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By J. W. Klokow, S. L. Mulder

Early removal of the shaft reef is usually considered necessary on deep level South African gold mines to avoid damaging stress build-up associated with traditional shaft-protection pillars. In the case of the relatively shallow Beatrix Gold Mine it was largely motivated by early access to ore and the consequent earlier return on invested capital. A number of options were considered to protect the shaft from possible damaging stress changes and to minimise deformations in the shaft-reef area. Numerical modelling was used to evaluate the options and to quantify as accurately as possible the likely deformations to be accommodated by the shaft steelwork designs. The option chosen was a combination of strategically placed satellite pillars and yield pillars, and backfill. Following the mining of a small inner cut during the shaft sinking process, full-scale mining is progressing away from the shaft. Suitable instrumentation has been installed to monitor deformations associated with the shaft reef removal. Enlever rapidement le filon du puits est en général considéré nécessaire dans les galeries de fond des mines d’or sud-africaines pour éviter l’accumulation nuisible de contraintes associée aux piliers de protection de puits traditionnels. Dans le cas de la mine d’or Beatrix, relativement peu profonde, l’enlèvement était motivé en grande partie par l’accès rapide au minerai et par conséquent un profit plus rapide sur l’investissement. Un certain nombre d’options furent considérées pour protéger le puits contre les changements de contraintes potentiellement nuisibles, et pour minimiser la déformation dans l’aire puits/filon. La modélisation numérique fut utilisée pour évaluer les options et pour quantifier aussi précisément que possible les déformations probables que la conceptualisation du puits devrait prendre en compte. L’option choisie fut une combinaison de piliers satellites placés à des points stratégiques avec des piliers de protection, et terre de remblayage. Pendant le fonçage de puits une petite coupure intérieure fut exploitée, et maintenant l’exploitation à grande échelle, au-delà du puits, est en cours. Les instruments nécessaires ont été installés pour surveiller les déformations associées à l’enlèvement du filon du puits. Die frühe Entfernung des Riffschachtes wird normalerweise bei südafrikanischen Tiefbaugoldmienen als notwendig erachtet um den zerstörende Druckaufbau zu vermeiden, welcher mit traditionellen Schachtschutzpfeilern verbunden ist. Im Fall der verhältnismäßig flachen Beatrix Goldmine war es hauptsächlich vom frühen Zugang zum Erz und dem konsequenten frühen Rückfluß des investierten Kapitals motiviert. Eine Anzahl an Optionen wurde erachtet um den Schacht vor möglichen zerstörenden Druckänderungen zu schützen und Deformationen im Riffschachtbereich zu minimieren. Um die Optionen zu bewerten und mögliche Deformationen so genau wie nur möglich quantitativ darzustellen die von den Schachtstahlkonstruktionen aufgenommen werden müssen, wurden numerische Modelle verwendet. Die gewählte Option war eine Kombination aus strategisch plazierten exzentrischen Pfeilern und Schutzpfeilern sowie Hinterfüllungen. Nach dem Vortrieb eines kleinen inneren Einbruches während des Abteufens wird der Vollvortrieb vom Schacht weg vorgenommen. Um die Deformationen, die mit der Riffschachtentfernung verbunden sind zu überwachen, müssen geeignete Instrumentenausrüstungen installiert werden.

