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By J. Gómez-Hernández, P. K. Kaiser

Abstract The process of stress-induced fracturing around underground excavations in brittle rock is associated with dilation or volume increase of the failed, fractured rock. Different attempts to account analytically for this dilation have been made within the framework of plasticity theory. This theory has been developed mostly for metals, strain-hardening materials or soils, but brittle failure of rock-like materials is characterized by strain-softening behaviour and the volume change is dominated by geometric factors, which may violate stability principles of plasticity. In this work a semi-empirical Rock Mass Bulking Model (RMBM) was developed, using as starting concepts: dilation angle, plastic strain rates, effective deformation modulus, effective Poisson's ratio, Griffith locus, and the definition of a bulking factor BF introduced by Kaiser et al. (1996). The model was calibrated in order to obtain bulking factors that are consistent with experimental data and case studies of measured bulking around underground excavations. Résumé La fracturation provoquée par le stress autour des excavations souterraines dans le minéral friable est associée à la dilatation ou à l’augmentation du volume de la roche en rupture. Dans le cadre de la théorie de la plasticité, différents essais ont été faits dans le but de trouver une justification analytique pour cette dilatation. Cette théorie a d’abord été élaborée pour les métaux, les matériaux ou les sols d’écrouissage, mais la rupture fragile de matériaux d’aspect rocheux est caractérisée par un comportement d’amollissement et le changement de volume est dominé par des facteurs géométriques, ce qui pourrait ne pas être conforme aux principes de stabilité de la plasticité. Dans le présent ouvrage, un Modèle semi-empirique de masse rocheuse a été élaboré, dont les concepts initiaux sont les suivants : angle de dilatation, vitesse de fluage plastique, module effectif de déformation, coefficient effectif de Poisson, locus de Griffith, et la définition d’un facteur de foisonnement FF apportée par Kaiser et al. (1996). Le modèle a été calibré afin d’obtenir des facteurs de foisonnement qui soient conformes aux données expérimentales et aux études de cas sur le foisonnement mesuré autour des excavations souterraines. Kurzfassung Der Prozess von Brüchen in unterirdischen Abgrabungen in sprödem Gestein ist mit der Ausweitung oder der Volumenzunahme des gebrochenen Gesteins verbunden. Verschiedene Versuche im Rahmen der Verformbarkeitstheorie haben versucht, diese Ausweitung analytisch festzustellen. Die Verformbarkeitstheorie wurde hauptsächlich für Metalle, kalthärtende Werkstoffe oder Böden entwickelt, da sprödes Versagen von Gestein ähnlichen Werkstoffen von kaltenhärtendem Materialverhalten gekennzeichtnet ist, und die Volumenveränderung von geometrischen Faktoren beherrscht wird, die die Stabilitätsprinzipien der Plastizität übertreten. In dieser Arbeit wurde ein halbempirisches Rock Mass Bulking Model (RMBM) (Modell für das Aufgehen der Gesteinsmasse), entwickelt, für das die folgenden Anfangsprinzipien benutzt wurden: Ausweitungswinkel, plastische Fliessensätze, wirksames Verformungsmodul, leistungsfähiges Poissons Verhältnis, die Griffith Ortskurve und die Bestimmung eines Aufgehensfaktor BF1 der von Kaiser et al. (1996) eingefürt wurde. Das Modell wurde so kalibriert, dass es die Aufgehenfaktoren erzielte, die mit den Vesuchsangaben und den Fallstudien von Aufgehensmessungen in unterirdischen Abgrabungen übereinstimmen.

Jan 1, 2003

Historically, mine ventilation practices as it was referred to then and which was enforced by legislation of those days, focused primarily on the conditions in the working place and little attention given to actual exposures of workers to contaminants in the working environments. With the advent of the Leon Commission of Inquiry into Safety and Health in the South African Mining industry in 1994, findings in the report indicated that more attention should be given to occupational health of workers. The upshot of this report resulted in the promulgation of the new Mine Health and Safety Act (MHSA) with certain sections of it devoted to all the aspects of occupational medicine and occupational hygiene. This paper describes the present situation with regards to statistics on occupational hygiene performance and compensation paid out to persons who have contracted occupational diseases, as well as the way forward in terms of legislation implemented in September 2002 on the chronic and acute issues affecting the mining industry in SA.

