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By F. H. Cornet, D. Ask, O. Stephansson

We have conducted a stress analysis of overcoring stress measurements undertaken at the Zedex Test Site (ZTS) in the Äspö HRL, Sweden. Two different types of overcoring cells have been used at the site: the 9-gauge Borre Probe (CSIR-type) and the 12-gauge CSIRO HI cell. Inversion programs based on the least-squares criterion were developed and calibrated. The primary and secondary stress field in the ZTS were back-calculated using strain data from individual cells as well as from combining data from both cells. We propose that the combination of strain data from the two cells significantly improves the determination of the stress field. A striking result is the good agreement between the re-analysed overcoring data and the existing hydraulic fracturing data. The deviations for the horizontal stresses between the re-analyzed overcoring data and the existing hydraulic fracturing data are approximately 3 MPa. The deviation in the orientation of maximum horizontal stress is approximately 10-20°. Nous avons analysé les résultats de mesures de contrainte par surcarottage réalisées sur le site Zedex, du laboratoire souterrain HRL d’Aspö, en suède. Deux types de cellule de mesure ont été utilisés sur ce site : la cellule à 9 jauges (du type CSIR) et la cellule à 12 jauges (du type CSIRO HI). Un programme d’inversion mettant en œuvre une norme par moindres carrés a été développé et validé. Les champs de contrainte primaires et secondaires du site Zedex ont été évalués d’une part en considérant chaque mesure isolément, d’autre part en intégrant l’ensemble des données de déformation dans une inversion unique. Nos résultats suggèrent que l‘association des diverses mesures dans une intégration unique améliore nettement la détermination du champ de contrainte. Un résultat intéressant est le bon accord entre ces nouveaux résultats et les résultats des mesures par fracturation hydraulique. Les écarts sur l’amplitude des contraintes horizontales est de l’ordre de 3 Mpa, les écarts sur les orientations de l’ordre de 10-20°. Auf dem Zedex Test Gelände im Äspö Festgesteinslabor (HRL) wurde eine Spannungsanalyse mittels Overcoring Spannungsmessungen durchgeführt. Hierzu wurden zwei verschiedene Methoden verwendet: das 9-kanal Borre Gerät (CSIR- Ausführung) und die 12-Kanal CSIRO HI Zelle. Inversionsprogramme, die auf dem “least-squares”- Kriterium basieren, wurden entwickelt und kalibriert. Das primäre und sekundäre Spannungsfeld des Zedex Test Geländes wurde sowohl aus Verformungsdaten individueller Zellen als auch aus Kombination beider Zellen ermittelt. Wir nehmen an, daß die Kombination der Messergebnisse beider Geräte die Bestimmung des Spannungsfeldes signifikant verbessert. Überzeugender Beweis hierfür ist die gute Übereinstimmung der überprüften Overcoring Daten und Ergebnisse aus existierenden Hydraulic Fracturing Versuchen. Die Abweichungen der horizontalen Spannungen aus beiden Datensätzen ist etwa 3 MPa und Abweichungen der Orientierung der größten Horizontalspannung liegen bei etwa 10-20°.

Jan 1, 2003

A wide range of drill holes and process streams are sampled for resource estimation, grade control, and contractual purposes in the minerals industry. However, despite the availability of training courses, conferences and both national and international standards on correct sampling practices, it is still surprising how often little attention is given to ensuring that representative samples are collected for analysis. The reason for this is that the responsibility for sampling is often entrusted to personnel who do not appreciate the significance and importance of sampling, with cost being the main driving force rather than whether the sample is representative of the material from which it was extracted. This seriously undermines the precision and accuracy of the analyses subsequently generated and can render the analysis process a total waste of time and money and expose mining companies to serious, potential, financial losses. Company management needs to reverse this situation and ensure that sampling is given the attention it deserves to generate representative samples for analysis.

