Search Documents

By R. T. Jones

Technical publications in the field of mining and metallurgy have existed for a long time. Recent developments in electronic publishing on websites make it possible to disseminate information more widely and cost-effectively than before. Professional societies have an opportunity to serve their members and their industry by publishing high-quality peer-reviewed papers on their websites as well as in printed form. Older publications can be scanned, and optical character recognition used to provide searchable text. Various business models exist around this process. This paper outlines the approach used by the Southern African Institute of Mining and Metallurgy (SAIMM) to provide free open access to their journal papers and conference proceedings, as well as the work being done by OneMine.org to collect technical papers from a number of international societies and make them available to subscribers via a large database. An approach is outlined that should be of benefit to authors, readers, and society at large.

Jan 1, 2012

By L. Malmgren, A. Ansell

This paper deals with the influence from blast induced stress waves on the performance of shotcrete support in the Kiirunavaara mine. Time histories of stress waves from blasting were obtained from measurements during production blasts in the mine, followed by failure mapping. A finite element model, consisting of beam and spring elements, was used to calculate the shotcrete response to vibrations from blasting. The modelling approach was similar to that of a building during an earthquake, with accelerations measured in-situ used as loads. The analysis showed that the calculated adhesive stresses exceeded the strength in the interface between rock and shotcrete near to the blasted ring. It also indicated that tensile rock failure did occur. These types of failure will presumably result in ejection of joint defined rock blocks or rock slabs and will require a ductile support, such as fibre reinforced shotcrete. The predicted failure was confirmed by the mapping, which also showed that the zone of failed shotcrete was much larger in areas with plain shotcrete compared to areas with reinforced shotcrete. L’influence de l’onde de pression générée par les sautages à la mine de fer de Kiruna sur la performance du béton projeté est étudiée dans le présent article. Les ondes créées par les sautages ont été enregistrées et les domages résultants ont été cartographiés. La réponse du béton projeté aux vibrations de sautage est étudiée à l’aide d’un modèle d’éléments finis, constitué de poutres et de ressorts. L’approche est similaire à celle d’un immeuble subissant un tremblement de terre, avec les accélérations internes utilisées comme charges. L’analyse montre qu’à proximité des sautages, la contrainte adhésive dépasse la résistance de l’interface roche-béton. L’analyse confirme aussi l’existence de ruptures en tension. Ces types de rupture induisent probablement l’éjection des blocks définis par les structures du massif rocheux et requierent un support ductil, comme du béton projeté renforcé par exemple. Le type de rupture est confirmé par les observations de terrain, qui montrent aussi une extension plus importante des domages lorsque le béton projeté n’est pas renforcé. In diesem Konferenzbeitrag geht es um den Einfluss, der aus einer Sprengung hervorgerufenen Schwingungswellen auf die Ausführung der Spritzbetonverstärkung in dem Kiirunavaara Bergwerk. Die Aufzeichnungen der Schwingungswellen von Sprengungen gemäß einer Fehlerkartierung beziehen sich auf Messungen, die während der Sprengungen durchgeführt wurden. Ein Finite Elemente Modell, bestehend aus Stab- und Federelementen, wurde für die Berechnung der Spritzbetondeformation in Bezug auf die Schwingungen aus Sprengungen angewendet. Die Modellierungsmethode war ähnlich der eines Gebäudes während eines Erdbebens anhand der gemessenen Beschleunigungen vor Ort, die als Lasten benutzt wurden. Die Untersuchung hat gezeigt, dass die berechnete Haftspannung größer war als die Festigkeit in der Verbindung zwischen Gestein und Spritzbeton in der Nähe des Sprengungscentrums. Die Analyse hat gezeigt, dass die Zugfestigkeit des Gesteins versagte. Diese Arten von Versagen werden als Folge der Herausnahme von Gesteinsbrocken oder Gesteinsplatten erklärt und benötigen eine faserverstärkte Spritzbeton. Das vorausgesagte Versagen bestätigte sich beim Kartieren, welches auch zeigte, dass die Zone des versagenden Spritzbetons in Bereichen mit unverstärktem Spritzbeton viel größer war als in Bereichen mit armierten Spritzbeton.

Jan 1, 2003

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 P. Sharma, J. C. W. Fowler

This paper discusses the wind blast / air blast phenomenon, how it is managed in coal mines and how it might best be managed in other underground mines. L'article qui suit a pour objets de décrire le phénomène de tir a l'air comprimé et les méthodes de modération de celui-ci dans les mines de houille, et d'indiquer de quelle manière il pourrait être surmonté dans d'autres mines souterraines. Dieses Seminararbeit diskutiert die Windexplosion / Luftexplosion Phänomen, wie es in Kohlenberg-werken geleitet wird, und wie es am besten in anderen untertage Bergwerken geleitet werden könnte.

