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By S. Escoffier, A. Giraud, K. Su, F. Homand, N. Hoteit

Abstract For the feasibility study of an underground waste disposal the characterization of the coupled behaviour of the host rock is required: Because of the very low permeability of these formations few experimental data are generally available. In this framework the uses of the sensitivity studies could orient the experimental efforts by highlighting the key parameters of the formation. This paper gives a first approach of the sensitivity studies performed with probabilistic methods in the geomechanical field. A one dimensional model which characterizes the thermohydromechanical response of an argillaceous rock to the excavation of a waste canister site and its setting up, is considered. Zusammenfassun Die Machbarkeitsstudie eines tiefliegenden Endlagers für radioaktive Abfälle beinhaltet die Untersuchung des gekoppelten Verhaltens des im Lagerbereich anstehenden Gesteins. Aufgrund der sehr geringen Wasserdurchlässigkeit dieser Formationen liegen häufig nur wenige experimentelle Angaben vor. Die Verwendung von Sensibilitätsstudien kann in diesem Zusammenhang als Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung dienen. Dabei sollen die maßgeblichen Eigenschaften der Formation festgestellt werden, anhand derer der Umfang der experimentellen Erkundung festgelegt werden kann. Dieser Artikel stellt einen ersten Ansatz zur Durchführung von Sensibilitätsstudien mittels einer mechanisch-probablistischen Kopplung im Bereich der Geomechanik sowie die Vorteile gegenüber Parameterstudien vor. Zur Abbildung des thermohydromechanischen Stoffverhaltens von tonigem Fels während der Schachterstellung und der Einlagerung der Abfälle wird ein eindimensionales Model verwendet. Résumé L'étude de faisabilité d'un centre de stockage de déchets radioactifs en profondeur passe par la caractérisation du comportement couplé de la roche hôte. Du fait de la très faible perméabilité de ces formations, souvent peu de données expérimentales sont disponibles. Dans ce cadre l'utilisation d'études de sensibilité permettrait d'orienter les efforts expérimentaux en faisant ressortir les caractéristiques primordiales de la formation. Cet article présente une première approche de la réalisation d'études de sensibilités à l'aide de couplages mécano-fiabilistes dans le domaine de la géomécanique. Un model unidimensionnel caractérisant la réponse thermohydromécanique d'une roche argileuse au creusement d'un puit de stockage et à la mise en place de conteneurs de déchets est considéré.

Jan 1, 2003

By R. Altindag

Engineers and researchers need to estimate the mechanical properties of rocks from P-wave velocity. In previous studies, the researchers have investigated either the limited values or all the data belonging to sedimentary, igneous, and metamorphic rocks together in the same statistical analysis. In this study, the raw data pertaining to only sedimentary rocks was taken from previous studies and evaluated. For this purpose, a total of 97 samples of sedimentary rock types were subjected to statistical analysis. First, the relationships between P-wave velocity and physical-mechanical properties were investigated by simple regression analysis. All the data were then subjected to multi-regression analysis. Some empirical equations with high correlation coefficients were derived for rock engineers. The equations obtained from the analyses are compared with previous equations found in literature.

Jan 1, 2012

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

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

Jan 1, 2003

By G. J. de Korte

South Africa’s best-quality coal, located in the central Highveld basin, is becoming depleted and alternative sources of coal, such as the Waterberg coalfield, will have to be developed to supply the country with coal in the future. The quality of the coal being mined in the central basin is gradually becoming poorer. This necessitates that more of the coal be processed to improve the quality to meet customer requirements. The challenge to the coal processing industry is to process low-yielding coals to produce goodquality products and at the same time ensure that coal mining remains economically viable. This requires that more cost-effective coal processing technologies be investigated and implemented.

