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The paper examines the design issues associated with the integration of mineral processing within underground mining systems. It demonstrates conceptual integrated system design options appropriate to a range of geological scenarios. Particular reference is then given to a case study of stoping in narrow base metal veins. The performance of such integrated systems in terms of productivity, economic and environmental criteria is demonstrated by means of simulation. Particular attention is given to the potential benefits to mine waste management. Processing technologies appear to offer genuine potential benefit, whilst underground mining methods may need to evolve further to facilitate full integration. This paper is based on industry supported research aimed at developing selective and clean underground mining systems.

Jan 1, 2003

By M. Shahabi, M. Kashfi

This paper briefly describes the excavation procedure of a powerhouse, comprising of its incremental excavation, reinforcement measures, and the installed monitoring system. During the first phase of excavation, the data obtained from monitoring of the behavior of Mudstone layers were used to recommend extra support measures. These data are also used to design the support of the powerhouse during its extension phase. In diesen bericht wird die bohrmcthode von kraftwerk ecavation in stupenweise dargestelt, und in die richtung d.sicherung, Mit hilfe von monitoring systeme. Die monitoring in (mudstone) schichten ist an schutz in bohrung entworfen und montiert in diese methode in K.W. fase 1 schutzung das K.W. in erweiterung der K.W. das berte auserwelt worden ist Cet article décrit brièvement le procédé d'excavation d'une centrale électrique, comportant de son excavation incrémental, de mesures de renfort, et du système de surveillance installé. Pendant la première phase de l'excavation, les données obtenues à partir de la surveillance du comportement des couches de schiste ont été utilisées pour recommander des mesures supplémentaires de soutien. Ces données sont également utilisées pour la conception de la soutènement de la centrale électrique pendant sa phase d’extension.

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By B. Haimson

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

Jan 1, 2003

By J. Riss, S. Gentier, A. Marache

The study of the hydromechanical behaviour of fractured rock masses requires a detailed knowledge of the isolated fractures. The aim of the paper is the simulation of the evolution of the void space, located between both walls of a fracture, during a shear test under constant normal stress. Results of the mechanical simulation model are first validated then analyzed in detail. We observe that, during the shear process, there is an opening of the fracture with the creation of preferential channels. These channels are determined at the early phase of the shear process (pre-peak phase), and we observe during the post-peak phase that void areas increase in size rather than the creation of new apertures. Die Untersuchung des hydromechanischen Verhaltens eines zerlegten Felsmassivs erfordert genaue Kenntnisse der einzelnen Spalten. Ziel dieses Artikels ist die Simulation der Evolution des Hohlraumes zwischen den beiden Wänden eines Spaltes während eines Abscherungsexperimentes unter konstantem senkrechtem Druck. Die Ergebnisse der Modellierung werden zunächst mit dem Abscherungsexperiment verglichen und dann im Einzelnen ausführlich analysiert. Während des Abscherungsprozesses tritt eine Öffnung des Spaltes auf, die die Bildung von bevorzugten Fliesswegen fördert. Diese Kanäle werden bereits in einer frühen Phase des Abscherungsprozesses (pre-peak Phase) festgelegt. In der post-peak Phase tritt dann eher eine Vergrößerung dieser Kanäle, als die Bildung neuer Hohlräume auf. L’étude du comportement hydromécanique d’un massif rocheux fracturé ne peut se faire sans une connaissance approfondie des fractures le constituant. L’étude présentée dans cet article concerne la simulation de l’évolution de l’espace des vides présent entre les deux épontes d’une fracture au cours d’un essai de cisaillement à contrainte normale constante. Les résultats du modèle sont tout d’abord validés puis analysés en détail. On constate que, au cours du cisaillement, il apparaît une ouverture de la fracture permettant la création de chenaux préférentiels. Ces derniers sont déterminés très tôt dans le cisaillement (phase pré-pic), et on observe dans la phase post-pic davantage un accroissement de la taille des chenaux plutôt que la formation de nouvelles zones de vides.