Jan 1, 2010

By A. K. Singh, R. Singh, P. K. Mandal

On the basis of in situ study of pillar loading at different sites, an attempt is made in this paper to visualize the development of mining induced stress under varying geo-mining conditions. Field study demonstrated interesting interaction between size of pillar and nature of roof rock mass under the influence of increasing dimension of the excavation. Stiffness of pillars/overburden, extraction ratio and depth cover are observed to be the important parameters for the estimation of mining induced stress over the pillar. These parameters influence, both, the value of ultimate induced stress (vertical) and its range of influence ahead of the face line. Further, it is observed that the change in width/height (w/h) ratio of a pillar has got considerable influence over the nature of mining induced stress over it. Impact of highly dynamic nature of mining induced stress over the natural supports is observed to be the most serious factor for the safety of working under a hard and massive roof rock mass. On the basis of these observations, a conceptual model of interaction between the natural support and overlying strata is discussed in the paper. ZUSAMMENFASSUNG: Aufgrund ist in situ Studium von Säule Beladung an verschiedenen Stellen, ein Versuch in diesem Papier gemacht, die Entwicklung des Bergbaus vostellen sich, Spannung unter Änderung von Geo Bergbau von Bedingungen hat veranlaßt. Feld Studium hat interessante Wechselwirkung zwischen Größe von Säule und Natur von Dach Felsen Masse unter dem Einfluß von Vermehrung Dimension des excavation vorgeführt. Steifheit des Säulen Overburden, Herausziehung Verhältnisses und Tiefe sind beobachtet bedeckt, die wichtigen Parameter für die Schätzung des Bergbaus zu sein, Spannung über der Säule hat veranlaßt. Diese Parameter beeinflussen, beide, der Wert allerletzter veranlaßter Spannung (senkrecht) und sein Bereich des Einflusses voraus von der Gesicht Linie. Weiter ist, es beobachtet, daß die Änderung in Breite Höhe (W H) Verhältnis einer Säule beträchtlichen Einfluß über der Natur des Bergbaus erhalten hat, Spannung hat darüber veranlaßt. Schlag sehr dynamischer Natur des Bergbaus ist Spannung über den natürlichen Stützen beobachtet hat veranlaßt, der ernsteste Faktor für die Sicherheit des Arbeitens unter einer harten und massiven Dach Felsen Masse zu sein. Aufgrund dieser Beobachtungen, ein begriffliches Modell der Wechselwirkung zwischen der natürlichen Stütze und der überlagernde strata ist im Papier diskutiert. RESUME: En se basant sur dans l'étude de situ de chargement de pilier aux sites différents, une tentative est faite dans ce papier pour envisager le développement de creuse la tension persuadée sous varier de conditions de geo creuse. L'étude de champs a démontré l'interaction intéressante entre la taille de pilier et la nature de masse de rocher de toit sous l'influence d'augmenter de dimension de l'excavation. La raideur de piliers overburden, la proportion d'extraction et la couverture de profondeur est observée pour être les paramètres importants pour le jugement de creuse la tension persuadée par-dessus le pilier. Ces paramètres influencent, les deux, la valeur de tension persuadée ultime (vertical) et sa gamme d'influence en avant de la ligne de face. Plus, il est observé que le changement dans la largeur hauteur (le w h) la proportion d'un pilier a reçu l'influence considérable par-dessus la nature de creuse la tension persuadée par-dessus il. L'impact de nature extrêmement dynamique de creuse la tension persuadée par-dessus les soutiens naturels est observé pour être le facteur le plus sérieux pour la sûreté de fonctionnement sous une masse de rocher de toit dure et massive. En se basant sur ces observations, un modèle conceptuel d'interaction entre le soutien naturel et les couches recouvrant est discuté dans le papier.