Jan 1, 2015

By A. V. Z. Brink

Rock engineering risk is defined in this paper as a function of the potential ground motion; the vulnerability of the workplace; exposure of people; and a general term – quality of information. The paper describes the development of prototype software that is a combination between an expert system approach for determining overall risk assessment, a risk control recommendation and a basic GIS (Graphic Information System) approach for graphically overlying input parameters and the output risk. The expert system uses a Bayesian probabilistic approach to combine various workplace-related information, a quantified seismological environment and the exposure of underground staff to provide an overall RE risk rating. The risk assessment is dynamic in that it is recalculated each time that any of the input parameters change, for example each time a seismic event is recorded in the area of interest. The code was tested on a data set from Savuka Gold. As risk assessment is not an absolute prediction of a specific outcome, it is therefore not possible to relate to individual case studies and the reliability of this method would only be determined after an extensive period of use with appropiate back-analysis. Le risque dans le génie minier est défini dans cette étude comme une fonction du mouvement potentiel de terrain ; la vulnérabilité du lieu de travail ; l’exposition des personnes ; et un terme général – la qualité de l’information. L’étude présente décrit le développement d’un logiciel prototype qui est une combinaison entre une démarche de système expert pour déterminer une évaluation générale du risque, une recommandation pour le contrôle du risque, et une démarche de SIG (Système d’Information Géographique) pour superposer graphiquement les paramètres d’entrée et le risque de sortie. Le système expert utilise une méthode de probabilité bayésienne pour combiner des informations variées sur le lieu de travail, des données quantifiées sur l’environnement sismique, et l’exposition du personnel travaillant sous terre, pour finalement produire un classement général de risque minier (RE). L’évaluation du risque est dynamique en ce sens qu’elle est recalculée à chaque fois qu’un des paramètres d’entrée change, par exemple à chaque fois qu’un évènement sismique est enregistré dans la région. Le code fut testé sur un ensemble de données obtenues de Savuka Gold. Comme l’évaluation du risque ne constitue pas une prédiction absolue d’un résultat spécifique, elle est par conséquent difficile à rattacher à des cas individuels et la validité de cette méthode ne pourrait être déterminée qu’après une longue période d’utilisation avec analyse rétrospective appropriée. Das Gesteinstechnikrisiko wird in dieser Arbeit als Funktion einer möglichen Bodenbewegung definiert; die Anfaälligkeit des Arbeitsplatzes; das Ausgesetztsein der Belegschaft; und ein genreller Begriff - Qualität der Informationen. Das Papier beschreibt die Entwicklung einer Prototyp-Software, die eine Kombination zwischen einem Expertensystemzugang für die Bestimmung der gesamten Risikobeurteilung ist, eine Empfehlung zur Risikokontrolle und eines fundamentalen GIS (graphisches Informationssystem) Zuganges für graphisch darüberliegende Eingangsparameter und das Outputrisiko. Das Expertensystem verwendet eine bayesische Wahrscheinlichkeitsannäherung, um verschiedene mit dem Arbeitsplatz in Verbindung stehende Informationen, ein quantitativ bestimmtes seismologisches Umfeld und das Ausgesetztsein des Untertag-Personals zu kombinieren, um eine gesamte RE-Risikobewertung zur Verfügung zu stellen. Die Risikobeurteilung ist insoferne dynamisch,daß sie stets nachkalkuliert wird wenn sich irgendeiner der Eingangsparameter ändert, z.B. jedesmal wenn ein seismischer Fall im Interessensbereich aufgezeichnet wird. Der Code wurde auf einem Datenbestand von Savuka Gold geprüft. Da die Risikobeurteilung nicht eine absolute Vorhersage eines spezifischen Resultates ist, es ist folglich nicht möglich, sich auf einzelne Fallstudien zu beziehen und die Zuverlässigkeit dieser Methode könnte nur nach einer umfangreichen Benutzungsdauer mit geeigneter Postanalyse bestimmt werden.

Jan 1, 2003

By K. Aoki, Y. Mito, S. Shirasagi

The authors developed the TBM Excavation Control System (the TBM Navigator), in order to realize the advanced observational construction. During the excavation using this system, the rock strength value is immediately calculated from the TBM driving data as an index of rock properties, and the drill energy coefficient is also calculated from the drill logging data that is carried out using the probe hole ahead of the tunnel face. In this study, a new, geostatistical simulation-based method is proposed for the automatic prediction of the rock properties ahead of the tunnel face with good precision, using both the drill logging data and the TBM driving data. The applicability of this method is validated through the prediction at the actual tunnel excavation that passes through the faults. Les auteurs ont mis au point un Système de Contrôle de forage avec la machine à pleine section (Navigateur de la machine à pleine section), en vue de réaliser un système de surveillance plus efficace. Avec ce système, la résistance de la roche est immédiatement calculée, au cours du forage, à partir des données de conduite de la machine, comme indice des propriétés de la roche, et le coefficient d'énergie de la foreuse est également calculé à partir des données de log de forage collectées dans un trou de sonde foré dans le front de taille. Dans cette étude, on propose une nouvelle méthode basée sur la simulation géostatistique qui permet de prévoir d’une manière automatique, des propriétés de roches se trouvant derrière le front de taille avec une précision satisfaisante, à l’aide des données de log de forage et celles de conduite de la machine à pleine section. Cette méthode s’est avérée suffisamment précise au cours du forage d’un tunnel réel qui traversait une zone de failles. Die Autoren entwickelten das TBM Ausschachtungssteuerungssystem (den TBM Navigator), um noch besser überwachte Bauarbeiten zu ermöglichen. Unter Einsatz dieses Systems wird die Gesteinsfestigkeit während der Ausschachtungsarbeiten unmittelbar aus den TBM Antriebsdaten als ein Index für die Gesteinseigenschaften berechnet. Gleichzeitig wird auch der Bohrenergiekoeffizient aus den Bohrlogdaten berechnet, die an Hand der Probebohrung am Stirnende des Tunnels erhalten wurden. In der vorliegenden Studie wurde ein neuartiges, auf geostatistischen Methoden basierendes Verfahren für die automatische und angemessen genaue Vorhersage der Gesteinseigenschaften am Stirnende des Tunnels vorgeschlagen, für das sowohl die Bohrlogdaten als auch die TBM Antriebsdaten verwendet werden. Die Anwendbarkeit dieser Methode wird durch die Vorhersage bei einer tatsächlichen, durch Verwerfungen verlaufenden Tunnelausschachtung bewiesen.

