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By K. Kotwica, P. Gospodarczyk, J. Sosnica, J. Pawlik, Z. Iwulski, K. Pawlik

The paper presents problems resulting from the mobile mining machines functioning and requirements concerning a machine control system, which controls successive operation stages of such machines. The problem is presenting on the example of a mobile hydraulic support to remove residual pillars in copper ore mines. The paper describes an algorithm and a flow chart to be followed when designing a supports control system. Design of control systems to ensure machine function under given circumstances is also presented.

Jan 1, 2003

By M. Lu, E. Broch

Abstract: The formation and mechanism of rock cavern roof arches are studied and effects of rockbolts reinforcement are evaluated. It is concluded that a self-supported roof arch may be formed by the excavation. To stabilize such a roof arch, fully grouted rockbolts are effective. Tensioned cable anchors may have a negative influence on the arch stability. Zusammenfassung: Die Formation und der Mechanismus von Deckenbögen in Bergkavernen wird studiert und der Effekt von Verstärkung mit Bergbolzen wird bewertet. Es wird festgestellt, dass die Exkavation einen selbst-stützenden / freitragenden Deckenbogen formen kann. Eingegossene Bergbolzen sind effektiv um einen solchen Deckenbogen zu stabilisieren. Spannkabel können unter Umständen eine negative Einwirkung auf die Stabilität des Bogens haben. Résumé: Le mécanisme et la formation de voûtes dans les cavernes rocheures sont étudiés et l'effet du renforcement par boulonnage est évalué. Nous arrivons à la conclusion qu'une voûte autosupportêe peut être formée par excavation. Des boulons entièrement scellés par coulis de bêton s'avèrent efficaces pour stabiliser de telles voûtes. Les tirants d'ancrage peuvent quant à eux nuire à la stabilité de la voûte.

Jan 1, 2003

By J. Gummer, M. Williams, S. J. Hawksworth

A common problem encountered in British coal mines is bearing failure on conveyor system idler rollers, which on occasions has led to fires. The UK Mines Inspectorate initiated a study of such failures to assess the potential for ignition of explosive atmospheres. As part of this study HSL have developed a system to measure the temperatures generated within the bearings during controlled failure. Temperatures are measured using both infrared thermal imaging and contact thermometry. The work to date has shown that temperatures well in excess of the auto-ignition temperature of methane can occur.

Jan 1, 2003

By D. J. Steynfaard

Sishen Iron Ore Mine is situated 280 km north-west of Kimberley in the Northern Cape Province of South Africa. The mine produces and sells high quality iron ore of various specifications to various national and international clients. The saleable product is derived from the blending and beneficiation of different types and qualities of hematite iron ore. This paper documents the new developments which were implemented (or are in the process of being implemented) on the mine in the long-term planning, medium-term planning, grade control and material tracking in the beneficiation plant with special attention being paid to the quality of the final, saleable product. The process starts with the long-term planning where the pit shell and pit optimization is determined by Whittle 4X. New developments include the introduction of a linear programming based scheduling system to enhance the long-term schedule generated by Whittle 4X. The LP route was decided on in order to take into account all the constraining factors of the final product that could not be configured in Whittle. To complement this the XPAC Auto Scheduler scheduling package was introduced to do the medium-term mine scheduling. This 18-month rolling plan includes cost parameters to enable the planner to extract a detailed operational budget from the scheduling while ensuring that production standards are maintained and grade constraints are met. The existing grade control system was enhanced with GPS capabilities and a computer system to do material tracking. The high precision GPS system introduced on the shovels allows for the accurate control of the loading procedures at the mining face. Because of the complicated geology and grade composition of blasting blocks it is imperative to accurately differentiate between different materials in the same blasting block and being able to excavate that with the loading equipment. The GPS system on the trucks allows for accurate location monitoring of dumping in order to keep track of specific material types. The state-of-the-art material tracking system developed for Sishen will enable the grade control officer to keep track and record various parameters of the material from its in situ position in the blasting blocks, through the crusher and onto different stockpiles, in various stages of the beneficiation process and onto the blending beds, into the dispatching trains and eventually into the ships for international distribution. These developments elevate the Sishen planning and grade control systems to a new level of service excellence from which management can obtain accurate and timely information on product status. It also enables Sishen to maximize resource utilization while still complying with the tough market constraints.

