaWave? scrubbing technology (for very low SO2), a SULFOX wet acid plant (for the mid range SO2 concentrations) including an optional upstream DynaWave gas cleaning plant if required. See the figure below. Besides providing advanced technology, MECS is the only company who designs and manufactures its own key critical equipment. We manufacture our own catalyst, mist eliminators, acid distributors and coolers. Because of our in-depth technology knowledge, we understand the critical aspects necessary for making optimum equipment designs. With this combined supply of technology and key critical equipment, we can make a single overall guarantee second to none other in the world.

Jan 1, 2009

By T. Phiri, Antoine Floribert Mulaba-Bafubiandi

Microwave energy has been recently used in minerals processing to speed up the leaching process or to improve the liberation of targeted minerals (Al-Harahshed and Kingman, (2003); Bradshaw et al., (2001)). Applied to the roasting of sulphide minerals, microwaves allow the ?tunning? of calcine types and products quality in addition to the energy savings as opposed to the conventional roasting (Mulaba, 2006). As more than 85% of world zinc is produced through the ?roast-leach-electrowin? route, an attempt was made to optimize cost, energy and product quality for metal extraction process route. The use of microwaves was the alternative process route selected for the optimisation. Pyrite concentrate (0.17% Zn, 0.09% Cu, 35.71% Fe, 43.76% S) and sphalerite concentrate containing 43.81% Zn, 0.37% Cu, 3.86% Fe and 44.39% S were microwave roasted in a multimode cavity of 2.45 GHz with varying power levels and for different durations. The produced calcines were characterized using AAS, XRF, XRD and Mossbauer spectroscopy while the determination of residual Sulphur was used as products quality control tool to ascertain the degree of roasting achieved on the feed. The leachability of the produced calcines in HCl, HNO3, H2SO4 and HNO3 + HCl has been studied in terms of the best leaching yield, process kinetics economics and environmental aspect. With 800 W power for 30 minutes, ZnO and Fe2O3 were formed corresponding to a 70% sulfur removed from sphalerite and 80% from pyrite concentrates respectively. While the roasting of the above concentrates appeared to be a first degree processes, it was noticed that the microwave assisted roasting of sphalerite and pyrite concentrates yielded lower sample surface temperature for a shorter time (i.e.less than 30 minutes) microwave exposition. Longer time (more than 30 minutes) microwave exposure showed a linear increase in temperature in function of power level used. While optimum roasting conditions were found at 800W, 30 minutes, a 10% increase of sulfur removal was noticed while pyrite concentrate was microwave roasted. Sulfuric acid was seen to give higher leaching yield than nitric acid. Zinc dissolution was hindered by the presence of franklinite.

Jan 1, 2007

By H. Ozturk

In this paper, the computer program ‘SHAFT’ developed for estimation of support requirements for circular mine shafts is introduced. Theory of support design is based on the analytical solutions of circular excavations under non-hydrostatic loading (Detourney and St. John1), and Lame’s thick-wall cylinder theory (Timoshenko6). For rock mass strength property determination Hoek-Brown failure criterion (Hoek et al.2) is used. Mainly two types of support, concrete and steel are taken into consideration as a support member. Program is written in Quick Basic language. Input parameters of the program are shaft radius, number of zones having the same properties along the shaft depth, and depth, unit weight, horizontal to vertical stress ratio, GSI, and uniaxial compressive strength of intact rock of each zone, and compressive strength and safety factor of support member. Output of the program is the graphical representation of shaft with the required support member and thickness throughout the depth of the shaft.

Jan 1, 2003

Mineral sand beneficiation plants comprise a complex combination of electrostatic, magnetic and gravity based separation techniques. These are combined and replicated in ways that provide the most efficient and cost effective separation of the valuable components. On line instrumentation has been developed at the JKMRC (eg. conductor/non-conductor(CNC) ) to measure the properties of the dry plant process streams. This paper provides results from the recent development of a novel low cost mass flow meter and discusses their combined use with the CNC instrumentation for the control of dry separation circuits.

