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By M. Arlandi, J. C. Monge

In this paper, the finite element method is used to obtain deformations of a rock tunnel. More than 3,000 numerical simulations and calculations were carried out. The analysis of this results has allowed to achieve mathematical formulations and graphs, to obtain in advance support monitored displacements in tunnelling construction, so they can be predicted before excavation and supporting woks. The application of the presented formulations and charts will aid engineers to control tunnel monitoring, reducing decision time when problems occur. The analysis is limited to cases involving elastic behaviour of the terrain for tunnels of average to good quality in rock, and to excavation sections of average or smaller dimensions for road tunnels. The results show that, in all cases, mathematical expressions to obtain induced displacements around tunnel excavations, have similar pattern than Kirsch (1898) expressions for circular excavations. As corollary of the achieved results, a method to estimate in situ natural geostress ratio K0=sh/sv , by means of convergence measurements, is presented. In diesem Beitrag wurden die Verschiebungen eines Tunnels durch die Methode de Finiten Elemente berechnet. Mehr als 3000 numerische Simulationen und Berechnungen wurden ausgeführt. Die Analyse dieser Resultate hat es ermöglicht, mathematische Formeln und Grafiken zu entwickeln, die zur Voraussage der Verschiebungen in Tunnel dienen, auch unter Betrachtung der verschiedenartigen Abstützungen. So können die Verschiebungen vor den Erdarbeiten und dem Bau der Abstützung abgeschätzt werden. Die abgeleiteten Formeln und Grafiken werden vor allem einen grossen Dienst für Ingenieure bei der Mithilfe zu zeitsparenden Entscheidungen im Tunnelbau und bei der Tunnelkontrolle leisten. Die analysierten Fälle sind auf eine elastische Modellierung des Baugrunds beschränkt, sowie auf eine mittlere bis gute Qualität des Felsens und auf die Aushebung von Abtragungsabschnitten mittlerer oder geringer Grösse für den Strassenverkehr. Die Resultate zeigen, dass in allen Fällen die hergeleiteten Formeln zur Berechnung der durch den Tunnelbau verursachten Verschiebungen um den Tunnel die gleiche mathematische Struktur haben wie diejenigen von Kirsch (1898) für kreisförmigen Bodenaushub. Als Korollarium der ausgeführten Berechnungen wird eine Methode zur Abschätzung der vorherrschenden in situ Geospannungs-Verhälniss K0=sh/sv angegeben, die von den Messungen der Verschiebungen im Tunnel ausgeht. Dans cet article, la méthode des éléments finis est utilisée pour obtenir les déformations d’un tunnel creusé dans la roche. Plus de 3000 simulations numériques et calculs ont été effectuées. L’analyse de ces résultats a permis de définir des modèles mathématiques et des abaques afin de prédire, avant l’excavation et les travaux de soutènement, les déplacements auscultés pendant la construction du tunnel. L’application de ces modèles et abaques permettra donc aux ingénieurs de contrôler les déplacements durant l’auscultation du tunnel et de réduire le temps de décision lorsque des problèmes surviennent. L’analyse est limitée au cas du comportement élastique du terrain pour des tunnels creusés dans de la roche de moyenne a bonne qualité, et à de sections d’excavation de petites à moyennes dimensions pour des tunnels routiers. Les résultats montrent que, dans tous les cas, les expressions mathématiques permettant d’obtenir les déplacements induits autour des excavations de tunnel, présentent des similitudes avec celles de Kirsch (1898) pour des excavations circulaires. Comme corollaire aux résultats obtenus, une méthode pour estimer le rapport des

Jan 1, 2003

By V. Ross

"Bench-scale flotation tests play a major role in the geometallurgical process value chain. Despite their apparent simplicity, these tests pose pitfalls in terms of operation, as well as the interpretation and modelling of results. In this paper we highlight key aspects to consider in generating accurate and reproducible experimental results, and critically review some assumptions relating to the estimation of entrainment and froth recovery. We subsequently focus on first-order equations to model kinetics and propose a method that accounts more realistically for the decay in kinetics over the duration of a float, and the contributions of froth stability and hence mass pull. The method was applied to three case studies on platinum group metal (PGM) ores and matched or outperformed first-order, two-component models. Also, it allows for a deeper analysis of the integrity of the bench-scale flotation results. IntroductionGeometallurgy is a structured, multidisciplinary approach that integrates key data from the geological, mining, mineralogical, and metallurgical aspects of the value chain to construct spatial models of an ore deposit such that the overall economic benefit and sustainability of an operation can be optimized. Process geometallurgy is aimed primarily at enhancing metallurgical efficiency and plant throughput by the application of appropriate mining and processing strategies, as well as supporting production planning and operational strategies to reduce the impact of highly variable ores. With flotation being the dominant concentrating process in the mineral value chain, the bench-scale flotation test is an important characterization tool – a relatively cheap, simple, and rapid way to obtain key information about the ore and its amenability to economic extraction of valuable minerals. This includes the evaluation of different ore types and the implications of mineralogical composition and texture for comminution and floatability, the effect of the grinding environment on the liberation of minerals, the electrochemical environment in the pulp (Bradshaw et al., 2006), the screening of reagents to improve floatability (Ekmekci et al., 2003), and the role of hydrodynamics in the recovery of valuables and the entrainment of gangue (Amini et al., 2016; Wang et al., 2016). It is also a critical tool in auditing the performance of a flotation plant by hot floats, paving the way for concept and feasibility studies and providing essential data on kinetics for the purposes of scale-up, optimization, and simulation of flotation circuits."

