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By T. Ito, N. Tokashiki, H. A. Bilgin, Ö. Aydan, T. Akagi

This study is concerned with the electric potential induced by deformation, fracturing and sliding of non-piezoelectric geomaterials. In experiments, the acoustic emissions together with electric potential measurements were also measured in order to see how the so-called seismic electric signals are associated with new fracture occurrence and propagation and sliding in case of existing discontinuities. The outcomes of this experimental study may explain why such electric potential variations may occur during the fracturing and sliding of non-piezoelectric geomaterials. On the basis of these outcomes, their possible implications in geo-engineering and geo-science are discussed. Ce travail concerne 1e potentiel électrique produit par la déformation, 1a fracture ou le glissement du matériel géologique non-piézoélectrique. Aux expérimentations, on a mesuré 1es émissions acoustiques avec le potentiel électrique afin de constater la relation entre les phénomènes de glissement ou de formation et de propagation de nouvelles fractures le long des discontinuités existantes. Les résultats de ce travail expérimental expliquent pourquoi de telles variations de potentiel electrique se produisent durant le glissement ou la fracture du matériel non-piézoélectrique. Sur la base de ces résultats, on a discuté de leurs éventuelles implications dans les domaines de 1a géologie et de 1a géo-ingénierie. Diese Studie befasst sich mit dem elektrischen Potential das durch die Deformation, Bruchbildung und Gleiten von nicht-piezoelektrischen Geomaterialien induziert wird. In Experimenten wurden die akustischen Emissionen zusammen mit elektrischen Potentialmessungen gemessen, um zu sehen, wie die so genannten seismischen elektrischen Signale mit neuer Bruchbildung und Ausbreitung sowie Gleiten im Falle von vorhandenen Diskontinuitäten verbunden sind. Die Ergebnisse dieser experimentellen Untersuchungen könnten erklären warum elektrische Potential Schwankungen während der Bruchbildung und dem Gleiten von nicht-piezoelektrischen Geomaterialien entstehen. Auf der Basis dieser Ergebnisse, wurden ihre möglichen Implikationen in Geoingenieurwissenschaften behandelt.

Jan 1, 2003

By P. Rosario

The application of high pressure grinding rolls (HPGR) has been growing in the mining industry for the last 10 to 15 years. The major benefits supporting this trend are better energy efficiency, improved grinding capacity, and higher metal recovery in downstream processes such as heap leaching and flotation. In general there is limited quantitative knowledge on the true benefits of HPGRs relative to SAG mills in comminution, and about which situations one deals with better than the other. This paper will present a structure for comparison of the energy requirements for HPGR versus SAG mill considering complete circuits for comminution of precious and base metals hard ores. The work presented is from the design of four complete circuits based on ore data from two sites.