Jan 1, 2003

By S. K. Murphy, S. M. Spottiswoode, A. M. Milev, D. Geyser

A portable, stand-alone instrument especially designed for recording strong ground motion was used in this study to create a large database of peak particle velocities measured underground. A total number of 39 sites located in stopes mining Carbon Leader and Ventersdorp Contact Reefs were investigated. Peak particle velocities whith values up to 3 m/s were recorded at some sites. The data recorded on the skin of the excavations were compared to the data recorded by the mine seismic networks to determine the site response. The maximum site response was obtained for source radii of between 5 m and 30 m and events locating within 200 m of the site. The extreme values of peak particle velocities were obtained in cases were the face-area lay within the source radius. Un instrument portable unique spécifiquement conçu pour enregistrer les mouvements dynamiques des terrains, a été utilisé dans cette étude pour créer une base de données importante sur la vélocité maximum des particules, mesurée en souterrain. Un nombre total de 39 sites situés dans les excavations exploitant les récifs appelés ‘Carbon Leader et Ventersdorp Contact Reefs’, a été investigué. Une vélocité maximale avec des valeurs allant jusqu’ à 3 m/s a été enregistrée sur certains sites. Les données enregistrées sur le bord de l’excavation ont été comparées aux données enregistrées par les réseaux séismiques de la mine pour déterminer la réponse du site. La réponse maximum du site a été obtenue pour des sources de rayons entre 5 m et 30 m et des évènements situés dans les 200 m du site. Les valeurs extrêmes de vélocités maximales ont été obtenues pour les cas où la zone de face se trouve à l’intérieur du rayon de la source. Ein mobiles, alleinstehendes Instrument, speziell entworfen um starke Formationsbewegungen aufzuzeichnen, wurde in dieser Studie verwendet um eine große Datenbank von Partikelspitzengeschwindigkeiten, die Untertage gemessen wurden, aufzuzeichnen. Eine Gesamtanzahl von 39 Aufstellungsorten in den Schichtabbauorten vom Carbon Leader und Ventersdorp Contact Reef wurden untersucht. Partikelspitzengeschwindigkeiten mit Werten bis zu 3 m/s wurden an einigen Standorten aufgezeichnet Die an der Oberfläche des Grubenraumes aufgezeichneten Daten wurden mit jenen Daten verglichen, die vom seismischen Netzwerk der Grube notiert wurden, um die örtliche Reaktion des Standortes zu bestimmen. Die maximale Standortreaktion wurde für Ursprungsradien von zwischen 5 m und 30 m erhalten und Ereignissen die sich innerhalb von 200 m vom Standort befanden. Die extremen Werte der Partikelhöchstgeschwindigkeiten wurdenin jenen Fällen erreicht wo sich der Abbaubereich innerhalb des Ursprungsradiuses befand.

Jan 1, 2003

By A. L. Edwards

A two-year study focused on current noise exposure levels in the South African mining industry, aimed at helping the Mine Health and Safety Council of South Africa meet its milestones for eliminating noise-induced hearing loss (NIHL). Methods A multi-task methodology was adapted from international baseline studies to determine the exposure to noise in both large-scale and small- to medium-scale mines. Results On average, 66.7 per cent of the employees sampled in year 1 and 78.4 per cent in year 2 were exposed to noise levels of above the 85 dB A legislated occupational exposure level. Conclusions Information obtained through the study could be developed into a national personal noise exposure database, including audiometric results, equipment noise emission levels and initiatives for noise engineering control by mines and equipment manufacturers to facilitate targets of eliminating NIHL. Keywords Noise exposure levels, mining industry, noise-induced hearing loss