Jan 1, 2003

By D. Nyungu

Despite observations of spalling and damage of mine excavation wall rock in the Bushveld Complex (BC) over the passage of time, there have been very few time-dependent or creep tests carried out in South Africa on rock, particularly on BC rock types. The research described in this paper deals with the investigation of stress and strain conditions influencing spalling of wall rock in BC mine excavations, and the influence of time on the tensile strength of several BC rock types. Time-dependent laboratory testing of BC rocks was carried out in indirect tension. The results show that the magnitude of the tensile strength of BC rock types is approximately 5% of their uniaxial compressive strength magnitudes. The average long-term uniaxial compressive strength of the BC rocks, interpreted from the axial stress-volumetric strain graphs, is 56% of the UCS value. The long-term tensile strength is shown to be less than 70% of the normal tensile strength. Extension strains at tensile strength failure ranged between 0.16 and 0.21 millistrain. Values corresponding with the long-term tensile strength are less than 70% of this range, namely, 0.11 to 0.15 millistrain. These results represent new knowledge, since such rock testing and analysis does not appear to have been carried out previously on BC rock types. Elastic numerical modelling was carried out to illustrate the extents of tensile stress zones and extension zones around of typical BC mine excavations. The models showed that large zones of extension strain can occur around BC excavations, and that the magnitudes of the extension strain can substantially exceed the critical values determined from the laboratory testing. The implication of this is that there are substantial zones surrounding BC mine excavations that will be prone to time-dependent spalling conditions and perhaps more significant failure.

Jan 1, 2014

By H. Willenberg, J. S. Coggan

ABSTRACT: Although individually both continuum and discontinuum numerical analyses provide useful means to analyze rock slope stability problems, complex failures typically involve mechanisms related to both existing discontinuities (i.e. discontinuum) and deformation and brittle fracture of intact rock (i.e. continuum). One such example is the 1991 Randa rockslide in the southwestern Swiss Alps, where failure involved several complex mechanisms, which require the consideration of progressive failure and rock mass strength degradation. This paper presents results from a series of hybrid finite-/discrete-element models directed towards the explicit modelling of brittle fracturing in natural rock slopes, enabling the modelling of progressive failure, from initiation, through to the development of catastrophic failure, transport and deposition. RÉSUMÉ: Si les modélisations numériques de type continu ou discontinu fournissent des outils utiles pour l’analyse de problèmes de stabilité de pentes rocheuses, elles montrent de sérieuses limitations lorsque des mécanismes de rupture complexes impliquent des processus liés autant aux discontinuités préexistantes qu’au développement progressif de nouvelles fractures. Ceci se retrouve typiquement dans l’exemple de l’éboulement de 1991 à Randa dans les Alpes suisses du sud-ouest, où la rupture a impliqué plusieurs mécanismes complexes nécessitant la prise en considération de la fracturation progressive ainsi que de la dégradation de la résistance des masses rocheuses. Cet article présente des résultats provisoires d'une série de modèles hybrides orientés vers la modélisation explicite de la fracturation de pentes naturelles, permettant la modélisation de fractures progressive de leur initiation jusqu’à leur développement, leur rupture catastrophique, leur transport et leur déposition. ZUSAMMENFASSUNG: Obwohl numerische Kontinuum- und Diskontinuum-Berechnungen einzeln nützliche Ergebnisse zur Stabilitätsanalyse von Felshängen liefern, sind komplexe Felsrutschungen typischerweise mit Mechanismen verbunden, die sowohl durch bestehende Trennflächen (s.a. Diskontinuum-Ansatz) als auch durch die Deformation und das Versagen intakter Felsbereiche (s.a. Kontinuum-Ansatz) bedingt werden. Ein Beispiel für einen solchen Sachverhalt ist der Bergsturz von Randa 1991 im südwestlichen Teil der Schweizer Alpen, bei dem die Rutschung mehrere komplexe Mechanismen umfasste, so dass “progressive failure” und Verminderung der Gebirgsfestigkeit in Betracht gezogen werden müssen. Dieser Artikel beschreibt vorläufige Ergebnisse einer Reihe von hybriden Modellrechnungen (Finite-/Diskrete-Elemente). Diese haben zum Ziel, explizit das bruchhafte Versagen natürlicher Felshänge zu modellieren, wobei das progressives Versagen im ganzen modelliert wird, von der Anfangsphase über die Entwicklung zum katastrophalen Versagen und den Transport und die Ablagerung der Rutschmassen.