Jan 1, 2010

By V. Jovicic, J. Likar

The knowledge of the geological sequence and hydrological conditions in the area of portals was the basis for the design of the entry of the highway into tunnel Trojane. Mudstone, claystone and sandstone dominate the rock layering, which is tectonically reworked and contains structural anomalies. The complexity of the sequence makes it impossible to survey all the relevant features along the full 3km length of the tunnel. Sudden and frequent transitions between litological sequences impose potential instabilities and make the excavation of the tunnel particularly difficult. The initial survey established the zones of potential failures. These were monitored using topographic survey and inclinometers with an aim to make further geotechnical analyses more reliable and adjusted to the ground conditions. The analyses of the wall construction and the results of the monitoring showed that the design of the retaining wall was adequate. La connaissance de la séquence géologique et des conditions hydrologiques dans l'aire des portails a été la base pour la planification de l'entrée de l'autoroute dans le tunnel Trojane. Le schiste, l'argilite et le grès dominent la couche rocheuse qui est tectoniquement transformée et contient les anomalies structurales. A cause de la complexité de la séquence, il est impossible de revoir toutes les particularités le long des 3 kilomètres de la toute longueur du tunnel. Les transitions soudaines et fréquentes entre les séquences lithologiques imposent l'instabilité potentielle et font l'excavation du tunnel particulièrement difficile. La revue initiale a été établie sur les zones où il existe l'éboulement potential. Elles étaient contrôlées à l'aide de la revue topographique et de l'inclinomètre pour que les analyses géotechniques suivantes soient plus sûres et adaptées aux conditions du sol. Les analyses de la construction des murs et des résultats du contrôle ont montré que la planification du mur réteneur était correspondante. Der Autobahneingang in den Trojane Tunnel war projektiert auf Basis von der Kenntnis der geologischen und hydrogeologischen Bedingungen in dem Portalgebiet. Das Gebiet besteht aus dem Tonstein und dem Sandstein. Die Schichten sind tektonisch verformt und sind deswegen sehr heterogen. Die anfaenglichen Untersuchungen haben die Zonen von den potentiellen Bruechen definiert. Weitere geotechnische Analysen waren fitted an reale geologische Bedingungen durch das Monitoring der potentiellen Bruchzonen, welches aus den topographyschen Messungen und Inklinometerdaten entstand. Die Analyse des Wandbaues und die Resultate von dem Monitoring haben erwiesen, dass die Wandprojektierung entsprechend war.

Jan 1, 2003

By S. D. Dladla, S. Ramsamy

The majority of the tailings dam operations in South Africa will be required to comply with the new Global Industry Standard on Tailings Management (GISTM) within the next one to three years, depending on the dam classification and the requirements of the respective investors and insurers. With up to 72 auditable requirements, the implementation of the Standard needs careful planning and prioritization. This paper focuses on the practical steps to GISTM compliance for tailings facilities in operation in South Africa. The discussions are based on current practices, South African regulations, and industry standards requirements. The possible changes in dam classifications and the associated requirements are presented.

Jun 2, 2022

By L. K. Witika, J. H. Masinja

"Investigations of flotation characteristics of Lumwana and Kansanshi ores using formulated frothers were carried out. Of the six frothers tested, two came from the alcohol family, two from the glycol family and last two were formulated products. The initial work involved determining the optimum mesh of grind and frother dosage for Lumwana and Kansanshi ores. Further work involved carrying out surface tension, bubble size and froth stability measurements. Finally, water recovery tests were conducted at Lumwana and Kansanshi mine sites. For froth stability tests, six frothers were tested on a two-phase (water–air) system using the Bikerman column flotation cell, while water recovery tests were conducted using a total of seven frothers, including the standards for each plant. The results of the testwork showed that (i) although a stable froth is essential for optimum recovery of valuable minerals, a higher molecular weight frother, like Dowfroth 250, caused poor selectivity when used on fine ores and (ii) a lower molecular weight frother was suited for Lumwana ore, while a mid to higher molecular weight formulated product was suitable for Kansanshi sulphide ore. INTRODUCTION Investigations of flotation characteristics of Lumwana and Kansanshi ores using formulated frothers were carried out. The initial work of this project involved determining the optimum mesh of grind and frother dosage for Lumwana and Kansanshi ores. Further work involved carrying out surface tension, bubble size and froth stability measurements. Finally, water recovery tests were conducted at Lumwana and Kansanshi mine sites. In order to investigate the gangue entrainment levels in the Lumwana and Kansanshi sulphide ores, two well-known methods (froth stability and water recovery) were used. Firstly, froth stability tests were conducted using six frothers, two from the glycol family (Dowfroth 200 and Dowfroth 250), two from alcohol family (MIBC and pine oil) and other two from the formulated family (Betafroth 20 and Betafroth 245), at the University of Cape Town’s Centre for Mineral Research (CMR) laboratories. Froth formation and stability measurements were conducted using the Bikerman column flotation cell."