Jan 1, 2003

By G. Poropat, A. R. Guest, H. P. Grobler

At the De Beers Consolidates Mines operations it is common practices to perform Geotechnical mapping of the newly exposed faces in the waste and ore rock. The purpose of Geotechnical mapping is to quantify the in-situ fracturing of a rockmass that in turn is required during the planning and application of a mining method. Whether it is to determine slope angles, caveability, impact of blasting or support requirements. This mapping involved a cumbersome and time consuming procedure that requires individual examination and description of the natural inherent fractures exposed by mining. During highwall mapping in an open pit this can be a safety concern due to the duration of time spent below a highwall. The advantages gained through the recent introduction and application of SiroVision® allows safer mapping, an increase in statistical fracture population, archiving of rock faces and the more accurate reflection of the true mapping. This paper aims to describe in detail the application of the recently developed SiroVision®, photogrammetry software, to replace conventional face mapping. A De Beers Consolidated Mines, il est pratique courante de faire une cartographie géotechnique des tailles récemment exposées dans le rocher stérile ou minerai. Le but de la cartographie géotechnique est de quantifier la fracturation in-situ d’une masse rocheuse, qui sera nécessaire lors de la planification et application d’une méthode minière, que ce soit pour déterminer les angles des galeries inclinées, les possibilités de foudroyage, l’impact du dynamitage, ou les besoins en supports. Cette cartographie nécessitait une procédure longue et compliquée qui demande l’examen individuel et la description des fractures naturelles propres exposées par l’opération de mine. Pendant la cartographie de parois dans une exploitation à ciel ouvert, cette opération peut être dangereuse à cause du temps passé sous la paroi. Récemment, le lancement et application de Siro Vision apportent l’avantage d’une cartographie plus sûre, une augmentation des statistiques de population de fracture, l’archivage des tailles de roches, et le reflet plus précis de la cartographie. Le but de l’étude présente est de décrire en détail l’application du développement récent de Siro Vision, logiciel de photogrammétrie, pour remplacer la cartographie de taille conventionnelle. Bei den De Beers Consolidates Mines Operationen ist es gängige Praxis geotechnische Aufzeichungen des Taub- und Erzgesteins neu geöffneter Abbaustellen zu erstellen. Zweck dieser geotechnischen Aufzeichnungen ist die vor-Ort-Quantifizierung des Bruches der Gesteinsmasse, welche im Gegenzug während der Planung und der Anwendung einer Abbaumethode erforderlich ist, sei es um einen Neigungswinkel festzustellen, Abbaubarkeit, Auswirkung von Sprengungen oder Anforderungen an Unterstützungen. Die Aufzeichnungen waren mit umständlichen und zeitaufwendigen Prozeduren verbunden, die eine individuelle Prüfung und Beschreibung der durch den Abbau freigelegten natürlichen inhärenten Brüche, verlangten. Dies kann auf Grund des Zeitraumes der unterhalb einer Flözoberschicht verbringt wird zu einer Frage der Sicherheit werden wenn die Aufzeichnung einer Flözoberschicht im Tagbau erfolgt. Die Vorteile auf Grund der jüngst erfolgten Einführung und Anwendung der SiroVision® gestatten sichereres Aufzeichen, eine Zunahme in der statistischen Menge an Gesteinsbrüchen und eine akkuratere Reflektion der tatsächlichen Aufzeichnungen. Diese Arbeit hat zum Ziel im Detail die Anwendung der kürzlich entwickelten SiroVision®, eine photogrammetrische Software, die die konventionelle Abbauortaufzeichnung ersetzen soll zu beschreiben.