Jan 1, 2003

By G. van Aswegen

Large structures in mines (faults, dykes, pillars, abutments) fail when the load exceeds the strength. If the loading system stiffness (LSS, also referred to as the ‘local mine stiffness’) is lower than the stiffness of the structure the failure will be unstable. The greater the difference between these stiffnesses, the greater the energy release during unstable failure. A method has been formulated by which the LSS is established through cost-effective numerical modelling while insight into the structure stiffness (source stiffness - SS) is provided by apparent stiffness, a parameter based on the empirical relation between seismic moment and radiated seismic energy of small seismic events from the area/volume of interest. By plotting LSS vs SS a ‘stiffness diagram’ is constructed that is useful for seismic hazard ranking of different structures. A comparative back-analysis of the Dagbreek fault in Welkom, South Africa, (source of the 1990 Matjhabeng earthquake) and two other nearby faults confirm the applicability of the method. An extension of the method, where ‘hazard magnitude’ is used as a measure of the LSS, allows a ‘stiffness diagram’ to be constructed using seismic data only. Les larges structures dans les exploitations minières (failles, dikes, piliers, culées) s’écroulent lorsque la charge dépasse la résistance. Si la raideur du système de chargement (LSS, aussi appelé la « raideur de la mine locale ») est plus basse que la raideur de la structure, l’éboulement sera instable. Plus la différence est grande entre ces deux raideurs, plus l’énergie dégagée pendant l’éboulement instable est grande. Une méthode a été formulée selon laquelle le LSS est établi par modélisation numérique rentable, tandis que la raideur de la structure (SS – raideur de la source) est établie par la raideur apparente, un paramètre basé sur la relation empirique entre le moment sismique et l’énergie sismique radiée de petits moments sismiques dans l’aire/volume en question. On trace le « diagramme de raideur » en relevant les deux mesures (LSS et SS), ce qui est utile pour classer les risques sismiques de structures différentes. On vérifie l’applicabilité de la méthode en comparant la faille de Welkom, Afrique du Sud (foyer du séisme de Matjhabeng en 1990) avec deux autres failles proches. Une extension de cette méthode, dans laquelle on utilise la « magnitude du risque » comme mesure du LSS, permet de construire le « diagramme de raideur » avec des données sismiques seulement. Große Strukturen in den Gruben (Verwerfungen, Dämme, Pfeiler, Auflager) scheitern, wenn die Last die Stärke übersteigt. Wenn die Steifheit des Ladesystems (LSS, auch bezeichnet als `lokale Grubensteifheit’) niedriger ist als die Steifheit der Struktur wird der Bruch instabil. Je grösser der Unterschied zwischen diesen Steifheiten, desto grösser die Energiefreigabe während des instabilen Bruches. Es wurde eine Methode formuliert, durch die das LSS durch eine kosteneffektive numerisches Modell erstellt wird, während ein Einblick von der offensichtlichen Steifheit in die Struktursteifheit (Quellensteifheit - SS) gegeben ist, ein Parameter der auf der emipirischen Relation zwischen seismischem Moment und ausgestrahlter seismischer Energie von kleinen seismischen Ereignissen vom Interessens-/Volumenbereich basiert. Durch das Kartograpahieren der LSS in Bezug auf die SS wird ein `Steifheitsdiagramm ' konstruiert, welches für seismische Gefahrklassifizierung der unterschiedlichen Strukturen nützlich ist. Eine vergleichende Postanalyse der Dagbreek Verwerfung in Welkom, Südafrika, (Zentrum des Matjhabeng Erdbebens 1990) und in zwei anderen nahe gelegenen Verwerfungen bestätigen die Anwendbarkeit der Methode. Eine Verlängerung der Methode, in der die `Gefahrengröße' als Maß für das LSS verwendet wird, gestattet, daß ein `Steifheitsdiagramm' konstruiert wird, welches nur seismische Daten verwendet.