Mar 1, 2019

By N. Gatelier, T. You, J. C. Kandel

ABSTRACT: Underground hydrocarbons storage is a very specific domain for the designer. He is usually free to adjust the section, shape and layout to cope with the geological and geotechnical conditions. This paper presents a panorama of the geotechnical design of mined underground storage caverns, then lists a number of uncommon features encountered in a storage excavated in Sydney, Australia, the Elgas LPG project that had to face major non-isotropic conditions with numerous local variations, impacting on the achievement of the design profiles. Changes in geotechnical design methodology and practice are examined through this project, now in operation, which will have lasted altogether almost ten years. KEY WORDS: underground storage, geotechnical engineering, stability, methodology, design. ZUSAMMENFASSUNG: Die untertaegige Speicherung von Kohlenwasserstoffen unterliegt in der Planung sehr spezifischen Bedingungen. Der planende Ingenieur hat bei der Dimensionierung und Formgebung der Speicherhohlraeume gewisse Freiheiten, muss jedoch vorgefundene geologische und geotechnische Bedingungen beruecksichtigen. Der vorliegende Beitrag gibt zunaechst einen allgemeinen Ueberblick ueber die geotechnische Planung von bergmaennisch aufgefahrenen Speicherhhohlraeumen. Darueber hinaus werden Besonderheiten betrachtet, mit denen das Elgas LPG-Speicherprojekt in einer bergmaennisch aufgefahrenen Kaverne in Sydney, Australien konfrontiert war. Hierbei ging es um die Beruecksichtigung anisotroper Bedingungen mit zusaetzlichen Heterogenitaeten im Gestein und den daraus erwachsenden Schwierigkeiten, die geplante Hohlraumform zu verwirklichen. Ueber einen Zeitraum von fast 10 Jahren, in denen das jetzt in Betrieb befindliche Projekt unterschiedliche Betriebsphasen durchlaufen hat, wurden verschiedene geotechnische Entwurfsverfahren auf ihre Anwendbarkeit geprueft. SCHLUESSELWOERTER: Untergrundspeicherung, Geotechnik, Stabilitaet, Entwurfsverfahren, Planung. RESUME : Le stockage souterrain d’hydrocarbures est un domaine très spécifique pour le concepteur, car celui-ci dispose d'une large liberté pour adapter les sections, les formes et les implantations aux conditions géologiques et géotechniques de l’environnement choisi. Après un panorama de la conception géotechnique des stockages souterrains d’hydrocarbures par la méthode dite des cavités minées, l’accent sera mis sur un certain nombre de particularités rencontrées lors du projet de stockage de GPL de Elgas à Sydney en Australie, creusé dans de très fortes conditions d’anisotropie du massif rocheux, avec de nombreuses variations locales et toutes les implications que cela peut avoir sur le maintien des formes. L’évolution des approches méthodologiques géotechniques durant la dizaine d'années de développement de ce projet depuis les premières études jusqu'à l'exploitation actuelle est également présentée. MOTS-CLEFS : stockage souterrain, géotechnique, stabilité, méthode, conception.