Jan 1, 2003

By A. M. Bryukhanov, A. G. Mnukhin

The report states accident rates for gassy/dusty coal mines represented as an ergatic system "man – machine - environment" with further analysis by the method of conditional probabilities. A coal mine has been analyzed with allowance for the attending personnel, equipment and environment as a sequence of events and states. Probabilities of operational states have been determined and prediction of mine behavior has been made on the basis of investigation findings for equipment and the personnel states, and analysis of the environment (i.e. mine and mining conditions). Utilization of expert estimation methods has been considered for determining major operational parameters of gassy/dusty mines. The importance of standardized values of permissible occupational risks (permissible probability of accident, PA) is demonstrated. It is also stated that a procedure is essential to determine these values, involving regular check-ups of the integral safety criterion at all mines and further development of customized recommendations for individual mines on efficient improvement of accident situations. Methodology to determine the assessment criteria has been developed and scientifically substantiated for permissible accident rates in hazardous industries.

Jan 1, 2003

By Xu H.

In recent years, the mineral applications dealing with more complex data in distributed environment have grown rapidly. Many mineral and mining organizations have to organize internally and globally distributed manufacturing and experiment sites, which share the roles of databases and other multi-services like software programs. Thus, there are commercial and technical pressures pushing the mineral software vendors to move their current service toward Web service. XML has gained wide acceptance for representing, storing and transferring structured data and documents of many kinds, especially in scientific communities. However, so far there is no such a Markup Language in mineral industry. A XML-based uniform encoding, which is called MineML(Mineral Markup Language), is proposed and developed in this project. The framework of the MineML specification is created. MineML will play the role as shared protocols within mineral domain for archiving, transferring the multi-nature data between the software packages on the desktop over the Internet and sharing the services between users at different sites. Inspired by MLA’s (Mineral Liberation Analyser, JKMRC, University of Queensland, Australia) Mineralogical Data Presentation Program, a proof-of-concept prototype of Web Service is developed here to validate and demonstrate the MineML specification. Certain strategies, specific technologies and tools are adopted to create such an environment. To accomplish that, a set of experimental MineML documents including correlated XML, XSD (schemas) and XSL(stylesheets) documents have been elaborated for archiving, presenting and transferring the mineralogical data information, with the persistence on flexibility and extensibility for generic mineral and mining data handling.

Jan 1, 2003

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

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 D. -H. Park, G. -j. Kim, Y. -J. Park, C. -S. Hong, S. -Y. Choo

To evaluate the quantitative tunnel behavior influenced by characteristics of discontinuity, this pa-per executes the parametric study using 2 and 3-dimensional DEM analysis. First of all, this study finds that displacement and the stress of shortcrete are proportioned to frequency of joint and rockbolt axial force is adversely proportioned too. Secondly, it is found that the most sensitive in-put parameter used in Barton-Bandis(BB) model is residual friction angle. Finally, when joint sets are encountered at tunnel excavation face, to identify the most critical joint orientation is very crucial for a stability of tunnel. La thèse a pour but d’étudier les influences sur la stabilité du tunnel, au niveau du réseau de la discontinuité et de la valeur de sa nature aquis par le projet récemment exécuté en vue de mener à l’analyse quantitative de cette stabilité, en appliquant chaque différent paramètre comme la fréquence de diaclase, la constante de résistance des modèles de Barton-Bandis(BB) ainsi que la relation entre le sens d’excavation du tunnel et le réseau de diaclase en 3 dimensions. En fait, cette étude nous a montré que la fréquence de diaclase s’accroît proportionnellement au déplacement et à la contrainte du béton projeté. L’angle de friction résiduel s’est montré le plus sensible à la stabilité du tunnel parmi les modèles de BB. Aussi à travers l’analyse à 3 dimensions, il s’est vérifié que si l’angle de pente du groupe de diaclase est horizontal entre l’axe du tunnel et la direction, il donne une influence importante sur le comportement du tunnel. En particulier, l’influence était la plus importante sur un fond rocheux dont la diaclase horizontale est grande. Um das quantitative Verhalten des Tunnels zu bewerten, eroertert dieses Papier eine parametrische Studie mit Hilfe der DEM Analyse. Auch wird hier eine zweidimensionale Analyse von Ver-bindungen verschiedener Frequenzen in der Gesteinsmasse, eine sensitive Analyse von allen der im Barton-Bandis-Modell (BB) genutzten Parameter und eine Dreidimensional-Analyse mit ver-schiedenen dreidimensionalen geometrischen Veteilungen von Verbindungen ausgefuehrt. Erstens: Die Studie findet heraus, dass Vedraengung und Druck im Shortcrete proportional zur Frequenz von Verbindungen und Axialkraft der Steinbolzen antiproportinal ist. Zweitens: Es wird herausge-funden, dass die am meisten Sensitiven der im BB-Modell angewendeten Eingaben die am Ende uebriggebliebenen Reibungswinkel sind. Und schliesslich wird herausgefunden, dass wenn Ver-bindungsteile an der Tunnelaushoelungsoberflaeche ausgemacht werden, fuer die Tunnelstabiltaet die Identifikation der meist kritischen Verbindungsorientierung sehr bedeutungsvoll.

