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By J. W. Klokow, K. L. Riemer, R. I. L. Ferreira

As a result of the increased depth of mining in the South African gold mining industry mining induced seismicity is a severe problem. One of the strategies within the industry to contain the problem is to incorporate a system of regularly spaced stabilising pillars into mine layouts. At the Driefontein Gold Mine a system of closely spaced dip pillars is used to contain seismic energy emissions. Comparisons of seismic data for several mining clusters initially indicated a possible measure of success in the containment and occurrence of larger events. A detailed analysis of data over a 5-year period since the start of mining however, has revealed a delayed seismic response to the increasing strike spans. Significant changes marked by an increase in certain seismic variables have been observed at mining spans of between 100 to 120 meters and could be of significance to pillar spacing in the design of deep level mining layouts. La sismicité occasionnée par l’exploitation minière est un problème grave dans les mines profondes de l’industrie minière aurifère en Afrique du Sud. Une des stratégies utilisées dans l’industrie a été de maîtriser le problème en incorporant un système de piliers de stabilisation régulièrement espacés dans la disposition des mines. A la Driefontein Gold Mine, un système de piliers de pendage proches les uns des autres est utilisé pour contenir les émissions d’énergie sismique. Au début, des comparaisons de donnés sismiques pour plusieurs groupes d’extraction ont indiqué un succès possible dans la limitation et l’occurrence d’évènements sismiques. Cependant, une analyse détaillée des données sur une période de 5 années a révélé un délai entre la progression de l’extraction et une réponse sismique accrue. Des changements considérables dans les variables sismiques ont été observés dans des intervalles d’extraction entre 100 et 120 mètres, ce qui pourrait être significatif pour l’espacement des piliers dans la conception de la disposition des mines de fond. Resultierend aus den zunehmenden Tiefen des Bergbaus in der südafrikanischer Goldbergbauindustrie stellt sich die vom Bergbau hervorgerufene Seismizität als bedrohliches Problem dar. Es war eine der Strategien innerhalb der Industrie, das Problem dadurch einzudämmen, daß regelmäßig plazierte Stabilisierungspfeiler in den Bergbaulayouts inkorporiert wurden. In der Driefontein Gold Mine wird ein System von knapp aneinandergesetzten im Abfallbereich befindliche Pfeiler benutzt, um seismische Energieemissionen einzudämmen. Vergleiche der seismischen Daten für mehrere Bergbaugruppen zeigten anfangs ein mögliches Maß von Erfolg in der Eindämmung und im Auftreten von größeren Fällen an. Eine ausführliche Analyse von Daten über einen 5jährigen Zeitraum hat jedoch ergeben, daß eine Verzögerung zwischen der Progression des Bergbaus und einer erhöhten seismischen Reaktion besteht. Bedeutende Änderungen in den seismischen Variablen wurden an Bergbauspannen von 100 bis 120 Metern beobachtet und könnten für Abstandsbemessung von Pfeilern im Design des Tiefbergbaulayouts von Bedeutung sein.

Jan 1, 2003

By C. Zangerl, K. F. Evans, S. Loew

ABSTRACT: Settlements above fractured crystalline rock masses are rarely observed and in the past, geotechnical engineers would not expect substantial subsidence to occur in association with a deep tunnelling project. However, recent high precision levelling measurements along the Gotthard pass road in central Switzerland, have revealed up to 12 cm of subsidence along sections that pass several hundred metres above the Gotthard highway tunnel. Large-scale consolidation resulting from tunnel drainage and pore pressure changes in the rock mass are believed to be the contributing mechanism. This paper presents results from an extensive numerical modelling study focussing on the processes responsible for this subsidence. Results derived from 2-D discontinuum (i.e. distinct-element) and continuum (i.e. finite-element) modelling show that both discrete fracture deformation (i.e. fracture closure and shear) and poro-elastic consolidation of the intact rock matrix equally contribute to the observed magnitudes and shape of the surface subsidence trough. RÉSUMÉ: Des tassements aux dessus de massifs cristallins sont rarement observés et par le passé les géotechniciens ne prévoyait pas de subsidence significative associée avec des projets de tunnel profond. Cependant, de récentes campagnes de nivellement haute précision le long de la route du Col du Gotthard (Suisse centrale), ont mis en évidence des subsidences atteignant 12 cm sur des sections passant plusieurs centaines de mètres au-dessus du tunnel routier du Gotthard. Le mécanisme invoqué pour expliquer ce phénomène est la consolidation à grande échelle due au drainage du tunnel et aux variations de pression de pore dans le massif rocheux. Cet article présente les résultats d’une modélisation numérique intensive mettant l’accent sur les processus responsables pour la subsidence. Ces résultats obtenus grâce à des modèles 2-D discontinus (p. ex. éléments distincts) et continus (p. ex. éléments finis) montrent que la déformation sur des fractures discrètes (fermeture de fractures, cisaillement) ainsi que la consolidation poro-élastique de la roche intacte contribuent également aux magnitudes et aux géométries de subsidence observée en surface. ZUSAMMENFASSUNG: Beachtliche Oberflächensenkungen in einem kristallinen Gebirge, deren Ursache im Vortrieb eines mehrere hundert Meter tiefgelegenen Tunnels liegt, wurden bisher nicht erwartet und beobachtet. Dennoch wurden nach dem Bau des Gotthardstrassentunnels, entlang der Gotthardpassstrasse Oberflächensenkungen mit einem Maximalbetrag von 12 cm bei der Auswertung von Präzisions-Nivellements entdeckt. Dieser Maximalbetrag wurde in einem granitischen Gneis gemessen. Die örtliche Übereinstimmung zwischen dem maximalem Senkungsbetrag und dem maximalem Wasserzufluss zum Tunnel, und die zeitliche Abfolge von Tunnelbau und auftretenden Oberflächensenkungen lassen hydromechanisch gekoppelte Prozesse als Ursache dieser Gebirgsverformungen vermuten. In dieser Arbeit werden die Ergebnisse ausgedehnter prozessorientierter numerischer Simulationen präsentiert. Resultate aus den 2-D Diskontinuum (d.h. distinct-element) und Kontinuum (d.h. finite element) Simulationen zeigen, dass beide Verformungsmechanismen, d.h. an diskreten Brüchen und der intakten Gesteinsmatrix, gleichbedeutend für die beobachteten Senkungsbeträge und der Form des Setzungstroges verantwortlich sind.