Jan 1, 2003

By J. W. Latilla, J. J. van Wijk

In late 1997 a request was received to assist with determining the powered support unit (shield) load capacities for the planned 2 seam short wall. This project had a number of aspects which made it attractive to utilize numerical modelling in conjunction with other more conventional design tools in the design of the shields. Amongst these were: The 2 seam panels were to be laid out about 25 m below the previously short walled 4 seam, the 4 seam had in turn been over-mined by the 5 seam long wall, the proposed face height of the 2 seam short wall was 5.5 m while the 4 seam had been mined at 4 m. The top seam in the area (5 seam) had been mined at between 1.5 and 2.2 m high, the face conditions with about 95 m of broken material applying dead weight loading to the 2 to 4 seam inter-burden septum were hard to predict and cyclical loading due to the presence of strong sandstone bands in the 2 to 4 seam inter-burden. The basic thrust of the study was to take the known, and successful, situation (4 seam short wall) and carry out comparative modelling to enable prediction of likely 2 seam conditions. Some two dimensional aspects studied were: 5 m goaf hanging up behind shields, stresses in beams to determine likely first goaf roof span, stresses in cantilever beams to asses cyclical loading due to sandstone bands in the interburden being loaded by the overlying goaf and stresses on chain and crush pillars adjacent to the goaf edge. Three dimensional aspects that were investigated included: Load distribution along face for close goafing and 5 m goaf hang-up and load in a 1 m wide rib modelled in the position of the powered support units. From the modelling it was possible to determine the optimal shield leg capacity of the new 2 seam equipment. These outputs were used when drawing up the technical specifications for manufacture of the new equipment. The face was successfully commissioned in August 2002. Fin 1997, requête fut faite pour aider à la détermination des capacités de charge pour l’unité de soutènement mécanisée (bouclier) pour la couche 2 courte taille en projet. Certains aspects de ce projet le rendaient intéressant pour utiliser la modélisation numérique en même temps que d’autres méthodes conventionnelles pour la conception des boucliers. Parmi ces aspects se trouvaient : Les panneaux de la couche 2 devaient être placés environ 25 m au dessous de la couche 4 courte taille ; la couche 4 avait été remplacée par la couche 5 longue taille ; la hauteur de taille proposée pour la couche 2 courte taille était 5.5 m, tandis que la couche 4 avait été exploitée à 4 m. La couche supérieure de la région (couche 5) avait été exploitée entre 1.5 et 2.2 m de hauteur ; il était difficile de prédire les conditions de taille, avec environ 95m de matériaux cassés ajoutant une charge morte à la plaque de séparation entre les couches 2 et 4 et un chargement cyclique causé par des bandes de grès dans l’entre-fardeau 2-4. L’idée principale de l’étude fut de prendre la situation connue et réussie (couche 4 courte taille) et de faire une modélisation comparative pour prédire les conditions probables de la couche 2. Certains des aspects à double dimension qui furent étudiés étaient : Un accrochage de remblai de 5m derrière les boucliers ; contraintes dans les poutres pour déterminer le premier intervalle probable entre remblai et toit ; contraintes dans les poutres en porte-à-faux pour évaluer le chargement cyclique causé par les bandes de grès dans l’entre-fardeau qui est accablé par le remblai et les contraintes sur les piliers par chaîne et d’écrasement adjacents au bord du remblai. Aspects à trois dimensions qui furent étudiés : Distribution de la charge le long de la taille pour les remblais proches et l’accrochage de remblai de 5 m et la charge dans une nervure de 1 m de large modelée dans la position des unités de soutènement mécanisées. La modélisation a permis de déterminer la capacité de portée optimale du bouclier du dispositif nouveau pour la couche 2. Ces résultats furent utilisés pour dresser les spécifications techniques pour la fabrication de l’équipement nouveau. La taille fut commissionnée avec succès en août

Jan 1, 2003

By D. A. Spencer, L. J. Gardner

In light of the apparent productivity benefits provided by mechanised stoping, Impala Platinum Limited commissioned a study to investigate its possible implementation for mining reserves located 1200 – 1700 m below surface. This paper records the methodology employed for designing a support system for such mechanised mining, as well as initial conclusions of the work done. Preliminary results show the concept to be technically feasible; work was however stopped due to financial non-viability. En considération des bénéfices de production apparents que donne l’exploitation par gradins mécanisée, Impala Platinum Limited a commissionné une étude visant à examiner sa mise en œuvre possible pour des réserves minières situées à 1200 – 1700 m sous la surface. L’étude présente rapporte la méthodologie employée pour créer un système de support pour ce genre d’exploitation mécanisée, ainsi que les conclusions initiales de ce projet. Les résultats préliminaires montrent que le concept est techniquement faisable ; cependant le travail fut arrêté à cause de difficultés de rentabilité. Im Licht des offensichtlichen Produktivitätsnutzens auf Grund mechanisierten Stossbaus, kommissionierte Impala Platinum Limited eine Studie, die dessen mögliche Implementierung für den Abbau von Reserven 1200 - 1700 m unterhalb der Oberfläche untersuchen soll. Dieses Elaborat dokumentiert sowohl die Methode die für das Design eines Unterstützungssystems für eine derartige mechanisierte Abbauweise angewendet wird als auch die anfänglichen Konklusionen der geleisteten Arbeit. Anfängliche Resultate zeigen daß das Konzept technisch durchführbar ist; die Arbeit wurde jedoch wegen der finanziellen Nichtrealisierarkeit gestoppt.