Jan 1, 2003

By G. van Aswegen, J. D. Bosman

Gold bearing deposits in the Witwatersrand consist predominantly of narrow tabular conglomerates with quartzite host rock. Extensive mining of these deposits at depth results in significant stresses being induced in the periphery of the tabular excavations. Where remnant pillars are created excessive stresses have resulted in the dynamic failure of the abutments. At the Hartebeestfontein Mine four brittle shear zones have recently been exposed and investigated. For most part, they represent abutment failure into the weaker hangingwall strata, striking parallel to the abutment, dipping towards the stope, with a sense of displacement consistent with closure of the stope from above. These shear zones are similar to those described in various publications by Ortlepp2: they are essentially brittle shear zones characterised by the presence of very finely comminuted ‘rock flour’ on an obviously freshly sheared surface. The angle between the shear zone wall and extension fractures indicate the sense of shear and the intersection of the extension fractures with the shear zone walls define a strong lineation normal to the direction of slip. It is suggested that these structures are referred to as ‘mining induced dynamic brittle shears’. Les gisements d’or du Witwatersrand consistent principalement de conglomérats tabulaires peu épais contenus dans une quartzite mère. Une exploitation poussée de ces gisements en profondeur a pour résultat l’apparition d’importantes contraintes induites à la périphérie des excavations tabulaires. Là où des piliers restants sont créés, des contraintes excessives ont eu pour résultat une rupture dynamique des appuis. Dans la Mine d’Hartebeestfontein, quatre zones fragiles de cisaillement ont été récemment exposées et étudiées. Dans la plupart des cas, elles représentent une rupture des appuis dans les strates moins solides de la paroi suspendue, orientée parallèlement à l’appui, inclinée en direction du chantier d’abattage avec une direction de mouvement consistante avec l’affaissement du toit de la galerie d’abattage. Ces zones de cisaillement sont similaires à celles décrites par Ortlepp2 dans diverses publications: Ce sont essentiellement des zones cisaillement fragiles caractérisées par la présence de « farine de roche » très finement réduite sur une surface évidemment fraîchement cisaillée. L’angle entre la paroi de la zone de cisaillement et les fractures de tension indiquent le sens du cisaillement et l’intersection des fractures de tension avec les parois de la zone de cisaillement définit une forte délinéation perpendiculaire à la direction du glissement. Il est suggéré que l’on se réfère à de telles structures comme des « cisaillements dynamiques fragiles induits par l‘exploitation ». Goldablagerungen im Witwatersrand bestehen überwiegend aus schmalen tabularen Konglomeraten mit Quarzitwirtgestein. Der umfangreiche Abbau dieser Ablagerungen in der Tiefe resultiert in signifikanten Drücken, die auf die Peripherie der tabularen Aushöhlungen wirken. Wo Restpfeiler hergestellt wurden, resultierten exzessive Drücke im dynamischen Versagen der Auflager. In der Hartebeestfontein Grube wurden kürzlich vier spröde Scherzonen freigelegt und untersucht. Zum größten Teil representieren sie Auflagerversagen im Stratum der schwächeren Stollenfirste, parallel zum Auflager verlaufend, in Richtung Abbaustelle abfallend, mit einem gewissen Grad an Verschiebung konsistent mit der Schliessung der Strosse von oben. Diese Scherzonen sind jenen ähnlich, die in den verschiedenen Publikationen von Ortlepp2 beschrieben werden: sie sind im Wesentlichen spröde Scherzonen, charakterisiert durch das Vorhandensein des sehr fein pulverisierten „Gesteinsmehls“ auf einer offensichtlich frisch abgescherten Oberfläche. Der Winkel zwischen der Scherzonenwand und den Bruchverlängerungen deutet die Richtung der Scherung an und die Kreuzung der Bruchverlängerungen mit der Abscherzone grenzt sich gegen eine starke Lineation normal zur Richtung der Lehne ab. Es wird vorgeschlagen, daß diese Strukturen als `vom Abbau verursachte dynamisch spröde Scherungen’ bezeichnet werden.