Jan 1, 2003

By T. Dlokweni

Several Rockmass classification systems have been developed and used in Civil Engineering design and for underground mining operations. Some of these rockmass classification systems have been modified and used in the South African coal mining industry to quantify descriptive geological information for use in coal mine design and roof support selection. The Coal Mine Roof Rating (CMRR) system developed in the USA has been investigated in detail as part of the study. Advantages and disadvantages of the system have been identified by means of underground and surface borehole testing. Investigations into the rating systems in South Africa found that most of the rating systems used in the South African coal mining industry are for planning purposes, and are conducted on borehole cores. This study also highlighted that the rating systems being used are based on geology, and that the human factor plays a major role in the rating systems. To overcome these problems, all the classification systems used in South African coal mines have been benchmarked against impact splitting technique and documented. The best elements of these systems are combined into a new standard system that will be easily used by all mine geologists and rock mechanics engineers. Plusieurs systèmes de classification de la masse rocheuse ont été développés et utilisés dans le Génie Civil et pour les opérations d'exploitation minière souterraine. Certains de ces systèmes de classification de la masse rocheuse ont été modifiés et utilisés dans l'industrie minière sud-africaine pour quantifier l'information géologique descriptive utilisée dans la conception de mines de charbon et la sélection de soutènement du toit. Le système d'Evaluation de Toit de Mine de Charbon (CMRR) développé aux USA a été examiné en détail, comme part de l'étude présente. Tests en surface de trous de mine ont permis d'identifier les avantages et inconvénients du système. Une étude des systèmes d'évaluation en Afrique du Sud a révélé que la plupart des systèmes d'évaluation utilisés dans l'industrie minière sud-africaine sont utilisés pour la planification, et sont menés sur les carottes de trous de mine. L'étude présente a aussi souligné que les systèmes d'évaluation utilisés sont basés sur la géologie, et que le facteur humain joue un rôle majeur dans les systèmes d'évaluation. Pour surmonter ces problèmes, tous les systèmes de classification utilisés en Afrique du Sud ont été référencés en termes de technique de fissuration sur choc, et documentés. Les meilleurs éléments de ces systèmes sont combinés dans un nouveau système standard qui sera utilisé aisément par tous les géologues de mine et les ingénieurs miniers. Verschiedene Gesteinsmassenklassifikationssysteme wurden entwickelt und kamen im Design für Hoch- und Tiefbau und Untertageabbau zum Einsatz. Einige dieser Gesteinsmassen-klassifikationssysteme wurden modifiziert und sind in der südafrikanischen Kohlebergbauindustrie in Verwendung, um beschreibende geologische Informationen für die Anwendung im Design von Kohlebergwerken und der Firstabstützungsauswahl quantitativ zu beschreiben. Das in den USA entwickelte Kohlengrubenfirstbewertungssystem (CMRR) wurde als Teil der Studie im Detail untersucht. Vorteile und Nachteile des Systems sind mittels der Untergrund- und Oberflächenbohrlochprüfung gekennzeichnet worden. Prüfungen der Bewertungssysteme in Südafrika ergaben, daß die meisten Bewertungssysteme die in der südafrikanischen Kohlebergbauindustrie benutzt werden, Planungszwecken dienen und werden anhand von Bohrlochkernen durchgeführt. Diese Studie hob auch hervor, daß die verwendeten Bewertungssysteme auf Geologie basieren und daß der menschliche Faktor eine Hauptrolle in den Bewertungssystemen spielt. Um diese Probleme zu überwinden, wurden alle in südafrikanischen Kohlengruben benutzte Klassifizierungssysteme vergleichsweise in Hinblick auf Spaltschlagtechnik überprüft und dokumentiert. Die besten Elemente dieser Systeme werden in ein neues Standardsystem kombiniert, das leicht von allen Grubengeologen und von Gebirgsmechanikingenieuren benutzt werden kann.