Jan 1, 2015

By R. C. D. Phillis

The annual mine planning process is one of the most important tactical/operational steps towards achieving strategic goals. These tactical plans are part of a very comprehensive Mineral Resource Management process, with the natural sequel to planning being execution. The execution of an underground hard rock mine plan is a multi-project environment that comprises many development-construction-equipping-stoping single project paths, which are referred to as ?stoping paths?. The uncertainty that typifies execution of projects comes in the form of untimely disruptions to constituent tasks and/or project paths. Annual mining plans also include quantified objectives for occupational health and safety, production, quality, cost, employee morale, environment, and corporate social investment. Such objectives make for a highly complex environment that management must contend with?complex in the sense that all the paths and objectives have interdependent constraints. Furthermore, at the time of this paper, Sections54*and 55**of the MHSA*** put the onus on management to ensure legislative adherence. It stands to reason that planning estimates allow excess capacity?buffers?that cushions the impact of untimely disruptions. This paper concerns the fact that despite all the buffers allowed for, time, scope, and budget creeps impact on mine planning and threaten its successful execution. As a consequence, the paper deals with buffer management, the essence of Critical Chain Project Management (CCPM). Effective buffer management provided strategic (executive level) updates without losing the tactical/operational detail necessary for job card creation, especially where professional skills and experience are in short supply. Indicative bottom-line results showed CCPM to be highly effective.

Jan 1, 2011

By L. Andrews

Mineralogy, traditionally associated with concentrator studies, is being increasingly applied to problems in pyrometallurgy. Such investigations commonly make use of a number of techniques, and the results are combined for a meaningful interpretation, which can lead to a successful solution for the problem. Mineralogical techniques are described for various pyrometallurgical operations. Examples are given of studies and investigations involving mineralogy in chemical-looping combustion, feed monitoring to platinum-smelting furnaces, and losses to slag in base metal and platinum smelting.