Jan 1, 2003

By X. M. Prévost

The reassessment of coal reserves has become a matter of urgency and has come as a result of the present situation of the industry, in the context of globalized coal economies, as well as new mining legislation and the advantages and difficulties of domestic coal suppliers. The de Jager report concerning coal reserves, released twenty years ago, can no longer be used as an estimate for accurately forecasting South Africa’s future coal production. The new reserve and resource study will promote the diversification of energy sources and provide a clearer view of the future of coal mining in the country. With plans to increase South Africa’s coal export capacity to approximately 84 million tons by 2005, it is uncertain whether the country really has sufficient reserves to meet this expansion, as well as satisfy the projected increase in inland demand. The face of South Africa’s coal industry and by association, the economy of our coal-dependent country, are both set to change. This is mainly due to factors such as the demise of most of the large collieries over the last approximately twenty years, growing numbers of economic empowerment producers, the emergence of strong competition in the export market, the dawn of Clean Coal Technologies (CCTs) and the Kyoto Protocol The paper will attempt to dispel some of the current myths about coalfields and reserves and highlight potential areas of high quality coal reserves, available mainly to new entrants in the industry. Keywords: Central Basin, Clean coal technologies, Coal combustion, Coal exports, Coalfields, coalLink, Coal reserves, Coal resources, Coal processing, Colliery, Economic empowerment, Discards, Fluidized bed combustion, Low-ash coal, Metallurgical coal, Power generation, Pulverized fuel, Reserve blocks, Richards Bay Coal Terminal, Run-of-mine production, Saleable production, SAMREC Code, South Dunes Coal Terminal, Steam coal, Synthetic fuels.

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By D. Peatfield

The design and operation of coal preparation plants are governed by the inherent quality of the raw coal to be processed, market specifications and the saleable tonnage requirements. Topography influences the layout of the plant but does not affect the process design. The coal market comprises many sectors, each having specific requirements with respect to both size and quality. In turn, these have led to different levels of preparation and the development of specific types of coal preparation plant design. Developments in processing techniques and processing equipment have also influenced the design and now give the preparation engineer numerous permutations in process and equipment selection. This paper gives an overview of the coal industry in general and summarizes some of the developments in the design of plants and technical developments in the areas of dense medium processing, fine coal treatment and equipment design.

Jan 1, 2003

By C. Steve

ABSTRACT: In this paper, the stability evaluation and bifurcation criteria are presented for the Jinping arch dam structure. The bifurcation models in failure status of the arch dam are derived from the uniqueness of the controlling equation of dam behaviours, and the relative phenomena between positive definition of dam structural tangent stiffness and bifurcation are given in the paper. Then the structural collapse criteria for arch dam are discussed based on the energy mode. A stability criterion of dam based on the connection of yield zones is proposed according to the implementation of elasto-plastic FEM (finite element method) numerical analysis. In accordance with this judging method, nonlinear FEM analysis is used for Jinping arch dam. The failure process of the Jinping dam was simulated and yield zones were found under the overloading condition. Keywords: Stability evaluation, bifurcation, failure process, Jinping arch dam ZUSAMMENFASSUNG: In der Verliegenden Arbeit wird ein integrater geomechanisch Modellversuch fuer Jinping Bogenstaumauer Vorgesstellt. Die Bogenstaumauer liegt aut der komplizerten felsformationen. Der Zerstoerungsmechanismus, die Stabilitaetsfaktoren und die Interaktion zwischen der Bogenstaumauer und den Seiltichen. In der Vorliegenden Arbeit wird eine dreidimensionale finite element analyse fuer die seitlichen. Gestein sauflager mittels dem Bruchmodell Vorgestellt, da fuer Jiniping Bogenstaumauer angewandet wird. Ein Bruch mechanismus model einschliesslich der statistischen parameter der Gesteinfes tigkeit wird entauckeit. RÉSUMÉ: Das ce documènt a été faite une analyse d’elemt limité de trois dimensions dn fondement de construction de roche faisant appel au modéle de l’endommagemnet à fracture, analyse appliquée an fondement du bar ragevoute de Jinping. Ce documènt décrit le test de modéle géomecanique intégral pour le barrage-voûte de Jinping L’ampleur du modéle en question constitute l’une de plus importantes en China. Ils correspondent par faitement anx calculs des résultats.

