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By Pekka Taskinen

Advanced optimizing control of the fluidised bed zinc roaster has been in use for an extended period at Boliden Kokkola and the implications are seen as extended bed stability, increased throughput and far better on-line availability. The roaster furnace control system developed is based on a dynamic and predictive furnace model, with parameters determined experimentally at the site. The controller maximises the concentrate feed and keeps the furnace operational parameters inside limits given by raw material mix and equipment constraints. The products of a zinc roaster, calcine, sulphur dioxide and the side products, such as mercury, meet gradually more stringent requirements, in particular as to their assays and total recoveries in the process chain. The end users of sulphuric acid in northern Europe, among others in the pulp and paper industry, require mercury levels much less than the conventional 0.2-0.4 ppm Hg. Therefore, secondary de-mercurising circuits have been used over the last five years for further cleaning the SO2 stream allowing production acid grades with less than 0.08 ppm Hg.

Jan 1, 2008

By E. Harris

Frithia humilis is an endangered succulent plant species. Its distribution range overlaps with the coal fields of Mpumalanga and it is therefore threatened by opencast mining activities in particular. One of the 11 known populations of F. humilis was translocated from a licensed coal mining site to three suitable receptor sites within the species? distribution range. A longterm monitoring programme was initiated to track the progress of the newly established populations. Temporal trends in population demography, size classes, and fecundity were recorded. Population numbers of size classes fluctuated annually. However, flower frequency increased over time and seedling recruitment contributed significantly to population growth. Receptor sites with similar geological conditions to the donor site had more persistent cohorts, which suggest that such sites should receive priority during the translocation of endangered edaphic specialists. This study not only confirms that a Frithia humilis population can successfully establish after a translocation, but also serves as an important baseline for future comparative purposes to gauge the long-term success of the translocation effort.

Jan 1, 2014

By S. Escoffier, A. Giraud, K. Su, F. Homand, N. Hoteit

Abstract For the feasibility study of an underground waste disposal the characterization of the coupled behaviour of the host rock is required: Because of the very low permeability of these formations few experimental data are generally available. In this framework the uses of the sensitivity studies could orient the experimental efforts by highlighting the key parameters of the formation. This paper gives a first approach of the sensitivity studies performed with probabilistic methods in the geomechanical field. A one dimensional model which characterizes the thermohydromechanical response of an argillaceous rock to the excavation of a waste canister site and its setting up, is considered. Zusammenfassun Die Machbarkeitsstudie eines tiefliegenden Endlagers für radioaktive Abfälle beinhaltet die Untersuchung des gekoppelten Verhaltens des im Lagerbereich anstehenden Gesteins. Aufgrund der sehr geringen Wasserdurchlässigkeit dieser Formationen liegen häufig nur wenige experimentelle Angaben vor. Die Verwendung von Sensibilitätsstudien kann in diesem Zusammenhang als Hilfsmittel zur Entscheidungsfindung dienen. Dabei sollen die maßgeblichen Eigenschaften der Formation festgestellt werden, anhand derer der Umfang der experimentellen Erkundung festgelegt werden kann. Dieser Artikel stellt einen ersten Ansatz zur Durchführung von Sensibilitätsstudien mittels einer mechanisch-probablistischen Kopplung im Bereich der Geomechanik sowie die Vorteile gegenüber Parameterstudien vor. Zur Abbildung des thermohydromechanischen Stoffverhaltens von tonigem Fels während der Schachterstellung und der Einlagerung der Abfälle wird ein eindimensionales Model verwendet. Résumé L'étude de faisabilité d'un centre de stockage de déchets radioactifs en profondeur passe par la caractérisation du comportement couplé de la roche hôte. Du fait de la très faible perméabilité de ces formations, souvent peu de données expérimentales sont disponibles. Dans ce cadre l'utilisation d'études de sensibilité permettrait d'orienter les efforts expérimentaux en faisant ressortir les caractéristiques primordiales de la formation. Cet article présente une première approche de la réalisation d'études de sensibilités à l'aide de couplages mécano-fiabilistes dans le domaine de la géomécanique. Un model unidimensionnel caractérisant la réponse thermohydromécanique d'une roche argileuse au creusement d'un puit de stockage et à la mise en place de conteneurs de déchets est considéré.