Jan 1, 2003

By Ch. Schroeder, F. Collin, R. Charlier, Y. J. Cui

The paper proposes two numerical models ot the mechanical behaviour of chalk. First, an elasto-plastic constitutive law reproduces the different plastic mechanisms of the chalk and the influence of pore fluids by introducing the concept of suction. Secondly, a model able to reproduce time dependence behaviour. Eventually, the paper gives a simulation of an academic reservoir during depletion and waterflooding phase. Der Artikel stellt zwei numerische Modelle des mechanischen Verhaltens der Kreide vor. Das erste ist ein elasto-plastisches Modell, das verschiedene plastische Mechanismen der Kreide und den Einfluss von Porenflüssigkeit, unter dem Begriff der Suktion, reproduziert. Das zweite Modell berücksichtigt darüberhinaus das zeitabhängige Verhalten. Schliesslich zeigt die Veröffentlichung eine Simulation einer theoretischen Lagerstätte während der Entleerung und der Wasserinjektion. L'article propose deux modèles numériques du comportement mécanique de la craie. Le premier est une loi élasto-plastique qui reproduit les différents mécanismes plastiques de la craie et l'influence du fluide interstitiel par l'introduction de la notion de succion. Le second est un modèle prenant en compte les effets différés. Enfin, l'article présente une simulation d'un réservoir académique durant les phases de déplétion et d'injection d'eau.

Jan 1, 2003

By T. H. Yang, K. K. Lee, Z. Z. Liang, C. A. Tang, L. C. Li, Y. Tsui, L. G. Tham

Abstract: A series of numerical tests of hydraulic fracturing in heterogeneous rocks were performed to investigate the influence of pore pressure magnitude and gradient on initiation and propagation of tensile fractures. The numerical tests were run with a Rock Failure Process Analysis code, F-RFPA2D, incorporated with a Flow-Stress-Damage coupling model (FSD). To investigate the influence of pore pressure magnitude on fracture behaviour, “pinch-off” breaking tests, originally employed by Bridgeman to investigate the effective stress law for tensile fracture in a uniform pore pressure field, were numerically modelled. In another numerical test, a double-notched sample, with fluid pressure in one notch while keeping the other one open to the atmosphere, is numerically extended to investigate how the fluid flow direction or the pore pressure gradient will influence the fracture behaviour. The simulation results show that fracture is strongly influenced by both pore pressure magnitude and pore pressure gradient. Keywords: seepage mechanics; heterogeneous; pore pressure; numerical simulation; failure process ZUSAMMENFASSUNG: Um den Einfluss der Wasserdruckgroesse der Oeffnung und der Porisitaet auf den Bruchentstanden und Verbreiten der Tension von Gebirgen zu beurteilen, wurde viele nummerische Pruefungen auf den hydraulischen Bruch in dem Gebirgen aufgenommen. Diese Pruefungen wurden mittels der Analyse- Software F-RFPA2D und Flow-stress-Damage Coupling model ( FSD) durchgefuehrt. Um den Einfluess der Wasserdruckgroesse der Oeffnung auf den Bruch zu beurteilen, wurden auch Bruchpruefung und nummerische Analogexperimenten gemacht, und dadurch wurde die ganze Phase der Bruchentstanden und Verbreiten wiedergezeigt, und die Ergebnissen ergeben sich, dass die Wasserdruckgroesse der Oeffnung und der Porisitaet sehr viel auf den Bruchentstanden und Verbreiten der Tension von Gebirgen beeinfluessen. Schluesselwoerter: Durchlaessigkeit , ungeleichmaessig, Wasserdruck der Oeffnung, nummerische Analog, Zerstoerungspahse Résumé : Une série de simulations numériques a été ménée pour analyser l’influence de la grandeur de la pression de pore et du gradient sur la naissance et la propagation des fractures de tensions par le biais de la simulation numérique des fractures hydroliques dans des rochers hétérogènes . Le logiciel F-RFPA (Rock Failure Process Analysis code ) intégrant FSD ( Flow-Stress-Damage coupling model ) y a été employé. Les résultats des simultations montrent tout le processus de la naissance et de la propagation des fractures sous la pression de pore. Ces résultats nous ont permis de constater que la grandeur de la pression de pore et le gradient exercent une influence importante sur la naissance des fractures dans les rochers et sur leur mode de propagation . Mots de clé : le mécanisme de transfusion ; l’hétéogénéité ; la pression de pore ; la simultation numérique ; le processus destructif