Jan 1, 2003

By J. W. Latilla, J. J. van Wijk

A running facebreak ahead of the powered support units occurred on the number 4 seam at Matla Coal’s number 3 shaft (Matla 3) in April and May 2002.Very difficult mining conditions were experienced for a distance of some 150 m in the tailgate and to a lesser extent on the face itself. The paper analyses the main causes for the high stress conditions leading to the facebreak, namely, the existence of a >20 m dolerite sill close to surface and the effect of stopping longwalling on the overlying 5 seam. Difficulties experienced during the facebreak are discussed, including, pillar and roof collapses in the tailgate, high stress areas ahead of the face causing roof and sidewall stability problems, flushing of broken rock into the face area at the tailgate, secondary mid-face breaks, and the availability of critical support units. Successful rock engineering interventions and learning points were that, a goaf angle of 14.6° was found to be more realistic than the previously used 20 to 25° in predicting dolerite sill behaviour in this area, pre-split blasting of the sill significantly reduced stress on the face and tailgate allowing re-support work to proceed, varying pillar support types were analysed and rated, the need to always have a ground control “First Aid” kit available was recognised and a strategy for subsequent panels beneath the sill was developed. Numerous support units were used and the performance of the more suitable types is briefly discussed. A running facebreak ahead of the powered support units occurred on the number 4 seam at Matla Coal’s number 3 shaft (Matla 3) in April and May 2002.Very difficult mining conditions were experienced for a distance of some 150 m in the tailgate and to a lesser extent on the face itself. The paper analyses the main causes for the high stress conditions leading to the facebreak, namely, the existence of a >20 m dolerite sill close to surface and the effect of stopping longwalling on the overlying 5 seam. Difficulties experienced during the facebreak are discussed, including, pillar and roof collapses in the tailgate, high stress areas ahead of the face causing roof and sidewall stability problems, flushing of broken rock into the face area at the tailgate, secondary mid-face breaks, and the availability of critical support units. Successful rock engineering interventions and learning points were that, a goaf angle of 14.6° was found to be more realistic than the previously used 20 to 25° in predicting dolerite sill behaviour in this area, pre-split blasting of the sill significantly reduced stress on the face and tailgate allowing re-support work to proceed, varying pillar support types were analysed and rated, the need to always have a ground control “First Aid” kit available was recognised and a strategy for subsequent panels beneath the sill was developed. Numerous support units were used and the performance of the more suitable types is briefly discussed. Une cassure de taille en avant des unités de soutènement s’est produise sur la veine numéro 4 dans le puits numéro 3 (Matla 3) de la mine Matla Coal en avril et mai 2002. Les conditions d’extraction étaient extrêmement difficiles sur une distance d’environ 150 m dans la voie de tête et, en moindre mesure, sur le front de taille lui-même. L’étude présente analyse les raison majeures pour les conditions de grandes contraintes qui ont conduit à la cassure de taille, à savoir l’existence d’un mur de dolérite de >20m proche de la surface et l’effet d’arrêter la longue taille sur la veine 5 superposée. Les difficultés rencontrées pendant la cassure de taille sont rapportées, y compris les effondrements de piliers et toit dans la voie de tête, les aires de grandes contraintes en avant du front de taille causant des problèmes de stabilité pour le toit et les parois latérales, l’injection de roches cassées dans la taille en voie de tête, les cassures secondaires à mi-taille, et la disponibilité d’unités de soutènement critiques. Interventions minières réussies et leçons apprises furent : un angle de remblai de 14.6° était plus réaliste que celui de 20 à 25° utilisé auparavant pour prédire la conduite du mur de dolérite dans cet endroit ; tir à deux temps du mur a réduit considérablement les contraintes sur la taille et la voie de tête, ce qui a permis un travail de support complémentaire ; des types variés de support de piliers furent analysés et évalués ; la nécessité d’avoir toujours une trousse de première urgence disponible fut reconnue ; et finalement une stratégie pour les panneaux en dessous du mur fut