Jan 1, 2011

By A. Rejeb

ABSTRACT: This paper contributes to the study of underground structures in argillaceous media, especially Tournemire argillites (Aveyron, France). The basic results obtained over six years in two experimental drifts at the Tournemire site are presented. In situ measurements cover drift wall temperature, humidity and convergence. Delayed convergence represents around 50-65% of the total measured convergence. Analysis of the measurements has shown that delayed convergence is explained by the viscoplastic behaviour of the argillaceous formations. Lemaitre’s rheological model has been extended to the orthotropic case, as Tournemire argillite is naturally anisotropic. The triaxial creep test results on samples at different orientations enabled the parameters of the Tournemire argillite to be identified in terms of orthotropic viscoplastic law. A plane deformation model, using this rheological law and the initial stress field in the site, was developed to interpret the convergence measurements in the drifts. The computed results match the measurements well, especially during the excavation phase. KEY WORDS: Argillite, convergence, time-dependent behaviour, creep, viscoplasticity, modelling. ZUSAMMENFASSUNG: Der vorliegende Artikel ist ein Beitrag zur Untersuchung der unterirdischen Strukturen tonhaltiger Milieus, insbesondere der Tongesteine von Tournemire (Aveyron, Frankreich). Die wichtigsten Ergebnisse, die in zwei Forschungsstrecken am Standort Tournemine über einen Beobachtungszeitraum von sechs Jahren zusammengetragen wurden, werden hier vorgestellt. Gemessen wurden in situ Temperatur, Feuchtigkeit und Streckenkonvergenz. Von der insgesamt gemessenen Konvergenz sind etwa 50 bis 65 % auf zeitlich verzögerte Konvergenz zurückzuführen. Die Auswertung aller Messungen hat ergeben, dass die zeitverzögerte Konvergenz mit dem viskos-plastischen Verhalten des Tonsteinmassivs zu erklären ist. Aufgrund der naturgemäßen Anisotropie des Tongesteins von Tournemine wurde das rheologische Modell von Lemaitre auf den orthotropen Fall ausgedehnt. Triaxiale Kriechversuche bei jeweils unterschiedlicher Ausrichtung dienten der Ermittlung der einzelnen Parameter des orthotropen, viskos-plastischen Gesetzes. Zur Auswertung der Konvergenzmessungen innerhalb der beiden Strecken wurde unter Beachtung dieses rheologischen Modells sowie des ursprünglichen Spannungszustands vor Ort ein flächiges Deformationsmodell entwickelt. Die Rechenergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Messungen, insbesondere während der Vortriebsphase. SCHLÜSSELWÖRTER: Tongestein, Konvergenz, zeitlich verzögertes Verhalten, Kriechen, Viskoplastizität, Modellbildung. RESUME : Cet article est une contribution à l’étude des structures souterraines dans les milieux argileux, notamment les argilites de Tournemire (Aveyron, France). Les principaux résultats obtenus pendant six années, dans deux galeries d’expérimentation au site de Tournemire, sont présentés. Ces mesures portent sur la température, l’humidité et la convergence des parements des galeries. La convergence différée représente environ 50 à 65% de la convergence totale mesurée. L’analyse de l’ensemble des mesures a montré que la convergence différée est interprétée par le comportement viscoplastique du massif argileux. Etant donné que l’argilite de Tournemire est naturellement anisotrope, le modèle rhéologique de Lemaitre a été étendu au cas orthotrope. Les résultats des essais de fluage triaxial, sur des échantillons à différentes orientations, ont permis de déterminer les paramètres de la loi viscoplastique orthotrope. Un modèle en déformation plane, utilisant cette loi rhéologique et l’état de contrainte initiale dans le site, a été développé en vue d’interpréter les mesures de convergence dans les galeries. Les résultats des calculs sont en bon accord avec les mesures et plus particulièrement durant la phase de creusement. MOTS-CLEFS : argilite, convergence, comportement différé, fluage, viscoplasticité, modélisation.

Jan 1, 2003

By L. K. Smith

The position of Australia as a continuing long-term supplier of mineral sands, and their upgraded products, has been reinforced with the discovery of the extensive mineral reserves in the Murray Basin, an area covering parts of South Australia, New South Wales and Victoria. A major impurity in the Murray Basin is chromium, mainly present in ilmenite concentrates as individual chrome spinel grains. Magnetizing roast treatments are being evaluated as a means of removing the chrome spinel impurity from the ilmenite and as a result of the roast and magnetic separation treatments, the chrome spinels can be expected to be concentrated in the non-magnetic reject fractions. It is from these fractions that attempts were made in this study to recover a chromium-rich product by magnetic fractionation and by application of flotation. The high gauss non-magnetic rejects from the roasting of a primary and a secondary ilmenite fraction were magnetically fractionated to obtain a product with 40.5 and 28.7 per cent Cr2O3,respectively. From the high gauss non-magnetic reject from the roasting of a primary ilmenite, flotation produced a chromium-rich product assaying 29.5 wt per cent Cr2O3at 69.0 per cent recovery. In another test a magnetic fraction assaying 32.9 wt per cent Cr2O3was floated to yield a chromium-rich product with 39.7 wt per cent Cr2O3at 96.4 per cent recovery. X-ray diffraction patterns of all the products indicated that the spinel concentrated was a ferroan magnesiochromite with rutile, ilmenite and hematite as impurities. Since all products were from a single pass, further processing can be expected to remove the impurity minerals and yield higher grade products. The material produced from the Murray Basin ilmenites in this study had similar compositions to commercial chromite ores, except for titania levels that were much higher. The high titania levels were due to residual rutile in the products, but it is expected that this can be removed with further processing. The mineral sand deposits in the Murray Basin are scattered over a wide area and the amount of chromite that may be produced from each of these deposits is unlikely to be sufficient to support an export market. Consequently, any chromite produced in the Murray Basin will most likely need to be processed locally to value added products for a niche market such as chemicals production. Keywords: Murray Basin, ilmenite, chrome spinel, roasting, magnetic separation, chromite ore