Jan 1, 2003

By A. Sokolov, M. Demsky, E. Hasikova, V. Gostilo

"Previously, we upgraded and implemented two gamma activation assay (GAA) systems designed to analyse the gold content in raw ores at Zarafshan laboratory, Uzbekistan, and achieved a detection limit of less than 0.05 g/t under actual industrial conditions. Having started to design a fully modern, industrial GAA system for mining companies, this paper analyses the advantages, disadvantages, and special features of all major system components that can influence the sensitivity and accuracy of the analysis. The results of a study to optimize the detector geometry and sample size are presented and the performances of the linear electron accelerator, detector array, and sample transportation system of a modern, industrial GAA system for analysing gold, silver, and rare earth elements are considered. IntroductionGamma activation analysis (GAA) has considerable potential as a future replacement for traditional fire assay analysis in gold mining (Hoffman, Clark, and Yeager, 1998; Morse, 1977; Bourmistenko, 1986, 1981; Sammut, 2016; Tickner et al., 2017). The essence of GAA is to irradiate ore samples with high-energy gamma quanta generated by an electron linear accelerator (LINAC) and then to use a gamma spectrometer to detect the induced activity of the excited gold nuclei. The advantages of this method are discussed in detail elsewhere (Hoffman, Clark, and Yeager, 1998; Morse, 1977; Bourmistenko, 1986, 1981; Sammut, 2016; Tickner et al., 2017), where it is shown that GAA is uniquely suited to analysing ore samples when mining for gold, other precious metals, and accompanying elements.These advantages were realized in three industrial GAA laboratories that were commissioned in Zarafshan, Uzbekistan in 1977, in Magadan, Russia in 1979, and in Batagay, Russia in 1986 (Bourmistenko, 1986; Nii Tekhnicheskoy Fiziki I Avtomatiki, n.d). In 1989, a fourth industrial GAA laboratory was commissioned at a gold mine in Tommot, Russia. However, the project was subsequently halted due to economic reasons (Moshkov and Tjamisov, 2017). Currently, only the laboratory of the Muruntau mine in Zarafshan, Uzbekistan is in operation. The gamma activation method for gold determination is widely applicable at this mine owing to its high productivity and low cost of analysis. An outstanding aspect is the performance of more than one million analyses per year."

May 1, 2019

By S. Sinha, S. Ganguly

"In an opencast mine explosives are used for fragmentation of rock. Inefficient use of explosive energy in an opencast operation produces excessive ground vibration, which is measured by peak particle velocity (PPV). To mitigate ground vibration, it is essential to develop a model to predict PPV. At present empirical models are used. These models are based on only a few input variables, hence they fail to take into account the effects of the myriad factors that cause ground vibration. Due to lack of explicit knowledge about the complex mine blasting system the scope of application of mathematical and statistical modeling techniques is limited. The artificial neural network (ANN) technique is a learning algorithm that can remove some of these limitations and can be applied to predict PPV. In this paper an ANN model is developed for prediction of blast vibration using 248 data records collected from three coal mines with diverse geomining conditions. The correlation coefficient between measured PPV and model output was found to be 0.96 and the average error percentage 11.85. The ANN model output was compared with the output of three empirical models that are widely used for prediction of PPV. The correlation coefficient between the PPV predicted by an empirical model and measured PPV data was 0.63 and the relative error percentage 38.47. This result demonstrates the superiority of the ANN model compared to empirical blast models. By using site-specific structural discontinuities as input the model performance can be further improved. Sensitivity analysis and 3D plotting were used to gain further knowledge about blast-induced ground vibration. IntroductionIn an opencast coal mine explosives are used for fragmentation of coal and overburden. If the explosive energy is not fully utilized it causes blast-induced ground vibration, which may damage nearby structures. Ground vibration is expressed as peak particle velocity (PPV). During different stages of mine planning and operation, it is necessary to use a ground vibration prediction model for blasthole design. Selection of the modelling technique is crucial. Mathematical and statistical modelling techniques have limited application because of the lack of explicit knowledge about the complex mine blasting system. Vogiatzi (2002) highlighted the problem of multicollinearity in case of statistical modeling techniques. Mutalib et al. (2013) stated that mathematical models are unable to capture the nonlinear relationship between several blasting-related parameters due to the complexity of the model input data. However, the difficulty involved in modelling complex blast vibration problems can be removed by adopting an alternative soft computing modelling approach. One of the soft computing techniques is the artificial neural network (ANN). Ragam and Nimaje (2018) developed an ANN model for predicting PPV using six input variables. Kosti et al. (2013) stated that the conventional predictors fail to provide acceptable prediction accuracy. They showed that a neural network model with four mine blast parameters as input could make significantly more accurate on-site predictions. Sayadi et al., (2013), using a database from Teheran Cement Company limestone mines, found that a neural network resulted in maximum accuracy and minimum error. Khandelwal and Singh (2009) developed an ANN model using 150 data records from an Indian coal mine with site-specific rock characteristics and geomining setting. Khandewal and Singh (2007) built a ground vibration prediction model for a magnesite mine using four prediction variables with 20 data records. Kamali and Ataei (2010) predicted PPV in the structure of the Karoun III power plant and dam using an ANN. El Hafiz et al. (2010) evaluated ground vibration predictors using data from a single-station seismograph at a limestone quarry in Egypt."