Jan 1, 2003

By E. Hakami

The objective of the study was to estimate the largest shear displacement that could be expected on a pre-existing fracture located in the repository area, due to the heat release from deposited waste. Two-dimensional numerical analyses using UDEC have been performed. The maximum shear displacement, at the fracture centre, amounts to 0.2 – 13.8 cm depending on fracture parameters. The fracture extension, friction angle and shear stiffness are found to be the most important. Le but de cette étude est de déterminer le déplacement maximal en cisaillement qui puisse se développer le long d'une fracture préexistante en réaction à la chaleur dégagée par les déchets radioactifs enfouis dans la roche. Les analyses numériques ont été réalisées à l'aide du code 2D UDEC. Le déplacement maximal en cisaillement enregistré au centre de la fracture varie entre 0.2 et 13.8 cm en fonction des propriétés de la fracture. L'ouverture, l'angle de friction et la rigidité au cisaillement semblent avoir une influence dominante sur les résultats. Zielsetzung der Studie war die Abschätzung der maximalen Scherverschiebung, die auf einer innerhalb des Endlagergebietes existierenden Rissfläche infolge der Wärmeabstrahlung des eingelagerten Materials zu erwarten war. Es wurden zwei-dimensionale numerische Berechnungen mit UDEC durchgeführt. Die maximale Scherverschiebung im Zentrum der Rissfläche beträgt 0.2-13.8 cm, abhängig von den Risseigenschaften. Dabei hat sich herausgestellt, dass Rissgrösse,Reibungswinkel und Schersteifigkeit den grössten Einfluss haben.

Jan 1, 2003

By J. Werfling, J. R. Kiehl

SUMMARY: The effects of blasting on structures are assessed on the basis of the maximum amplitudes of the occuring vibration velocities. If the standard values in the German Standard DIN 4150 are not exceeded, damages to structures are not to be expected. The estimation of the maximum vibration amplitudes is usually based on experience or on emperical formulae. However, a comparison of expected with measured values shows that these estimations are not conservative, particulary in case of small distances between blasting locations and structures. More reliable predictions are possible on the basis of numerical analyses, which simulate the three-dimensional propagation of waves with consideration of the geomechanical and geometrical conditions. In addition to the expected velocities, these analyses also allow the determination of stresses resulting from dynamic loading. If the dynamic stresses are known, the effects of blasting on structures can be predicted. ZUSAMMENFASSUNG: Die Auswirkungen sprengbedingter Erschütterungen auf bauliche Anlagen werden in der Praxis auf der Grundlage der Maximalamplituden der auftretenden Schwinggeschwindigkeiten beurteilt. In der DIN 4150 werden Anhaltswerte angegeben, bei deren Einhaltung Schäden von Gebäuden nicht zu erwarten sind. Die Abschätzung dieser Schwing-geschwindigkeiten erfolgt meist auf der Grundlage von Erfahrungswerten oder empirischer Formeln. Der Vergleich der prognostizierten Werte mit Meßergebnissen zeigt jedoch, daß diese Ansätze insbesondere dann, wenn die Abstände zwischen den Sprengorten und den Gebäuden gering sind, nicht konservativ sind. Zuverlässigere Prognosen sind auf der Grundlage von numerischen Berechnungen möglich, in denen die räumliche Ausbreitung von Erschütterungen unter Berücksichtigung der geomechanischen und geometrischen Verhältnisse simuliert wird. Mit derartigen Berechnungen können die zu erwartenden Schwinggeschwindigkeiten und die aus der dynamischen Beanspruchung resultierenden Spannungen ermittelt werden. Dies ermöglicht Aussagen über die Auswirkungen sprengbedingter Erschütterungen auf Bauwerke. RÉSUMÉ: Les conséquences de vibrations résultantes d'explosions pour des bâtiments sont estimés dans la pratique à partir des amplitudes maximales des vitesses d'oscillation. Dans la norme allemande DIN 4150 des valeurs d'orientation sont données, avec l'observation desquelles de dommage à des bâtiments n'est pas à présumer. Ces vitesses d'oscillation sont estimés généralement à partir de valeurs d'expérience ou de formules empiriques. La comparaison des valeurs prédits avec des résultats de mesures montre cependant que ces hypothèses ne sont pas conservateurs, en particulier si les distances entre les lieux de sautage et les bâtiments sont petites. Des prédictions plus fiables sont possibles à partir de calculs numériques, dans lesquelles la dissipation spatiale de vibrations est simulée en considération de la situation géoméchanique et géométrique. Avec tels calculs les vitesses de vibration à présumer et les contraintes résultantes de l'effort dynamique peuvent être établies. Cela permet de constater sur les conséquences de vibrations résultantes d'explosions pour des bâtiments.