Jan 1, 2003

By U. Singh, E. T. Brown, J. Coxon

The rapid fracturing and deformation that occurs around excavations during rock bursts demand that support and reinforcement systems have both deformability and damping capabilities. The energy demand and supply approach currently used in design is considered to be too simplified to represent adequately the rock burst process and the support and reinforcement system requirements. Momentum change may be a necessary second criterion for the analysis of dynamic loading situations. At the St Ives Gold Mining Company, DE plates made from conveyor belt rubber, and dynamic cables with sliding anchors have been developed and used to improve the dynamic performance of support and reinforcement systems. La fracturation rapide et la déformation qui se produisent autour des excavations lors de coups de terrain demandent que les systèmes d’armature et de support soient déformables et aient une capacité d’amortissement. L’approche basée sur l’énergie actuellement utilisée pour la conception est considérée être trop simplificatrice pour représenter adéquatement les coups de terrain et les paramètres de conception des systèmes d’armature et de support requis. Le changement de quantité de mouvement pourrait être un second critère nécessaire pour l’analyse des cas de charge dynamnique. St Ives Gold Mining Company a développé et utilisé des plaques « DE » constituées de caoutchouc de courroie de convoyeur et des câbles dynamiques avec ancrage coulissant afin d’améliorer la performance dynamique des systèmes d’armature et de support. Die ploetzliche Rissbildung und Verformung, die sich in Baugruben waehrend eines Felseinbruchs ereignet, verlangt Stuetz- und Verstaerkungssysteme, welche verformbare und mildernde Eigenschaften aufweisen. Die derzeitlich gebraeuchliche Methode den Entwurf auf den Energiebedarf und dessen Abdeckung zu basieren, wird als eine unannehmbare Vereinfachung betrachtet, da sie den Felseinbruch und die benoetigten Unterstuetzungs– und Verstaerkungssysteme unzulaenglich darstellt. Die Aenderung der Umstaende kann einen zweiten Ansatz fuer die Analyse der Lastsituation erforderlich machen. Die St.Ives Gold Mining Company hat DE Platten aus Foerderband-Gummi und elastischen Kabeln mit verschiebbaren Verankerung entwickelt und dazu verwendet, die dynamische Kapazitaet der Unterstuetzungs- und Verstaerkungssysteme zu verbessern.