Feb 1, 2019

By M. W. Hildyard, M. O. Kataka

Seismic integration schemes aim to incorporate the rock mass response provided by the historical seismic activity to improve the ability of numerical models to reproduce future response to mining. Up to now, integration schemes considered the events using quasi-static models. This paper presents case studies that consider some of the seismic and modelling issues needed to extend these schemes to include the dynamic characteristics of seismic events. The ultimate aim of an automated integration scheme seems impractical for dynamic modelling. The predictions of the WAVE elastodynamic finite difference program are, however, suitable for modelling limited numbers of events to determine either the near-field velocities and damage or the effect of fractures and excavations on the far-field low frequency response. Les projets d’intégration sismique ont le but d’incorporer la réponse de la masse rocheuse à l’activité sismique historique pour améliorer la capacité des modèles numériques à reproduire la réponse future à l’exploitation minière. Jusqu’à présent, les projets d’intégration étudiaient les évènements avec des modèles quasi-statiques. L’étude présente révèle des études de cas qui considèrent certaines des questions concernant modelage et séismes qui sont nécessaires pour porter plus loin ces projets en incluant les caractéristiques dynamiques des évènements sismiques. Le but final d’un projet d’intégration automatisé semble impraticable pour la modélisation dynamique. En revanche, les prédictions du programme élastodynamique par la méthode des différences finies WAVE sont appropriées à la modélisation d’un nombre limité d’évènements de façon à déterminer soit les vitesses à petite échelle et les dommages, soit les effets des fractures et excavations sur la réponse de basse fréquence à grande échelle. Seismische Integrationsschemata zielen darauf ab, Reaktionen der Gesteinsmasse, die von den Berichten seismischer Aktivitäten stammt, zu inkorporieren um numerische Modelle in die Lage zu versetzen, künftige Antwort zum Bergbau zu reproduzieren. Bis dato betrachteten Integrationsschemata die Fälle mit quasi-statischen Modellen. Diese Arbeit stellt Fallstudien dar, die einige der seismischen und modellierenden Fragen betrachten, die benötigt werden, um diese Schemata auszuweiten, um die dynamischen Charakeristika seismischer Fälle einzuschließen. Das Endziel eines automatisierten Integrationschemas erscheint für das dynamisches Berechnen undurchführbar. Die Vorhersagen des WAVE elastodynamisch begrenzten Unterschiedprogramms sind jedoch verwendbar für das Berechnen von begrenzten Anzahlen von Fällen, um entweder die Nahfeldgeschwindigkeiten und Schaden oder den Effekt von Brüchen und Extraktionen auf der Fernfeld Niederfrequenzantwort festzustellen.

Jan 1, 2003

By R. A. Plumbridge

The Honourable Mr Molefe, Premier of the North- West Province; Or Scot-Russel, Chairman of the CMMI's XV Congress; Mr Loton, Chairman of the CMMI; distinguished guests, ladies and gentlemen. At the outset may I express my sincere appreciation to the organisers of this Congress for their kind invitation to me to participate in the plenary session. May I also thank the CMMI for inviting me to be their fifth distinguished lecturer. This is a signal honour and one which is sincerely appreciated by my Group and myself. The subject of gold is a very emotive one. It conjures up different images in the minds of a wide variety of people. For many of us it is very simply the ultimate metal. In ancient times gold was sought after and treasured; it was the chosen metal for adornment and many of the best preserved artefacts of that time were hand-fashioned from gold which had been won by primitive mining techniques. Gold's rarity and its value was recognised by those who fashioned the earliest gold coins thus underlining gold's special place as a store of value.

Jan 1, 1994

By M. R. MacIver, M. Pawlik, S. Finora, H. Alizadeh

The dispersion of mature fine oil sands tailings (MFT) by the addition of sodium lignosulfonate was studied using contact angle measurements, optical scattering, and particle size measurements. Lignosulfonate caused the release of residual bitumen to the slurry surface and settlement of fines. Dynamic contact angle by captive bubble measurements were carried out on bitumen to determine the effect of the dispersant on the wettability of bitumen. Lignosulfonate caused a change in the aggregation state of the MFT and increased sedimentation of particles, as indicated by optical scattering measurements. Zeta potential measurements indicate that this change was caused by an increase in adsorption of lignosulfonate onto particles, which caused improved settling of the colloid. Ultraviolet Visible (UV) spectrophotometry and organic carbon content measurements showed that only a small amount of the reagent remains in the aqueous phase of the tailings, which is critical for decontamination of recycled water. Keywords: Oil sands tailings, bitumen recovery, dewatering, dispersion, surface chemistry

Jan 1, 2020

By S. F. Burks

"This paper develops themes explained at two SAIMM platinum conferences. 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 be increased significantly, usually even before the expenditure of significant amounts of project capital. Recent studies of NPV have aimed to simultaneously evaluate the impact of the optimized financial solution on the non-financial features of a project or operation.The case study presented comprised a commercially orientated review of the prefeasibility study designs and cost estimates of a platinum group metal (PGM) project in South Africa, followed by value chain optimization and sustainability studies of the project carried out simultaneously to identify potential value uplifts to be gained and guide the owners’ team going forward into the feasibility study phase. Some of the major aspects of the project that were found to have significant potential to add value included enhancement of the business model by the application of activitybased costing and theory of constraints, focus on the highest net value portions of the orebody in the early years of production, enhanced and optimized scheduling of the underground mining operation, application of dynamic grind and percentage mass recovery from ore to flotation concentrate (also known as percentage mass pull) to optimize revenue, application of elevated cut-off grades early in the life of mine, matching of the mining and processing capacity, expansion of the operation subject to capital availability, and installation of downstream processing facilities subject to regional third-party capacities.The investigation of non-financial project features focused on demonstrating that a financially optimized solution could also have a number of other benefits. These are mentioned briefly in the paper, which aims to present the status of the project at an early stage of its development."