Jan 1, 2003

By I. Gil, J. -C. Roegiers

Abstract Hydraulic fracturing is a technology that has been utilized for more than 50 years in the oil industry. It was originally used for stimulating hard, brittle formations which typically exhibit low permeabilities and roughly linear elastic behavior. Nonetheless, an increasingly important segment of the industry is currently stimulating very soft and poorly consolidated formations; where the assumptions of ideal elasticity and relatively small fluid leakoff fail to hold (e.g. Gulf of Mexico, West Africa, Alaska, East China). In these rocks, hydraulic fracturing stimulation has been used for several years to control and solve critical production problems such as sanding and formation damage (caused during completion and drilling operations). Although successful1, the application of this method has not been accompanied by robust fracturing modeling techniques. In addition, long term production increases were often not materialized. In other words, engineers have been able, via trial-and-error, to avoid major ‘operational’ problems but with no optimization of such treatments. Thus, most hydraulic fracturing projects carried out in poorly consolidated rocks render unexpected results. A recent worldwide survey on net pressures by the Delft Fracturing Consortium (Papanastasiou, 1997) indicated that net pressures encountered in the field are 50% to 100% higher than the net pressures predicted by conventional fracturing simulators. The difference is yet higher for the case of poorly consolidated formations (Pak, 1997). The theory for the construction of a fully coupled elastoplastic three-dimensional hydrofrac simulator, specifically conceived for unconsolidated rocks, is presented in this paper. This novel model calculates the dimensions and changes in shape of the fracture(s) being created during hydraulic fracturing operations. No assumptions are made regarding either shape or geometry of the crack(s). Three main failure criteria are used simultaneously in this model: tensile and shear stresses, and volumetric strain. Incremental forms of the governing equations of equilibrium and fluid flow are presented. The scheme chosen for solving this problem is the finite elements method, which allows both equations to be solved simultaneously at any instant in time. Résumé La fracturation hydraulique est une technologie qu’a été utilisé pour plus que 50 ans dans l'industrie pétrolière. Elle a été utilisée au début pour stimuler les formations dure et fragile que typiquement ont des perméabilités basses et un comportement élastique à peu près linéaire. Néanmoins, un segment plus important de l'industrie stimule actuellement des formations mal consolidées; où les suppositions d'élasticité idéale et de relativement petite fuite de fluide ne se tiennent pas raison (par exemple le Golfe de Mexique, l'Afrique d'ouest, Alaska, la Chine de l'est). Dans ces roches, la stimulation avec fracturation hydraulique a été utilisée pour plusieurs années pour contrôler et résoudre les problèmes critiques de production comme les dommages de formation et d’ensablement (causé pendant les opérations de l'accomplissement et forage). Bien que prospère, l'application de cette méthode n'a pas été accompagnée de techniques robustes pour le modelage de fractures. En outre, les augmentations à long terme de production n'ont pas été souvent concrétisées. En d'autre termes, les ingénieurs ont pu, via le procès et l’erreur, éviter les majeur problèmes ‘opérationnel’ mais avec aucune optimisation de tels traitements. Ainsi, la plupart des projets de fracturation hydraulique ont été exécuté dans des roches mal consolidées et ont rendu résultat totalement inattendu. Une récente étude mondiale sur les pressions nettes par le Consortium Delft pour Fracturer (Papanastasiou, 1997) a indiqué que les pressions nettes qu’ont été rencontré dans le champ sont environ 50% à 100% plus hautes que les pressions nettes prédites par les simulateurs fracturant conventionnels. La différence est pourtant plus importante pour le cas de formations mal consolidées (Pak, 1997). La théorie de construction d'un simulateur elastoplastic d’hydrofrac à trois dimensions entièrement couplé, en particulier conçu pour les roches non consolidés, est présentée dans ce papier. Ce nouveau modèle calcule les dimensions et les changements dans la forme de(s) fracture(s) étant créé pendant les opérations de fracturation hydraulique. Aucune supposition n’a été faites en ce que concernant la forme ou la géométrie