Jan 1, 2003

By S. Heukelman

Zinc or, a zinc refinery in South Africa, uses oxygen enrichment of up to 26% O2 in its fluidizing air to increase concentrate-throughput in its fluidized bed roasters. The aim of the study is to determine whether O2 enrichment can be reduced by introducing micro-pelletized concentrate into the feed blend, while maintaining concentrate throughput rates and calcine quality. A laboratory scale fluidized roaster was used to determine the strength and oxidation kinetics of suitable micro-pellets. The strength of the pellets was determined by the extent of attrition during roasting. It was found that micro-pelletization decreases the fines in the feed to the roasters; the ?500 µm fraction decreased from 87% to 10%. The micro-pelletized particles do break down during roasting, which increases the -500 µm fraction to 31%. The general morphologies of the roasted particles are similar to those found by previous workers. Micro-pelletized concentrate particles require more time than non-pelletized concentrate particles to oxidize in the roasting step, although this is less than the mean residence time of the Zincor roasters. Roasting micro-pellets in O2-enriched fluidizing air increased the reaction rate.

Jan 1, 2011

By H Möller

The purpose of this paper is to give an overview of the corrosion behaviour of steel in seawater. It is shown that the corrosion products (oxy-hydroxides and calcareous deposits) that are formed during corrosion in seawater have a significant effect on the corrosion behaviour of steel. The chemical composition of the steel determines how protective the oxy-hydroxide corrosion product is. The composition of the seawater influences the nature of the calcareous deposits. This needs to be considered when artificial solutions are used to simulate the corrosion behaviour of steel in seawater. A 3.5% NaCl solution is used frequently for this purpose, but because no calcareous deposits can be formed in this solution, erroneous results in terms of corrosion rates are obtained. The more complex ASTM D1141 artificial solution can be used to include the effects of ions other than Na+ and Cl- in synthetic seawaters. The importance of these other ions on the formation of calcareous deposits is discussed. Keywords: Steel, corrosion, seawater, calcareous deposits, oxy-hydroxides

Jan 1, 2006

By A. P. I. Popoola

Laser coatings are used for a wide variety of applications. TiB2/Ni intermetallic matrix composite coatings were fabricated on Al-substrate by a high power Rofin Sinar Nd: YAG solid-state laser. The characterization of the coatings was carried out by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM/EDS) and X-ray Diffraction (XRD). Electrochemical study of the laser coatings in 3.65 per cent NaCl at room temperature revealed that with very high weight proportion of nickel the corrosion resistance of the coatings deteriorated due the presence of AlB10 phase. 50 wt per cent TiB2+50 wt per cent Ni laser coatings exhibited the highest corrosion resistance in test solution. Keywords Corrosion, protective film, laser surface alloying, reinforcement.

Jan 1, 2011

By J. Basson, L. R. Nelson, L. A. Cramer

The South African based platinum mines produce the world?s majority of platinum metal that is used in autocatalysts and jewellery. As the platinum market is forecast to grow at healthy rates into the future, the South African producers, Anglo Platinum, Impala, Lonmin and Northam are planning to expand in the next decade. Furthermore a number of smaller producers who are accessing other mineral rights are entering the buoyant market. The South African platinum mines have traditionally exploited the Merensky reef of the Bushveld Igneous Complex (BIC); however, the mining of this reef is reaching depths that require significant vertical shaft systems and costly refrigeration for access to the ore bodies at deeper levels. In the past decade all of the producers have begun to mine the less attractive UG2 reef because of its cheaper mining costs. This UG2 reef contains significant quantities of chromite with typically a chrome-to-iron (Cr/Fe) ratio of 1.35. UG2 ores can contain between 10 and 25% Cr2O3 depending upon the reef width and the selected mining method. It is relatively cheap and easy to extract a portion of the chromite from a platinum concentrator tailings stream at a grade of between 40-42% Cr2O3. However it is only in recent years that some ferrochrome producers have begun to source some of their chromite from the tailings of platinum producers. South Africa is also the world?s largest single producer of ferrochrome and supplies much of the world?s stainless steel producers and thus the growing market for their product. As the traditional sources of high Cr/Fe ratio ores have been depleted at the shallow economic depths and thus have become more expensive sources of chromite, technical developments have improved the ability to use fine chromite economically to make acceptable grades of ferrochrome. Thus UG2 fines are now becoming possible cheap sources of acceptable feed to the ferrochrome industry. The abundance of feedstock for ferrochrome production and the lessening dependence on mined material will impact upon the structure of the ferrochrome business in South Africa. With continued platinum mining from UG2 reefs, South Africa is set to remain highly competitive in the world?s ferrochrome/stainless steel industry.