Jan 1, 2003

By Y. H. Suh, H. C. Lee, D. S. Kim

A progressive karst formation and its influence upon engineered structures in the ‘phil-karst’ rock mass draw a tunnel engineer’s special attention to a long-term stability and the maintenance issues. Karst sinkholes of any size beneath the railway bed cause train wrecks or long interruptions in train traffic during rehabilitation work. The collapse of cave roof, called a ‘doline’, is in general connected to the cave by the gradual dissolving of the rock, developing into subsidence and sink-holes. The principal conclusions obtained from the field experiments are as follows: It is found that the development of karst cavity shows a relationship with a structural geological line and it is necessary to define the dominant directions of joint and geological layer (formation). The relation-ship between the water flow and joint direction can be used as an indicator of cavity presence in their direction. In addition the direction of in-situ stress can play a role in the development of karst cavities. A risk map of karst scenario is produced for the tunnel supporting systems with rock type classifications in water-soluble karstic rock mass. Eine fortschrittliche Karst-Formung und sein Einfluß auf angelegten Strukturen in der Phil-Karst-Felsenmasse wecken einem Tunnelingenieur eine besondere Aufmerksamkeit zu einer langfristigen Stabilität und der Wartungsausgaben auf. Karstensinkhöhlen in irgendeinen Größen unter dem Eisenbahnbett sind die Ursache der Zugeszerstörung oder der langen Unterbrechungen in Zugverkehr während Rehabilitationsarbeit. Der Zusammenbruch von Höhlendach, d.h. ein “doline”, ist im allgemeinen an die Höhle, die durch das allmähliche Auflösen des Felsen zu entstehen ist und sich in die Subsidence und Sinkhöhlen entwickeln, angeschlossen. Die Hauptschlüsse, die von Feldenprüfungen erhalten wurden, sind folgendermaßen: es wird gefunden, daß die Entwicklung von Karstenhöhlung eine Beziehung mit einer strukturellen geologischen Linie zeigt und es notwendig ist, die vorherrschenden Richtungen von Gelenk und geologischer Schicht (die Formung) zu definieren. Die Beziehung zwischen dem Wasserablauf und der gemeinschaftlichen Richtung kann als ein Anzeiger von Höhlungsanwesenheit in ihrer Richtung benutzt werden. Zusätzlich kann die Richtung von In-Situ-Spannung eine Rolle in der Entwicklung der Karstenhöhlungen spielen. Für das Tunnelunterstützungssystem, welches mit Felsentypenklassifizierungen in wasserlöslicher Karstic-Felsenmasse, ist eine Risikokarte von Karstenszenar hergestellt. Une formation progressive de karst et son influence sur les structures tracées dans la masse de roche "phil-karst" retiennent l'attention particulière des ingénieurs de tunnel aux problèmes de la stabilité à long terme et du maintien. Les creux de karst de toute la taille sous le chemin de fer causent les accidents de trains ou de longues interruptions pendant le travail de réhabilitaion. L'effondrement du plafond de caverne qui s'appelle "doline" s'est, en général, connecté à la caverne par dissolution progressive de la roche, en devenant l'affaissement et les creux. Les conclusions importantes venant des experimentations sur le terrain sont suivants: d'abord, le développement de la cavité de karst montre le rapport avec la ligne géologique de la structure et il est nécessaire de définir les directions dominantes du joint et la couche(formation) géologique. La relation entre l'écoulement de l'eau et la direction du joint peut être utilisé comme un indicateur de la présence de la cavité dans leur direction. De plus, la direction sur place peut contribuer au développement des cavités de karst. Le plan risqué de karst s'est produit pour le système d'appui du tunnel avec les classifications du type de roche dans la masse de roche karstique qui est soluble dans l'eau.