Jan 1, 2003

By T. Saito, S. Murata

An original concept of JRC-diagram that can evaluate JRC and its size-effect by using a fractal model was proposed. In order to confirm the applicability of the JRC-diagram, first, JRC of the tensile fracture surfaces of a granite and a sandstone were evaluated by both the JRC-diagram and Barton's JRC-profiles, and then, it was compared with the JRC inversely calculated from the peak shear strength that is obtained from the shear test for each fracture using Barton's empirical equation. As a result, JRC evaluated by the JRC-profiles was much smaller than the inversely calculated JRC. On the other hand, it became clear that JRC evaluated by the JRC-diagram is almost the same with the inversely calculated JRC, if the size of interlocking is evaluated correctly. Therefore, for the JRC evaluation, it is thought that the JRC-diagram is more applicable than the JRC-profiles. Als ein neues Verfahren zur Bewertung des Rauheitsindexes JRC für die Bruchfläche von Felsenschichten anhand eines fraktalen Modells, wobei auch der Maßeffekt berücksichtigt wird, wird ein JRC-Diagramm vorgeschlagen. Um die Angemessenheit der Bewertung vom JRC mit diesem JRC-Diagramm festzustellen, wurden die JRC-Werte an einer Bruchfläche zwischen Granit und Sandstein sowohl mit dem JRC-Diagramm als auch mit dem herkömmlichen JRC-Profilverfahren bewertet. Anschließend wurden die durch die beiden Verfahren ermittelten Werten mit den JRC-Werten verglichen, die von den Schertestergebnissen mit Hilfe von Bartonschen Erfahrungsformel zurückgerechnet werden können. Daraus ergab sich, daß das JRC-Profilverfahren ziemlich kleinere JRC-Werte gibt als bei der Zurückrechnung, während die JRC-Werte durch das JRC-Diagramm unter entsprechender Bewertung des Ineinandergreifungsmaßes an der Bruchfläche beinahe gleich sind wie die zurückgerechneten Werte. Diese Tatsache weist darauf hin, daß das JRC-Diagramm eine bessere JRC-Bewertungsmethode als das JRC-Profilverfahren darstellt. Nous avons proposé le diagramme JRC, nouvelle méthode d'évaluer JRC qui est un indice de rugosité superficielle d'une fracture de roche à l'aide du modèle de fracturation, compte tenu de son effet d'échelle. Pour vérifier la validité de JRC évalué au moyen de ce diagramme, nous avons évalué JRC d'une fracture de roche, granite et grès, par le diagramme JRC et le profil JRC, méthode conventionnelle, et les résultats ainsi obtenus ont été comparés avec la valeur de JRC calculée en sens inverse à l'aide de la formule empirique Barton sur la base des résultats de l'essai de cisaillement des fractures. Il en résulte que la valeur de JRC obtenue par le profil JRC était assez faible en comparaison avec la valeur calculée en sens inverse alors que celle de JRC obtenue par le diagramme JRC correspondait approximativement à la valeur calculée en sens inverse à condition d'évaluer l'échelle d'endentement d'une fracture. Par conséquent, nous considérons que le diagramme JRC est une meilleure méthode d'évaluation de JRC par rapport au profil JRC.

Jan 1, 2003

By F. Ma, F. Yang, T. Zhao, P. Dai, Z. Shao, D. Zuo

With the development of modern digital technique, computers have been widely used to monitor and control in retrofitting traditional industries. In Chinese coal industry, some analog monitoring and control systems have been replaced by the modern computer digital systems. According to the development status of Chinese coal industry, this paper presents some technique and its applications of modern digital computer monitoring and control for safety mining production process. The technique has been used in the full digital monitoring and automation control for hoists, coal mining machines, belt transport machines, and whole coal mining production process. With the technique, it has been achieved the better economical and social benefits in safety mining production in China.

Jan 1, 2003

By B. Dias, P. C. Schutte

Work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) affect the wellbeing of workers and result in poor quality work, lower work performance and decreased motivation. In contrast to ‘occupational’ diseases where there is a direct cause-and-effect relationship between hazard and disease (e.g., asbestos and asbestosis, lead and lead poisoning), ‘work-related’ diseases are multifactorial, where the work environment and the type of work that is performed contribute significantly to musculoskeletal disorders. WMSD is the term used to describe disorders and diseases of the musculoskeletal system (i.e. muscles, joints, ligaments, tendons and nerves). WMSDs are by definition a work-related phenomenon. The literature shows inarguably that certain jobs and certain work-related factors are associated with a significant risk of contracting a WMSD. It is assumed that repeated movements and postures, static work, continuous loading of the tissue structures or lack of recovery time, trigger or cause a pathological process that then manifests itself as a WMSD. This paper looks at the prevalence of the WMSD condition at three mines in South Africa: a coal, a gold and a platinum mine. Predisposing factors that include work factors, presentation of symptoms and psychological factors will be discussed in the paper.