Jan 1, 2003

By D. Fukahori, K. Sugawara, A. Sato

X-ray Computed Tomography (CT) is a nondestructive imaging technique, and its efficiency is widely recognized. In the present paper, X-ray CT is successfully applied for the visualization of water permeation process in rock. A new experimental technique using a tracer, which mainly consists of Potassium Iodide (KI), is proposed, together with the analysis method of the velocity field. The permeation process and the velocity field in rock are concretely visualized and analyzed by considering the conservation of mass of the tracers. La tomographie calculée aux rayons X est une technique de la prise d'images non-destructive et son efficacité est largement reconnue. Dans le présent exposé, la tomographie calculée aux rayons X Radio est appliquée avec succès à la visualisation du procédé de perméation de l'eau dans la roche. Une nouvelle technique expérimentale, se servant d'un identificateur principalement constitué d'iodure de potassium (KI), est proposée avec la méthode de l'analyse du champ des vitesse. Le procédé de perméation et le champ des vitesse dans la roche sont visualisés concrètement et analysés en considérant la conservation de masse des identificateurs. Röntgen-Computer-Tomografie (CT) ist eine nicht-destruktive Bildverarbeitungstechnik, deren Effizienz weit anerkannt ist. In der vorliegenden Arbeit wird Röntgen-CT erfolgreich für die visuelle Darstellung des Wasser-Durchdringungsvorgangs im Fels eingesetzt. Eine neue experimentelle Technit mit einem Tracer, der hauptsächlich aus Kaliumiodid (KI) besteht, wird vorgeschlagen, zusammen mit der Analysemethode des Geschwindigkeitsfelds. Der Durchdringungsprozess und das Geschwindigkeitsfeld im Fels werden konkret visualisiert und analysiert, wobei die Bewahrung der Masse des Tracers berücksichtigt wird.

Jan 1, 2003

By S. C. Everett, I. S. Schache, P. A. Bannister, G. F. Balderson

The Pooncarie Project is located in the Murray Basin region of Australia. This region is a potential new mineral sands province. Due to the geological environment and the lithology of the deposit, these deposits have some technical challenges that need to be addressed prior to their successful development. Within the Pooncarie Project the Ginkgo deposit will be developed first. The technical challenges it presents include its geographical isolation, the requirement to remove substantial quantities of overburden as well as the processing issues raised by the highly weathered nature of the ilmenite family of minerals. Ore characterization bench scale testwork and bulk sample pilot plant programmes have been carried out and the data obtained used to design flowsheets for both the wet plant and mineral separation plant circuits with the flexibility to enable these plants to handle the variable heavy mineral assemblage. In addition to the solving of the processing challenges, technical issues such as removal of overburden for the minimum unit cost, the use of hyper saline water in the dredge pond and the provision of infrastructure, have had to be addressed. None the less, the orebodies making up the Pooncarie Project have many positive features including low slimes content, good rutile and zircon grades and the ability to recover most of the ilmenite family of minerals into acceptable TiO2pigment feedstocks. The development of the project is set to proceed with the establishment of mining operations on the Ginkgo orebody feeding a mineral separation plant at Broken Hill. The initial shipment of products is expected to occur in early 2005.