Jan 1, 2003

By K. Sugawara, Y. Hirakawa, A. Sato

The rock mass properties such as deformability and permeability are highly dependent on the existence of cracks. The Ratio of Crack Opening Dependency (RCOD) was proposed as a new index to evaluate the deformability of infinite jointed rock mass. The RCOD is defined as the ratio of total amount of crack opening and the total deformation of jointed rock mass. The theoretical relation between the RCOD and the effective compliance of jointed rock mass is discussed and confirmed through two-dimensional numerical analysis by the SC-DDM, together with the applicability to the rock engineering. Les propriétés de masse rocheuse telles que la déformabilité et la perméabilité sont très dépendantes de l'existence de fissures. Le rapport de dépendance d'ouverture des fissures a été proposé comme un nouvel index d'évaluation de la déformabilité de masse rocheuse à assemblage infini. Le rapport de dépendance d'ouverture des fissures est défini comme étant le pourcentage de quantité totale d'ouverture des fissures et de déformation totale de la masse rocheuse assemblée. Le rapport théorique entre le rapport de dépendance d'ouverture des fissures et la compliance efficace de masse rocheuse assemblée sont traités et confirmés au travers d'une analyse numérique à deux dimensions par SC-DDM en même temps que l'applicabilité à l'ingénierie des roches. Die Felsmasseneigenschaften wie Verformbarkeit und Durchlässigkeit sind hochgradig abhängig von dem Vorhandensein von Rissen. Das Verhältnis der Riss-Öffnungsabhängigkeit (RCOD) wurde als neuer Index der Verformbargkeit von infinit zerklüfteter Felsmasse vorgeschlagen. Der RCOD wird als Verhältnis der Gesamtmenge der Rissöffnungen und der Gesamtverformung der zerklüfteten Felsmasse definiert. Die theoretische Beziehung zwischen RCOD und der effektiven Verformbarkeit von zerklüfteter Felsmasse wird diskutiert und durch zweidimensionale numerische Analyse mit SC-DDM bestätigt, zusammen mit der Anwendbarkeit auf Bergbautechnik.

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

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 J. -P. Tshibangu, A. Vervoort, A. Lavrov