Jan 1, 2003

By H. Willenberg, J. S. Coggan

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

Jan 1, 2003

By A. Fahimifar, H. Soroush

Abstract: In order to develop non-destructive methods in studying physical and mechanical properties of rock and replacing them with difficult and expensive static methods, several ultrasonic tests were carried out on cylindrical rock specimens in accordance with the ISRM suggested methods and velocity of P and S waves were determined. Also, density, porosity, water absorption, uniaxial compressive strength and indirect tensile strength were determined for each specimen in accordance with ISRM suggested methods. According to above tests static and dynamic elastic constants were calculated After statistical analysis of data obtained from tests, the relationships between velocity of elastic waves and physical or mechanical parameters were determined and some equations were obtained. Also similar analyses were performed on static and dynamic constants and some equations were extracted. Using these equations, the physical and mechanical parameters of rock and also static elastic constants can be estimated by conducting simple and quick tests (i.e. ultrasonic tests). Abriß: Um zu entwickeln, die zerstörungsfreien Methoden für Studieren die physischen und mechanischen Eigentümer von Steinen und auch ist für Ersetzen diese Methoden mit schwierigen teuren statischen Methoden, mehrere altrasonic Prüfungen auf zylindrischen Steinproben gemäß ISRM anregenden Methoden und den Geschwindigkeiten von S und P Wellen bestimmt worden sind durchgeführt worden. Außer der Dichtheit und der Porosität betonen Wasser Aufnahme und monoaxial Widerstand und dehnbaren indirekten Widerstand jeder Probe betreffend der erhaltenen Ergebnisse die atmosphärische Aufladung sind bestimmt worden und die dynamischen Faktoren der Steine sind kalkuliert worden. Nachdem statistische Analyse die Korrelation der Ergebnisse zwischen der Geschwindigkeit elastischer Wellen und mechanischer und physischer Eigentümer der Steine erhalten worden ist, und mehrere Verhältnisse sind vorgeschlagen worden. Eine ähnliche Analyse ist auf atmosphärischer Aufladung und dynamischen Faktoren durchgeführt worden und einige Verhältnisse sind erhalten worden. Mit Hilfe dieser Verhältnisse die physischen und mathematischen Eigentümer von Steinen und auch können die Statistik Faktoren durch einfachen und schnellen altrasonic Prüfungen erhalten werden. Resume: Puor le development des method non-destructive et evaluuation des propietes physical et mechanical des rock et superseding avec les methods dificzle et cher statique, c‘ est fait plusieur essayes ultrasonique sur les echantillons cylinrique et par a port le proposale TSRM et le vittesse des ondes P et S et densite et porosite et absorption des eaux le resistant de pression uniaxial et resistance de chaque echantillon est determinee. A la fin en base des resultat obtenue les constant statique et dynamique des roches sont calcule. Apres les analyses statistiquc sur les resultat obtenue du les essaybs, c‘ etait produit les relation entre les viptesse les ondes elastique et les proprietes physic et mechanicue des roches et c est propose quelque relations. Aussi le meme enterpretation sur les constant statique etdinamique. En possezon de ces relations, les spesificatio physique, aussi on peut trouver leur constant statique, avel les essayes sample et raptid a d ultrasonique.

Jan 1, 2003

By K. Grossauer, W. Schubert

For tunnelling in poor and heterogeneous ground a reliable on-site short-term prediction is required to allow a safe and economical construction. With the use of absolute displacement monitoring data and advanced software for evaluation of the data in combination with a routine update of the geological model a considerable increase in the reliability of the short-term prediction could be achieved. The paper deals with theoretical considerations, numerical studies and case histories from alpine tunnels in heterogeneous rock. Tunnelbau in schlechtem und heterogenem Gebirge erfordert auf der Baustelle eine verlaessliche Kurzzeitprognose, um ein sicheres und wirtschaftliches Bauwerk gewaehrleisten zu können. Die Verwendung von absoluten Verschiebungsmessdaten und deren Auswertung mit Hilfe von hoch entwickelten Softwareprogrammen in Kombination mit einer laufenden Aktualisierung des Gebirgsmodells ermöglicht eine erhebliche Erhöhung der Verlässlichkeit von Kurzzeitprognosen. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit theoretischen Ansätzen, numerischen Modellen und Fallstudien von Tunnelvortrieben in heterogenem Gebirge. La construction de tunnels dans la montagne hétérogène de faible résistance exige un pronostic fiable à court terme sur le chantier, afin de pouvoir garantir un ouvrage sûr et économique. L'utilisation des données de mesure de décalage absolues et de leur évaluation à l'aide de logiciels sophistiqués en combinaison avec une mise à jour courante du modèle de la montagne permet une augmentation considérable de la fiabilité des pronostics à court terme. Cette contribution présente des approches théoriques, des modèles numériques et de cas pratiques de progressions de tunnels dans des montagnes hétérogènes.