Jan 1, 2003

By A. Rejeb, A. Millard

ABSTRACT: An evaluation of the importance of the thermo-hydro-mechanical couplings (THM) on the performance assessment of a deep underground storage design has been made as part of the international DECOVALEX III project. It is a numerical study that simulates a generic repository configuration in the near field in a granite medium. The thermo-hydro-mechanical evolution of the whole configuration is simulated over a period of 100 years. The model used to represent the unsaturated behaviour of the various porous media makes allowance for moisture transfers through the effect of thermal and water gradients. The paper presents a comparison of the temperature, water pressure and stress fields obtained by TM, TH, HM and THM coupled calculations. The results demonstrate that temperature is hardly affected by the couplings. In contrast the influence of the couplings on the mechanical stresses is considerable. This is attributed to the key role that water has on bentonite swelling or shrinkage effects that are dependent on its saturation level variations. KEY WORDS: Modelling, thermo-hydro-mechanical couplings, temperature, pressure, stress. ZUSAMMENFASSUNG : Im Rahmen des internationalen Projekts DECOVALEX III wurde untersucht, wie groß der Einfluss thermisch-hydraulisch-mechanischer Kopplungen (THM) auf die Leistungsfähigkeit eines Konzeptes zur Lagerung hoch radioaktiver Abfälle zu bewerten ist. Bei dieser numerischen Behandlung wird eine generelle Lagerungskonfiguration in granitartigem Milieu simuliert. Die thermisch-hydraulisch-mechanischen Prozesse werden für eine Dauer von 100 Jahren simuliert. Bei dem Modell, mit dem das Verhalten der verschiedenen, unterschiedlich porösen Milieus in ungesättigtem Zustand dargestellt werden soll, werden die Feuchtigkeitstransporte infolge thermischer und hydraulischer Vorgänge berücksichtigt. Verglichen werden in diesem Artikel verschiedene Temperatur-, Wasserdruck- und Beanspruchungsfelder, die sich aus TM-, TH-, HM- und THM gekoppelten Berechnungen ergaben. Dabei stellte sich heraus, dass die Temperatur nur gering von den Kopplungen berührt wird. Die Einflüsse der Kopplungen auf die Mechanik sind hingegen bedeutend; ausschlaggebend dafür ist der Faktor Wasser, der den Bentonit je nach Sättigungsgrad quellen oder trocknen lässt. SCHLÜSSELWÖRTER: Modellbildung, thermisch-hydraulisch-mechanische Kopplungen, Temperatur, Druck, Beanspruchung. RESUME : Dans le cadre du projet international DECOVALEX III, une évaluation de l’importance des couplages thermo-hydro-mécaniques (THM) sur les performances d’un concept de stockage de déchets fortement radioactifs a été menée. Il s’agit d’une étude numérique simulant une configuration générique de stockage en champ proche dans un milieu granitique. L’évolution thermo-hydro-mécanique de l’ensemble est simulée sur une période de 100 ans. Le modèle utilisé pour représenter le comportement non saturé des différents milieux poreux prend en compte les transferts d’humidité sous l’effet de gradients thermiques et hydriques. L'article présente une comparaison des champs de température, de pression d’eau et de contraintes obtenues par des calculs couplés TM, TH, HM et THM. Les résultats montrent que la température est peu affectée par les couplages. En revanche, l’incidence des couplages sur la mécanique est importante; ce qui est attribué au rôle majeur joué par l’eau à travers les effets de gonflement ou de retrait de la bentonite selon la variation de son degré de saturation. MOTS-CLEFS : modélisation, couplages thermo-hydro-mécanique, température, pression, contrainte.

Jan 1, 2003

By H. A. Bilgin, A. Özgenog?lu, G. Kaçar

In this study, the influences of rock mass properties on the blasting performance in open cast mines are investigated. To this end, discontinuity spacings and discontinuity orientations are measured and full scale blasts with various designs are observed in open cast mines of Aegean Lignite (ELI) and Bursa Lignite (BLI) Establishments belonging to Turkish Coal Enterprises (TKI). For each blast, blasting cost is calculated, and particle size distribution representing the fragmentation of muckpile is determined by means of Split-Desktop software using image processing. 50%(K50), 80%(K80) passing sizes and topsize values are used in the determination of blasting performance according to rock mass properties. The relationships between orientation angle, which is the acute angle between the strikes of slope face and major discontinuity, and 50%(K50) and 80%(K80) passing sizes and topsize values and also blasting cost are investigated in order to analyse the influences of major discontinuity orientation on fragmentation and blasting cost. Furthermore, the relationships between discontinuity modal spacing (or block size index) and 50%(K50) and 80%(K80) passing sizes and topsize values and also blasting cost are investigated in order to analyse the influences of discontinuity spacing on fragmentation and blasting cost. In this paper, the trends observed in these relationships are discussed and the importance of it in mining is commented. Dans ce travail, Il a été traite les influences des qualites des rocheux massif sur les performances des abattages de l’excavation a ciel ouvert. Dans ce cas, les excavations a ciel ouvert dans les Entreprises Lignite d’Aegean et de Bursa qui appartient a La Societe Charbon de la Turquie; Il a été mesuré le trou du discontinuite et l’orientation du discontinuite et aussi, Il a été observé les abattages qui sont pareilles aux critaires exactes. Pour chaque abattages, Il a été fait le control des expences et la distribution du particle au dimension du pile qui a été deja abatté, a été trouve en utilisant le Software du Split-Desktop. Pour determiner les influences des qualites des rocheux massif sur les performances des abattages, Il a été utilisé K50, K80, et le plus grand valeurs des dimensions. Aussi pour determiner l’influence sur l’orientation du discontinuite majeur de la fragmentation et les expences de l’abattage, Il a été observé les relations entre l’angle de l’orientation ( C’est l’acutage entre la direction du banquette front et la direction du discontinuite majeur ) et les plus grand valeurs des dimensions et les expences de l’abattage. Plus, pour determiner des influences du trou du discontinuite sur l’abattage et la fragmentation; Il a été observé la relation entre l’index de la dimension du block et K50, K80 et les plus grand valeurs des dimensions et aussi les expences de l’abattage. Pour conclure; on peut dire que dans cette presentation, apres la discusssion des sujets consideres ces relations, Il a été souligné l’importances de ces relations dans la domain de la Minéralogie. In dieser Studie wurden die Einflüsse von Gesteinsmasse Eigenschaften auf die Sprengleistung in Tagebau Bergwerken untersucht. Zu diesem Zweck wurden Diskontinuität Abstände und Diskontinuität Orientierungen gemessen und Sprengungen im Originalmaßstab mit verschiedenen Anordnungen in Tagebau Bergwerken der Ägäischen Braunkohle (ELI) und Bursa Braunkohle (BLI) Betrieben, die zu der Türkischen Kohlegesellschaft (TKI) zugehörig sind, beobachtet. Für jede Sprengung wurden die Sprengkosten berechnet und die Teilchengrößenverteilung zur Darstellung der Aufteilung von Haufwerk ist durch Mittel von Teilbelegungssoftware, das Bildverarbeitung verwendet, bestimmt worden. 50% (K50), 80% (K80) durchlaufende Größen und Spitzengröße Werte wurden zur Bestimmung von Sprengleistung geordnet nach Gesteinsmasse Eigenschaften benutzt. Die Beziehungen zwischen Orientierungswinkel, welches der scharfe Winkel zwischen den Streichen der Hangfläche und Hauptdiskontinuität ist, und 50% (K50) und 80% (K80) durchlaufende Größen und Spitzengröße Werte sowie Sprengkosten wurden untersucht, um die Einflüsse von Hauptdiskontinuität Orientierung auf Aufteilung und Sprengkosten zu analysieren. Außerdem, wurden die Beziehungen zwischen Diskontinuität modal