Abstract: The aim of the research presented is to study the effect of complex loading schemes on the fracturing process during loading and/or unloading. A first set of experiments was done using a poly-axial cell. These experiments in combination with numerical simulations showed a difference in micro-fracturing (shear and tensile cracks), but not in macro-failure between various loading/ unloading schemes. The second set of experiments was based on the three-point bending test and several cycles with or without rotation between cycles were applied. If the specimen was rotated by 90° or 180° about its long axis between the first and second cycle, no Kaiser effect was observed. Résumé: Le but de la recherche présentée est d’étudier l’effet de schémas de charge complexe sur le processus de fracturation durant la phase de charge et de décharge. Une première série d’expériences était réalisée utilisant une cellule polyaxiale. Ces expériences combinées avec des simulations numériques ont montré une différence de micro-fracturation (fissures de cisaillements et de traction) pour les différents schémas de charge et décharge, mais en ce qui concerne la macro-fracturation ce n’est pas le cas. La deuxième série d’expériences était basée sur des essais de flexion trois points avec plusieurs cycles, avec ou sans rotation entre les cycles. Si l’échantillon est tourné de 90° ou 180° selon le grand axe entre le premier et le second cycle, l’effet Kaiser n’est pas observé. Zusammenfassung: Der Zweck der vorliegenden Forschung bestand darin, den Einfluß von komplizierten Beanspruchungsschemen auf den Bruchprozess im Laufe von Belastung und/oder Entlastung von Gesteinen zu untersuchen. Der erste hier beschriebene Satz von Experimenten wurde mit einer dreiaxialen Belastungsmaschine angestellt. Diese Experimenten zusammen mit dazugehörigen numerischen Simulationen zeigten Unterschiede zwischen Be- und Entlastungsbeanspruchungen in Bezug auf mikrobruchmechanische Mechanismen (d.h. Scher- oder Zugrisse) an, aber nicht in Bezug auf den Makrobruchprozess. Der zweite Satz von Experimenten umfasste Gesteinsbeanspruchung in mehreren Zyklen von Drei-Punkt-Biegung, indem die Gesteinsproben zwischen den Zyklen um einen angegebenen Winkel (0°, 90° oder 180°) gedreht wurden. Falls die Probe um 90° oder 180° gedreht wurde, wurde kein Kaiser-Effekt im zweiten Zyklus beobachtet.

Jan 1, 2003

By Harushige Kusumi, Yuzuru Ashida, Toshiki Watanabe, Toshifumi Matsuoka

ABSTRACT: The technique of various kinds of numerical analysis offered remarkable results to explication of many rock mechanical phenomena. These techniques regarded a rock stratum as a continuum body and solved the governing equation of continuum mechanics by using finite differ-ence method, finite element method and/or others. Using numerical analysis based on continuum mechanics, however, the simulations of destruction phenomena caused by elastic waves and on the other hand, the elastic wave propagation which generated by fracturing events are quite difficult. In this paper, we express a rock stratum by a granular body model and develop a simulation tech-nique can simulate both wave phenomena and destruction phenomena at once. The DEM (discrete element method) simulation results are compared with finite difference solutions of elastic wave equation. Furthermore, we simulate Hopkinson effect by this proposed method. Hopkinson effect is famous as a destruction phenomenon caused by elastic wave propagation. ABRISS: In dieser Studie drücken wird eine Felsschicht durch ein Granularkörpermodell aus und entwickeln eine Simulationstechnik, die sowohl Wellenphänomene als auch Zerstörungsphänomene simulieren kann. Die Ergebnisse der Simulation mit DEM (Diskrete-Elemente-Methode) werden mit denen der Finit-Differenz-Lösung von Gleichungen elastischer Wellen verglichen. Desweiteren simulierten wir den Hopkinson-Effekt mit dieser vorgeschlagenen Methode. Der Hopkinson-Effekt ist als Zerstörungsphänomen berühmt, verursacht durch Fortpflanzung elastischer Wellen. RESUME: Dans cette étude, nous exprimons un lit de roches par un modèle à corps granulaire et développons une technique, permettant de simuler d'un coup le phénomène des ondes et le phé-nomène de destruction. Les résultats de la simulation DEM (méthode d'éléments discrets) sont comparés aux solutions à différence finie de l'équation d'ondes élastiques. En outre, nous simulons l'effet d'Hopkinson par la méthode proposée. L'effet d'Hopkinson est connu comme phénomène de destruction, causé par la propagation d'ondes élastiques.