Jan 1, 2003

By A. Haque

The shear behaviour of infilled joints produced from ordinary gypsum plaster (gyprock) and bentonite was investigated in the laboratory under Constant Normal Stiffness (CNS) conditions. Shear tests were performed on saw-tooth profiles having Joint Roughness Coefficients (JRC) of 4.75 and 9.25 under an initial normal stress (sno) of 0.30 to 1.10 MPa, and at a normal stiffness (kn) of 8.5 kN/mm. Test data under the same sno and infill thickness to asperity height ratio (t/a) were analysed for two different sets of JRC. The peak shear stress plotted against the t/a ratio under constant sno revealed an increase in peak shear stress with the increase in JRC, up to a t/a ratio of about unity. The effect of roughness on the peak shear stress was observed to be minimal when the t/a ratio exceeded 1.40. A mathematical model for the prediction of peak shear stress due to the increased infill thickness has been developed based on a hyperbolic stress-strain relationship and energy balance principles. The model predictions are in good agreement with the laboratory observations. Le comportement de cisaillement des joints remplis produits à partir de plâtre ordinaire et de bentonite a été étudié dans le laboratoire sous des conditions de rigidité normales constantes. Des essais de cisaillement ont été réalisés sur des profils en dents de scie ayant des coefficients de rugosité des joints (CRJ) variant de 4,75 à 9,25 sous un effort normal initial (sno) de 0,30 à 1,10 MPa, et une rigidité normale (kn) de 8,5 kN/mm. Le résultat des essais conduits sous la même contrainte et épaisseur de remplissage au rapport aspérité/hauteur (t/a) ont été analysés pour deux ensembles différents de CRJ. La variation de l'effort de cisaillement maximal contre le rapport t/a sous une contrainte normale constante a indiqué une augmentation de l'effort de cisaillement maximal avec l'augmentation du CRJ, jusqu'à un rapport de t/a proche de l'unité. L'effet de la rugosité sur l'effort de cisaillement maximal a été minimal quand le rapport t/a a excédé 1,40. Un modèle mathématique pour la prévision de l'effort de cisaillement maximal dû à l'épaisseur accrue du remplissage des joints a été développé sur la base de la variation entre contraintes hyperboliques et déformation et sur des principes de bilan énergétique. Les prévisions du modèle sont en bon accord avec les observations de laboratoire. Das Scherverhalten in mit gewöhnlichem Gips und Bentonit gefüllten Klüften wurde im Labor unter Bedingungen konstanter Normalsteifheit (CNS) untersucht. Scherversuche wurden durchgefürt für Sägezahnprofile mit Werten des Fugenrauhigkeitskoeffizienten (JRC) von 4.75 und 9.25 unter Normalspannungs-werten (sno) von 0.30 bis 1.10 MPa, und bei Normalsteifheit (kn) von 8.5 kN/mm. Testresultate für gleiche Werte von sno und Verhältnis Fülldicke zu Rauhigkeit (t/a) wurden untersucht für zwei verschiedene Werte von JRC. Die Beziehung zwischen maximaler Schubspannung und und t/a Verhältnis unter konstantem sno zeigte einen Anstieg der maximalen Schubspannung mit zunehmendem JRC, bis zu einem t/a Verhältnis von etwa 1.0. Der Einfluss der Rauhigkeit auf den Maximalwert der Schubspannung war minimal solange das t/a Verhältnis den Wert von 1.40 überstieg. Ein mathematisches Modell wurde entwickelt für die Vorhersage der Schubspannung die von zusätzlicher Fülldicke erwartet werden kann, ausgehend von einer hyperbolischen Spannungs-Dehnung Beziehung und dem Energiegleichgewichts-prinzip. Die Modellvorhersagen zeigten gute Uebereinstimmung mit den Laborbeobachtungen.

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By J. M. Cardoso, E. F. Quadros, A. Chiarini, F. Fernandes, G. Vilela, J. Ireno, L. C. Agostini

Based on the geological-geometric characterization of the basaltic rock at the site of a factory for chemical products situated in the Southern region of Brasil, and on results of a significant number of packer tests, the principal directions of flow were estimated, taking into consideration the intersection and the orientation of the joints and the amount of contaminant flow measured in each interval. The tests were performed using the multi-packer hydraulic multitest probe of IPT (HMTP) instrumented with an electric conductivity meter. A method of analysis for three-dimensional evaluation of the amount of contaminant flow in the area was proposed for future mitigation of the problem. Basé sur une caractérization géologique-géotechnique de la roche basaltique existant sur un site dune fabrique de produits chimiques située au sud du Brésil et sur les resultants dún nombre significantif déssais du type packer, les directions principales d´écoulement ont été estimées en considerant l´intersection et orientation des joints et la quantité de contaminant mesurée sur chaque intervale d´essais. Ceux-ci ont été realizes en utilisant une sonde multipacker developée au IPT – São Paulo (HMTP) instrumentée avec un mesureur de condictivité électrique. Une méthode d´analyse 3-D pour l´évaluation du transport du contaminant sur ce site a été proposée pour une future mitigation du problème. Auf Grund der geologischen Struktur des Basalts auf dem Gelände einer chemischen Fabrik in Südbrasilien und der Ergebnisse einer ansehnlichen Zahl von Pumpversuchen wurden die Hauptfließrichtungen bestimmt unter Berücksichtigung des Kluftgefüges und der in jedem Intervall gemessenen Menge kontaminierten Wassers. Die Versuche erfolgten mit dem im IPT entwickelten Verfahren (HMTP) mit Mehrfachpackern und elektrischen Leitfähigkeitsgebern. Ein analytisches Verfahren zur dreidimensionalen Ermittlung der Mengen kontaminierten Wassers wurde für die künftige Befassung mit dem Problem entwickelt.