Jan 1, 2004

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 B. O. Odera

The Pt-based alloys have a high potential for replacing some Ni-based superalloys (NBSAs) used in the highest temperature and most aggressive environments, and vanadium would be a beneficial alloying element. Six alloys of average compositions Pt-26.6Al-9.1V, Pt-23.1Al-17.8V,Pt-9.6Al-21.1V, Pt-17.4Al-6.4V, Pt-22.3Al-7.9V, and Pt-6.0Al-10.1V (all in at.%) were manufactured by arc-melting and examined in the as-cast condition using scanning electron microscopy and X-ray diffraction (XRD). Five samples were heat treated at 1 000°C for 1 500 hours and water quenched, then examined. The phases were identified using energy-dispersive X-ray spectroscopy and the identities were confirmed by XRD. In most of the samples, the phases existing in the as-cast condition were different from those at 1 000°C after ~1500 hours heat treatment. A solidification projection, an isothermal section and a liquidus surface projection were determined for the Pt-rich corner.

Jan 1, 2012

By A. Golshani, M. Oda, K. Suzuki, T. Takemura

Anisotropic behaviours of OhshimaOshima granite were investigated by carrying out uniaxial compression tests, together with observations of microcracks under an optical microscope. The elastic modulus tensor of Oshima granite at 10 per cent strength,E10, were calculated using theoretically formulation of elastic modulus tensor in terms of the second-rank crack tensor for pre-existing open microcracks. Furthermore, with the assumption of orthorhombic elasticity, the nine moduli of Oshima granite E10were determined by uniaxial compression test. Twenty-onemoduli of samples, calculated without assuming any symmetry, also showed orthorhombic features. Direction of the symmetry axes agreed well with the orientation of preexisting cracks. Comparison of crack tensor-based formulation results with the experimentally determined one show that the anisotropy of elasticity of Oshima granite is caused by pre-existing open microcracks, not by pre-existing healed microcracks and also crack tensor formulation can be used, as a first-order approximation at least, to describe the anisotropy of Oshima granite induced by pre-existing open microcracks. ZUSAMMENFASSUNG: Das anisotrope Verhalten des Oshima-Granits wurde mit Hilfe voneinachsigen Kompressionstests und durch die Betrachtung von Mikrorissen unter einem optischenLichtmikroskop untersucht. Das Elastizitätsmodul von Oshima-Granit bei 10 Prozent Kraft E10wurde berechnet, indem man die Formulierung des Elastizitätsmodultensors, ausgedrückt alsRisstensor zweiter Ordnung theoretisch auf bereits existierende Mikrorisse angewandt hat.Außerdem wurden die neun Module des Oshima-Granits unter der Annahme orthorhombischerElastizität E10mit einem einachsigen Kompressionstest bestimmt. Einundzwanzig Stichproben,die ohne die Annahme irgendeiner Symmetrie genommen wurden, zeigten ebenfallsorthorhombische Merkmale. Die Richtung der Symmetrieachsen stimmte mit der Orientierungbereits vorhandener Risse überein. Der Vergleich der Ergebnisse der auf dem Risstensorbasierenden Formulierung mit der experimentell bestimmten Formulierung zeigt, dass dieAnisotropie der Elastizität von Oshima-Granit von bereits vorhandenen offenen Mikrorissenverursacht wird, und nicht von vorhandenen vernarbten Mikrorissen, und dass dieRisstensorformulierung auch zumindest für eine Annäherung erster Ordnung benutzt werdenkann, um die durch vorhandene offene Mikrorisse induzierte Anisotropie des Oshima-Granits zubeschreiben. RESUME: Les comportements anisotropes du granit d’Oshima ont été étudiés en réalisant destests de compression simple, et en observant les microfissures au microscope optique. Le tenseurdu module d’élasticité du granit d’Oshima sous une résistance de 10 pourcents, E10, a été calculéen se servant de la formule théorique du tenseur de module d’élasticité basé sur le tenseur defissures de second ordre des microfissures ouvertes préexistantes. En outre, sur base del’hypothèse de l’élasticité orthorhombique, les neuf modules du granit d’Oshima ont étédéterminés par des tests de compression simple. Vingt et un modules d’échantillons, calculés endehors de toute hypothèse de symétrie, ont aussi montré des caractéristiques orthorhombiques. Ladirection des axes de symétrie correspondait bien à l’orientation des fissures préexistantes. Lacomparaison des résultats de la formule basée sur le tenseur de fissures avec les résultatsdéterminés expérimentalement montrent que l’anisotropie de l’élasticité du granit d’Oshimaprovient des microfissures ouvertes préexistantes, et non de microfissures préexistantes referméeset que la formule du tenseur de fissures peut servir, au moins comme première approximation, àdécrire l’anisotropie du granit d’Oshima marqué par des microfissures ouvertes préexistantes.