Jan 1, 2011

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

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

Jan 1, 2003

By W. Robert, J. Wirth, G. Grasselli

ABSTRACT: Strength, deformability and fluid flow properties of rock joints are to a great extent controlled by the surface roughness. The hydraulic conductivity of a rock fracture depends on the aperture distribution, the surface roughness and the contact area, each of which depend on the stresses that act on the fracture plane. However, despite much recent work, a complete understanding of the relationship between void space geometry, contact areas, applied stress, and hydraulic conductivity has yet to be achieved. Moreover, although in situ rock joints are subjected to both normal and shear loading, few studies have been conducted to investigate the effect of shear displacements on fluid flow through a single rock fracture, and which have addressed the issue of flow anisotropy induced by shearing. Experimental flow tests show that with increasing shear displacement, the fracture becomes heterogeneous and anisotropic, and becomes more permeable in the direction parallel to the displacement (Yeo et al., 1998). On the other hand, dry shear tests show that the surface fails in areas facing the shear direction (Grasselli and Egger, 2003). Moreover, the experimental results confirm that the shear strength of rock joints is direction-dependent. In this paper, a three-dimensional morphological description of several a natural fractures that have undergone shear displacement were generated using the Automated Topographic System at the University of Basel. The data analysis method of Grasselli (Grasselli et al., 2002a) is used to determine the surface parameters that are known to control the shear strength. Simulations of fluid flow through this fracture, in various directions relative to the direction of shear, are conducted using an FEM flow simulator. The results constitute the most detailed analysis yet undertaken of the relationship between shear displacement, shear strength, and fracture transmissivity. RESUME: La rugosité des joints en roche joue un rôle primaire sur la réponse hydromécanique du massif fracturé. En effet, la conductivité hydraulique des discontinuités en roche est influencée par la rugosité, et par la distribution des ouvertures et des zones de contact, dont chacun dépend de l’effort normal et du cisaillement qui agissent sur la surface du joint. Les essais d'écoulement en laboratoire montrent que si cisaillée, la fracture devient anisotrope, et plus perméable dans la direction parallèle au déplacement (Yeo et al., 1998). D'autre part, les essais de cisaillement indiquent que seules les zones de la surface qui font face à la direction de cisaillement sont impliquées dans le cisaillement (Grasselli et Egger, 2003). D'ailleurs, les résultats expérimentaux confirment que la résistance au cisaillement des joints de roche est dépendante de la direction. Dans cet article, plusieurs fractures en roche ont été analysées en utilisant un système de mesure topographique à l'Université de Bâle. La méthode d'analyse de données proposée par Grasselli (Grasselli et al., 2002a) a été employée pour calculer les paramètres de la surface qui déterminent la résistance au cisaillement. Plusieurs simulations du coulage, dans diverses directions relativement à la direction du cisaillement, ont été faites à l’aide d’un programme de calcul à éléments finis. Les résultats constituent une des analyses les plus détaillé sur le rapport entre le déplacement pendant le cisaillement, la résistance au cisaillement, et la transmissivité spécifique de la fracture. ZUSAMMENFASSUMG: Die Festigkeit, Verformbarkeit und Hydromechanik von geklüftetem Fels wird hauptsächlich von der Oberflächenrauhigkeit der Bruchflächen bestimmt. Die hydraulische Leitfähigkeit einer Kluft hängt von der Verteilung der Rissbreiten, der Oberflächenrauhigkeit und den Kontaktflächen ab, die ihrerseits von dem auf die Bruchfläche wirkenden Druck beeinflusst werden. Obgleich in letzter Zeit viel in dieser Richtung geforscht wurde, kann der Zusammenhang zwischen Porenraumgeometrie, Kontaktflächen, wirkendem Druck und hydraulischer Leitfähigkeit noch nicht vollständig erklärt werden. Obwohl Klüfte in situ sowohl Normal- als auch Schubspannungen ausgesetzt sind, wurde der Einfluss von Scherverschiebungen auf den Kluftwasserfluss und die daraus resultierende Fliessanisotropie in einer einzelnen Kluft bisher kaum untersucht. Experimentelle Untersuchungen des Durchflusses zeigen, dass die Kluft für größer werdende Scherverschiebungen heterogen und anisotrop wird wobei die Permeabilität parallel zur Verschiebungsrichtung ansteigt (Yeo et al., 1998). Andererseits zeigen trockene Scherversuche, dass die Oberfläche an Stellen versagt, die gegen die Verschiebungsrichtung anstehen (Grasselli und Egger, 2003). Des weiteren bestätigen die experimentellen Ergebnisse eine Richtungsabhängigkeit der Kluftscherfestigkeit. In diesem Artikel wird eine dreidimensionale morphologische Beschreibung mehrerer natürlicher, durch Scherspannungen verschobener Klüfte vorgestellt, die vom Automated Topographic System der Universität von Basel erstellt wurde. Das von Grasselli (Grasselli et al., 2002a) entwickelte Datenanalyseverfahren wird zur Feststellung der die Scherfestigkeit bestimmenden Oberflächenparameter herangezogen. Mittels einer FEM-Simulation wird der Durchfluss durch eine solche Kluft in verschiedenen Richtungen simuliert. Die Ergebnisse stellen die bisher ausführlichste Analyse des Zusammenhangs zwischen Scherverschiebung, Scherfestigkeit und Durchlässigkeit (Transmissivität) einer Kluft dar.

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 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 K. Goshtasbi

In this paper a genetic algorithm is used in a heavily jointed rock mass in order to investigate the critical circular slip surface and modification of slope surface. This method was applied to the southern wall of the 6th Golbini Jajarm bauxite mine. The mine is the largest bauxite deposit in Iran, located to the northeast of the town of Jajarm in the Khorasan province. Estimated reserve of bauxite in this deposit is about 160 million tonnes. Field and laboratory investigations were conducted in order to determine rock mass behaviour. A genetic algorithm code that uses the Simplified Bishop method as an objective function was developed for findingt he safety factor of circular slip surfaces. Sensitivity analysis was applied to determine the optimum values of the genetic algorithm variables, such as population size, selection method, crossover and mutation rates. After finding the critical circular slip surface, slope modification is carried out by removing unstable sections from marked critical slip surfaces, and this process is repeated until the last unsafe section is removed. Based on this code, modification occurred during 7 steps, by reaching a safety factor of 1.3 in the last step. Finally, the modified slope angle of the southern wall of the 6th Golbini Jajarm bauxite mine was determined to be 48.44 degrees. Keywords: Genetic algorithm, slope modification, circular slips surface, 6th Golbini Jajarm bauxite mine .