Jan 1, 2003

By Van Sint JanM., M. Prudencio

ABSTRACT We report the results of a model-testing program to evaluate the strength characteristics of non-persistent joints. We describe the conditions under which new tensile cracks generate and propagate to connect existing joints so that the rock mass becomes fractured into several blocks, leading to a low strength. The strength of some models was equal to that along a single joint through the full sample length. In models with two joint sets, failure took place along a composite plane, partly sliding along a discontinuous joint and shearing through the intervening intact block of rock, or else by rotation and sliding of the blocks. This last failure mode could also lead to very low model strength. ZUSAMMENFASSUNG Dieser Bericht beschreibt die Ergebnisse von Versuchen mit Modellfelsmassen um den Einfluâ von unterbrochenen Rissen in ihrer Widerstandsfähigkeit zu untersuchen. Es werden die Umstände beschrieben unter denen neue Zugrisse entstehen, sich verbreiten, sich mit bestehenden Rissen verbinden und die Felsmasse in mehrere Felsblöcke zerlegen und zu einer kleinen Widerstandsfestigkeit führen. Der Widerstand einiger Versuchskörper entsprach der Festigkeit eines Risses der die ganze Länge des Versuchskörpers überquert.Versuchkörper mit zwei Rißfamilien versagten unter einer zusammegesetzten Ebene, zum Teil mit Verschiebungen nach unterbrochenen Rißebenen die sich durch Schnittversagen intakter Felsblöcke verbinden, und zum Teil durch Drehungen und Verschiebungen einzelner Felsblöcke. Die letzte Versagunsart kann zu einer stark verminderten Widerstansfähigkeit führen. RÉSUMÉ Nous présentons les résultats de quelques essais fait sur des modèles évaluant les caractéristiques de résistance des fractures discontinues. Nous décrivons les conditions sous lesquelles des nouvelles fissures de traction peuvent s’engendrer et se propager pour faire la connection avec des fractures existantes, de façon que le rocher se fracture en plusieurs blocs, menant à une résistance réduite. La résistance de quelques modèles fut égale a celle d’une fracture traversant toute la longueur du modèle. Pour les modèles ayant deux ensembles de fractures, la rupture a eu lieu sur une surface mixte, causée d’une part, par le glissement sur une fracture discontinue et d’autre part, par la rupture à travers le pont de matériel intact; ou bien par rotation et glissement des blocs. Cette dernière façon de rupture peut aussi aboutir à une très faible résistance des modèles.