Jan 1, 2003

By S. Burks

This paper develops the themes explored by the authors at the Fourth International Platinum Conference,. Optimization techniques can be used to significantly increase the value of mining businesses by enabling better long-term planning decisions. Open pit and underground mine design, mine scheduling, cut-off grade and blending, stockpiling, and the linking of these to flexible elements of the metallurgical recovery processes are all evaluated together. Transport or sale of intermediate products and the requirements of the product metal markets can also be considered. Experience shows that net present value (NPV) can potentially be increased by 5-35 per cent or more, usually even before the expenditure of significant amounts of project capital. The case studies presented include: > An existing operation with multiple open pits and PGM concentrators linked to offsite downstream processing facilities, and with infrastructure constraints for which the scheduling of current operations and the potential for expansion were investigated > An existing operation with an integrated portfolio of mines, concentrators, smelter, and refinery, for which the various possible sources of ore for processing were prioritized to match the downstream process plant constraints and the product markets > An underground operation in Zimbabwe for which the optimum mining width was calculated and expansion plans were evaluated > An underground mine with many separate mining sections, for which a revised schedule was developed aiming to keep the shaft system and processing plant at capacity with the highest net value material available at any time throughout the life of mine. In the concluding section of the paper, a few brief notes are included suggesting how the strategic recommendations from enterprise optimization studies may be implemented by the owner's team.

Jan 1, 2013

By D. C. Andersen, G. L. Smith, J. Pearson-Taylor

Following a restructuring of Anglo Platinum Limited in 2004 the strategic long-term planning function has been centralized. This paper describes the revised strategic long-term planning process covering aspects of the planning cycle, systems and methodologies, categorization of capital expenditure, corporate governance and planning tools.

Jan 1, 2006

By N. Gatelier, T. You, J. C. Kandel

ABSTRACT: Underground hydrocarbons storage is a very specific domain for the designer. He is usually free to adjust the section, shape and layout to cope with the geological and geotechnical conditions. This paper presents a panorama of the geotechnical design of mined underground storage caverns, then lists a number of uncommon features encountered in a storage excavated in Sydney, Australia, the Elgas LPG project that had to face major non-isotropic conditions with numerous local variations, impacting on the achievement of the design profiles. Changes in geotechnical design methodology and practice are examined through this project, now in operation, which will have lasted altogether almost ten years. KEY WORDS: underground storage, geotechnical engineering, stability, methodology, design. ZUSAMMENFASSUNG: Die untertaegige Speicherung von Kohlenwasserstoffen unterliegt in der Planung sehr spezifischen Bedingungen. Der planende Ingenieur hat bei der Dimensionierung und Formgebung der Speicherhohlraeume gewisse Freiheiten, muss jedoch vorgefundene geologische und geotechnische Bedingungen beruecksichtigen. Der vorliegende Beitrag gibt zunaechst einen allgemeinen Ueberblick ueber die geotechnische Planung von bergmaennisch aufgefahrenen Speicherhhohlraeumen. Darueber hinaus werden Besonderheiten betrachtet, mit denen das Elgas LPG-Speicherprojekt in einer bergmaennisch aufgefahrenen Kaverne in Sydney, Australien konfrontiert war. Hierbei ging es um die Beruecksichtigung anisotroper Bedingungen mit zusaetzlichen Heterogenitaeten im Gestein und den daraus erwachsenden Schwierigkeiten, die geplante Hohlraumform zu verwirklichen. Ueber einen Zeitraum von fast 10 Jahren, in denen das jetzt in Betrieb befindliche Projekt unterschiedliche Betriebsphasen durchlaufen hat, wurden verschiedene geotechnische Entwurfsverfahren auf ihre Anwendbarkeit geprueft. SCHLUESSELWOERTER: Untergrundspeicherung, Geotechnik, Stabilitaet, Entwurfsverfahren, Planung. RESUME : Le stockage souterrain d’hydrocarbures est un domaine très spécifique pour le concepteur, car celui-ci dispose d'une large liberté pour adapter les sections, les formes et les implantations aux conditions géologiques et géotechniques de l’environnement choisi. Après un panorama de la conception géotechnique des stockages souterrains d’hydrocarbures par la méthode dite des cavités minées, l’accent sera mis sur un certain nombre de particularités rencontrées lors du projet de stockage de GPL de Elgas à Sydney en Australie, creusé dans de très fortes conditions d’anisotropie du massif rocheux, avec de nombreuses variations locales et toutes les implications que cela peut avoir sur le maintien des formes. L’évolution des approches méthodologiques géotechniques durant la dizaine d'années de développement de ce projet depuis les premières études jusqu'à l'exploitation actuelle est également présentée. MOTS-CLEFS : stockage souterrain, géotechnique, stabilité, méthode, conception.