Jan 1, 2003

By M. Kilfoil

Many minerals processing operations result in crushed rock being mixed with a liquid. Sometimes, the rock particles have to be dried before the next process begins and there may be a considerable distance between the equipment carrying out these processes. Bateman Engineered Technologies (BET) developed, patented and commercialized a method of simultaneous pneumatic conveying and drying. A joint project to assist with optimizing the process is under-way. Part of it is a numerical simulation of the process. The simulation is done using a dedicated program written in MATLAB, (commercial software which is widely used in engineering). It accounts for heat and mass transfer as well as particle transport. The main part of the program consists of a loop containing a series of equations which are evaluated sequentially. During any particular iteration, the properties are changed one at a time. Since the properties are changing relatively slowly, this method gives good results. The outputs of the simulation are consistent with the operational experience of BET’s engineers. The output is very comprehensive and all numerical. Since the program is currently being used for research purposes, flexibility is very important. Thus the output is converted into a spreadsheet file. Variations in the output quantities are displayed graphically using MS Excel. Some simulation could have been done using computational fluid dynamics (CFD) software. The advantages and disadvantages (technical, financial and skills requirements) of the two approaches for this particular type of simulation are compared briefly. Keywords: Pneumatic conveying, Heat and mass transfer, Computer model

Jan 1, 2003

By W. Wittke

SUMMARY: Geotechnical problems often lead to an increase of construction time and costs for large highway and railway projects. Some reasons, which have led to failures and thus to a delay of construction works as well as to increasing costs, are demonstrated by means of case histories, in which the author was involved as expert or planner. Proposals are made how to identify the reasons and to avoid repetitions. ZUSAMMENFASSUNG: Bei Großprojekten der Verkehrsinfrastruktur stehen häufig geotechnische Aufgabenstellungen im Vordergrund. Wegen geotechnischer Probleme kam und kommt es häufig zu Termin- und Kostenüberschreitungen. Anhand einiger Beispiele, bei denen der Autor als Gutachter und Planer beteiligt war, wird gezeigt, welche Ursachen zu Schadensfällen und damit auch zu Termin- und Kostenüberschreitungen geführt haben. Es werden Hinweise und Anregungen gegeben, wie die Ursachen erkannt und Wiederholungen von Schadensfällen vermieden werden können. RÉSUMÉ: À grands projets de l'infrastructure de la circulation, souvent des tâches géotechniques sont au premier plan. Par suite de problèmes géotechniques, souvent des dates et frais ont été dépassés. Au moyen de quelques exemples, à lesquels l'auteur participait comme expert et planificateur, les causes sont mises en vue qui menaient à des cas de dommage et par cela aussi à des dépassements de dates et frais. Des indications et suggestions sont données pour s'apercevoir des causes et éviter des répétitions de cas de dommages.

Jan 1, 2003

By A. F. Collings

The processing of heavy mineral concentrates can be enhanced by the use of power ultrasound to clean their surfaces of oxidation products and fine coatings, mainly through the large, but very localized forces, produced by cavitation. Results are presented of the application of power ultrasound to remove coatings from the surfaces of mineral sand concentrates in order to improve the sharpness of their high-tension separation and, in some cases, the quality of the low iron components such as zircon. Improvements of 10–15% in recovery and up to 20% in grade compared to unsonicated material were achieved in a single stage laboratory high-tension separation. Cavitation also ensures that a fresh, clean surface is presented to leachants during the leaching of suspended solids. At the same time, the effect of cavitation and the shearing effect of the sound wave passing over the solids ensure that the saturated boundary layer is kept to a minimum if not completely removed. This application of power ultrasound helps to speed up leaching processes as applied to the removal of excess alumino-silicate contaminants in some ilmenite. Keywords: Ultrasound, power ultrasound, heavy minerals, processing.