Jan 1, 2003

By G. du T. Judeel

An investigation was carried out to determine whether a numerical model could be constructed that would produce results that realistically represent actual ground deformations in and around a vertical shaft. The ground deformation was brought about by the partial extraction of the shaft pillar. A special characteristic of the rock masses, affected by the shaft pillar extraction, was that the shaft was located in poor quality rock masses. After the extraction of a portion of the shaft pillar, excessive deformations occurred at the shaft/reef intersection. Therefore, a decision was taken to extract the entire shaft pillar protecting the shaft by a proposed waste-cut across the shaft. The effects of stress and displacement on the shaft were investigated by using inelastic numerical modelling in different stages. A calibrated numerical model was constructed producing modelled results comparable to the actual displacements along the shaft. Des recherches ont été poursuivies pour déterminer si on pouvait construire un modèle numérique qui donnerait des résultats représentant avec réalisme les déformations réelles du terrain à l’intérieur et autour d’un puits vertical. La déformation du terrain était entraînée par l’extraction partielle du massif de protection. Une caractéristique spéciale des masses rocheuses, affectées par l’extraction du massif de protection, était que le puits était situé dans des masses rocheuses de qualité inférieure. Après l’extraction d’une portion du massif de protection, des déformations excessives se sont produites à l’intersection du puits avec le filon. Par conséquent, la décision a été prise d’extraire le massif de protection en entier par une coupe de déblais à travers le puits. Les effets de contraintes et décalage furent étudiés en utilisant une modélisation numérique inélastique à des stages différents. Un modèle numérique calibré fut construit, donnant des résultats modelés comparables aux décalages réels le long du puits. Eine Untersuchung wurde durchgeführt um festzustellen, ob ein numerisches Modell konstruiert werden könnte, das Resultate produzieren würde, welche realistisch aktuelle Bodendeformationen in und um einen vertikale Schacht darstellen. Die Bodendeformation resultierte teilweise aus der Extraktion des Schachtpfeiler. Eine spezielle Eigenschaft der Gesteinsmassen, beeinflußt durch die Schachtpfeilerextraktion, war, daß der Schacht in Gesteinsmassen geringer Qualität situiert war. Nach der Extraktion eines Teils der Schachtpfeiler, traten übermäßige Deformationen am Schacht/Riff Kreuzungspunkt auf. Folglich wurde die Entscheidung getroffen, die gesamten Schachtpfosten zu extrahieren und den Schacht mittels eines geplanten Verlustschnittes quer zum Schacht zu schützen. Die Auswirkungen des Druckes und der Versetzung auf den Schacht wurden unter Anwendung unelastischer numerischer Modelle in unterschiedlichen Stadien untersucht. Ein kalibriertes numerisches Modell wurde konstruiert, welches berechenete Ergebnisse mit den tatsächlichen Versetzungen entlang des Schachtes vergleicht.

Jan 1, 2003

By B. Haimson

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

Jan 1, 2003

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 T. Nyakudarika

The Unki Platinum Mines concentrator, employing an MF2 circuit configuration which includes fully-autogenous primary milling of run-of-mine (ROM) ore, was commissioned in November 2010. The project was Anglo American Platinum?s first PGM concentrator in Zimbabwe and would form a significant contribution to the group?s platinum production. The project financials demonstrated that the project was operating-cost sensitive. After reviewing the metallurgical testwork, mineralogical examinations, and the history of similar operations, it became apparent that the Unki ore characteristics rendered it amenable to autogenous milling. The primary ball mill, structurally designed for 30 per cent steel load, could be operated at the required initial phase throughput with fully-autogenous primary milling, realizing savings in both power requirements and grinding media consumption. The original mill sizing had been done with fully-autogenous milling in mind, but allowing for flexibility and mitigation in case of varied mining fragmentation. Since attaining steady state, target grinds have been achieved. This paper looks at the Unki ore characterization programme, design considerations, and the operational and control philosophy for a successful comminution circuit, and discusses the design to produce a flexible, low opex, mitigated comminution and overall MF2 flowsheet that is easily expanded in line with the potential for optimum exploitation of the orebody.