Jan 1, 2008

By B. P. Watson

The first crush pillars on the Bushveld platinum mines were introduced at Union Section in 1978. Before the introduction of crush pillars, serious problems were experienced when stoping advanced to a point 30 m to 40 m on both sides of the centre gully. At least three to four stopes were collapsing per month. The introduction of the pillars stopped the stope collapses in the mining area where they were introduced. The residual stresses of these pillars were never measured; however, the successful elimination of the ?back-break? problem suggests that the original pillars had a residual strength of at least 8 MPa. Apart from back analyses, very little work has been done to determine the residual strength of crush pillars and only very recently have any measurements been made. The lack of knowledge in this field has resulted in pillars being designed based on experience. Concerns about stope collapses, similar to the Coalbrook disaster, have led to larger pillars being cut in more recent times. If such pillars were cut in brittle quartzites they would always fail violently but the ductile nature of the Merensky Reef generally allows large pillars to fail without bursting. Occasionally, however, one would burst in a working area. Increased incidence of bursting has been reported on some mines at deeper levels but most of these bursts occur in the back areas. Nevertheless, the incidence of bursting increases the risk of falls of ground in already dangerous areas, and the larger pillars decrease the extraction ratio. This paper describes the evaluation of stress measurements conducted in two boreholes over a crush pillar with dimensions 2.5 m x4.0 m, and a height of 1.2 m. Boussinesq equations for vertical and shear stress were used to analyse the original measurements and provide a stress profile across the pillar as well as the residual strength of the pillar. The results showed an unexpectedly high peak stress of 280 MPa at the centre of the pillar and a residual strength of 48 MPa. The reason for the high residual strength is suspected to be the result of the stiff environment under which the pillar failed and the small height of the siding on the up-dip edge of the pillar. More measurements should be conducted on several mines to establish a range of residual strengths for narrow crush pillars.