Jan 1, 2016

By M. Ghoreychi, X. Daupley

ABSTRACT: The paper is devoted to two major aspects related to the abandonment of salt mines: 1)- Long-term risk associated with the mechanical instability of surface and its consequences for public security and properties. 2)- Long term dissolution and transport of salt resulting from its communication with groundwater. Basic characteristic features of salt deposits and mining methods are presented through the studies already undertaken on French mines. This analysis allows to identify major hazards encountered in different traditional salt mines and solution-mining cavities. In particular, the role of overburden (presence and thickness of salt layer in exploitation roof, presence of clayey rocks or hard rocks e.g. dolomite or anhydrite), presence of water-bearing strata and possibly natural brine levels, discontinuities, etc. are discussed. In the second part, the main features of mechanical behaviour of salt (creep, damage) as well as transfer processes of this material are presented. The influence of these aspects on the long term evolution of abandoned salt mines is then analysed. KEY WORDS: exploitation, abandonment, salt, mechanical, stability, transport, solution, brine. ZUSAMMENFASSUNG: Der Artikel bezieht sich auf zwei bedeutende Aspekte beim Salzabbau: 1)-Das langsfristige Risiko zur Bodenoberflächeunbeständigkeit und sein Einfluss über Mensch= und Gütersicherheit. 2)-Die langsfristige Auflösung und Beförderung des Salz beruhen sich auf Studien über französiche Bergbauen. Diese Analyse emöglicht es, die bedeutendesten Risiken in verschiedenen Salzgruben zu identifizieren, bzw. Traditionellen oder durch Auflösung abgebauten. Insbesondere wird die Rolle des Deckgebirges (Vorhandensein und Dicke von Salzschicht am Dach des Grube, Beisein von Tanlager oder hartem Gestein wie Bitterkalk oder Anhydrid), Beisein von wasserhaltigem Boden und/oder gesalzenen Wasserflächen, Trennflächen, usw… erötert. Im zweiten Teil werden die haupsächlichen Eigenschaften des Salzverhaltens (Kriechen und Beschädigung) beschrieben. Ihr Einfluss über das Verhalten von stillgelegten Bergwerken lässt sich analysieren. SCHLÜSSELWÖRTER: Bergwerksbetrieb, Stilllegung, Mechanik, Beständigkeit, Ausbreitung, Aussolung, Solewasser. RESUME: L’article est consacré à deux aspects majeurs liés à l’abandon d’exploitations de sel : 1)- Le risque d’une instabilité à long terme de la surface du sol et son incidence sur la sécurité des personnes et des biens. 2)- La dissolution à long terme et le transport de sel sous l’effet d’une communication avec des eaux souterraines. Les principales caractéristiques de gisements et d’exploitations de sel sont présentées en s’appuyant sur les études antérieures réalisées sur les exploitations en France. Cette analyse permet d’identifier les risques majeurs rencontrés dans différentes mines de sel traditionnelles ou exploitées par dissolution. En particulier, le rôle du recouvrement (présence et épaisseur d’un banc de sel au toit de l’exploitation, présence de terrains argileux ou de roches dures telles que la dolomie ou de l’anhydrite), présence de terrains aquifères ou de nappes salées éventuelles, discontinuités, etc. sont discutées. Dans la deuxième partie, les principaux traits du comportement mécanique du sel (fluage, endommagement) ainsi que les processus de transport de ce matériau sont présentés. L’influence de ces aspects sur le comportement à long terme d’exploitations abandonnées de sel est ensuite analysée. MOTS CLES: exploitation, abandon, mécanique, sel, stabilité, transport, dissolution, saumure.