Jan 1, 2003

By J. -H. Wu, S. Nishiyama, Y. Ohnishi

The behaviors and stress distributions of the inclined jointed rock masses with different dip angles obtained from DDA are compared to the results of laboratory tests. By calculating the block stress distributions, it is confirmed that DDA can reproduce the arching around the trap door when lowering the trap door. The shapes of arching change with the angles of inclined layers. In addition, the earth pressures acting on the trap door shows non-symmetrical distributions when the layers are not horizontal. The stress concentration occurs in one side of the rock masses close to the trap door. Furthermore, the surface settlements are also related to the inclined angle, and the loosening zone in rock masses can be different from Terzghi’s theory [1]. Since, simulations have good agreements with the laboratory test , it demonstrates the applicability of DDA to explain the mechanical behaviors of tunnel, such as arching phenomenon, non-symmetrical earth pressure distributions acting on the trap door, and the surface settlement profile in the jointed rock masses. Dans cet article est décrite l’étude numérique du perçage d’un tunnel dans un massif de couches rocheuses jointes inclinées. La simulation à l’aide de l’Analyse de Déformation Discontinue (DDA), en faisant varier l’angle d’inclinaison des couches de roche, nous apporte des résultats en termes de distributions de contraintes et de comportement des couches, résultats qui sont ensuite comparés avec des résultats de tests en laboratoire. Les résultats confirment le fait que la DDA est capable de reproduire le phénomène d’arcage autour de la trappe lorsque la trappe s’abaisse. Les formes d’arcage varient selon l’angle d’inclinaison des couches de roche. Par ailleurs, lorsque les couches ne sont pas horizontales, la distribution de pression agissant sur la trappe est assymmétrique. La concentration de contraintes se produit du coté proche de la trappe. De plus, les tassements de surface dépendent eux aussi de l’angle d’inclinaison. En conséquence, les résultats de simulation sont en accord avec les tests en laboratoire, ce qui prouve que la DDA permet d’expliquer des comportements mécaniques du tunnel tels que l’arcage, les distributions assymmétiques de pression du sol sur la trappe, ainsi que le profil du tassement de surface dans la masse de roches jointes. Dieser Beitrag beschreibt eine numerische Studie über Tunnel im geklüftetem Fels. Das Verhalten und die Druckverteilungen in den unterschiedlich geneigten und geklüfteten Felsenmassen wird mit Hilfe des Discontinuous Deformation Analysis Programms (DDA) simuliert, und mit Laborversuchen verglichen. Die Resultate bestätigen, dass DDA der Gewölbewirkung im „Trapdoor“ Experiment gut reproduzieren kann. Die Form des Gewölbes, ändert sich mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der Schichten. Bei geneigten Schichten entstehen unsymmetrische Druckverteilungen. Auch die Oberflächenabsenkung ist von dem Neigungswinkel abhängig. Die gute Übereinstimmung der Simulationen mit den Laborversuchen zeigt, dass die DDA-Methode gut geeignet ist, um das mechanische Verhalten von Tunneln, wie z.B. den Effekt der Gewölbewirkung, die unsymmetrischen Druckverteilungen bei geneigten Schichten, oder die Oberflächenabsenkung in geklüfteten Felsenmassen, zu erklären.