Jan 1, 2008

By J. Autio, H. Malmlund

The excavation damage zone (EDZ) caused by drill and blast excavation consists of intense damage adjacent to the remaining half barrel of the blast hole, new fracturing induced by the blast and reactivation of pre-existing fractures. The properties of intense microfracturing adjacent to the half barrels of remaining blast holes are based on study of rock samples from ZEDEX-tunnel and it’s extension at Äspö and the Research tunnel at Olkiluoto in Finland. The new and reactivated fracturing is based on results of mapping of slots cut in the rock in ZEDEX-project. The zone of increased porosity adjacent to half barrels, which penetrates to a depth of some centimeters was studied by using novel 14C-PMMA method. The penetration of the radial fractures, which is an order of magnitude deeper, was studied by mapping using color penetrant. Results of EDZ studies carried out at Äspö HRL in Sweden and in Research Tunnel at Olkiluoto show that the properties of EDZ can be affected significantly by engineering design. The result imply that the additional pore volume caused by distinct fracturing around the blast holes caused by state-of-the-art smooth blasting technique could be of the same order as that of the damaged zone adjacent to the surface of the half barrels. Durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Eigenschaften der Auflockerungszone: Die durch Bohr- und Sprengarbeiten entstandene Auflockerungszone besteht aus einem großen, an das Resthalbrohr des Bohrloches angrenzenden Schaden, neuer Rissbildung und einer Reaktivierung der bereits existierenden Risse. Die Eigenschaften einer immensen, an die Halbrohre der Restbohrlöcher angrenzenden Mikrorissbildung beruhen auf einer Studie über die aus dem ZEDEX-Tunnel gewonnenen Gesteinsproben und deren Fortsetzung im Untertage-Labor Äspö (Hard Rock Laboratory, HRL) in Schweden und im Forschungstunnel bei Olkiluoto in Finnland. Die neue und reaktivierte Rissbildung basiert auf den Auswertungsergebnissen der Schlitze, die bei dem ZEDEX-Projekt ins Gestein geschnitten wurden. Die Zone der vermehrten, an die Halbrohre angrenzenden Porösität, die in ein paar Zentimeter Tiefe eindringt, wurde anhand der neuen 14C-PMMA-Methode untersucht. Das Eindringen der etwas tiefer gelegenen radialen Risse wurde anhand eines farbigen Eindringungsmittels untersucht. Die in Äspö und Olkiluoto durchgeführten EDZ-Studien zeigen, dass die EDZ-Eigenschaften wesentlich durch Engineering Design beeinflusst werden können. Das durch Bohrarbeiten verursachte Hohlraumvolumen der Rissbildung um den Tunnel herum ist ähnlich wie das Hohlraumvolumen der Bruchzone um die Bohrlöcher herum. Caractéristiques d’une zone endommagée par le creusement résultant d’un creusement par forage et dynamitage: La zone endommagée par le creusement résultant d’un creusement par forage et dynamitage présente un endommagement intense adjacent au demi-cylindre restant du trou de mine, une nouvelle fracturation et la réactivation des fractures préexistantes. Les caractéristiques de la microfracturation intense adjacente aux demi-cylindres des trous de mine restants reposent sur l’étude des échantillons de roche en provenance du tunnel ZEDEX et de son extension au laboratoire souterrain d’Äspö (« Hard Rock Laboratory » ou HRL) en Suède et du tunnel de recherche d’Olkiluoto en Finlande. La fracturation nouvelle et réactivée repose sur les résultats du placement des rainures sur la roche dans le projet ZEDEX. La zone de porosité accrue adjacente aux demi-cylindres et pénétrant à une profondeur de quelques centimètres à fait l’objet d’études recourant à la nouvelle méthode 14C-PMMA. La pénétration des fractures radiales, considérablement plus profondes, a été étudiée par placement en utilisant un agent pénétrant coloré. Les résultats des études EDZ effectuées à Äspö et à Olkiluoto montrent que les caractéristiques de l’EDZ sont susceptibles d’être affectées de manière significative par la conception technique. Le volume vide de fracturation résultant du dynamitage autour du tunnel est du même ordre que celui de la zone concassée autour des trous de mine.service.