Jan 1, 2003

By M. Arlandi, J. C. Monge

In this paper, the finite element method is used to obtain deformations of a rock tunnel. More than 3,000 numerical simulations and calculations were carried out. The analysis of this results has allowed to achieve mathematical formulations and graphs, to obtain in advance support monitored displacements in tunnelling construction, so they can be predicted before excavation and supporting woks. The application of the presented formulations and charts will aid engineers to control tunnel monitoring, reducing decision time when problems occur. The analysis is limited to cases involving elastic behaviour of the terrain for tunnels of average to good quality in rock, and to excavation sections of average or smaller dimensions for road tunnels. The results show that, in all cases, mathematical expressions to obtain induced displacements around tunnel excavations, have similar pattern than Kirsch (1898) expressions for circular excavations. As corollary of the achieved results, a method to estimate in situ natural geostress ratio K0=sh/sv , by means of convergence measurements, is presented. In diesem Beitrag wurden die Verschiebungen eines Tunnels durch die Methode de Finiten Elemente berechnet. Mehr als 3000 numerische Simulationen und Berechnungen wurden ausgeführt. Die Analyse dieser Resultate hat es ermöglicht, mathematische Formeln und Grafiken zu entwickeln, die zur Voraussage der Verschiebungen in Tunnel dienen, auch unter Betrachtung der verschiedenartigen Abstützungen. So können die Verschiebungen vor den Erdarbeiten und dem Bau der Abstützung abgeschätzt werden. Die abgeleiteten Formeln und Grafiken werden vor allem einen grossen Dienst für Ingenieure bei der Mithilfe zu zeitsparenden Entscheidungen im Tunnelbau und bei der Tunnelkontrolle leisten. Die analysierten Fälle sind auf eine elastische Modellierung des Baugrunds beschränkt, sowie auf eine mittlere bis gute Qualität des Felsens und auf die Aushebung von Abtragungsabschnitten mittlerer oder geringer Grösse für den Strassenverkehr. Die Resultate zeigen, dass in allen Fällen die hergeleiteten Formeln zur Berechnung der durch den Tunnelbau verursachten Verschiebungen um den Tunnel die gleiche mathematische Struktur haben wie diejenigen von Kirsch (1898) für kreisförmigen Bodenaushub. Als Korollarium der ausgeführten Berechnungen wird eine Methode zur Abschätzung der vorherrschenden in situ Geospannungs-Verhälniss K0=sh/sv angegeben, die von den Messungen der Verschiebungen im Tunnel ausgeht. Dans cet article, la méthode des éléments finis est utilisée pour obtenir les déformations d’un tunnel creusé dans la roche. Plus de 3000 simulations numériques et calculs ont été effectuées. L’analyse de ces résultats a permis de définir des modèles mathématiques et des abaques afin de prédire, avant l’excavation et les travaux de soutènement, les déplacements auscultés pendant la construction du tunnel. L’application de ces modèles et abaques permettra donc aux ingénieurs de contrôler les déplacements durant l’auscultation du tunnel et de réduire le temps de décision lorsque des problèmes surviennent. L’analyse est limitée au cas du comportement élastique du terrain pour des tunnels creusés dans de la roche de moyenne a bonne qualité, et à de sections d’excavation de petites à moyennes dimensions pour des tunnels routiers. Les résultats montrent que, dans tous les cas, les expressions mathématiques permettant d’obtenir les déplacements induits autour des excavations de tunnel, présentent des similitudes avec celles de Kirsch (1898) pour des excavations circulaires. Comme corollaire aux résultats obtenus, une méthode pour estimer le rapport des