Jan 1, 2003

By S. Badr, R. Mendoza, M. U. Ozbay, M. D. G. Salamon

ABSTRACT: The use of coal pillars at depth is fraught with problems due roof control difficulties and the possible occurrence of coal or pillar bumps. In the USA the largest and most important application of pillars at depth is in longwalling, where chain pillars are the customary supports of the multiple entry developments. At first, the chain pillars were designed using conventional approaches, where the principle is that the strength of the pillar should exceed the load imposed on it. Such approach to design led to larger and larger pillars at great depths, but instead of eliminating, it tended to aggravate the roof control problems. Eventually the idea was born that small sized yielding pillars, which have proved to be successful elsewhere, might provide the answer to this pressing problem as well. The aim of this paper is to study the modes of pillar failure at great depths, using two solution methods. The first of these comprises some elementary solutions obtained with the aid of a simplified conceptualization of the rock mass. This model consists of a strain-softening coal seam sandwiched between two stratified masses. The second approach utilizes FLAC3D, which is a commercially available three-dimensional numerical modeling software package. To gain a better insight, both the strain-softening and ideally plastic Mohr-Coulomb constitutive laws embodied in FLAC3D were exploited. As expected, the width to height ratio of the pillar has proved to be the primary factor that determined the behavior of the pillars. Narrow pillars fail in a stable manner without the occurrence of instabilities. Intermediate w/h ratio pillars under the appropriate loading conditions, may fail suddenly and may even collapse totally. Squat pillars do show the potential for sudden, coal bump like side failure, but because the remaining large width of the inner core, the ruble around the pillar provides sufficient confinement so as to reestablish stability. Finally, the study revealed that the traditional Mohr-Coulomb law does not provide a useful insight into the failure of coal pillars. RESUME: L’utilisation des piliers de charbon dans les mines souterraines de grande profondeur occasionne des problèmes due aux difficultés de control de plafond et possibles fracture ou explosions au niveau des piliers. Aux Etats-Unies d’Amérique, l’utilisation des piliers dans les mines souterraines de charbon comme moyen de support est considèrees comme étant la plus grande et la plus importantes des méthodes utilisée dans le ‘’ longwalling method’’ ou une série des piliers sont disposé de manière à supporter les multiple entrées d’exploitation de charbon. En premier lieu, cette série des piliers étaient construit de manière conventionnelle avec un principe basé sur le fait que le poids exerce sur les piliers doit être inférieur a la force que ces piliers exerce sur le plafond. Ce principe a conduit a ce que le volume des piliers augmente au fur et à mesure que la profondeur au de la mine augmente. Malheureusement, au lieu de résoudre le problème de support, ce principe n’a fait qu’aggraver le problème de contrôle de plafond. Eventuellement une idée s’est dégagé allant du fait que les piliers endommagés de taille moyenne qui se sont avérés être efficaces ailleurs, pourraient fournir un indice à ce particulier problème. Le but de cette recherche est celui d’étudier les différent types de ruptures qu’un pilier peut occasionner lorsqu’il est utilisé a grande profondeur, tout en utilisant deux possible méthodes. La première d’entre elle comprend quelques solutions élémentaires obtenues avec l’aide d’une méthode simplifié et conceptuelle de la masse de la roche. Ce modèle consiste à prendre en sandwich la bande de minerais de charbon entre deux masses stratigraphiques sans pour autant endommager le plafond. La seconde méthode nécessite l’utilisation du ‘’ FLAC3D’’, qui est un logiciel commercialisé disposant d’un modèle numérique en 3 dimensions. Dans le but d’obtenir