Jan 1, 2003

By H. J. Glass

Collection, preparation, and analysis of blasthole chippings is expensive. Frequently, interpolation of grades at unsampled locations is considered using techniques like kriging. A pre-requisite for kriging is that an experimental variogram is established. In order to assess the quality of the experimental variogram, a measure is developed in this paper. The measure is derived from analysis of the time-honoured expression relating the variance, semivariance, and covariance. It reflects the weighted average deviation of the summed semivariance and covariance from the biased variance. The proposed measure allows assessment of the influence of key variables on the quality of the variogram. Using simulated data, it follows that the quality improves with an increasing number of samples, increasing density of the sampled locations, increasing regularity of the sampling pattern, and increasing uniformity of grades in the absence of correlation. Application to real data shows that the minimum number of samples could coincide with a marked decrease in the value of the measure. Establishing a threshold value is subject to further research. Keywords: variogram, variance, covariance, semivariance, minimization, sampling.

Jan 1, 2003

By G. Coetzer

During galena flotation of Rosh Pinah milled material, metal ions and salts contents of various water resources (deionized, simulated circulated, lead concentrate thickener, lead tailing thickener and borehole) influenced mineral recoveries, upgrade ratios, selectivities, froth stability and flotation kinetics. The various water resources employed during galena flotation caused activation, depression or selectivity effects on minerals due to the presence of different ions in solution. Metal ions in these water resources were adsorbed by the ore, whilst ions associated with gangue minerals (dolomite and quartz) were released into the flotation pulp. Lead concentrate thickener water caused depression of sphalerite and pyrite, increased fast floating fractions for silver, copper minerals, sphalerite and quartz (unwanted), and improved slow floating rate selectivity against pyrite and sphalerite. Lead tailing thickener water enhanced sphalerite recovery during galena flotation (unwanted), and increased fast floating fractions of pyrite. Western borehole water did not affect galena recovery, but sphalerite and pyrite recoveries were unacceptably too high. Ions from copper, lead, and zinc salts tended to release high amounts of ions, such as calcium, magnesium, silicon, and manganese from gangue minerals (dolomite and quartz) during milling. During galena flotation, lead ions depressed sphalerite, pyrite and dolomite at a lead concentration of 400 ppm, but sphalerite was activated at a concentration of 800 ppm. Sphalerite was activated with copper ions (89% recovery, 2.09 upgrade ratio) and depressed with zinc ions (maximum recovery of 25%). This corresponds with findings in previous investigations. Dolomite and quartz were slightly activated with zinc ions. No evidence was found that lead and copper ions activated any gangue minerals during galena flotation. Keywords: galena, water resources, metal ions, activation, depression, selectivity.

Jan 1, 2003

By W. Stumpf

Mill log analyses and complementary hot deformation studies were carried out on the as-cast structure and on a hot rolled structure of the same low carbon steel (SAE 1006) that had been processed according to the direct or hot charge route in a compact strip plant. The main softening mechanisms during hot rolling were found to be complete dynamic recrystallization during each pass above about 1000°C for the as-cast structure with an austenite grain size of 277µm and, secondly, incomplete static recrystallization after each pass with a finer austenite grain size of about 26 µm and tested below 1000°C. A two-stage hot working mechanism has also been found by others on a similar steel also processed by the hot charge route and this may appear to be a characteristic of this type of material. Constitutive constants determined from hot working studies were combined with other constants from the literature and incorporated into a grain size development model that correctly predicts the final ferrite grain size in the hot rolled strip steel. The predicted incomplete static recrystallization during the last three finishing passes in the plant appears to result in some retained strain in the hot rolled austenite as it transforms to ferrite on the run-out table. Analyses with the model predict relatively little sensitivity of the final ferrite grain size to process and product variables such as temperature and strain per pass for the last three passes and also the starting austenite grain size in the slab. Keywords: Low carbon steel, hot rolling of strip steel, rolling mill log analyses, austenite grain size, ferrite grain size, grain size modelling.