Jan 1, 2003

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

By S. Read, G. Cook

The Hoek-Brown failure criterion is often applied to a wider range of rocks than the isotropic rock masses to which it is strictly applicable. This paper evaluates the patterns of defects in rock masses using spherical projection contour plots of samples of randomly-generated orientations and datasets from mapping of New Zealand closely-jointed greywacke rock masses. Two indices from the contour plots - the area within the 1% contour (A1%) and maximum concentration (Cmax) are introduced for distinguishing uniform (isotropic), random or regular defect patterns. The indices provide a potential extension to current guidelines on the use of the Hoek-Brown failure criterion. The paper also outlines kinematic checks to assess the influence of defect clusters on rock mass strength. Das Hoek-Brown Bruchkriterium, das strikte nur fuer isotrope Gefuege gilt, findet oft einen viel weiteren Anwendungsbereich. Diese Arbeit bewertet diverse Dispersionsmuster der Defekte einer Gesteinsmasse. Wir vergleichen in sphaerischer Projektion (1) Beispiele zufaelliger Orientierung von Defekten und (2) Felddaten ueber neuseelaendisache engstaendig geklueftete Grauwacken. Die Projektionen werden durch die Indices A1% (Flaechenanteil des 1%-Bereichs) and Cmax (Hoechstkonzentration) gekennzeichnet, welche isotrope, zufaellige und regulaere Muster unterscheiden und die aktuellen Richtlinien zum Hoek-Brown Kriterium ergaenzen. Wir testen ferner Defektgruppen der Gesteine kinematisch auf ihren Einfluss auf Massenfestigkeit. Le critère de rupture de Hoek-Brown est souvent utilisé sur une variété de roches plus étendue que les masses rocheuses auxquelles il est strictement applicable. Ce travail évalue la distribution des défauts au sein d'une masse rocheuse en utilisant une projection sphérique des contours d'échantillons d'orientations générées aléatoirement et de données de cartographie provenant de greywackes à joints rapprochés de Nouvelle Zélande. Deux indices de cette projection - la zone des contours en dessous de 1 % (A1%) et celle de concentration maximum (Cmax) sont introduites pour distinguer les répartitions uniformes (isotropes), aléatoires ou régulières. Ces indices fournissent une extension potentielle aux règles d'utilisation du critère de rupture de Hoek-Brown. Ce travail utilisent également les contrôles cinématiques pour évaluer l'influence des groupes de défauts sur la résistance de la masse rocheuse.

Jan 1, 2003

By Ernie Holden, Chris Ringas

In the last 20 years, In Line Inspection (ILI) using intelligent pigs has become the principal tool used by pipeline operators to assess the condition of their pipelines. New pipelines are normally designed to take intelligent pigs, but many older pipelines require some modifications and special procedures for their inspection. This paper is aimed at practicing engineers and managers of pipelines, or people aspiring to those positions. The paper describes the benefits of ILI and some of the practical issues regarding pipeline preparation and cleaning, choice of inspection tool, running pigs in pipelines, and what to do with the data collected. What are the responsibilities of the Pipeline Engineer ? ? Maintain reliable and acceptable performance of the pipeline in terms of safety and product delivery at economical cost. ? Provide a defined margin of safety for operating the pipeline at its designated pressure. ? Provide timely information on all pipeline defects such that repairs can be carried out according to a managed schedule. What Defects does the Pipeline Operator have to cope with ? A useful record of actual incidents seen in pipelines can be obtained from the web site of the US Office of Pipeline Safety (OPS) - http://ops.dot.gov/stats/stats.htm. US pipeline Operators are obliged by Law to report all pipeline incidents exceeding certain threshold criteria (e.g loss of life, escape of product, cost of incident etc). These OPS statistics show that corrosion and third party damage have remained consistently the prime causes of reportable incidents in the US, with similar experience elsewhere. There are several kinds of flaws and defects in pipelines that can lead to failure, the main families being :- ? Metal loss ? Cracks or crack-like defects ? Laminations and other mid-wall defects ? Geometric anomalies

Jan 1, 2006

By W. de Beer

We present aspects of one of several ongoing case studies used in the development of prediction techniques for major seismic instabilities. The current investigation centres on accelerated coseismic deformation described by the kinematics of failure and on softening, as well as the characterization of areas of interest by measures of the seismic response at such sites.