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. Trckova, P. Prochazka

Physical models from equivalent materials satisfying geometrical and physical similarity have been constructed. A special technology of simulating the excavation of an opening at the front part of a tunnel and of measuring the deformation at the tunnel face was applied. The results yielded by the physical models were used to formulate constitution relations in the numerical solution. This coupled modelling enables us to predict the behaviour of tunnel structures more accurately. On a construit des modèles physiques, réalisés en matériaux équivalents et répondant aux conditions de ressemblance géométrique et physique. Sur ces modèles, on a utilisé une technologie intéressante de simulation du forage du tunnel et de la mesure de déformation du front de taille pendant le forage en progression. Les résultats donnés par les modèles physiques ont été utilisés pour formuler les relations de constitution dans la solution numérique. Une telle construction de modèles combinés permet de prévoir plus précisément le comportement de la structure du tunnel. Es wurden physikalische Simulierungsmodelle aus äquivalenten Werkstoffen konstruiert, welche die Bedingungen der geometrischen und physikalischen Ähnlichkeiten erfüllen. Bei diesen Modellen hat man die interessante Simulationstechnologie des Tunnelvortriebs sowie die Verformungsmessung beim Tunnelabbaustoß während des Vortriebsvorgangs eingesetzt. Die Ergebnisse der physikalischen Simulation wurden zur Formulierung von Konstitutionsrelationen in der numerischen Lösung genützt. So eine kombinierte Simulation erlaubt eine genauere Prognose des Benehmens der Tunnelstruktur.

Jan 1, 2003

By C. Tan, C. Detournay

Wellbore stability is a major concern for drilling in naturally fractured formations. The infiltration of drilling mud into the fractures is a factor, which may compromise wellbore integrity due to the loss of strength experienced by the fractures. The reduction in the fracture frictional and cohesive properties is attributed to weakening of the infill materials and lubrication of fracture asperities by the mud filtrate. One way to investigate the influence of mud infiltration on wellbore stability in fractured formations is to use a numerical modeling approach. A requirement for the numerical model is the ability to predict the region of mud infiltration. This paper describes a numerical technique to model the extent of mud infiltration for application in coupled fluid-mechanical simulations in densely fractured rock masses using the computer code, UDEC. Several factors are considered including fracture pattern, in-situ stresses, reduction in joint frictional angle and cohesion, viscosity of the mud filtrate and fracture plugging. Results of numerical simulations are presented to illustrate the technique and show the influence of these factors on the extent of mud infiltration. Un des problèmes importants posés par le forage en milieu fissuré saturé, est celui du maintient de la stabilité du puit. L’infiltration de boue de forage dans le massif peut avoir pour effet de réduire les propriétés frictionnelles et cohésives des fractures et de compromettre ainsi la stabilité du puit de forage. Le radoucissement des propriétés des fractures est attribué à la dégradation du materiau de remplissage et au pouvoir lubrifiant des boues. L’analyse numérique offre un moyen d’investiguer l’influence jouée par l’infiltration de boue sur la stabilité du puit. Un des critères de sélection du modèle numérique sera son pouvoir de prédiction du domaine d’infiltration de boue. Cet article décrit une technique numérique permettant de modéliser l’infiltration de boue de forage dans le cadre de simulations hydro-mécaniques, en milieu à haute densité de fractures, effectuées avec le logiciel de calcul UDEC. Parmis les facteurs tenus en compte, on trouvera la nature du réseau de fractures, les contraintes in-situ, le radoucissement en friction et cohésion des joints, la viscosité de la boue et le bourrage des fractures. Des résultats de simulations sont présentés pour illustrer la technique et montrer l’influence de ces facteurs sur la taille du domaine d’infiltration de boue. Bohrlochstabilität ist ein wichtiger Aspekt für das Bohren in geklüfteten Gebirgsformationen. Das Eindringen der Bohrlochstützflüssigkeit in die Klüfte kann die Bohrlochintegrität wegen des Verlustes der Festigkeit des Kluftsystems gefährden. Die Reduktion der Reibung und kohäsiven Eigenschaften ist der Schwächung der Kluftfüllung und der Schmierwirkung der eingerungenen Stützflüssigkeit in Bezug auf die Kluft-Asperities geschuldet. Numerische Berechnungen sind ein Weg zur Untersuchung des Einflusses der Infiltration der Bohrlochstützflüssigkeit auf die Bohrlochstabilität in geklüfteten Gebirgsformationen. Eine Voraussetzung für numerische Modelle ist die Fähigkeit den Bereich der Infiltration der Stützflüssigkeit zu prognostizieren. Diese Publikation beschreibt ein numerisches Verfahren, um die Reichweite der Infiltration von Stützflüssigkeiten mittels fluid-mechanisch gekoppelter Simulationen im engständig geklüfteten Gebirge mit dem Programm UDEC zu modellieren. Verschiedene Faktoren, wie Kluftmuster, Gebirgsspannungszustand, Reduktion von Kluftreibungswinkel- und kohäsion, Viskosität der Stützflüssigkeit und Rissabdichtung wurden untersucht. Ergebnisse numerischer Simulationen werden präsentiert, um die Vorgehensweise zu illu