Jan 1, 2003

By I. Hague

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

Jan 1, 2003

By N. Barton, E. Quadros

This paper addresses the prediction of groutable joint apertures, grout penetration limitations, and possible grout take volumes per cubic metre of rock, as a result of 5 to 10 MPa pre-injection pressures ahead of tunnels. Joints are obviously opened more than in the preceding Lugeon tests, and many rock mass properties can apparently be improved if stable micro-cement based materials are used. Cet article concerne la prédiction des ouvertures des fractures injectables, les limites de pénétration du coulis et les volumes injectés par mètre cube, d’après les résultats des injections à l’avant tête des tunnels sous pressions de 5 à 10 MPa. Evidemment les joints s’ouvrent plus que dans les essais Lugeon précédents. Maintes propriétés du massif peuvent apparemment être améliorés si l’on emploi des coulis a base de micro-ciment stable. Die Publikation widmet sich der Prognose injizierbarer Kluftöffnungen, Grenzwerte für Injektionsreichweiten und erreichbarer Injektionsvolumen pro Kubikmeter injizierter Fels, durch die Anwendung von 5 bis 10 MPa Vorinjektionsdrücken vor der Tunnelfront.Die Klüfte werden offensichtlich weiter geöffnet als in den vorhergegangenen Lugeon Versuchen und mehrere Felsparameter können durch die Verwendung von stabilisierten Micro-Zement basierten Injektionsmaterialien verbessert werden.

Jan 1, 2003

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

Jan 1, 2012

By J. P. Piguet, Y. Wileveau

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

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By 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 R. J. Pine, J. M. Rance, J. S. Coggan

ABSTRACT: The safe design of excavations created in a fractured rock mass is of paramount importance in rock engineering. Depending on the nature of the stress regime acting on an excavation, and the associated deformational behaviour of the rock mass surrounding the excavation, a number of potential failure mechanisms exist. These involve a combination of shear failure on existing joints, extension of critically oriented joints and propagation of new fractures through previously intact rock. Conventional numerical codes usually adopt either a continuum or discontinuum approach; this often results in significant over simplification and kinematic limitations particularly when modelling complex rock mass behaviour in the close vicinity of excavations. This paper describes the results from several case examples using a combined finite element-discrete element code, ELFEN that incorporates a crack propagation mode. Through the use of selected rock engineering examples, the authors demonstrate the potential of the code in the realistic simulation of complex rock failure both in underground and surface excavation applications. RÉSUMÉ: La conception sûre des excavations créées dans une masse de roche fracturée est d'importance primordiale dans la géotechnique. Selon la nature du régime d'effort autour d’une excavation, et le déformation associé de la masse de roche autour de l'excavation, il exsite un certain nombre de mécanismes potentiels d'échec. Ceux-ci comportent une combinaison d'échec de cisaillement sur les joints existants, la prolongation des joints d’orientation critique et la propagation de nouvelles ruptures dans la roche précédemment intacte. Les codes numériques conventionnels adoptent habituellement l’approche, soit d’un continuum, soit de discontinuum; ceci a souvent comme conséquence une sursimplification significative et les limitations cinématiques en particulier en modelant le comportement complexe de la masse de roche très proche des excavations. Cet article décrit les résultats de plusieurs exemples de cas en utilisant un code qui s’agit d’une combination d’élément discret et d'élément fini, ELFEN qui incorpore un mode de propagation de fissure. Par l'utilisation des exemples choisis géotechniques, les auteurs démontrent le potentiel du code dans la simulation réaliste de l'échec complexe de roche pour les applications aux excavations soit au fond soit à l’extérieure. ZUSAMMENFASSUNG: Das sichere Design der Aushöhlungen, die in einer zerbrochenen Felsenmasse verursacht werden, ist vom paramount Wert in der Felsentechnik. Abhängig von der Natur des Druckregimes, das auf einer Aushöhlung und dem dazugehörigen deformationalen Verhalten der Felsenmasse umgibt die Aushöhlung fungiert, bestehen eine Anzahl von möglichen Ausfalleinheiten. Diese beziehen eine Kombination des Scherausfalls auf vorhandenen Verbindungen, Verlängerung der kritisch orientierten Verbindungen und Ausbreitung der neuen Brüche durch vorher intakten Felsen. Herkömmliche numerische Codes nehmen normalerweise entweder ein kontinuum oder discontinuum Annäherung an; dieses ergibt häufig bedeutende Übervereinfachung und kinematische Beschränkungen, besonders wenn es kompliziertes Felsenmasseverhalten in der Nähe der Aushöhlungen modelliert. Dieses Papier beschreibt die Resultate von einigen Fallbeispielen mit einem kombinierten begrenzten Element - getrennten Elementcode, ELFEN, das einen Sprungausbreitungmodus enthält. Durch den Gebrauch von vorgewählten Felsentechnikbeispielen, demonstrieren die Autoren das Potential des Codes in der realistischen Simulation des komplizierten Felsenausfalls bei Anwendungen für beide Tagebaue und Untergrundsaushöhlungen.