Jan 1, 1998

By J. Muralha

The paper presents the limit equilibrium equations for the analysis of toppling blocks on a rock slope. The safety conditions are assessed by a numeric procedure implemented in an Excel worksheet. The UDEC numerical program was exploited to validate the procedure. A probabilistic model considering the spacing variability of the discontinuities was developed to define the most relevant parameters in this kind of problems. La communication presente les equations d’équilibre limite pour l’analyse de blocs rocheux sur une pente. Les conditions de securité sont évaluées par une procédure numérique en Excel. Le logiciel UDEC a été exploité pour valider cette procedure. Un modèle probabilistique a été developpé pour définir les plus importants paramètres dans ces problèmes. Das Referat stellt die Grenzgleichgewichtsgleichungen für die Analyse von umstrürzenden Blök-ken auf eines Felshang vor. Die Sicherheitsbedingungen werden durch ein numerisches Verfahren mit Excel beurteilt. Um die Gültigkeit des Verfahrens festzustellen, wurde das Programm UDEC benutzt. Ein die Klufabstandsvariabilität berücksichtigendes probabilistisches Modell wurde entwickelt, um die wichtigsten Parameter dieser Probleme zu bestimmen.

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By J. P. Harrison, J. A. Hudson

ABSTRACT: Given the current widespread use of numerical models for rock mechanics and rock engineering, and the ‘Technology Road Map’ theme of the Congress, it is timely to consider the key issues in matching numerical models to rock engineering problems. The three main aspects are: a) identifying the mechanisms, variables and parameters that are relevant to a particular rock engineering project; b) establishing the content and mode of operation of a particular code; and c) deciding whether a particular code provides an adequate model for a particular project. We summarise the key issues, highlighting the concept of rock mass domains, validation and the ability to present the results of a modelling exercise. We include three compact numerical modelling case examples to illustrate the points. Finally, we also present a ‘roadmap’ to assist in the process of matching a numerical model to the rock reality. RESUME: Considérant l’utilisation généralisée des modèles numériques en mécanique des roches et en ingénierie au rocher ainsi que le thème du congrès ‘technology road map’, il est opportun d’aborder les problèmes essentiels liés au choix des modèles numériques dans les problèmes ingénierie au rocher. Les trois aspects principaux sont : a) l’identification des mécanismes, variables et paramètres appropriés au projet considéré, b) la définition du contenu et du mode de fonctionnement d’un code numérique donné, et c) la possibilité de décider si un code donné fourni un modèle approprié au projet considéré. Les points clés sont résumés en mettant en évidence les notions de “massif rocheux”, de validation et de capacité à présenter les résultats d’une approche numérique. Nous présentons trois brèves études de cas qui illustrent ces points. Enfin, nous proposons aussi un logigramme pour aider au choix d’un modèle numérique approprié pour représenter la réalité d’un problème au rocher. ZUSAMMENFASSUNG: Im Licht der augenblicklich weitverbreiteten Nutzung von numerischen Modellen in der Felsmechanik and im Felsingenieurbau und unter Beruecksichtigung der Themenstellung des Congresses “Technology Road Map”, erscheint es an der Zeit die Kernprobleme, die sich mit Fragen der Abstimmung der numerischen Modele mit Hinblick auf ihre Anwendbarkeit im Felsingenieurbau beschaeftigen, naeher zu befassen. Die drei wesentlichen Aspekte sind: a) Identifizierung der Mechanismen, Variablen und Parameter, die fuer ein bestimmtes Projekt im Felsingenieurbau von Bedeutung sind; b) die Festlegung des Inhalts und des Modus Operandi eines bestimmten Codes, und c) die Entscheidung darueber ob ein bestimmter Code ein hinreichendes Model fuer ein bestimmtes Projekt ergibt. Wir fassen die wichtigsten Punkte zusammen, heben dabei das Concept der Gesteinsmassen Domaenen (Rock mass domains) hervor, und erarbeiten ihre Beurteilung und die Moeglichkeit diese zu praesentieren in den Ergebnissen einer Model Uebung. Wir schliessen drei Beispiele von numerischen Modellen ein in denen diese Punkte erlauetert werden. Zuletzt schlagen wir eine “Roadmap” vor, um dem Prozess der Abstimmung des numerischen Modells mit der “Felsmechanischen Wirklichkeit” zu unterstuetzen.