Jan 1, 2003

By K. Dagdelen , S. K. A. Owusu

Uncertainty with regard to estimated grades and tonnages of a mineral deposit demands risk assessment in order to build investor confidence and attract the interest of other stakeholders in the success of a project. Uncertainties associated with Mineral Resource estimates can lead to unreliable production schedules and unpredictable cash flows. However, the techniques used in the mining industry to determine these uncertainties are inconsistent, because the important decisions taken in the process are solely dependent on the responsible Competent Person (CP), without limitations. This leads to disparities between different CPs’ results, using data-sets from the same drill-holes. The various standard codes for public disclosure provide guidelines and recommendations for the classification of Mineral Resources and Reserves but do not provide details on, for example, the amount of geological and geostatistical information needed to qualify for each category of Resources and Reserves. The parameters used to generate the classification categories are subjectively assumed by the responsible CP. In this paper we investigate the impacts of different CPs’ judgements on resource classification, using the same data-sets. The results underpin the need for the mining industry to develop a uniform Mineral Resources and Reserves classification framework that can minimize or avoid significant discrepancies that lead to potential misleading public disclosures.

Aug 8, 2024

By W. J. Kotzé

Die derde colloquium van die Spesialiste-afdeling van die SAIMM is op 19 November 1980by die Universiteit van Pretoria gehou en is deur sowat 40 mense bygewoon. Dr J. P. Hugo tree as Voorsitter op en heet al die aanwesiges welkom, en stel elke spreker om die beurt aan die vergadering voor.

Jan 1, 1981

By T. H. Yang, K. K. Lee, Z. Z. Liang, C. A. Tang, L. C. Li, Y. Tsui, L. G. Tham

Abstract: A series of numerical tests of hydraulic fracturing in heterogeneous rocks were performed to investigate the influence of pore pressure magnitude and gradient on initiation and propagation of tensile fractures. The numerical tests were run with a Rock Failure Process Analysis code, F-RFPA2D, incorporated with a Flow-Stress-Damage coupling model (FSD). To investigate the influence of pore pressure magnitude on fracture behaviour, “pinch-off” breaking tests, originally employed by Bridgeman to investigate the effective stress law for tensile fracture in a uniform pore pressure field, were numerically modelled. In another numerical test, a double-notched sample, with fluid pressure in one notch while keeping the other one open to the atmosphere, is numerically extended to investigate how the fluid flow direction or the pore pressure gradient will influence the fracture behaviour. The simulation results show that fracture is strongly influenced by both pore pressure magnitude and pore pressure gradient. Keywords: seepage mechanics; heterogeneous; pore pressure; numerical simulation; failure process ZUSAMMENFASSUNG: Um den Einfluss der Wasserdruckgroesse der Oeffnung und der Porisitaet auf den Bruchentstanden und Verbreiten der Tension von Gebirgen zu beurteilen, wurde viele nummerische Pruefungen auf den hydraulischen Bruch in dem Gebirgen aufgenommen. Diese Pruefungen wurden mittels der Analyse- Software F-RFPA2D und Flow-stress-Damage Coupling model ( FSD) durchgefuehrt. Um den Einfluess der Wasserdruckgroesse der Oeffnung auf den Bruch zu beurteilen, wurden auch Bruchpruefung und nummerische Analogexperimenten gemacht, und dadurch wurde die ganze Phase der Bruchentstanden und Verbreiten wiedergezeigt, und die Ergebnissen ergeben sich, dass die Wasserdruckgroesse der Oeffnung und der Porisitaet sehr viel auf den Bruchentstanden und Verbreiten der Tension von Gebirgen beeinfluessen. Schluesselwoerter: Durchlaessigkeit , ungeleichmaessig, Wasserdruck der Oeffnung, nummerische Analog, Zerstoerungspahse Résumé : Une série de simulations numériques a été ménée pour analyser l’influence de la grandeur de la pression de pore et du gradient sur la naissance et la propagation des fractures de tensions par le biais de la simulation numérique des fractures hydroliques dans des rochers hétérogènes . Le logiciel F-RFPA (Rock Failure Process Analysis code ) intégrant FSD ( Flow-Stress-Damage coupling model ) y a été employé. Les résultats des simultations montrent tout le processus de la naissance et de la propagation des fractures sous la pression de pore. Ces résultats nous ont permis de constater que la grandeur de la pression de pore et le gradient exercent une influence importante sur la naissance des fractures dans les rochers et sur leur mode de propagation . Mots de clé : le mécanisme de transfusion ; l’hétéogénéité ; la pression de pore ; la simultation numérique ; le processus destructif

Jan 1, 2003

By B. Genc

Safety in South African mines is a subject of significant interest, since many mining companies are experiencing production deficits due to safety-related stoppages. In this paper, safety data from the South African platinum mining sector is analysed for the period 2006 to 2010. The data was obtained from company annual reports as well as the Department of Mineral Resources, and analysis in the study is limited to injury and fatality data only. The overall safety performances of companies in the sector are compared, and opportunities for benchmarking and recognising potential sources of best practice amongst platinum miners are identified. Improving safety usually incurs a cost, and mining companies are particularly conscious of the importance of controlling costs. However, cost considerations often deal only with direct costs, and it has been shown that indirect costs are usually far more significant. Therefore, a greater safety spend will usually result in the creation of value for the mine since it will reduce the indirect costs associated with accidents. The results of some recent research in this area are presented. In this light, where available, the financial performances of mining companies in the sector, obtained from published annual results, are included in the benchmarking exercise to determine whether there is any correlation with safety performance.