Jan 1, 2003

By J. P. Harrison, J. A. Hudson

ABSTRACT: Given the current widespread use of numerical models for rock mechanics and rock engineering, and the ‘Technology Road Map’ theme of the Congress, it is timely to consider the key issues in matching numerical models to rock engineering problems. The three main aspects are: a) identifying the mechanisms, variables and parameters that are relevant to a particular rock engineering project; b) establishing the content and mode of operation of a particular code; and c) deciding whether a particular code provides an adequate model for a particular project. We summarise the key issues, highlighting the concept of rock mass domains, validation and the ability to present the results of a modelling exercise. We include three compact numerical modelling case examples to illustrate the points. Finally, we also present a ‘roadmap’ to assist in the process of matching a numerical model to the rock reality. RESUME: Considérant l’utilisation généralisée des modèles numériques en mécanique des roches et en ingénierie au rocher ainsi que le thème du congrès ‘technology road map’, il est opportun d’aborder les problèmes essentiels liés au choix des modèles numériques dans les problèmes ingénierie au rocher. Les trois aspects principaux sont : a) l’identification des mécanismes, variables et paramètres appropriés au projet considéré, b) la définition du contenu et du mode de fonctionnement d’un code numérique donné, et c) la possibilité de décider si un code donné fourni un modèle approprié au projet considéré. Les points clés sont résumés en mettant en évidence les notions de “massif rocheux”, de validation et de capacité à présenter les résultats d’une approche numérique. Nous présentons trois brèves études de cas qui illustrent ces points. Enfin, nous proposons aussi un logigramme pour aider au choix d’un modèle numérique approprié pour représenter la réalité d’un problème au rocher. ZUSAMMENFASSUNG: Im Licht der augenblicklich weitverbreiteten Nutzung von numerischen Modellen in der Felsmechanik and im Felsingenieurbau und unter Beruecksichtigung der Themenstellung des Congresses “Technology Road Map”, erscheint es an der Zeit die Kernprobleme, die sich mit Fragen der Abstimmung der numerischen Modele mit Hinblick auf ihre Anwendbarkeit im Felsingenieurbau beschaeftigen, naeher zu befassen. Die drei wesentlichen Aspekte sind: a) Identifizierung der Mechanismen, Variablen und Parameter, die fuer ein bestimmtes Projekt im Felsingenieurbau von Bedeutung sind; b) die Festlegung des Inhalts und des Modus Operandi eines bestimmten Codes, und c) die Entscheidung darueber ob ein bestimmter Code ein hinreichendes Model fuer ein bestimmtes Projekt ergibt. Wir fassen die wichtigsten Punkte zusammen, heben dabei das Concept der Gesteinsmassen Domaenen (Rock mass domains) hervor, und erarbeiten ihre Beurteilung und die Moeglichkeit diese zu praesentieren in den Ergebnissen einer Model Uebung. Wir schliessen drei Beispiele von numerischen Modellen ein in denen diese Punkte erlauetert werden. Zuletzt schlagen wir eine “Roadmap” vor, um dem Prozess der Abstimmung des numerischen Modells mit der “Felsmechanischen Wirklichkeit” zu unterstuetzen.