Jan 1, 2003

By Y. P. Shoupletsov

ABSTRACT. A retrospective analysis of some geomechanical classifications for rock masses is presented. It is shown that estimates of rock mass strength according to geomechanical classifications developed, e.g., for construction of tunnels and for ore mines can differ very much. Development of specifically oriented classifications for rock masses with certain geomechanical properties is required. ZUSAMMENFASSUNG. Es wurde eine retrospektive Analyse einiger geomechanoschen Klassifikationen von Gesteinsmassiven durchgefuhrt. Es idt aufgezeigt worden, dass die Bes-timmung der Festigkeit des Massivs nach geomechanischen Klassifikationen, die z.B. fur den Bau von Tunnelen und fur Erzbergwerke entwickelt wurden, sich um etliche Male unterscheiden kann. Es ist eine Entwicklung von spezialisierten Klassifikationen fur Gesteinsmassive mit bestimmten geomechanischen Eigenschaften erforderlich. RESUME. Il a ete fait l’analyse retrospective de certaines classifications geomecaniques des massifs de roche. Il a ete montre que les estimations de solidite du massif suivant les classifications geomecaniques etudiees, par exemple, pour la construction des tunnels et pour les puits de minerai peuvent differer en quelques fois. Il est donc necessaire d’etudier les classifications specialisees pour les massifs aux proprietes geomecaniques particulieres.

Jan 1, 2003

By S. K. Murphy, K. B. Le Bron, A. K. Ward, S. Hayes, T. Rangasamy

A process for evaluating different options for extraction of mining blocks is presented. The process is described and an example of the application of the process to a case study is presented. Un procédé pour évaluer différentes options pour l’extraction de blocs d’exploitation est présenté. Le procédé est décrit et un exemple de l’application du procédé à un cas particulier est présenté. Ein Prozeß für das Auswerten der unterschiedlichen Optionen für die Extraktion von Abbaublöcken wird dargestellt. Der Prozeß wird beschrieben und ein Beispiel der Anwendung des Prozesses zu einer Fallstudie wird dargestellt.

Jan 1, 2003

By A. M. Milev

A stand-alone instrument especially designed for recording strong ground motions was used in this study to create a large data base of peak particle velocities measured on stope hangingwalls. A total number of 58 sites located in stopes mining the Carbon Leader Reef, Ventersdorp Contact Reef, Vaal Reef and Basal Reef were monitored. The peak particle velocities were measured at the surface of the excavations to identify the effect of the free surface and the fractures surrounding the underground mining. From the monitoring results obtained, the velocity criterion of 3 m/s will bean adequate value that support systems have to sustain during a rockburst in most cases. However, PPVs in excess of this criterion were recorded, and some PVDs were damaged or irretrieveable, a consequence of which was that possible extreme events were not recorded. The data recorded on the skin of the excavations were compared to the data recorded by the mine seismic networks to determine the site response, defined as the ratio of the measured peak ground velocity to the peak ground velocity inferred from the mine seismic data. The site response measured at all mines studied was found to be 9 ±3 times on average. Values of the site response did not vary significantly with seismological parameters such as peak ground velocity, hypocentral distance and source radius.