Jan 1, 2012

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 F. B. Samani, B. Stabel

The 1,000 MW Hydro Power Station Masjed-e-Soleiman (formerly called Godar-e-Landar) in Iran is under construction since 1992. The rock engineering aspects of the major underground structure, i.e. the powerhouse cavern shall be reported on in detail. The geotechnical investigations are described and results given. The results of several geotechnical analyses are presented. The designed and executed rock support is given. A description of the monitoring systems and typical measurement results obtained during and after excavation are presented. The lessons learnt during construction of the Stage-I powerhouse cavern were applied on the extension of the powerhouse cavern, which is to house an additional 1000 MW. Details regarding the unexpected behaviour of the Mudstones are given. Die 1000 MW Wasserkraftanlage Masjed-e-Soleiman (vormals Godar-e-Landar genannt) befindet sich seit 1992 in Bau. Dieser Artikel berichtet im Detail über die felsbaulichen Aspekte der Untertagebauwerke, insb. der Maschinenkaverne. Die geotechnischen Untersuchungen werden beschrieben und deren Ergebnisse wie die Ergebnisse verschiedener Berechnungen werden präsentiert. Die geplante und die ausgeführte Felssicherung wird angegeben. Die eingebauten Überwachungseinrichtungen werden beschrieben und typische Ergebnisse während des Aushubs und danach werden dargestellt. Die Erfahrungen beim Aushub der Kaverne der Stufe I wurden beim Entwurf der Kaverne der Erweiterungsstufe II, die weitere 1000 MW beherbergen wird, berücksichtigt. Details zum unerwarteten Verhalten des Schluff-/Tonsteins werden angegeben. La centrale hydroélectrique de Masjed-e-Soleiman (dénommée anciennement Godar-e-Landar), d’une puissance de 1.000 MW, est en construction depuis 1992. Un rapport détaillé sera présenté sur les aspects relatifs à la construction en enrochements de l’aménagement souterrain principal, à savoir la caverne abritant la salle des machines. Une description des investigations géotechniques réalisées y est fournie ainsi que les résultats correspondants. En outre sont présentés les résultats de plusieurs analyses géotechniques. L’ancrage dans la roche tel que projeté et réalisé est présenté. Une description des systèmes de contrôle ainsi que les résultats de mesures typiques obtenus au cours des travaux d’excavation sont donnés. Les leçons tirées lors de la construction de la Phase 1 de la caverne de la salle des machines furent appliquées à l’extension de la caverne de la salle des machines, qui doit abriter une unité supplémentaire d’une puissance de 1.000 MW. Par ailleurs, des détails sont donnés sur le comportement inattendu des argilites.

Jan 1, 2003

By L. A. Maseko

"As part of the mining engineering curriculum, students are required to be placed in industry for vacation work or work-integrated learning (WIL). In this paper we review work-based placement as done at the four South African mining schools: the University of Johannesburg, the University of Pretoria, the University of the Witwatersrand, and the University of South Africa.Key aspects of past and current WIL (pre- and post-graduation) practices that may need attention are highlighted for consideration by all universities that provide professional qualifications. Work-directed theoretical learning, problem-based learning, project-based learning, workplace learning, and simulated work experiences are discussed as legitimate approaches to WIL.Regardless of the choice each institution makes, commitments of universities, preparedness of university teachers, and the desire for equity and excellence will play an important role in the provision of WIL.DefinitionsAccredited Qualification: a qualification awarded on successful completion of an accredited programme.Advisory Boards (or Committees): are essential infrastructure for a WIL curriculum that is built on the integration of the workplace and the university. This requires the collaboration of experts from both environments. Workplace advisors are critical to the success of the academy as they embody expert knowledge of the ‘real world’.Assessment: the process of determining the capability or competence of an individual against standards by evaluating performance.Category: a mode of registration defined in or under the ECSA Act which has a distinctive purpose, characteristic competencies, defined principal routes to registration, and educational requirements.Experiential learning: (in South Africa sometimes used synonymously with work placement or cooperative education) is a term used with a great variety of meanings in the international literature. More broadly, it may refer to learning that has meaningful learner involvement. It is the process of generating meaning from direct experience. In the international literature, experiential learning is learning through reflection on doing, which is often contrasted with rote or didactic learning."

Dec 1, 2018