Jan 1, 2003

By I. Satola, J. Aromaa

In this work we have reviewed methods to classify corrosivity of ground waters. Weight loss and stress corrosion cracking (SCC) corrosion tests have been done for rebar and steel strand. No clear indication of SCC was found. The application of tensile stress to 85 % of yield strength increased general corrosion rate significantly in very corrosive waters. The effect of corrosion protection on the axial behavior of steel strands was determined by double pipe axial tests with different embedment lengths. The results showed a significant difference on behavior between epoxy-coated steel strands, galvanized steel strands and plain steel strand. Dans la présente étude, nous avons passé en revue des méthodes permettant de classifier la corrosivité des eaux souterraines. Des tests portant sur les pertes de poids et sur la corrosion FCC (la fissuration par corrosion sous contrainte) ont été effectués pour les barres d’armature et les torons. Aucune indication nette de FCC n’a été constatée. L’application d’une contrainte de traction allant jusqu’à 85 % de la limite d’élasticité a accru de manière significative la vitesse générale de corrosion dans les eaux très corrosives. L’effet de la protection contre la corrosion sur le comportement axial des torons en acier a été déterminé au moyen de tests axiaux à double tube avec des longueurs d’enrobage différentes. Les résultats ont mis en évidence une différence significative quant au comportement entre les torons en acier à revêtement époxy, les torons en acier galvanisés et les torons en acier standard. In dieser Arbeit haben wir Methoden geprüft, die korrosive Wirkung des Grundwassers einstufen. Gewichtsverlust- und SCC-Korrosionstests wurden für Stahlstäbe und Drahtlitzen durchgeführt. Es wurden keine sicheren Hinweise auf Spannungsrisskorrosionsbrüche gefunden. Bei Anwendung einer Dehnbelastung von 85 % der Streckspannung bzw.Ergebnisstärke stieg die allgemeine Korrosionsrate in stark korrosivem Wasser deutlich an. Die Wirkung des Korrosionschutzes bei axialem Verhalten von Stahldrahtlitzen wurde durch axiale Tests an Doppelleitungen unterschiedlicher Versenkungslänge determiniert. Die Ergebnisse zeigten im direkten Vergleich von epoxidbeschichteten, galvanisierten und normalen Stahldrahtlitzen beachtliche Unterschiede im Verhalten auf.

Jan 1, 2003

By H Möller

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

Jan 1, 2006

By Z. G. He, S. H. Chen, P. Egger

A new model for hollow rock bolts which comprises rock material, hollow bolt material, bolt/rock interface, is developed on the base of the composite element method (CEM). The main advantage of the new model is that it can be incorporated into the conventional finite element analysis. So the mesh generation of bolted rock structures becomes more convenient and feasible, which is very important in the optimisation of reinforcement design: the mesh can be kept unchanged when the number and orientation of bolts are adjusted. The comparison of the calculation results with a conventional FE approach shows the robustness of the proposed method. Un nouveau modèle numérique de boulons creux comprenant la roche, le matériau du boulon creux et l’interface roche / boulon est développé sur la base de la méthode des éléments composites (CEM). L’avantage principal du nouveau modèle est la possibilité de l’incorporer dans une analyse aux éléments finis conventionnelle. Ainsi la génération du maillage d’une structure rocheuse ancrée devient plus simple ce qui est très important pour une optimisation du projet : en cas d’ajustement du nombre et de l’orientation des boulons, le maillage reste inchangé. La comparaison de résultats de calcul avec ceux obtenus par un code aux éléments finis conventionnel montre la robustesse de la méthode proposée. Auf der Grundlage der Verbund-Element-Methode (CEM) wird ein neues Modell für hohle Reibungsanker entwickelt, das den Fels, das Ankermaterial und die Kontaktfläche Fels / Anker umfasst. Der Hauptvorteil des neuen Modells ist die Möglichkeit, es in eine konventionelle FE-Analyse einzubetten. So wird die Netz-Generierung für verankerte Fels-Bauwerke einfacher, was für die Optimierung des Verankerungs-Projekts von Wichtigkeit ist: wenn Zahl und Orientierung der Anker variiert werden, bleibt das Netz unverändert. Der Vergleich von Rechenergebnissen mit solchen aus einer konventionellen FE-Rechnung zeigen die Robustheit der vorgestellten Methode.

Jan 1, 2003

By J. A. Taylor, R. J. Fowell

Abstract: The amount of published literature pertaining to the field of rock mechanics has increased markedly in recent years. Whilst computer applications aid our understanding of the mechanisms of pillar instability, the applications do not take into account the effect of time; thus the determined pillar factor of safety has limited meaning. A more realistic approach would be to consider pillar stability in terms of time to failure. However such an approach would require a reasonable estimate of the in-situ pillar mass strength and a validated methodology linking the time to failure with in-situ pillar mass strength and the geometric layout of the working. Résumé: Le volume de bibliographie au sujet de la mécanique des roches a augmenté considérablement ces derniêres années. Alors que des modeles informatiques aident a la compréhension des mécanismes d'instabilité de pilliers, ces modèles ne prennent pas en compte les effets du temps; ainsi, la determination du coefficient de surete du pillier a un sens limité. Une approche plus réaliste devrait considérer la stabilité du pillier en fonction du temps de défaillance. Cependant une telle approche exigerait une estimation raisonnable de la resistance du massif rocheux du pillier ainsi qu'une méthodologie qui lie le temps de défaillance avec la résistance in-situ du massif rocheux du pillier et la géometrie de l'excavation souterraine. Zusammenfassung: Die Anzahl der Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Felsmechanik ist in jüngster Zeit sehr gestiegen. Computerprogramme sind wertvoll um den Mechanismus der Pfeilerunbeständigkeit zu verstehen, aber sie vernachlässigen den Zeiteffekt. Daher haben die errechneten Sicherheitsfaktoren der Pfeiler nur begrenzte Bedeutung. Eine realistischere Bewertung wäre, die Stabilität der Pfeiler auf Grund der Zeit bis zum Verfall zu beurteilen. So ein Verfahren würde eine Schätzung der in-situ Gebirgsfestigkeit und eine validierte Methologie, die die Zeit zum Verfall in Abhängigkeit der in-situ Pfeilerfestigkeit und der geometrischen Auslage der Grube zusammenbringt, brauchen.