Jan 1, 2003

Beatrix Gold Mine, a deep-level gold mine in the Free State province of South Africa, has the highest methane emission rate of any gold mine in the country. Methane is emitted from underground sources intersected during mining operations and is liberated into the general mine atmosphere. The total methane emission rate for the mine is of the order of 16001/s and the South section of the mine emits approximately 10001/s of methane gas. The mine has a history of gas accumulations which have led to a number of underground explosions. Following the last explosion in 2001 and the subsequent investigation, a number of recommendations were made. Two of these were to consider extracting the underground mine methane to render the mine atmosphere safe, and to declare hazardous locations that require special operating procedures. A number of such workplaces have now been declared at the South section of the mine. Methane gas is a potent, explosive greenhouse gas whose contribution to global warming and climate change is 21 times higher than that of carbon dioxide. To reduce its inherent danger and to mitigate its global warming impact, a carbon credit project under the Clean Development Mechanism (CDM) of the Kyoto Protocol has been developed and implemented, the aim being to capture and destroy the methane at Beatrix mine. The mine has constructed an extraction system to capture and extract 400 (Is of the methane. Percentage methane (per volume) of the gas intersected at source is 85%, with negligible concentrations of other hydrocarbons and water associated. The mine contracted the services of Group Five to design and construct the flare and ancillary equipment on surface, and Promethium Carbon was contracted to assist with the carbon¬-related aspects, approval framework, and administration of the project. A number of design and construction challenges had to be faced to extract and transport the gas effectively to the surface of the mine as the emitters are approximately 3 600 m away from the mine shaft at a depth of 860 m. Further considerations were the requirements for the type of column to be used to transport the methane gas, the pressure loss over the system, the safety systems needed to address the risk factors involved in the transport of the methane gas, and a suitable pumping system to extract the gas to the surface. The system operates under negative pressure provided by two blowers on surface delivering the emissions to a flare capable of burning off 450 8/s of methane gas. In this paper a number of benefits for the mine are discussed. These include, but are not limited to, the removal of approximately 55% of the total volume of methane gas from the general body of the air in the geographical areas of the mine where the methane gas is emitted into the atmosphere, and reducing the risk of methane-related incidents. A further benefit of this project is the mitigation of the global warming impact of the methane gas and the reduction of the mine's carbon footprint by approximately 25%. This project could also assist in alleviating the energy shortage being experienced in South Africa by means of the planned generation of 4 MW of electrical power, utilizing the methane gas, as a second phase of the project.

Jan 1, 2011

By H. Sekimoto, T. Matsuoka, K. Yasuhara, M. Ota, S. Akutagawa

A magnetic anisotropy sensor is used for nondestructive measurement of stress on surfaces of a ferromagnetic material, such as steel. The sensor is built on the principle of the magneto-strictive effect in which changes in magnetic permeability due to deformation of the material is measured in a nondestructive manner, which then can be translated into the absolute values of stresses existing on the surface. This technique was applied to measure stresses of H-beams used in tunnels. The results show that this method could be one of the promising technologies for non-destructive stress measurement for safe construction of underground structures. Une sonde magnétique anisotropique est utilisée pour des mesures non-destructives de stress sur la surface d' unmétal ferromagnétique, comme l'acier. La sonde est construite sur le principe de l'effet magnéto-strictif dans lequel les changements dans la perméabilité magnétique due à la déformation du metal est mesurée avec une manière non-destructive, qui peut être alors traduite en valeurs absolues des stress existants à la surface. Cette technique a été appliquée pour la mesure de stress des poutres en H utilisées dans les tunnels. Les résultats montrent que cette méthode peut être l'une des technologies promet tantes concernant les mesures non-destructives de stress pour des constructions sûres de strcutures souterraines. Ein magnetischer Anisotropie-Sensor wird für die zerstörungsfreie Messung von Spannungen an Oberflächenvon ferromagnetischen Materialien wie z.B. Stahl verwendet. Der Sensor kann Änderungen in der magnetischen Durchlässigkeit auf Grund von Verformungen des Materials erkennen, die dann in Absolutwerte der Spannungen an der Oberfläche umgerechnet werden können. Die Methode wurde auf Messung von Spannungenvon H-Balken in Tunnels angewendet. Ergebnisse zeigen, dass dies eine vielversprechende Methode für diezerstörungefreie Messung im Tiefbau ist.

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 P. Mbele

Iron ore concentrate is not easily transported to, or processed in, ironmaking plants, therefore it is necessary to agglomerate. This paper will determine the possibility of agglomerating Sishen concentrate into suitable ironmaking feedstock. Pelletizing is one of the conventional and preferred agglomeration processes for iron ore concentrate investigated at Kumba Value-In-Use Laboratories. Sishen concentrate was mixed with binder, and then pelletized using a laboratory pelletizing disc; afterwards the green pellets were indurated at high temperatures to give strength high enough to survive handling and lessen disintegration in the shaft during ironmaking. Sishen pellets have satisfactory physical and metallurgical properties which make them suitable feedstock for the direct reduction processes. These were tested under Midrex shaft operational conditions and performed well, with a metallization of 94.47% being attained.