Jan 1, 2003

By M. Hakala, P. Tolppanen

A method to predict stress-induced failures around excavations based on the mapped geological and rock mechanical information is studied. Totally of 7 km of newly excavated tunnels are mapped in the Inmet’s Pyhäsalmi mine in Finland at depth between 1000 - 1440 m from which the results and conclusions from the firstly mapped 1.7 km of tunnels are reported. The main rock type at the site is very hard volcanite having uniaxial compressive strength of 230 MPa in median and GSI-value 72 - 80. The maximum in situ stress around the tunnels is 65 - 85 MPa. The prediction of observed stress failures was preceded by comparing elastic 3-D simulation results of tunnels with three statistical yield criteria. Read’s or Hoek & Brown’s yielding criteria are found the most relevant, though, the effect of anisotropy was found to be significant. The most important parameters having a correlation with stress failures are the tunnel orientation and the foliation of rock. Also, the rock type and its strength, tunnel shape and the geological anomalies have their effects. Further, a delay time on mapping was found to clearly diminishing of the most violent failures. Une méthode de prédiction des contraintes à la rupture autour d'excavation, établie sur la base de cartographie géologique et d'information sur la mécanique des roches, à été étudiée. Au total, 7 km d'un tunnel nouvellement percé à une profondeur de 1000 à 1400 m ont été cartographiés dans la mine de Inmet’s Pyhäsalmi en Finlande. La roche principale du site est une vulcanite dur ayant une résistance à la compression uniaxiale de 230 MPa (valeur moyenne) et une valeur GSI de 72 - 80. La contrainte in situ maximale autour du tunnel se situe entre 65 et 85 MPa. La prédiction des contraintes à la rupture observées a été évaluée en comparant les résultats d'une simulation 3D d'un tunnel avec trois critères de limite d'élasticité statistiques. Le critère de limite d'élasticité de Read ou de Hoek & Brown’s se trouvent être les plus important, même si les effets de l'anisotropie sont significatifs. Les paramètres les plus importants ayant une corrélation avec la rupture sont l'orientation du tunnel et la foliation de la roche. De plus, le type de roche et sa résistance à la compression, la forme du tunnel et les anomalies géologiques ont aussi leur importance. Finalement, un délai dans la cartographie résulte en une diminution nette des ruptures violentes. Basierend auf kartierten geologischen und felsmechanischen Informationen, wird eine Methode untersucht, um spannngsbedingtes Versagen um Ausbrüche herum vorherzusagen. Insgesamt werden 7 km neu ausgebrochenen Tunnels in einer Tiefe zwischen 1000 und 1400 m in der Inmet Pyhäsalmin Mine in Finnland kartiert. Das hauptsächlich vorkommende Gestein ist sehr hart und vulkanischen Ursprungs mit einer mittleren einachsialen Druckfestigkeit von 230 MPa (Medianwert) und einem GSI-Wert von 72-80. Die maximale In-situ-Spannung im Tunnel beträgt 65-85 MPa. Die Vorhersage von beobachteten Spannungsversagen werden weitergeführt indem man elastische 3-D-Simulationsergebnisse von Tunneln mit drei statistischen Fliesskriterien vergleicht. Read's oder Hoek's Fliesskriteria werden dabei als die relevantesten Kriterien angesehen, obwohl auch der Effekt der Anisotropie als wesentlich erachtet wird. Die wichtigsten Parameter für eine Korrelation von Spannungsversagen sind die Orientierung des Tunnels und die Schieferung der Gesteinsschichten. Desweiteren haben Gesteinsart, Tunnelprofil und geologische Anomalien ihren Einfluss. Ausserdem zeigt sich, dass eine Verzögerung bei der Kartierung die ausgeprägtesten Versagen deutlich verringern.