Jan 1, 2003

By P. Altounyan, K. Akermann, T. Van den Berg

Amandelbult Mine is currently undertaking a trial to mechanise the mining of the UG2 reef through the introduction of room and pillar mining. As part of the trial, a system of managing the control of the hanging wall has been introduced, based on systems and technology that are proving successful in the nearby coal mining industry. The principal features are the use of a high bond strength, stiff bolting system which can be easily installed to a high standard, and a range of in situ tests and measurements to optimise the level of support installed to control the movement of the hanging wall. The rock bolt system and the measurements and tests described are new to the platinum mining industry. The paper describes these systems and their adaptation and application to hard rock mining. La Mine d’Amandelbult est actuellement dans des essais en vue de mécaniser l’extraction dans la veine UG2 grâce à l’introduction d’une exploitation par chambres et piliers. Dans le cadre de ces essais, un système de gestion de la paroi suspendue a été introduit, base sur des systèmes et une technologie qui prouvent donner de bons résultats dans l’industrie voisine d’extraction de la houille. Les caractéristiques principales sont l’utilisation d’un système de verrouillage raide et à forte adhérence qui peut être installé à un haut niveau de qualité et une gamme d’essais et de mesures in situ pour optimiser le niveau de soutien installé pour contrôler le mouvement de la paroi suspendue. Le système de verrouillage de la roche ainsi que les mesures et les essais décrits sont une nouveauté dans l’industrie minière du platine. La communication décrit ces systèmes ainsi que leur adaptation et leur application à l’exploitation minière en roche dure. Amandelbult Mine unternimmt gegenwärtig einen Test um den Abbau des UG2 Riffs durchEinführung des Kammerpfeilbau zu mechanisieren. Als Teil dieses Tests wurde ein System zur Kontrolle der Stollenfirstes eingeführt, welches auf jenen Systemen und Technologien basiert, diesich im nahe gelegenen Kohlebergbau als erfolgreich erwiesen. Die prinzipiellen Charakteristikasind der Gebrauch von einem steifen Bolzensytem mit hohem Verbundwiderstand die leicht zueinem hohen Standard gebracht werden können, und eine Reihe von in-situ Tests und Messungenum das Niveau der installierten Unterstützung zu optimieren, und um die Bewegung desStollenfirstes zu kontrollieren. Das Gesteinsbolzensystem, die Messungen und die Tests, diebeschrieben werden, sind neu in der Platinbergbauindustrie. Diese Arbeit beschreibt diese Systeme, deren Anpassung und Anwendung im Hartgesteinsbergbau.

Jan 1, 2003

By C. Dixon

The Abandoned Mine by C.C. Woollacott A heap of rocks marks the abandoned mine. The veld's unpitying silence lies around. Those broken stone?a mute and mournful sign Of human enterprise with failure crowned. Time with the slow hands, shall form the scene anew, Repair the gashes in the wounded soil, And cover up the last remaining clue To a poor useless record of men's toil. And this, the mound they built when hopes were high Shall be a grave, where those hopes buried lie. Outline This paper will consider the implications of the mine closure provisions set out in the new Mineral and Petroleum Resources Development Act and draft regulations. A comparison will be made with the existing provisions in the Minerals Act and the mine closure policy of the Department of Minerals and Energy (DME). The paper will consider whether the new provisions have the potential for improving performance as regards mine closure. It will investigate the financial provisions requirements and the implications of these provisions for mines. It will consider the requirements for a social and labour plan and consider the implications of this for mine closure and its funding. It will analyse the provisions relating to the transfer of environmental liabilities to third parties and consider the implications of this in the case of closing mines and non-closing mines. Finally it will consider the issue of residual legal liability of a mining company once a closure certificate has been issued.

Jan 1, 2003

By A. Tor, M. Borowski, N. Szlazak, D. Obracaj

This article presents possibilities of reducing methane emission to the atmosphere in working mines in Jastrzebie Coal Company by means of proecological solution. They form a new approach towards the problem of rational and effective use of natural resources both in economical and environmental respect. Power and thermal energy for underground air conditioning in mining excavations are produced from the methane, which is drained out of the mine for safety reasons.