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By J. B. A. Solar Menéndez, M. A. Martínez Fidalgo, L. A. Alvarez-Santullano

1. ANTECEDENTS This present communication refers to the results of the research project entitled "Training in the correct use of chemical oxygen self rescue apparatus and also an analysis of apparatus autonomy", carried out under the auspices of the Specific Collaboration Agreement signed between the Industry Council of the Principality of Asturias (Spain) and INSALUD (National Silicosis Institute, Spain). The antecedents of this project lie in work undertaken by the National Silicosis Institute aimed at optimising efficiency in the use of chemical oxygen self rescuers through improvements in worker training. To be precise, by means of Agreements drawn up between the above-mentioned parties, a simulator was designed and incorporated as the basis of a training station within the " Fundación Barredo" of the Industry Council of the Principality of Asturias. This has been operative since the year 2001 and, up to the present, 2300 Asturian coal mine workers have been trained there. What prompted this activity was the observation of various errors in the use of the self rescuers, deriving from their innate characteristics, especially with respect to the sensation of discomfort - the high temperature and humidity of the breathed oxygen, resistance and inconvenience - and limited autonomy. It was precisely this insight that, in critical situations, lack of familiarity with the conditions of discomfort likely to be experienced during the evacuation process might lead to rejection of the equipment, with fatal consequences, that has justified the setting up of this training and simulation centre. The centre is able to provide all mine workers with the necessary training, and experience of the characteristic sensations experienced when using such equipment (Fig.. 1).

Jan 1, 2003

By I. Jones

Geologists, engineers, technicians and surveyors have successfully utilized technical software in the mining industry for over 30 years. Software for processing survey, geology, mine engineering and planning information make these functions more efficient by automating repetitive tasks and reducing data processing errors. While these systems have been improved incrementally overtime, new systems that represent giant leaps in technology have been introduced to help mining operations increase productivity and reduce costs. However, their widespread use within the industry has left individual companies without a competitive advantage. Additionally, the ability of these applications to provide the productivity improvements required in today’s uncertain market conditions has since peaked. The next wave of technology—integration of independent software applications—is just starting to emerge and will have a significant effect on the productivity of mining operations. To reap the productivity gains required to remain competitive, mining companies must exploit the collective knowledge and experience of every employee in the organization. Integration of independent software application allows companies to leverage information from all activities, enabling staff to make better decisions to improve productivity. This paper outlines the importance of integration as productivity enabler. Key performance indicators, strategic mine planning, resources management and mine-to-mill integration are discussed as processes that enable productivity. The Gemcom Enterprise Mining System (GEMS)is introduced as the industry’s first integrated solution that enables these productive processes. The paper concludes with a comment on the level of change required to realize the benefits of integration.

Jan 1, 2003

By A. Rejeb, A. Millard

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

Jan 1, 2003

By I. E. Teymenson, L. A. Bakhvalov

Irrational usage of mineral commodities leads to depletion of natural resources and various ecological violations in natural environment. Fulfilment of a number of measures and strategic decisions by given problems requires a correct forecast of trends of social-economic systems. For solving the task of long-term forecasting special procedures, considering Kondratyev’s big cycles of world conjuncture, have been embedded into algorithms of unknown parameters identification and recovering of factors of different countries mineral resources production and consumption models. In the paper the classification of long cycles types, existing forecasting algorithms on the basis of Kondratyev’s ‘long waves’ or ‘K-waves’ and the modified algorithm, developed by us, which allows to reduce time and financial expenses and to improve the forecast quality, are presented. Furthermore, the article includes several forecasts of mining branch corrected models factors, received by us, permitting complex prognosis of economic and social development of different scale and control level systems. In the paper workability of proposed forecasting algorithms on the base of ‘K-waves’ and adequacy of created models to researched processes are proved.