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

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 R. C. M. Minnitt, W. Dr. Assibey-Bonsu, F. A. Camisani-Calzolari

Born in Bothaville (OFS) on the 26th August 1919, Daniel G. Krige grew up in Krugersdorp on the West Rand. Hematriculated from Monument High School in Krugersdorpin 1934 at the age of 15 and graduated with a B.Sc. (Eng.)degree in mining engineering from the University of the Witwatersrand at the end of 1938 (age 19). In 1938 he joined Anglo Transvaal where he worked on a number of gold mines until 1943, gaining a wide range of valuable practical experience in surveying, sampling and ore valuation. He then joined the Government Mining Engineer’s Department where he worked for 8 years during which time he participated in the uranium negotiations with the British and American authorities and designed the uranium pricing formula for the contracts which led to the establishment of South Africa's profitable uranium industry in the early 1950s. During the same period he began his pioneering work in the application of mathematical statistics to the valuation of new gold mines using a limited number of boreholes and of ore reserves for existing mines. His early papers in the application of mathematical statistics, some republished in French, created world-wide interest that led to the development of the science and concepts that surround the spatial evaluation of mineral resources and reserves known as geostatistics. This technique has contributed to improved ore evaluation techniques as well as the reduction of the financial risks associated with investment in mining enterprises. Furthermore, it led to the recognition of his contributions to the evaluations of mineral deposits through the coining of the term ‘kriging’ that is used to describe a spatial mineral evaluation process known and practised in international mining circles. He continued his work in geostatistics throughout his career as Group Financial Engineer of the Anglovaal Group until his retirement in1981 and afterwards for ten years as Professor of Mineral Economics at the Witwatersrand University. He is still active as a consultant and is a registered Professional Engineer. He has published some 90 technical papers both locally and overseas, some in Russia, and has lectured and participated in international congresses in many countries. His contributions were recognized by the Witwatersrand University through the award of the D.Sc. (Eng.) degree in1963, by three honorary degrees (from the universities of Pretoria, UNISA and Moscow State Mining University), by many awards from the South African Institute of Mining and Metallurgy, the International Association for Mathematical Geology, Die Suid Afrikaanse Akademie vir Wetenskap en Kuns, the SME of the American Institute of Mining Engineers, the International APCOM Council in1999, the University of Antofagasta in Chile, and by the South African President (Order for Meritorious Service, Class 1, Gold). He has served on various Government committees, notably that for State Aid for gold mines (1967/8) and designed the State Aid formula which enabled many mines to survive a period of low gold prices; also various taxation committees, and the mining mission to Iran in 1974. He is a fellow and/or honorary life member of various technical societies locally and overseas, including the Royal Society of South Africa. During the period in the Government service he also handled several of the post-war lease applications in the Free State and Klerksdorp goldfields. The fact that decisions on new gold mines of critical importance to the State and the economy as a whole, were being taken on a limited number of drillholes without any scientific analysis of the risks of failure, stimulated him to start basic research into ore evaluation. His approach was based on the application of Mathematical Statistics to these problems, an approach of which very little was known world-wide at that stage but which had already been initiated in South Africa by Sichel via the lognormal frequency distribution model. In Krige's 1951 paper published in the Journal of the Chemical, Metallurgical and Mining Society of South Africa he covered the statistical explanation of the conditional biases in ore block valuations and stimulated the use by several gold mines of regression corrections for routine ore reserve valuations, a technique which, in effect, was the first use on an elementary basis of what is now known as kriging. His 1952 paper introduced, inter alia the basic geostatistical concepts of ‘support’, ‘spatial structure’,’ selective mining units’ and ‘grade-tonnage curves’. His 1951 paper was based on his M.Sc. (Eng.) thesis submitted in the Department of Mining Engineering to the University of the Witwatersrand, and expounded his pioneering work in geostatistics in more detail. His early research papers that had stimulated interest in several mining circles overseas, were republished in French in1955, resulting in a major research effort by French mining engineers in this field. This, in turn, led to the establishment of the now world-renowned French school of ore evaluation in Fontainebleau, Le Centre de Geostatistique de l’École des Mines de Paris. As the Group’s Financial Engineer at the Anglovaal Head Office until his retirement in 1981, he was responsible for

Jan 1, 2003

By S. Burks

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

Jan 1, 2013