Jan 1, 2005

By J. -P. Gisiger

On the basis of laboratory test results a comparison of various parameters (unconfined compressive strength, CERCHAR and LCPC abrasivity indexes, mineralogy) is presented and discussed in order to outline certain correlations between them. Samples cover a wide range of lithological types coming from various sites of tunnels. A partir de résultats d’essais de laboratoire, une comparaison de divers paramètres (résistance à la compression simple, indices d’abrasivité CERCHAR et LCPC, minéralogie) est présentée et discutée dans le but d’en tirer certaines corrélations. Les échantillons couvrent un large éventail de types lithologiques provenant de plusieurs sites de tunnels. Basierend auf Laborversuchen, werden verschiedene Gesteinseigenschaften (Druckfestigkeit, CERCHAR und LCPC Abrasionsindexe) präsentiert und Korrelationen aufgezeigt. Die untersuchten Proben verschiedenster Lithologien stammen aus mehreren Tunnelprojekten.

Jan 1, 2003

By J. F. Reddick

The South African coal mining industry is currently disposing of about 10 million tons of ultra-fine coal (<150 µm) per year. Once discarded, these sulphur-containing ultra-fines contribute to several environmental problems. As part of a project initiated by the Water Research Commission to investigate the use of Cleaner Production (CP) in the mining industry, a study was carried out to determine whether a CP approach could be used to identify opportunities to reduce this coal waste, and to determine which of these opportunities would be most feasible. In order to do this, a CP assessment was conducted at three case study collieries in the South African Witbank coalfield. Mass-balancing and sampling, followed by laboratory characterisation tests and site surveys, were used to determine the quantity, quality and sources of the ultra-fine coal at the three collieries. Literature reviews, brainstorming sessions and interviews then followed to generate the CP options. An environ-mental, economic and technical feasibility assessment was then prepared for each option, to determine the most viable interventions for implementation. A number of opportunities were identified through the assessment. By preventing coarser coal from being discarded with the ultra-fine coal, the quantity of coal disposed of could be decreased at all three collieries, and by up to 24% in one case. Increasing the crusher top size would reduce the amount of coal that is milled to less than 150 µm, so that less is wasted. The ultra-fines that have already been disposed of on slurry dams can be completely reclaimed and converted into a valuable product, which can be sold as power station feedstock. The newly processed ultra-fines could be beneficiated using flotation and exported together with the coarser coal. The results of the assessments thus suggested that workable CP opportunities to reduce ultra-fine coal wastage exist at the sites investigated, and that their feasibility is colliery-specific. The associated financial benefits of the proposed options suggested that CP is a realistic approach to addressing environmental problems. Keywords: Cleaner Production; coal mining; coal-washing; ultra-fines

Jan 1, 2007

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&apos;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&apos;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&apos;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

By P. Wittke-Gatterman

ABSTRACT: A three dimensional constitutive law for swelling rock is presented. It can be applied to the osmotic swelling of mudstone as well as to the swelling of rocks containing anhydrite. It describes the development of time-dependent strains and stresses due to swelling considering elastic and viskoplastic behaviour. Furthermore an anisotropic swelling behaviour can be considered. This constitutive model was implemented within a numerical computation program according to the finite element method and calibrated on the basis of the results of measurements in the investigation drift of the Freudenstein tunnel which is completely located in the unleached Gypsum Keuper. A parameter combination could be found which results in a good agreement between numerical solutions and results of measurements. Therewith an analysis procedure which enables the design of tunnels in swelling rock is available. ZUSAMMENFASSUNG: Im vorliegenden Beitrag wird ein dreidimensionales Quellgesetz vorgestellt, das nach derzeitigem Kenntnisstand sowohl auf das osmotische Quellen von Tonsteinen als auch auf das Quellen anhydrithaltiger Ton- beziehungsweise Schluffsteine anwendbar ist. Das Stoffgesetz wurde in ein Finite-Elemente-Programm implementiert und anhand von Meßergebnissen des im unausgelaugten Gipskeuper liegenden Untersuchungsstollens des Freudensteintunnels kalibriert. Es ist gelungen, eine Kennwertkombination zu finden, mit der alle Meßergebnisse gut beschrieben werden können. Damit steht ein Bemessungsverfahren für Tunnel in quellfähigem Gebirge zur Verfügung. RÉSUMÉ: Dans l&apos;article présent un loi de gonflement à trois dimensions est présenté, qui peut être appliqué aussi bien au gonflement osmotique de l&apos;argile compactée q&apos;au gonflement de l&apos;argile compactée ou du limon compacté contenant de l&apos;anhydrite. Le loi de comportement était implémenté dans un programme numérique d&apos;éléments finis et calibré avec des résultats de mesures de la galerie de recherche du tunnel de Freudenstein, situé dans le Keuper de gypse non lessivé. On est réussi à trouver une combinaison de paramètres avec laquelle tous les résultats de mesures peuvent être bien décrits. Par ce moyen, une méthode de dimensionnement existe pour des tunnels dans de la roche capable de gonfler.