Jan 1, 2003

By K. -H. Lux, Z. Hou

ABSTRACT: It is well known in underground mining and waste disposal that the development of excavation damaged zones (EDZ), and thus, hydraulic pathways, is closely related to the excess in the corresponding damage boundary (= long-term strength) of the rock mass and the resulting damage. By integrating short-term and long-term strength, dilatancy, damage and healing into the newly extended Hou/Lux constitutive model for rock salt, it is possible to treat the tertiary creep, to identify the EDZ around underground facilities and to predict the time-dependent development of the EDZ in rock salt. Under in-situ conditions, the EDZ of a 37-year-old drift at the Sondershausen salt mine and the EDZ around a drift dam in rock salt are numerically examined. The numerical analysis gives satisfactory results. RÉSUMÉ: Dans les exploitations minières et le stockage souterrain des déchets, le développement des zones endommagées et fracturées (EDZ – excavation damaged zone), créant des chemins préférentiels pour écoulement, est étroitement lié au contexte géotechnique et à la méthode d’excavation. En intégrant la résistance court et long terme, la dilatance, l’endommagement et le colmatage, le nouveau modèle rhéologique Hou/Lux pour le sel gemme est capable de traiter le fluage tertiaire, d’évaluer l’extension de l’EDZ et de prédire l’évolution de EDZ dans temps autour des ouvrages creusés dans le sel gemme. L’EDZ d’une galerie datée de 37 ans dans la mine de sel de Sondershausen et les EDZ autour de barrage des galeries dans un sel gemme ont été modélisées. Les résultats numériques fournissent des résultats satisfaisants. ZUSAMENFASSUNG: Bekanntlich ist die Entstehung von Auflockerungszonen und damit hydraulischen Wegsamkeiten in der unmittelbaren Umgebung um bergmännische Hohlräume mit der Überschreitung der entsprechenden Schädigungsgrenze eng verbunden. Unter Berücksichtigung der Bruchfestigkeit, Schädigungsgrenze, Dilatanz, Schädigung und Verheilung kann das Stoffmodell Hou/Lux das Verhalten des tertiären Kriechens beschreiben, die Auflockerungszone im Salzgebirge ermitteln und ihre zeitabhängige Ausdehnung vorausberechnen. Mit diesem Stoffmodell werden die Auflockerungszonen einer 37jährigen Strecke in der Salzgrube Sondershausen und die Auflockerungszonen um ein exemplarisches Abdichtungsbauwerk im Salzgebirge numerisch untersucht. Dabei werden zufriedenstellende Berechnungsergebnisse erzielt.