Jan 1, 2003

By M. Kwasniewski, M. Takahashi

Prismatic samples of a medium-grained sandstone from Slask Colliery (Upper Silesian Coal Basin, Poland) were tested under uniaxial compression, conventional triaxial compression and true triaxial compression conditions. The conventional triaxial compression tests were carried out at confining pressure (p) equal to 12.5, 25.0 and 37.5 MPa. In the true triaxial compression tests the minimum principal stress (s3) was equal to 25.0 MPa and the intermediate principal stress (s2) was 1.5, 2 and 2.5 times higher than s3. Results of the studies show that confining pressure strongly inhibited dilatant behavior of rock samples tested under conventional triaxial compression conditions; the increasing confinement resulted in the growing compaction of the rock material. The effect of dilatancy was also highly suppressed by the intermediate principal stress. While important dilatant, negative volumetric strain corresponded to the peak differential stress at low intermediate principal stress conditions, at high intermediate stresses the rock material was damaged to much lesser extent. As a result, faulting of rock samples in the post-peak region was much more violent and was accompanied by a strong acoustic effect. Les échantillons parallélépipédiques du grès à grains moyens de la mine ‘Slask’ (Bassin Houiller de Haute Silésie, Pologne) ont subi les essais de compression monoaxiale (compression simple), de compression triaxiale conventionnelle (compression triaxale de révolution) et de compression triaxiale vraie. Les essais de la compression triaxiale conventionnelle ont été effectués à la pression de confinement de 12,5, 25,0 et 37,5 MPa. Dans les essais de compression triaxiale vraie la contrainte principale minimale (s3) était de 25,0 MPa et la contrainte principale intermédiaire (s2) était 1,5, 2 et 2,5 fois supérieure de s3. Il résulte des essais que la pression de confinement inhibe fortement le processus de dilatance dans les échantillons testés dans les conditions de compression triaxiale conventionnelle; l’augmentation de la pression provoquait l’augmentation du compactage du matériau rocheux. Le phénomène de dilatance était également limité de façon significative par la contrainte principale intermédiaire. Alors que l’importante déformation volumique négative correspondait à la contrainte différentielle ultime avec les faibles contraintes principales intermédiaires, dans les conditions de fortes contraintes intermédiaires, le matériau rocheux subissait l'endommagement de façon beaucoup moins importante. En résultat, la rupture des échantillons rocheux au stade post-maximum était beaucoup plus violente et accompagnée d’un fort effet acoustique. Prismatische Probekörper des mittelkörnigen Sandsteines aus dem Bergwerk ‘Slask’ (das Oberschlesische Kohlengebiet, Polen) wurden unter der einaxialen Druckbeanspruchung, konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung und der echten dreiaxialen Druckbeanspruchung geprüft. Konventionelle dreiaxiale Druckversuche wurden bei dem Manteldruck von 12,5 25,0 und 37,5 MPa durchgeführt. Bei den echten dreiaxialen Druckversuchen betrug die kleinste Hauptspannung (s3) 25,0 MPa und mittlere Hauptspannung (s2) war 1,5-, 2- und 2,5-mal höher als s3. Aus den durchgeführten Versuchen ergibt sich, dass der Manteldruck die Dilatanzentwicklung bei den Probekörpern unter der konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung stark bremst; die Erhöhung des Druckes rief die ansteigende Kompaktion des Gesteinsmaterials hervor. Die Dilatanz wurde auch durch die mittlere Hauptspannung beschränkt. Während die wesentlichen volumetrischen, dilatanten Verformungen der Grenzdifferenzspannung bei den niedrigen mittleren Hauptspannungen entsprachen, bei den hohen mittleren Hauptspannungen wurde das Gesteinsmaterial viel weniger beschädigt. Im Ergebnis war der Scherbruch der Gesteinsproben im Post-Peak-Bereich viel heftiger und mit kräftigen akustischen Effekten verbunden.

Jan 1, 2003

By Baojun Zhao

Primary lead production using the lead blast furnace in conventional practice is carried out using sinter feed. At YMG, China, the sinter plant has been replaced with a lead ISASMELT furnace. The ISASMELT furnace produces lead bullion plus a high-lead slag, which is cast into lumps to provide a suitable feed for the blast furnace. In the present study the relative microstructures and reduction characteristics of industrial lead sinters and synthetic ISASMELT slag in CO/CO2 gas mixtures have been measured and compared. The microstructure and property changes, and the mechanisms of reduction in each case are examined and discussed. The results of the study are used to explain the successful implementation of cast slag feed in commercial ISASMELT- lead blast furnace practice. Key words: lead slag, lead sinter, lead blast furnace, reduction kinetics and mechanisms

Jan 1, 2008

By C. Haberfield, J. Szymakowski

Recent studies by the authors into the behaviour of jointed rock masses using direct shear testing have confirmed that joint spacing has a significant effect on rock mass strength. The rock mass failure envelopes assessed from these tests have been compared to failure envelopes obtained using the Hoek-Brown GSI criterion. Good agreement between measured and estimated GSI strength envelopes where obtained when joint spacing was considered in the assessment of GSI. Les études récentes conduites par les auteurs sur le comportement des joints rocheux employant l'essai direct de cisaillement ont confirmé que l'espacement a un effet significatif sur la force de la masse rocheuse. Les enveloppes de ruptures obtenues pour ces essais ont été comparées à l'enveloppe de rupture obtenue en utilisant le critère GSI Hoek-Brown. Une bonne corrélation a été constatée entre les enveloppes obtenues expérimentalement et les enveloppes calculées par la méthode GSI quand l'espacement des joints a été pris en considération dans l'évaluation de GSI. Kuerzliche Untersuchungen der Autoren betreffs Reaktionen von gebrochenen Felsmassen zu direkter Scherkraft, bestaetigen, dass die Abstaende von Rissen einen deutlichen Einfluss auf den Widerstand der Felsmassen hat. Die Bruchbereiche der Felsmassen die von diesen Untersuchungen entwickelt wurden, wurden verglichen mit den Bruchbereichen, die man mit der Anwendund der Hoek-Brown GSI Formulierung erhaelt. Eine gute Uebereinstimmung zwischen gemessenen und errechneten GSI Festigkeitsbereichen wurde erzielt, wenn der Abstand der Risse in der Berechnung der GSI in Betracht gezogen wurde.