Jan 1, 2003

By J. Whitford

The established crown pillar extraction method at Gold Fields Australia Ltd.’s Crusader Mine, leads to the significant dilution and poor recovery of ore due to caving of the overlying loose rockfill. The application of selectively injecting specifically developed ‘FB200’ ettringite (calcium sulphoaluminate hydrate) type cement grout into loose rockfill to form a stabilised rockfill material, enables an artificial crown pillar to stabilise the surrounding rock mass and prevent caving of the overlying loose rockfill during crown pillar extraction. Investigation of the geomechanical criteria for crown pillar extraction beneath stabilised rockfill has enabled the safe and efficient extraction of two crown pillars at the Crusader Mine. La méthode actuelle d&apos;extraction des piliers horizontaux à la mine Crusader dont la propriétaire est le Goldfields Australia Ltd amène à une dilution sensible du minerai, à cause de l&apos;effondrement du remblai peu compacté qui se trouve au-dessus. Par moyen d&apos;injection sélective du coulis de ciment FB200 ettringite (sulfoaluminate de calcium hydraté) qui a été développé spécifiquement pour cette application, un pilier artificiel est crée et celui-ci empêche l&apos;effondrement du remblai pendant l&apos;extraction du pilier de minerai au-dessous. A la suite des études géotechniques de la méthode, deux piliers horizontaux à la mine Crusader ont été extraites, de manière efficace et sûr. Die feststehende Krone Pfeiler Extraktionsmethode beim Crusader Mine von Gold Fields Australien GmbH, führt wegen caving des overlying lockerer rockfill zur bedeutungsvollen Verdünnung und schlechtem Wiederfinden des Erzes. Der Antrag, ausdrücklich entwickelten &apos;FB200&apos; ettringite selektiv zu spritzen, (Kalzium-sulphoaluminate-Hydrat) Art kittet Mörtelschlamm in lockeren rockfill, um ein stabilisiertes rockfill-Material zu bilden, ermöglicht einem künstlichen Kronenpfeiler, die umliegende Steinmasse zu stabilisieren und caving des overlying während des Kronenpfeilerherausziehens lockeren rockfill zu verhindern. Untersuchung der geomechanical-Kriterien für Kronenpfeilerherausziehen unter stabilisiertem rockfill hat dem sicheren und tüchtigen Herausziehen von zwei Kronenpfeilern beim Crusader Mine ermöglicht.

Jan 1, 2003

By J. Werfling, J. R. Kiehl

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

Jan 1, 2003

By Dolly Chakraborty, S. Ranganathan, S. N. Sinha

Pre-reduction of chromite outside the submerged-arc furnace (SAF) can significantly lower the specific power consumption in the SAF process. Conventional processes for the pre-reduction of the ore operate at relatively high temperatures, at 1400-1500°C. It is possible to enhance the rate of reduction at low temperatures by optimizing the flow rate of inert gas over the reaction site. The influence of the flow rate of inert gas on the rate of reduction of chromite ore was investigated. The rate of reduction initially decreased wit the flow rate of the gas. It increased subsequently at higher flow rates to be followed by a decrease again. There was an optimum flow rate at which maximum reduction could be obtained. It was possible to achieve high levels of reduction at 1200°C by optimising the flow rate of the gas. The degree of reduction obtained was comparable to that obtained at 1400-1500°C, by conventional process routes.

Jan 1, 2007