Jan 1, 2003

By J. Whitford

The established crown pillar extraction method at Gold Fields Australia Ltd.’s Crusader Mine, leads to the significant dilution and poor recovery of ore due to caving of the overlying loose rockfill. The application of selectively injecting specifically developed ‘FB200’ ettringite (calcium sulphoaluminate hydrate) type cement grout into loose rockfill to form a stabilised rockfill material, enables an artificial crown pillar to stabilise the surrounding rock mass and prevent caving of the overlying loose rockfill during crown pillar extraction. Investigation of the geomechanical criteria for crown pillar extraction beneath stabilised rockfill has enabled the safe and efficient extraction of two crown pillars at the Crusader Mine. La méthode actuelle d'extraction des piliers horizontaux à la mine Crusader dont la propriétaire est le Goldfields Australia Ltd amène à une dilution sensible du minerai, à cause de l'effondrement du remblai peu compacté qui se trouve au-dessus. Par moyen d'injection sélective du coulis de ciment FB200 ettringite (sulfoaluminate de calcium hydraté) qui a été développé spécifiquement pour cette application, un pilier artificiel est crée et celui-ci empêche l'effondrement du remblai pendant l'extraction du pilier de minerai au-dessous. A la suite des études géotechniques de la méthode, deux piliers horizontaux à la mine Crusader ont été extraites, de manière efficace et sûr. Die feststehende Krone Pfeiler Extraktionsmethode beim Crusader Mine von Gold Fields Australien GmbH, führt wegen caving des overlying lockerer rockfill zur bedeutungsvollen Verdünnung und schlechtem Wiederfinden des Erzes. Der Antrag, ausdrücklich entwickelten 'FB200' ettringite selektiv zu spritzen, (Kalzium-sulphoaluminate-Hydrat) Art kittet Mörtelschlamm in lockeren rockfill, um ein stabilisiertes rockfill-Material zu bilden, ermöglicht einem künstlichen Kronenpfeiler, die umliegende Steinmasse zu stabilisieren und caving des overlying während des Kronenpfeilerherausziehens lockeren rockfill zu verhindern. Untersuchung der geomechanical-Kriterien für Kronenpfeilerherausziehen unter stabilisiertem rockfill hat dem sicheren und tüchtigen Herausziehen von zwei Kronenpfeilern beim Crusader Mine ermöglicht.

Jan 1, 2003

By R. Webber-Youngman

The Department of Mining Engineering at the University of Pretoria accepts that the process of teaching and learning improvement is an ongoing exercise with the ultimate aim to deliver well-rounded mining engineering practitioners. Various challenges impact on the success of this process. An integrated and innovative process was developed and is followed in the Department to overcome these challenges. The aim of the Department is to apply a holistic teaching approach by introducing multiple integrated interventions with regards to teaching and learning strategies. Three phases of this process are discussed in this article, and are illustrated in Figure 1. During the first phase, prior to 1999, several teaching and learning challenges were identified in the Department of Mining Engineering. These challenges are discussed in the next section. In the current phase, a variety of interventions to address the challenges are being developed, implemented (in some cases piloted), and evaluated. The future phases will focus on the improvement, successes, and full roll-out of current interventions, as well as on training, development, and support for all staff members to participate in the process. (Figure 1)

Jan 1, 2011

By D. Boldini, R. Lackner, H. A. Mang

ABSTRACT: In this paper, the strong interaction between the hardening shotcrete lining and the surrounding ground in NATM tunneling is investigated by means of axisymmetric analyses, accounting for the three-dimensional nature of the excavation process. The effect of the hydration of shotcrete on strength, stiffness, chemical shrinkage as well as microcracking and creep are accounted for. For the description of the mechanical behavior of the ground, a multi-surface plasticity model is employed. The performed analyses of the excavation process provide insight into the influence of each phenomenon accounted for in the material model for shotcrete on the response of the ground-shotcrete compound structure. ZUSAMMENFASSUNG: In diesem Beitrag soll die Interaktion zwischen dem erhärtenden Spritzbeton und dem Boden auf der Basis axisymmetrischer Berechnungen untersucht werden. Derartige Berechnungen ermöglichen die Berücksichtigung des drei-dimensionalen Charakters des Vortriebprozesses. Die Auswirkung der Hydratation auf die Entwicklung der Festigkeit, Steifigkeit und der chemischen Schwindverzerrungen, sowie das Reißen und das Kriechen des Spritzbetons wurde berücksichtigt. Das mechanische Verhalten des Bodens wurde mittels eines Mehrflächenplastizitätsmodells simuliert. Die durchgeführten Berechnungen des Vortriebprozesses geben Einblicke in die Auswirkungen der Spritzbetoneigenschaften auf das Tragverhalten des Boden-Spritzbeton-Komposits. RÉSUMÉ: La stricte interaction entre le soutènement en béton projeté durcissant et le terrain dans un tunnel creusé avec la NATM est étudiée par des analyses axisymétriques, compte tenu de la nature tridimensionnelle des processus de creusement. Les effets de l’hydratation du béton sur la résistance, la rigidité et la contraction chimique, ainsi que sur la micro-fissuration et le fluage, sont mis en compte. Pour la description du comportement mécanique du terrain on emploie un modèle de plasticité multi-surface. Les analyses conduites mettent en évidence l’influence de chaque phénomène considéré dans le modèle constitutif du béton projeté sur la réponse de la structure composite terrain-béton projeté.