Jan 1, 2003

By D. F. Malan, M. Grave, J. A. L. Napier

Previous fundamental research projects have indicated the value of continuous closure measurements in deep tabular excavations for improved support design, hazard assessment and for quantifying the effect of seismicity on stope closure. This paper describes further measurements in a VCR stope to validate some of the earlier findings. Calculation of the closure ratio showed that it is a good measure to identify different ground conditions and possible hazards. This work was supported by numerical modelling results, which showed that the closure ratio is very useful in discriminating the response of different geotechnical environments. Des projets précédents de recherche fondamentale ont démontré la valeur de mesures continues de fermeture dans le cas de profondes excavations tabulaires pour une conception améliorée du soutien, de l’évaluation du danger et pour quantifier l’effet de la séismicité sur l'affaissement du toit d’un chantier d’abattage. Le présent document décrit d’autres mesures dans un chantier d’abattage VCR afin de valider certaines des conclusions précédemment formulées. Le calcul du degré d'affaissement montre qu’il y va de soi d’identifier différentes conditions de sol ainsi que les dangers possibles. Les présents travaux ont été confirmés par des résultats de modélisation numérique, lesquels ont démontré que le taux d'affaissement est très utile quant à discerner la réponse dans des environnements géotechniques différents. Vorherige Forschungsprojekte haben den Wert von kontinuierlichen Setzungsmessungen im tiefen Sudafrikanischen Strebabbau angedeutet, vor allem fur Ausbaudesign und Risikobewertung, als auch fur die quantitative Bestimmungen der seismizitatsabhangigen Setzung. Dieses Referat beschreibt weitere Messungen in einer VCR Grube um fruhere Bestimmungen zu bewerten. Dass errechnete Konvergenzverhaltniss erweiste sich als eine gute Massnahme zur bestimmung von geotechnischen Zonen und moglichen Risiken. Numerische Analyse unterstutzte die vorliegende Arbeit und deutete darauf, dass das Konvergenzverhaltniss sehr brauchbar ist um Verhaltensunterschiede der geotechnischen Zonen zu erproben

Jan 1, 2003

Abstract : The computation of reliability index or failure probability of slopes can be transformed into an optimisation problem. In high rock slope engineering, it is usually a multimodal optimization problem. The traditional optimization techniques are difficulty to find out the global optimal solution because of their easily falling into local optimal value. Recently, a new kind of bionic algorithm - ant colony algorithm (ACA) - has been used to solve this problem. In this paper, the structure of ant colony algorithm and the transfer probability of ants are modified to evaluate the failure probability of complicated slopes. A new adaptive ant colony algorithm (AACA) is proposed to determine critical slip surface and its corresponding failure probability of complicated slopes. A case study is given to verify the proposed approach. The results show that the presented method has obvious advantages compared with traditional methods. ZUSAMMENFASSUNG: Die Rechnung des Zuverlaessigkeitindexes oder der Zerstoerungswahrscheinlichkeit kann sich in einer Optimierungsfrage umwandeln, im Bauprojekt an hoehe Gebirgehang, handelt es sich meistens um eine Optimierungsfrage ueber Multi- Spitzenwert. Mit der traditionelle Optimierungsmethode ist es schwer eine umfassende Loesung fuer die Optimierung zu finden wegen des leichte Verfallens in Beschraenkung der Teiloptimierungsloesung. Mit dem neue Bionik- Algorithmus —— Ameisen - Kolonie- Algorithmus wird dieses Problem geloest. In diesem Text hat man eine Strukturverbesserungsloesung fuer das Ameisen- Kolonie -system und die Wahrscheinlichkeit der Ameisenkolonie erwaehnt, und damit wird man die Zerstoerungswahrscheinlichkeit des komplizierte Hangs feststellen. Mit dem neuen Ameisen- Kolonie- Algorithmus kann man die gefaehrlichste Gleitflaeche und die entsprechende Zerstoerungswahrscheinlichkeit herausfinden. Die in diesem Text beschriebene Methode wurde durch Praxis geprueft. Durch die Pruefergebnisse wurde es gezeigt und bestaetigt, dass der neue Bionik- Algorithmus vorteilhafter als der traditionelle Algorithmus ist. Résumé : Le calcul de l’indice la fiabilité ou de la probabilité de ruptures peut être transformé en un problème de l’optimisation. Pour le cas du génie des pentes de haut rocher , le problème se pose en général en l’optimisation de multi-crêtes. Les techniques traditionnelles conduisent facilement à la solution optimal partielle au lieu de celle globale. Récemment un nouveau type de bionique algorithmique a été appliqué pour la solution de ce genre de problèmes, c’est l’Algorithme Colonie de Fourmis. Dans l’article il est proposé de modifier la structure du système de la colonie de fourmis et la probabilité de transfert des fourmis en vue d’évaluer la probabilité de ruptures des pentes de haut rocher complexes, par ailleurs un nouveau algorithme adapté de colonie de fourmis est formulé pour déterminer la surface glissante critique et la probabilité de ruptures correspondante. Les techniques proposées dans l’article sont vérifiées à travers des expérimentations dont les résultats ont prouvé que les techniques présentées dans l’article sont évidemment meilleures que celles traditionnelles.