Jan 1, 2003

By L. Malmgren, A. Ansell

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

Jan 1, 2003

Rock engineering has now been practised as a discipline for about50 years, and many sophisticated methods of analysis for use in rock engineering design have been developed. However, analysis is only a tool for use in engineering design, and rock masses are often so complex that realistic modelling of them, even with sophisticated methods of analysis, is impossible. At the other end of the scale, rock mass classification methods have been developed to quantify the rock mass. These ?numbers? are now widely used for assessment of stability of underground and surface excavations in rock, for the determination of rock support requirements, and for the estimation of rock mass strength and deformation properties. In considering these areas, the two concepts?design, and prediction of behaviour?will be dealt with. The discussion will be introduced by a consideration of the characteristics of the rock mass, which will highlight the variability in its properties and hence the uncertainty in the behavioural parameters. Examples of real projects will be used to illustrate the discussion.

Jan 1, 2003

By D. R. Hack

The complexity of commercial mining software has gained rapidly over the past decade as hardware developments have surpassed software capabilities at a staggering rate. Software users, recognizing the limitations of off-the-shelf applications, have adapted embedded scripting languages. Custom programming has always had a vital role in mine computing innovations, yielding a dynamic research environment in industry and academia. Fields such as industrial minerals can benefit from customization of existing software, since the majority of mine planning software was designed for large metal mines. Different customization approaches utilizing embedded scripting languages are presented, with examples of sand and gravel applications in development. Following implementation by Surpac and development of the Surpac Command Language, Tcl has been widely applied. Mintec introduced Python, also extensible and portable amongst various operating systems, for use in their MineSight products. In early 2000, Gemcom introduced the use of Microsoft Visual Basic for Applications, widely used customization tools for a decade. Datamine implemented a flexible multi-language approach, with all program commands and processes available through the COM Server Interface. This extends customization from the existing macro language to scripting in HTML, JavaScript, or any language that supports COM.

Jan 1, 2003

By V. Labiouse, P. K. Kaiser, F. Descoeudres, F. Rojat

In this paper some failure phenomena observed in the crossing of brittle rock formations at the Lötschberg base tunnel are presented. A brittle failure criteria, recently developed by Canadian researchers, is applied through finite element calculations together with a semi-empirical failure criterion, to explain these behaviours. Good agreement is found between predicted and observed failures at the tunnel walls. This study also shows some of the limitations of this approach. Dans cet article sont présentés certains phénomènes de rupture observés durant la traversée de zones de roches fragiles lors de l’excavation du tunnel du Lötschberg. Un critère de rupture développé récemment par la recherche canadienne est utilisé à travers des calculs par éléments finis. En parallèle, les résultats sont comparés avec ceux d’un critère semi-empirique. Au niveau des parements, l’ampleur des ruptures observées est assez proche des résultats de calcul. Cette étude a également permis de mettre en avant certaines limites de l’approche choisie. In diesem Artikel werden verschiedene Brucharten dargestellt, die bei der Durchfahrung von sprödem Gestein im Rahmen des Ausbaus des Lötschberg-Basistunnels beobachtet wurden. Zur Erklärung des vorliegenden Verhaltens wurden die erst kürzlich in Kanada entwickelten Theorien zur Beschreibung von Sprödbrüchen herangezogen und bei der Berechnung mittels der Finite-Elemente-Methode und eines semi-empirischen Kriteriums angewendet. Die so vorhergesagten Versagenszonen an den Tunnelwänden stimmen mit den Beobachtungen gut überein. Die Studie hat auch dazu beigetragen, die bei der Anwendung des Lösungsansatzes angetroffenen Schwierigkeiten aufzuzeigen.