Jan 1, 2012

By A. Bouvard, N. Hoteit, E. Boidy, F. Pellet

In the context of the construction of an Underground Research Laboratory devoted to the feasibility studies of radioactive waste deposits, it appears of the utmost importance to study the long-term behaviour of rock, over a long time period. In this paper, some results of tests performed on the argillite from the Meuse-Haute-Marne site test in Eastern France are presented. Then a numerical simulation of one of this test using the viscoplastic damaging constitutive law proposed by Lemaitre is presented. Finally, this law is used to simulate numerically the behaviour of the rock at the wall of a circular tunnel in order to determine the extension and the change along the time of the Excavated Damaged Zone (EDZ). Advantages and limitations of the model are discussed. Dans le cadre de la réalisation d’un laboratoire de recherche souterrain conçu pour étudier la faisabilité d’installations de stockage de déchets radioactifs, il apparaît fondamental de caractériser non seulement le comportement viscoplastique à très long terme des matériaux mais aussi les phénomènes d’endommagement consécutif à la redistribution de contraintes provoquées par l’excavation des cavités. On présente ici les résultats d’essais réalisés sur les argilites du site de Meuse/Haute-Marne et destinés à caractériser leur comportement visco-endommageable. Il est ensuite procédé à une application de la loi viscoplastique endommageable de Lemaitre pour simuler l'un de ces tests. Les apports et les limites d'un tel modèle sont mis en évidence par des simulations numériques du comportement de la roche au pourtour d'une galerie circulaire permettant de suivre l’évolution au cours du temps de la zone endommagée (EDZ) à la paroi . Im Rahmen des Baus eines unterirdischen Forschungslabors für die Untersuchung der Machbarkeit von Deponien für radioaktive Abfälle erweist es sich als äußerst wichtig, das langfristige Verhalten von Gestein über einen langen Zeitraum zu untersuchen. Im vorliegenden Artikel werden einige Ergebnisse von Untersuchungen vorgestellt, die mit Tonschiefer aus der Meuse-Haute-Marne in Frankreich durchgeführt wurden. Anschließend wird eine numerische Simulation der Untersuchungen unter Verwendung des von Lemaitre vorgeschlagenen viskoplastischen Verformungsgesetzes vorgestellt. Schließlich wird dieses Gesetz auf die numerische Simulation eines Kreistunnels angewandt, um die Ausdehnung und die zeitliche Entwicklung der Auflockerungszone (EDZ) zu bestimmen. Es werden die Vorteile und Grenzen des Modells diskutiert.

Jan 1, 2003

By Darelle T. Janse van Rensburg

Some of the more recent developments in Paint Technology are solvent free materials. These coatings have mainly been formulated to overcome the negative attributes of solvent-based coatings, i.e. environmental, safety and health risks, potential for solvent entrapment and osmotic blistering, as well as the formation of micro-pores during the curing process. Two solvent free liquid epoxy coatings have been used extensively on power generation plant. However, very little is known regarding their long-term performance under different exposure conditions, as well as whether these coatings actually perform better than their solvent-borne counterparts. In addition, solvent free materials are generally used where outage periods are restricted and coatings need to be applied within a very short period. Though these materials have reportedly much shorter curing times than other conventional solvent-borne coatings, little is known regarding their limits with respect to maximum film thicknesses and being put into service while still being wet/partially uncured. The latter has become common practice at many power stations in the past two years or so. In addition, the application and curing methods of solvent free materials are different to that of solvent-borne materials, and may require equipment and application process changes. This paper covers the application and performance properties of solvent free coatings in comparison to solvent-borne materials primarily intended for immersion service. Numerous coatings were evaluated under immersed static and cyclic hydrostatic pressures. Other tests included short curing / early immersion tests, dry-to-touch and dry-through curing times, adhesion tests, surface tolerance tests, etc. The results show that the solvent free materials have clear benefits with respect to safety, health, environmental and long-term performance, but will be more difficult to apply compared to solvent-borne materials.

Jan 1, 2006

By B. P. Watson

In South Africa, the Bushveld platinum group metal deposits are unique in that they are the largest platinum group metal deposits in the world. These deposits occur as two distinct stratiform tabular orebodies and strike for many hundreds of kilometres. Mining is extensive, with depths ranging from close-to-surface to 2 000 m. The mining method is a variation of planar open stoping. Pillars are widely used to support the open stopes. Crush pillars are commonly used in this role, where the residual pillar strength provides the required support resistance to stabilize the stoping excavations. This paper describes the direct measurement of stress within these crush pillars, and describes the stress?strain behaviour of these pillars. These findings indicate that the measured pillar failure stress is too high. The implications of these findings are that roof damage and pillar bursting could occur, and some examples of this type of damage are shown. The paper concludes that this problem could be mitigated if the three dimensional pillar geometry were modified and the pillars were cut smaller.