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 D. Grabowski, Z. Pokryszka

ABSTRACT: Some residential areas of the iron basin of Lorraine (in the North-East of France) are affected by noxious gas emissions (under oxygenated, carbon dioxide loaded and radon loaded gas mixtures). Site investigations showed that the gas flow was mainly due to natural thermal air circulation between old mines and the external atmosphere. The main hazards associated with this flow of gas and its potential accumulation in confined volumes within buildings are asphyxiation and intoxication. A further study is in progress in order to better understand the origin of the gas generation within the old iron mine workings. Following the first hypothesis, the carbon dioxide emission is mainly due to the specific hydro-geo-chemical process associating the pyrite oxidation with the acid dissolution of carbonates. KEY-WORDS : gas, emission, mine, flow, pyrite. ZUSAMMENFASSUNG: Einige Wohngebiete der Eisenmulde Lothringen (im Nordöst Frankreich) werden von Ausgasung gesundsheitsschädlichen sauerstoffarmen Mischungen, die mit Kohlendioxid und Radon beladen sind, betroffen. Untersuchungen am Ort haben gezeigt, wie diese Gasstroemung von natürlichem thermischen Luftumlauf zwischen den alten Bergwerken und der externen Atmosphäre ausgelöst wird. Erstickung und Vergiftung sind die wichtigste Risiken, die mit dieser Gasströmung und ihrer möglichen Speicherung in begrenzten Lokalen zusammenhängen. Eine weitere Untersuchung wird durchgefuehrt so dass man die Herkunft der Gaserzeugung in den alten Grubenräume besser versteht. Der ersten Hypothese folgend, Ausgasung von Kohlensäure liegt vor allem an dem hydro-geo-chemischen Prozess, der Pyritrösten mit der säuren Auflösung von Karbonate verbindet SCHLÜSSELWÖRTER: Gas, Ausgasung, Bergwerk, Strömung, Pyrit RESUME: Certaines agglomérations du bassin ferrifère lorrain (au Nord-Est de la France) sont affectées par des émanations de mélanges gazeux sous-oxygénés et chargés en certains gaz nocifs (dioxyde de carbone, radon…). Les investigations effectuées in situ ont montré que les écoulements gazeux à l’origine de ces émanations sont liées au phénomène de tirage naturel entre les anciens travaux miniers et la surface. Les principaux risques engendrés par ces émanations de gaz et son accumulation possible dans des endroits confinés sont l’asphyxie et l’intoxication. Une étude est en cours afin d’expliquer l’origine de la modification de l’air au sein des vieux travaux miniers. Les émissions de dioxyde de carbone seraient dues à des processus hydro-geo-chimiques associant l’oxydation de la pyrite et la dissolution de carbonates. MOTS CLES: gaz, émanation, mine, écoulement, pyrite.

Jan 1, 2003

By M. du Plessis

This paper describes the evaluation of a limit equilibrium model to simulate the behaviour of crush pillars in platinum mines. An analytical model was derived to calculate the residual average pillar stress (APS) values of the crush pillars. The values predicted by this model were compared to the numerical values obtained from TEXAN simulations. In general, the limit equilibrium model appears to be very attractive for simulating pillar failure as the gradual crushing of the outside of the pillar and the transfer of stress to the intact core can be replicated. The value of the TEXAN crush pillar model was further demonstrated by simulating an idealized layout with crush pillars between two adjacent panels. The simulations illustrated that oversized pillars will not crush close to the face and this may lead to seismic failure in the back area. An important finding of the study is that closure measurements may prove to be a very valuable diagnostic measure in crush pillars layouts. Distinct differences in magnitudes of closure were simulated for a scenario where the pillars crush as expected, compared to the scenario where an oversized pillar is left. Experimental closure data collected in a crush pillar stope provided further evidence regarding the value of closure measurements in these layouts.

Jan 1, 2011