Jan 1, 2003

By H. Zhu, F. Xu, T. Wang

Abstract : The deformation monitoring data of the middle pier of the in permanent ship lock in Three Gorges revealed several interesting deformation phenomena. Conclusions and explanations are made concerning the phenomena in this paper, based on the finite element and engineering geology analyses. Firstly, the fluctuation of the horizontal transformations can be attributed to the alternate excavation of the two neighbouring ship lock rooms. Secondly, the rock mass discontinuities result in the displacement breaks. Lastly, the main reasons for the one-sided leaning phenomena are the natural stress, which is not evenly distributed, and the presence of discontinuities. This paper presents a valuable reference for studying the ‘individual phenomena’ in geotechnical engineering. ZUSAMMENFASSUNG: Die Beobachtungs claten an der Mittelpier deformation bezüglich Permannenter Schiffsschleuse in den Drei Schluchten offenbaren einige interessante Deformationsphänomene. Die Schlußforgerungen und Erklärungen dazu in dieser Arbeit basseren methodisch anf der ‚’ ‘Endlichen-Elemente-Analzse’ und der ‘Ingenieurnissen-Geograhnie-Analzse’. Erstens kann die Fluktuation der horiyontalen Transformation durch die ungleichzeitige Ausgrabung der zwei benachbarten Schiffsschleusenräume verursacht werden. Zweitens resultzert die Diskontinuität der Felsenmasse ans dem verlagerten Bruch. Drittens: Die Hauptgründe für das Zu-einer-Seite-Neigung-Phänomen in manchen Stellen sind der ungleich eigeteilte natürliche Druck und das vorhandersein der Diskontinuität. Diese Arbeit präsentiert eine wertvolle Referenz für die Untersuchung der Sonderfälle in geotechnischen Bau. Résumé: Cet article a analysé sérieusement et profondément , en utilisant des procèdes d’étude par exemple l’analyse d’éléments défini et celle de la condition géographique de traveaux , des règles typiques de la déformation montrées dans les données surveillantes à propos de la déformation des pierres centrales dans les écluses éternelles du Trois Gorges , on en a tiré une conclusion : 1) le changement des chiffres des déplacements horizontaux des pierres centrales est causé par les creusages séquentiels des cannelure voisines ; 2) l’inclinaison au Nord de toutes les pierres centrales entre les deuxième et troisième chambres d’écluse est causée par la différence de la gravitation entre les deux chambres d’écluse et par l’existence de la surface structurale ; 3) l’existence de la surface structurale cause le changement des chiffres des déplacements horizontaux des pierres centrales au niveau profond . Cet article donne une référence utile pour l’étude du ‘ problème d’indivudualité’( ou les situations anormaux) dans les données surveillantes de la déformation des pierres centrales de la génie civile.

Jan 1, 2003

By S. Marsland

Reference materials have always been important for validating and controlling analytical methods. They have recently become even more important as quality requirements have become more stringent and customer demands for properly verified and controlled results increase. Clients, especially from the resource exploration industry, demand critical validation of all results reported. Mintek has been producing geological and semi-processed ore references since the early 1970s and recently, due to increase in demand, other manufactures have entered the South African market. This paper describes analytical challenges from the customers? perspective, the customers being metallurgists, mine geologists, environmental scientists and geologists from resource companies. Reference materials with their appropriate use and a good understanding, can aid greatly in building confidence in the results, choosing the right laboratory for a project, deciding which set of results is correct and providing evidence to the customers? clients that the best possible results have been obtained

Jan 1, 2007