Jan 1, 2007

By H. Hamma, R. Fehrmann, M. Gaune-Escard, G. Hatem, S. B. Rasmussen, K. M. Eriksen

The molten salts M2S2O7and MHSO4, the binary molten salt systems M2S2O7-MHSO4and the molten salt-gas systems M2S2O7-V2O5and M2S2O7-M2SO4-V2O5(M = Na, K, Rb, Cs) in O2, SO2and Ar atmospheres have been investigated by thermal methods like calorimetry, Differential Enthalpic Analysis (DEA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Fundamental thermodynamic data like temperatures and molar heats of solid-solid transition and fusion, phase diagrams, heat capacities of solids and liquids, heat of mixing, and heats of complex formation have been obtained and are reviewed here. Also EPR spectroscopic evidence of V(IV) complexes and their structure are reported and the results are discussed in relation to the mechanism of SO2oxidation by V2O5based industrial catalysts. Keywords: Alkali pyrosulfates, alkali hydrogen sulfates, vanadium pentoxide, EPR spectroscopy, complex formation

Jan 1, 2004

"Chairman: Dr N. G. W. Cook Rapporteur: Mr M. P. RobertsPapers:Planning open pit mining operations using simulation by A. Bauer and P. N. Calder Simulation for control of underground liquid flow by G. N. Pitts and P. B. CrawfordEvaluation of production strategies in a group of copper mines by linear programming by P. H. Williams, J. N. Brooke and D. M. PoulterAn equipment maintenance system by D. W. Dean and J. A. RyderTaken as a whole, the difference between the four papers in this session were perhaps more illuminating than their similarities. The titles of the first and second papers contained the word 'simulation', and in both papers random number generation was relied upon in the selection of inputs from empirical distributions, but the nature of the models to which these values were inputs were quite different. The third paper displayed another method of uniting the empirical and the theoretical in a linear programming formulation whose matrix coefficients were measured empirically, and here some apt remarks on computer implementation were included. This paved the way for the last paper which abandoned all theoretical pretensions in favour of a detailed description of computer implementation and perhaps as a result gave rise to the most feeling audience participation.The systems mentioned were developed for the iron, petrol, copper and gold producing industries in the US, Canada, Zambia and South Africa..As with all the parallel sessions, contributions from the floor may have been limited by the shorter time available to delegates to acquaint themselves with the papers before the session. In spite of this, and due largely to the active chairman¬ship of Dr Cook, the discussion during the session which is summarized here contributed much to the information contained in the papers themselves.In his presentation, Dr Calder summarized his paper. He expected that simulation would be used in future on an almost universal basis in open pit mining. It could contribute new knowledge more cheaply than experimentation in the flea For example, this study had shown what was previously thought to be a matter of more shovels and trucks was really a blasting problem, and improving blasting had increased production to the desired level. The simulation had shown that uniformity of truck performance was a desirable factor. It had also been used to study the advisability of a dispatching system.Dr Ramani contended that where equipment characteristics were available, deterministic standard simulation could adequately simulate systems in which interference occurred. Operator performance could be measured against perfor¬mance curves predicted by standard simulation and poor operators spotted and retrained. The present system did not take into account variability in truck loading, for instance. Dr Calder replied that if the number of variables was large, the standard approach became too complicated for operating personnel to follow. He admitted he had not tried it. The variability of truck loading could be coped with easily using the Monte Carlo approach. Operator variability was already incorporated because the time studies are actual."

Jan 1, 2014

[Ferro Alloys Producers Association The South Africa Institute of Mining and Metallurgy www.saimm.co.za Mintek www.mintek.co.za Eskom www.eskom.co.za ]

Jan 1, 2004

By Rodney Ishak, Merete Tangstad

In the HC FeMn production, better utilisation of coke and electric power is vital for reducing the production costs. The higher manganese oxides in the charge are reduced to MnO in the prereduction zone, where also the Boudouard reaction is active. These gas-solid reactions are to a large extent decisive for the total consumption of both coke and electrical power in ferromanganese production. In the present work formulas for calculating the Degree of prereduction have been developed for industrial practice. It shows that the typical Degree of prereduction is between 10-40%, but it may in good periods be as high as 60%. Statistical analysis has been done in order to find how various operational parameters influence the Degree of prereduction. A few parameters were observed to have an effect on the prereduction. Comilog ore definitely had a positiveinfluence on the prereduction, Comilog sinter and Mamatwan ore probably had a positive influence on the prereduction, all in relation to the average prereduction in the selected periods. Meanwhile, As man ore definitely, % H2O in raw materials and increasing Hd probably, had a negative influence on the prereduction. The findings for these raw materials were very much in coherence with the results of laboratory scale experiments performed, where the CO-reactivity of different ore materials was studied.