Jan 1, 2003

By H. -U. Lim, C. -H. Kim

The sixth underground pumped powerhouse cavern is under construction now in Korea. For the stability analysis of the five underground powerhouses, finite element method was used. For this analysis, in-situ rock stresses were measured by overcoring method and horizontal to vertical stress ratio was calculated 1.07-1.32 at four sites. Rock mass strength and elasticity were assumed from intact rock properties. The ratio of elasticity of rock mass was 0.16-0.55 of intact rock core elasticity. In general, elasto-plasticity with Mohr-Coulomb failure criterion was applied and the input cohesion and internal friction angle were approximately 0.12-0.22, 0.6-0.87 of intact rock strength parameters, respectively. Der sechste Untergrund-gepumpt-Powerhouse-Cavern ist jetzt im Bau in Korea. Für die vergan-gene Stabilitätsanalyse des fünf unterirdischen Powerhouses in Gebrauch wurde ein begrenztess Elementsmethode benutzt. Für die Analyse wurden In-Situ Felsenspannungen von overcoring Methode gemessen und Horizontale zu senkrechtem Spannungsverhältnis waren als 1.07-1.32 an vier Stellen kalkuliert. Felsenmassenkraft und Elastizität wurden von unversehrtem Felsenei-gentümern angenommen. Das Verhältnis der Elastizität von Felsenmasse war 0.16-0.55 von un-versehrter Felsenkernelastizität. Im allgemeinen wurde Elasto-Plasticity mit Ausfallskriterium des Mohr-Coulombs verwendet. Die Eingabebindekraft und die innere Reibungswinkel waren unge-fähr 0.12-0.22, 0.6-0.87 von unversehrtem Felsenkraftsparametern, jeweilig. En Coree, la sixieme centrale souterraine de la pompe d'accumulation dans la caverne est en construction. La methode d'element fini a ete utilisee pour analyser la stabilite de cinq dernieres centrales en service. Dans cette analyse, la reaction de la roche sur place etait mesuree par la methode d'overcoring et celle du rapport horizontal-vertical etait calculee de 1.07-1.32 en quatre places. L'intensite et l'elasticite de la masse de roche ont ete estimees de la roche intacte. Quant a l'elastic-ite, sa masse de roche etait 0.16-0.55 fois que celle de la roche intacte. En general, elasto-plasticite avec le critere de defaut Mohr-Coulomb etait utilisee et sa cohesion d'energie et son angle de friction interieure etaient supposees respectivement 0.12-0.22, 0.6-0.87 fois que la parametre de l'intensite de roche intacte.