Jan 1, 2003

By J. P. Harrison

ABSTRACT: The significant effect of fracture surface morphology on the mechanical behaviour of rock masses is well known and has been studied by many people. For linear profiles taken from fracture surfaces, short- and long-period variation has traditionally been described using the descriptors ‘roughness’ and ‘waviness’, with Fourier series analysis being perhaps the most commonly used technique to distinguish between the two attributes. However, the mathematical procedure is involved and the assumptions that have to be made may not be appropriate for rock fracture surfaces. In this paper, an alternative method is presented that enables us to distinguish between roughness and waviness of a linear profile by performing only one straightforward analysis. In our technique, surface morphology is studied in terms of the distribution of unit normal vectors to the profile. The statistical analysis of the distribution is performed using Riemannian, rather than the customary Euclidean, geometry, and from this the 1D Riemannian dispersion parameter (DR1) is obtained, which quantifies the geometry of the profile. The method is applied at different scales to both synthetic sinusoidal profiles and real rock profiles. The results show how periodic behaviour of the profile is revealed at scales where DR1 is substantially equal to zero. RESUME: L’influence significative de la morphologie des épontes sur le comportement mécanique des massifs rocheux est bien connue et a fait l’objet de nombreuses études. Pour les profils lineraires, les variations de courtes et longues périodes sont traditionnellement décrites par les indicateurs “rugosité” et “ondulation” qui sont le plus couramment distingués à l’aide d’une analyse en series de Fourrier. Cependant, la méthode de calcul utilisée et les hypothèses faites ne sont pas appropriées dans le cas des épontes rocheuses. Cet article présente une méthode alternative qui permet de distinguer la rugosité de l’ondulation d’un profil en réalisant une seule analyse directe. Avec notre technique, la morphologie de l’éponte est étudiée comme une distribution spatiale de vecteurs normaux au profil. L’analyse de cette distribution est réalisée à l’aide de la géométrie Riemannienne plutôt que la géométrie classique Euclidienne et permet d’identifier la dispersion Riemanienne en 1D (DR1) qui quantifie la géométrie du profil. Cette méthode est appliquée à différentes échelles sur des profils artificiels sinusoïdaux et des épontes naturelles. Les résultats montrent que le comportement périodique du profil est révélé à des échelles où DR1 est essentiellement égal à zéro. ZUSAMMENFASSUNG: Der signifikante Effekt von Bruchoberflaechen Morphologien auf das mechanische Verhalten von Gesteinsmassen ist gut bekannt und von vielen Bearbeitern untersucht worden. Traditionel lineare Profile von Bruchflaechen sind mit kurz und lang periodischen Variationen, die auch als “Rauhigkeit” und “Welligkeit” bezeichnet worden sind, beschrieben worden. Hierbei ist wohl die Fourier Serien Analyse das wichtigste Hilfsmittel zur Unterscheidung der beiden Attribute gewesen. Hierfuer wird jedoch ein mathematisches Prozedere verlangt und Vorraussetzungen gemacht, die vielleicht nicht fuer Gesteinsbruchflaechen zutreffend sind. In dieser Publikation wird eine andere Methode vorgestellt, die uns mit Hilfe nur einer einfachen Analyse erlaubt zwischen “Rauigkeit” und “Welligkeit” bei einem linearen Profil zu unterscheiden. In unserer Methode wird die Gesteinsoberflaeche unter zu Hilfenahme der Verteilung von Einheitsnormalvektoren beschrieben. Die statistische Analyse der raeumlichenVerteilung dieser Vektoren wird mit Hilfe der Riemannschen, anstatt der ueblicherweise benutzten Euklidischen, Geometrie durchgefuehrt. Von ihr wird der Riemannsche Dispersions Parameter (DR1) abgeleitet, der die Geometrie des Profils quantifiziert. Diese Methode ist bei verschiedenen Masstaeben sowohl auf rein harmonische (sinusoidale), syntetische Profile als auch auf Gesteinsprofile angewendet worden. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Masstaeben bei denen DR1 nahe Null ist periodische Characteristika der Profile hervortreten.

Jan 1, 2003

By N. A. Smith, R. J. Fowell, J. L. Hislam

Abstract: Data are presented from two sites in southeast England, where problems were encountered in tunnelling through ground containing flint. In response to the difficulties, substantial laboratory testing programmes were initiated to determine the strength of the flints.It is shown that the strength varies very considerably, even within a single flint particle and that the practice of estimating unconfined compressive strength by a single multiplier applied to the point load strength index (Is(50)) may give misleading results. The preparation of UCS specimens for testing was found to be very difficult and it is recommended that tunnel machine capacity is assessed relative to Is(50). Résumé: Des données sont presentées sur deux sites dans le sud-ouest de l’Angleterre,où le perçage d’un tunnel dans un sol contenant du silex a posé des problémes. En consequences de ces difficultés, des programmes substatiels de recherché en laboratoire ont été initiés afin de déterminer la resistance des silex. Il est demontré que la resistance varie considérablement, même au sein d’une particule de silex, et que la pratique de estimation de la résistance en compression non confinée, (UCS) par le biais d’un simple coefficient appliqué au ‘point load strength index (Is50)’ pourrait donner des resultants trompeurs. La préparation de specimens UCS destinés aux tests s’est avérée trés difficile et il est recommandé que la capacité de la machine de perçage de tunnels soit calculée relativement au Is50. Zusammenfassung: Daten von zwei Standorten in Südosten von England, wo Probleme beim Tunnelbau durch feuersteinhaltigen Grund antraffen, sind angegeben. Wegen diesen Schwierigkeiten wurden Laboratoriumsforschungsprogramme eingeleitet, um die Festigkeit von Feuersteinen zu bestimmen. Es wurde gefunden, dass die Festigkeit sehr unterschiedlich war, selbst bei einzelnen Feuersteinstücken, und dass die Praxis, die unbegrenzte Kompressionsfestigkeit (uKf) auf Grund eines einzigen Multiplikationsfaktors vom Punktladefestigkeitsindex (Is50) abzuschätzen, zu irreführenden Resultaten führt. Die Vorbereitung der uKf Prüfstücke war sehr schwierig und es wird vorgeschlagen, dass die Kapazität der Tunnelbaumaschine in Abhang der Is50 bestimmt wird.