Jan 1, 2003

By J. Sjöberg, P. Lundman, E. Nordlund, C. Quinteiro

Abstract In the Kiirunavaara underground mine, crude ore is transported through ore passes from the production levels to the main haulage level. Failure and stability problems have occurred in some of these ore passes, with increasing frequency as mining depths increase. In this paper, selected results are presented from a research project run by LKAB. The presentation focuses specifically on stability analysis. Numerical models were used to identify failure mechanisms, in conjunction with empirical data and engineering judgment. The most important controlling factors governing failure and damage in ore passes were quantified. A causative model was established in which failure mechanisms and failure development were described. This model was used to formulate a prognosis of future ore pass stability, and for recommending remedial measures. Résumé Le transport du minerai entre les niveaux de production et le niveau principal de transport, à la mine de fer de Kiruna, se fait par des passes à minerai. Avec la profondeur d'extraction grandissante, les problèmes de stabilité au niveau de ces passes à minerai se sont multipliés. Les résultats d'un programme de recherche sur la stabilité des passes à minerai à la mine de fer de Kiruna sont présentés dans cet article. Les mécanismes de rupture ont été identifiés à l'aide de modèles numériques, de données de terrain et du jugement empirique des ingénieurs. Les facteurs principaux controllant l'instabilité des passes à minerai ont aussi été quantifiés. Un modèle a été établi dans lequel les mécanismes de rupture et le développement des dommages ont été décrits. Ce modèle a été utilisé à fins prédictives et remédiatives. Zusammenfassung In der Grube Kiirunavaara wird das gewonnene Erz über Sturzschächte von den Abbauebenen zu der Hauptförderebene gefördert. Mit zunehmender Tiefe des Abbaus sind vermehrt Standsicherheitsprobleme in den Sturzschächten aufgetreten, die teilweise zu Verbrüchen geführt haben. In dem vorliegenden Beitrag werden ausgewählte Ergebnisse einer Forschungsarbeit des LKAB präsentiert. Dabei wird der Schwerpunkt auf die Standsicherheitsuntersuchungen gelegt. Zur Ermittlung der Bruchmechanismen wurden numerische Modelle in Verbindung mit empirischen Daten angewendet. Die wichtigsten Einflußfaktoren für das Versagen der Sturzschächte wurden ermittelt. Es wurde ein Modell zur Beschreibung der Bruchmechanismen und des Versagensablaufs aufgestellt. Dieses Modell wurde verwendet, um die Standsicherheit zukünftiger Sturzschächte zu prognostizieren und um Sanierungsmaßnahmen zu erarbeiten.

Jan 1, 2003

By N. Kinoshita, Y. Inada

The authors have proposed and discussed storage of low temperature materials such as LNG, LPG and frozen food in rock caverns. In this case, as the rock mass around the caverns will receive effects of low temperature, it is necessary to consider the thermal behavior and the stability of caverns. In this study, strength and deformation characteristics obtained by the uniaxial tension test and the compression test at low temperatures were discussed. Using the results, temperature and stress distribution around caverns when LNG was stored, were analyzed. Then thermal behavior of the rock mass around caverns was discussed. Die Autoren haben Lagerung von Niedertemperatur-Materialien wie LNG, LPG und tiefgefrorenen Nahrungsmitteln in Felskavernen vorgeschlagen und diskutiert. Da in diesem Fall die Felsmasse um die Kavernen den Effekten der niedrigen Temperatur ausgesetzt ist, ist es erforderlich, das Thermalverhalten und die Stabilität der Kavernen zu berücksichtigen. In dieser Untersuchung wurden Stärke-und Deformationseigenschaften, die durch ein-axialen Spannungstest und Kompressionstest bei niedrigen Temperaturen erhalten wurden, diskutiert. Mit diesen Ergebnissen wurden Temperatur- und Stressverteilung um die Kavernen bei Lagerung von LNG analysiert. Dann wurde das Thermalverhalten der Felsmasse in der Umgebung der Kavernen diskutiert. Les auteurs proposent et discutent l'entreposage de matériaux à basse température, tels que le GNL, le GPL et des aliments congelés, dans des cavités rocheuses. Comme, dans ce cas, la masse rocheuse entourant la cavité subit les effets des basses températures, il est nécesaire d'étudier le comportement thermique et la stabilité des cavités. Dans cette étude, les auteurs discutent des caractéristiques de résistance et de déformation, obtenues par essai de tension uniaxial et essai de compression à basse température. En se servant des résultats, ils analysent la répartition de la température et des pressions autour des cavités, lors du stockage de GNL. Ils discutent ensuite le comportement thermique de la masse rocheuse autour des cavités.

Jan 1, 2003