Jan 1, 2003

By J. Xiao, Y. Jiang, Y. Tanabashi, Z. Song

Modelling the effect of blasting-caused damage, anisotropy of rock masses and excavation sequence on deformational behaviour and stability of large-scale underground caverns is important in the design and information-oriented construction of the pumped storage power plant. A powerful three-dimensional numerical method that can be applied for that purpose is presented in this paper. Damaged range caused by blasting and mechanical properties of rock masses near to the walls of caverns are determined by using the back analysis approach in which three lines of the measurement results during the arch part excavation process were used to verified the simulations. Finally, applying the improved model and properties of rocks, the cavern stability and reinforcement effect of the preliminarily designed support system are also estimated for the safety in the bench excavation process. La création de modèles des effets relatifs aux dommages résultant des explosions, à l’anisotropie des masses rocheuses et à la séquence d’excavation quant au comportement à la déformation et à la stabilité des cavernes souterraines de grandes dimensions est une étape importante dans l’étude et la construction sur ordinateur de centrales hydrauliques à accumulation par pompage. Cet article traite d’une méthode numérique tri-dimensionnelle puissante applicable à cet effet. La gravité des dommages résultant des explosions et les propriétés mécaniques des roches à proximité des parois de la caverne sont déterminées par une analyse du fond dans laquelle les simulations sont vérifiées à l’aide de trois lignes de résultats de mesures prises durant le processus d’excavation de la partie arche. Finalement, la stabilité de la caverne et les effets du renforcement du système de support préalablement conçu sont estimés par application du modèle amélioré et des propriétés de la roche, pour application à la sécurité durant le processus d’excavation en gradins. Nachahmung der Wirkungen von durch Explosionen hervorgerufenen Schäden, Anisotropie der Gesteinsmassen und der Ausschachtungssequenz auf das Verformungsverhalten und die Stabilität großräumiger Untergrundhöhlen ist für das Design und den informationsorientierten Bau von Pumpenkraftwerken wichtig. Entsprechend der Vorgaben in dieser Arbeit kann ein leistungsfähiges, dreidimensionales numerisches Verfahren für diesen Zweck eingesetzt werden. Der durch Explosionen und die mechanischen Eigenschaften des Gesteins bedingte Schadensumfang im Bereich der Höhlenwände kann mit Hilfe eines retroversen Analyseansatzes bestimmt werden, bei dem die drei bei der Ausschachtung resultierenden Messlinien dazu genutzt wurden, die Simulationen zu bestätigen. Abschließend wurde außerdem durch Einsatz verbesserter Modelle und Gesteinseigenschaften die Auswirkungen vorläufig entworfener Unterstützungssystem auf die Höhlenstabilität und Verstärkungswirkungen hinsichtlich der Sicherheit bei Böschungsausschachtung abgeschätzt.

Jan 1, 2003

By S. J. Thomas, P. A. Lilly

With support from the Australian mining industry and the Federal Government, three Australian universities are collaboratively developing flexible-format, web-based course content and delivery in rock mechanics for undergraduate mining engineering students. This paper describes the educational philosophy behind the development and summarises other salient features of the Program. Mit der Unterstuetzung von der austlalischer Bergbauindustrie und der Bundesregierung, drei austlalische Universtaeten in Zusammenarbeit entwickeln flexibel Netzgengruendet auf Lehrganginhalt und Lieferung in Felsgestein fuer Bergbaustudenten. Dieses Schreiben erlautert das Unterrichtsphilosophie hinter der Entwicklung und Zusammenfassung anderer Hauptpunkte von diesem Programm" Avec l'assistance de l'industrie miniere australienne et du gouvernement federal , 3 universites Australiennes collaborent a la mise en place d'un programme de mecanique des sols pour etudiants- ingenieurs en mines. Ce programme serait a la fois flexible et accessible par Internet. Ce document decrit la philosophie pedagogique de ce projet et en souligne les characteres importants.

Jan 1, 2003

By N. Simpson

Low carbon 11.5% chromium stainless steels are finding increasing use in industry as square or rectangular tubing material for the construction of structures by welding. During processing, resistively welded circular pipes are bent into square or rectangular shapes. During this process longitudinal cracks can sometimes develop atone of the inner corners of the section. An investigation has shown that the processing of round into square tubing with very sharp corners can cause excessive cold working at the inner corners of the squared tube. This, together with the high tensile residual stresses and a susceptible microstructure due to the presence of grain boundary carbides, can result in brittle cleavage cracking. Measures that can be used to reduce the problem are described.

Jan 1, 2003