Jan 1, 2003

By K. -C. Han, S. -Y. Kim

This study was carried out in a bid to survey Ganboke gold mine in Pala, Mayo-Kebbi Province, southwestern Chad. The Ganboke mine is now being prepared for investigation and development, and the research sought to perform rock properties tests of relevant rocks through its geological survey, rock mass evaluation, and in-situ and laboratory tests and analyze the stability by the means of limit equilibrium method, thereby suggest appropriate methods to design the pit slope and individual benches in Ganboke mine. Targenting GS1-GS1' section with the depth of 180 m and GS2-GS2' section with the depth of 150 m in the survey area, we set the height of the bench at 10 m and 15 m, and the angle of bench at 60o and 70o, respectively, and then reviewed the stability for dried condition and saturated condition. The result of examination indicated that it would be appropriate to set the bench height at 10m and the bench angle at 60o in developing the mine slopes concerned. Cette étude est réalisé dans le but de faire des recherches sur Ganboke mine d'or dans Pala, Mayo-Kebbi Provence, Tchad sud-ouest. La Ganboke mine est actuellement en train de étre disposé à la investigation et le développement, et la recherche a cherché à accomplir les tests de la propriétè des roches par l'intermédiaire de la étude géologique, la évaluation de la masse rocheuse, et in-situ et les tests de laboratoire et à faire l'analyse de la stabilité au moyen de la méthode d'équilibre limite, de ce fait à proposer le methodes propres à faire le plan de la pente et les gradins individuels dans la Ganboke mine. Concernant la section de GS1-GS1' avec la profondeur de 180 m et la section de GS2-GS2' avec la profondeur de 150 m dans l'aire d'étude, nous mîmes l'hauteur du gradin à 10 m et 15 m, et l'angle du gradin à 60o and 70o, respectivement, et alors nous avon reconsidéré la stabilité pour la condition sèche et la condition saturé. Le résultat d'examen a indiqué que il pourrait être propre de mettre l'hauteur du gradin à 10m et l'angle du gradin à 60o en développant les pentes de la mine concerné. Diese Forschung wurde um das Gold Bergwerk zu überschauen in Pala, Mayo-Kebbi Provinz, der Südwesten Chad ausgeführen. Das Ganboke Bergwerk ist jetzt zur Erforschung und Entwicklung vorgebereiten worden, und die Forschung suchte zu ausführen die Prüfungen der Felseigenschaft durch geologischen Überblick, Felsmassewertbestimmung, und In-situ und Lavorversuch auf, und analysieren die Stabilität mittelst der Grenzegleichgewichtsmethode, da-durch schlug die angemes-sen Methoden zu entwerfen die Böschungen und die einzelnen Bänke im Ganboke Bergwerk vor. Für den Abschnitt GS1-GS1' mit der Tiefe von 180 m und GS2-GS2' mit der Tiefe von 150 m in der Überblickfläche, wir setzten die Bankhöhe an 10 m und 15 m, und das Bankwinkel an 60o und 70o, beziehungsweise, und dann zurückblickten die Stabilität für die getrockneten Bedingungen und die gesättigten Bedingungen. Das Ergebnis der Untersuchung anzeigte daß es würde angemessen sein zu setzen die Bqnkhöhe an 10m und das Bankwinkel an 60o in der Entwickelungen vom Bergwerk be-teiligt.

Jan 1, 2003

By J. D. Steenkamp

In a paper presented at the Heavy Minerals Conference 2001 a laboratory scale investigation on the beneficiation of an ilmenite containing waste stream by magnetizing roasting was reported1.This waste stream contained a high concentration of ilmenite, which was contaminated by chromite and other gangue minerals. Interpretation of the results of the investigation was based on the assumption that during magnetizing roasting of an ilmenite concentrate, under the oxidizing conditions, the magnetic properties of the chromite would remain constant. In this article the following hypothesis was tested: The magnetic susceptibility of chromite would remain constant during magnetizing roasting of an ilmenite concentrate under the oxidizing conditions reported by Gouws and Van Dyk1. The results of this study indicated that the hypothesis is not true. The increase in the magnetic susceptibility is not significant though and it is expected that it will not influence the final ilmenite quality to a large extent. Based on the assumptions that the bulk magnetic susceptibility of the waste stream samples represents that of the ilmenite in the waste stream, and the bulk magnetic susceptibility of UG1 chromite that of the chromite in the waste stream, the results also served to confirm that the waste stream with a high chromite content should be roasted under oxidizing conditions, in a reactor with a well-defined retention time distribution (i.e. a fluidized bed reactor), at a roasting temperature of 750°C (rather than the higher temperature ranges of 800°C and 850°C).

Jan 1, 2003

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 T. Frömmer, H. Wagner

An inter-disciplinary geotechnical study has been carried out in an Austrian magnesite mine. The paper describes the how geological data, in situ and laboratory tests as well as subjective, empirical, geophysical and numerical methods have been used to identify critical areas in the mine. In einem österreichischen Magnesit Bergbau wurde in den letzten Jahren eine interdisziplinäre geotechnische Studie durchgeführt. Der Vortrag beschreibt den Einsatz subjektiver, empirischer, geophysikalischer und numerischer Methoden zur Identifikation geotechnischer Problembereiche Ces dernières années des études géotechniques interdisciplinaires sont effectuées dans une mine souterraine de magnésite en Autriche. Ce rapport trace l’application des méthodes subjectives, empiriques, géophysiques et numériques pour identifier les zones problématiques dans la mine

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