Jan 1, 2003

By M. Ghoreychi, X. Daupley

ABSTRACT: The paper is devoted to two major aspects related to the abandonment of salt mines: 1)- Long-term risk associated with the mechanical instability of surface and its consequences for public security and properties. 2)- Long term dissolution and transport of salt resulting from its communication with groundwater. Basic characteristic features of salt deposits and mining methods are presented through the studies already undertaken on French mines. This analysis allows to identify major hazards encountered in different traditional salt mines and solution-mining cavities. In particular, the role of overburden (presence and thickness of salt layer in exploitation roof, presence of clayey rocks or hard rocks e.g. dolomite or anhydrite), presence of water-bearing strata and possibly natural brine levels, discontinuities, etc. are discussed. In the second part, the main features of mechanical behaviour of salt (creep, damage) as well as transfer processes of this material are presented. The influence of these aspects on the long term evolution of abandoned salt mines is then analysed. KEY WORDS: exploitation, abandonment, salt, mechanical, stability, transport, solution, brine. ZUSAMMENFASSUNG: Der Artikel bezieht sich auf zwei bedeutende Aspekte beim Salzabbau: 1)-Das langsfristige Risiko zur Bodenoberflächeunbeständigkeit und sein Einfluss über Mensch= und Gütersicherheit. 2)-Die langsfristige Auflösung und Beförderung des Salz beruhen sich auf Studien über französiche Bergbauen. Diese Analyse emöglicht es, die bedeutendesten Risiken in verschiedenen Salzgruben zu identifizieren, bzw. Traditionellen oder durch Auflösung abgebauten. Insbesondere wird die Rolle des Deckgebirges (Vorhandensein und Dicke von Salzschicht am Dach des Grube, Beisein von Tanlager oder hartem Gestein wie Bitterkalk oder Anhydrid), Beisein von wasserhaltigem Boden und/oder gesalzenen Wasserflächen, Trennflächen, usw… erötert. Im zweiten Teil werden die haupsächlichen Eigenschaften des Salzverhaltens (Kriechen und Beschädigung) beschrieben. Ihr Einfluss über das Verhalten von stillgelegten Bergwerken lässt sich analysieren. SCHLÜSSELWÖRTER: Bergwerksbetrieb, Stilllegung, Mechanik, Beständigkeit, Ausbreitung, Aussolung, Solewasser. RESUME: L’article est consacré à deux aspects majeurs liés à l’abandon d’exploitations de sel : 1)- Le risque d’une instabilité à long terme de la surface du sol et son incidence sur la sécurité des personnes et des biens. 2)- La dissolution à long terme et le transport de sel sous l’effet d’une communication avec des eaux souterraines. Les principales caractéristiques de gisements et d’exploitations de sel sont présentées en s’appuyant sur les études antérieures réalisées sur les exploitations en France. Cette analyse permet d’identifier les risques majeurs rencontrés dans différentes mines de sel traditionnelles ou exploitées par dissolution. En particulier, le rôle du recouvrement (présence et épaisseur d’un banc de sel au toit de l’exploitation, présence de terrains argileux ou de roches dures telles que la dolomie ou de l’anhydrite), présence de terrains aquifères ou de nappes salées éventuelles, discontinuités, etc. sont discutées. Dans la deuxième partie, les principaux traits du comportement mécanique du sel (fluage, endommagement) ainsi que les processus de transport de ce matériau sont présentés. L’influence de ces aspects sur le comportement à long terme d’exploitations abandonnées de sel est ensuite analysée. MOTS CLES: exploitation, abandon, mécanique, sel, stabilité, transport, dissolution, saumure.

Jan 1, 2003

By J. Riss, S. Gentier, A. Marache

The study of the hydromechanical behaviour of fractured rock masses requires a detailed knowledge of the isolated fractures. The aim of the paper is the simulation of the evolution of the void space, located between both walls of a fracture, during a shear test under constant normal stress. Results of the mechanical simulation model are first validated then analyzed in detail. We observe that, during the shear process, there is an opening of the fracture with the creation of preferential channels. These channels are determined at the early phase of the shear process (pre-peak phase), and we observe during the post-peak phase that void areas increase in size rather than the creation of new apertures. Die Untersuchung des hydromechanischen Verhaltens eines zerlegten Felsmassivs erfordert genaue Kenntnisse der einzelnen Spalten. Ziel dieses Artikels ist die Simulation der Evolution des Hohlraumes zwischen den beiden Wänden eines Spaltes während eines Abscherungsexperimentes unter konstantem senkrechtem Druck. Die Ergebnisse der Modellierung werden zunächst mit dem Abscherungsexperiment verglichen und dann im Einzelnen ausführlich analysiert. Während des Abscherungsprozesses tritt eine Öffnung des Spaltes auf, die die Bildung von bevorzugten Fliesswegen fördert. Diese Kanäle werden bereits in einer frühen Phase des Abscherungsprozesses (pre-peak Phase) festgelegt. In der post-peak Phase tritt dann eher eine Vergrößerung dieser Kanäle, als die Bildung neuer Hohlräume auf. L’étude du comportement hydromécanique d’un massif rocheux fracturé ne peut se faire sans une connaissance approfondie des fractures le constituant. L’étude présentée dans cet article concerne la simulation de l’évolution de l’espace des vides présent entre les deux épontes d’une fracture au cours d’un essai de cisaillement à contrainte normale constante. Les résultats du modèle sont tout d’abord validés puis analysés en détail. On constate que, au cours du cisaillement, il apparaît une ouverture de la fracture permettant la création de chenaux préférentiels. Ces derniers sont déterminés très tôt dans le cisaillement (phase pré-pic), et on observe dans la phase post-pic davantage un accroissement de la taille des chenaux plutôt que la formation de nouvelles zones de vides.