Jan 1, 2007

By C. J. Pretorius

More than 30 percent of the global demand for zircon (ZrSi04) is supplied by South Africa. A significant amount of the zircon is exported, and beneficiated products are then imported for industrial applications locally. Beneficiating the zircon locally could have a positive impact on the local market, since zircon is only one of many such cases. Ammonium acid fluoride serves as an alternative anhydrous fluorinating agent for zircon in the synthesis of several metal fluorides1,2. It provides an effective dry fluorinating method and is easier to handle than hydrogen fluoride or fluorine gas. Zircon exposed to extreme plasma temperatures dissociates and becomes more reactive. The reaction of the plasma-dissociated zircon (Zr02.SiO2) with the ammonium acid fluoride (NH4F.XHF, where x= 1 to 5) forms two main intermediate compounds (NH4)3ZrFr(s) and (NH4) 2SiF6(s), the latter decomposing to form volatile products at relatively low temperatures, providing easy separation of the silicon and zirconium compounds. The ammonium zirconate compound decomposes to form zirconium tetrafluoride (ZrF4), which can be further manufactured into zirconium metal, to name but one product. Data on the kinetics of the reaction of ammonium acid fluoride with zircon and plasma-dissociated zircon, combined with the thermo¬dynamic parameters of the reaction, is essential for the development of an industrial process for the production of a precursor for the manufacturing of zirconium metal, namely anhydrous ZrF4. Both the reaction kinetics and reaction parameters will be included in this study, as well as some proof that the reaction proceeds to ZrF4 on a small batch scale. If the exact reaction parameters can be pinned down, a wide spectrum of anhydrous metal fluorides can be synthesized through this fluorination route.

Jan 1, 2012

By S. Marx

More than twenty years ago Sasol, ISCOR, and some parastatals played a major role in ensuring that South Africa had sufficient technical skills. When the economy became tight and business and government were pressurized to decrease costs, the first budgets that were reduced were the training budgets. It seemed to be too expensive and too time-consuming to train apprentices. According to Stacey2, this is a major strategic issue facing the mining industry in South Africa. Two factors added to the shortage of skills challenge: ? Skills erosion and job losses ? Artisans ? currently the economy produces 5 000 but the need is 12 500 ? Level of mechanization in South Africa less than 10 per cent ? Average age of operators and artisans is 50 ? Greater awareness of occupational health effects of hand-held drilling. ? Workplace challenges ? The impact of HIV/AIDS and other employee wellness issues ? Changes and challenges in workplace environment i.e. the mining industry.

Jan 1, 2012

By Roger A. Blais, Michel David

"Matheron's geoslalislical method for the estimation of ore reserves has been developed to the point at which real-life problem may be handled effectively. The steps involved in the method are:(i) obtalning the variogram,(ii) fitting a model, and(iii) producing block estimates.All three steps may cause difficulty, and would-be users need a deep understanding of the theory if failure is to be avoided.To illustrate these points, specific cause are considered:(i) two almost equidimensional porpbyry deposits, one drilled randomly and the other regularly; and(ii) two iron formation, one drilled extensively and being mined, while the other is still at the stage of early estimation."

Jan 1, 2014

By R. Strydom, J. H. Selby

Published information is available on the radiological impacts of disposing of zircon sand in a landfill. Zircon flour by virtue of its finer particle size presents a different set of issues during disposal. This paper describes two options for disposal of such fine grained materials – namely incorporation into concrete aggregates and agglomeration by addition of cement. The study considers the radiological exposure of the public from such disposal methods and concludes that these options are viable alternatives for the safe disposal of waste zircon flour. The disposal of zircon into concrete aggregates at a rate of 10 per cent produces a sufficiently low effect to allow such aggregates to be used in building foundations or other such mass concrete applications. The use of cement agglomeration methods will also provide a safe method of landfill disposal provided at least 20 cm of soil cover is included.

Jan 1, 2003