Jan 1, 2012

By N. J. Castilla, R. Giglio

"Circulating fluidized-bed (CFB) combustion technology has been around for over 40 years, but over the last 6 years it has been commercially demonstrated at the 500 MWe scale at the Lagisza plant located in Bedzin, Poland. The CFB at the Lagisza plant has unique first-of-a-kind design features, such as vertical-tube supercritical steam technology and a lowtemperature flue-gas heat extraction that allows the plant to achieve high plant efficiencies of over 43% (net lower heating value). Another unusual feature for a coal power plant is that this plant meets all its atmospheric emission permit levels without any post-combustion de-NOx or de-SOx equipment such as selective catalytic reduction (SCR) or flue-gas desulphurization (FGD).CFB clean coal power technology is entering the utility power sector just in time to help deal with declining quality in internationally traded coals and to promote the large-scale use of economic, low-quality domestic fuels. Owing to the very attractive price discounts, growing supplies of low-quality Indonesian coals are outpacing the supply of high-quality Australian, Russian, and US coals. In Germany and Turkey, the use of domestic lignites for power production provides a secure and economic energy solution while creating domestic jobs.Conventional pulverized coal (PC) boilers will have trouble accepting these off-specification coals because of their narrow fuel specifications; they typically call for heating values above 5500 kcal/kg. This limitation is not an issue for CFB technology because of its ability to burn the worst and best of coals with heating values ranging from 3900 to 8000 kcal/kg.This paper provides an outlook for future coal supply, quality, and price, as well as a review of the technical and economic benefits of CFB technology firing low-quality fuels for utility power generation."

Jan 1, 2015

By M. Andrews, B. J. Göhre, G. Strong, C. Terblanche

Mechanized mining can be experienced as a symphony by substituting the instruments for the different machines that each perform their own function and thus have different sounds. The drill-rig is the soloist around which all the other machines must play their part in harmony. Each machine can function on its own, but productivity is achieved only when all of the machines function in a holistic manner, as the different sounds of instruments form a symphony when playing together. To produce a symphony is to have the ability to put together all the pieces. It is the capacity to synthesize rather than to analyse. Today?s managers have to apply this harmonic way of thinking to make the system of mechanized mining work. In other words each of these people must have the ability of a conductor, whose job involves corralling a diverse group of notes, instruments and performers, and producing a unified and pleasing sound. At Modikwa Mine the introduction of the MAPS (Mine Activity Performance System) has allowed management to obtain a clear view of all the activities associated with the equipment. Through synthesis the issues that hampered productivity were identified and addressed to improve production and reduce costs.

Jan 1, 2006

By R. M. Tyler

The importance of the heavy mineral sands to southern African economic well-being cannot be over emphasized. The value of the worldwide titanium dioxide industry is estimated at $7 billion. Six out of eight of the world?s proposed new project areas are in southern and eastern Africa, and a seventh at Tamil Nadu in India is partly owned by a South African company, Kumba Resources. The HMS industry can be highly lucrative; its return on capital is the best in the mining industry. There are, however, problems, particularly in the smelting technology. The often considerable affect of mining on environmentally sensitive coastal dunes is also becoming increasingly important. The medium-to long-term demand for Ti-dioxide pigment and ceramic grade zircon appears very healthy. If, as predicted, the costs of producing titanium metal can be reduced, then there is huge potential for the metal. In summary, the HMS industry is an attractive one to be in, with good returns and generally manageable risks. New business opportunities and their economic implications for Africa are discussed.

Jan 1, 2004

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

Jan 1, 2003

By S. Sakurai

We discuss the mechanical characteristics of underground structures that are subjected to vertical oscillations. Under such circumstances - expected when an earthquake rupture occurs very close to highly developed urban areas - the conventional seismic analysis, which mainly considers horizontal shear oscillations, may not be fully valid. Our analysis, based on the elastic wave theory, shows the effects of vertical disturbances and the generation mechanism of the unique damage patterns observed on the occasion of the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe) Earthquake. Wir diskutieren über die mechanischen Eigenschaften der unterirdischen Strukturen, die sich vertikalen Schwingungen aussetzen. Unter solchen Umständen - erwartet, wann ein Erdbebenabbruch sehr nah an hochentwickelten städtischen Bereichen geschieht - kann die herkömmliche seismische Analyse, die sich hauptsächlich horizontale Schubbewegungen überlegt, möglicherweise nicht völlig gültig sein. Unsere Analyse, basiert auf der elastischen Wellentheorie, zeigt die Effekte der vertikalen Bewegungen und den Erzeugungsmechanismus der einzigartigen Beschädigungsmuster, die anläßlich des 1995 Kobe Erdbebens beobachtet wurden. Nous discutons les caractéristiques mécaniques des structures souterraines qui s’exposent aux oscillations verticales. Dans ces conditions - s’attendent quand une rupture de tremblement de terre se produit tout près des secteurs urbains fortement développés - l’analyse séismique conventionnelle, qui considère principalement des oscillations horizontales de cisaillement, peut ne pas être entièrement efficace. Notre analyse, qui est basée sur la théorie des vagues élastiques, montre les effets des mouvements verticaux et le mécanisme de génération des modèles uniques de dommages, que nous avons observés à l’occasion du tremblement de terre 1995 de Kobe.

Jan 1, 2003