Jan 1, 2003

By B. Haimson

A new loading apparatus was fabricated and used to conduct true-triaxial compression tests on KTB amphibolite, a crystalline basement rock. Tests in dry jacketed samples reveal that the intermediate principal stress has a significant effect on the onset of dilatancy and on rock strength, contrary to the implicit assumption made by Mohr-type failure criteria. Failure is induced through a shear fracture that dips steeply in the direction of the least principal stress. Experimental results lead to a new generalized strength criterion in terms of all three principal stresses. Unjacketed KTB amphibolite specimens, exposed to confining fluid, are considerably weaker than the jacketed ones, despite the negligible porosity and permeability. Failure is facilitated by several closely spaced subparallel tensile cracks normal to the least stress direction. SEM analysis suggests that microcracks developed upon dilatancy onset are penetrated and extended by the confining fluid, bringing about the unexpected rock failure mechanism at reduced stress levels. Un nouveau dispositif à chargement fut fabriqué et utilisé afin de réaliser un vrai essai de compression tri-axial sur KTB amphibolite, une roche cristalline du sous-sol. Les essais effectués sur échantillons enveloppés et secs révèlent que les contraintes principales intermédiaires affectent considérablement le début de la dilatance et la résistance de la roche, contrairement à la supposition fondée sur le critère de rupture de Mohr. La rupture est produite grâce à une cassure de cisaillement très incliner en direction où la contrainte principale est moindre. Ces résultats expérimentaux indiquent un nouveau critère de rupture général en fonction des trois contraintes principales. Les échantillons de KTB amphibolites sans enveloppe, exposés à un liquide confiné, sont considérablement plus faibles que ceux enveloppés, malgré la porosité et la perméabilité négligeable. La rupture est facilitée par plusieurs fissures de traction adjacentes et sub-parallèles, normales à la plus petite contrainte principale. L’analyse SEM suggère que les micro-fissures développent suivant le début de la dilatance, elles sont pénétrées et agrandies par le liquide confiné, produisant un mécanisme de rupture de roche inattendu, ceci à un niveau de contrainte réduit. Ein neuer Ladungsapparat wurde hergestellt um real - triaxiale Druckfestigkeitsversuche in KTB Amphibolit, einem kristallinen Grundgebirgsgestein, durchzuführen. Messungen in trockenen, bedeckten Proben zeigen that die mittlere Hauptspannung eine bedeutende Wirkung auf das Einsetzen von Dilatanz und auf die Stärke des Gesteins hat, im Gegensatz zu der impliciten Annahme auf Grund von Mohr-ähnlichen Versagungskriterien. Versagen ist induziert durch eine Scherfraktur die sich steil in die Richtung der geringsten Haupspannung nach unten senkt. Messergebnisse führen zu einem neuen, verallgemeinerten Stärke Kriterium dass auf alle drei Hauptspannungen basiert ist. Unbedeckte KTB Amphibolit Proben, die unmittelbar den umgebenden Fluiden ausgesetzt sind, sind wesentlich schwächer als bedeckte, trotz geringfügiger Permeabilität und Porosität. Versagen wird gefördert durch mehrere, nebeneinander liegende, sub-parallele Spannungsbrüche, normal zu der geringsten Spannungsrichtung. SEM Analyse lässt vermuten dass Mikrobrüche, die sich beim Überschreiten der Dilatanzschwelle entwickeln, durch die umgebenden Fluiden fortgepflanzt und weiter verbreitet werden, und unerwartet, auf Grund der reduzierten Spannungswerte, den Versagungsmechanismus des Gesteins einleiten

Jan 1, 2003