Jan 1, 2003

By S. O. Choi, H. -S. Shin, W. -K. Song

Nuclear waste should be disposed with the best warranty for the national health and welfare. Among the several repository systems, the deep underground disposal is considered to be a most suitable system in Korean peninsula. However it demands basically the comprehensive stability analysis such as the behaviour of discontinuities in rock mass, the behaviour of ground water, and the reaction of rock stress according to the heat from the nuclear waste. For these purposes, the underground nuclear waste disposal repository was simulated in two- and three- dimensions. It shows that emphasis will be given to the thermal conductivity of discontinuities and the thermal convection of ground water as well as the thermal stress generated by the nuclear waste for design and construction of repository system, and they should be obtained from the field measurements. Déchets nucléaires devront tre déposés avec la meilleure garantie pour la santé et le bien public. Parmi les plusieurs systèmes de dépôt, la disposition en souterrin profond est considérée au système le plus approprié en Corée. Pourtant ce système demande essentiellement l’analyse éten-due de stabilité comme le comportement des discontinues en masse rocheuse, le comportement de l’eau souterrin et la réaction des contraintes de roche selon la chaleur depuis les déchets nucléaires. Pour ce but, le dépôt des déchets nucléaires en sous-sol a étè simulé en deux et trois dimensions. Il montre que l’accent sera donné à la conductivité thermale des discontinues et la convection thermale de l’eau souterrin aussi bien que la contrainte thermale générée par les déchets nucléaires pour le plan et la construction du systèmes de dépôt, et ils devront tre obtenus depuis les mesures sur place. Die Kernwüste muß mit der besten Gewähr für die nationale Gesundheit und die Wohlfahrt angeordnenet werden. Unter einigem Fundgrubesystem, das tief unterirdisch Wegwerfen werde in Betracht das passendest System in der koreanisch Halbinsel gezogen. Jedoch, es verlangt grundzätzlich die umfassend Stabilitätsberechnung so wie das Behnehmen mangelnder Konti-nuität in der Felsmasse, das Behnehmen des Grundwasser, und die Reaktion der Felsenbelastung nach der Hitze von der Kernwüste. Für diesen Zwecke, die unterirdische Wegferfenfundgrube der Kernwüste wurde in der zwei und drei Dimensionen gesimuliert. Es beweist daß die Betonung wird zur thermisch Leitfähigkeit mangelnder Kontinuität und thermisch Konvektion des Grund-wasser sowie die thermisch Belastung ergezeugt durch die Kernwüste für den Entwurf und die Konstruktion des Fundgrubesystem gegeben werden, und sie müssen von den Feldmaße ergelangt werden .

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

By D. C. Oliver

Paper written on project work carried out in partial fulfilment of B.Sc. (Eng.) (Metallurgy and Materials) degree Corrosion in exhaust systems can occur on both the interior and exterior surfaces. Chloride-containing de-icing salts on the roads in colder countries greatly increases the rate of corrosion on the exterior surfaces. This paper investigates the relative exterior corrosion resistance of three alloys?two ferritic stainless steels( AISI Types 409 and 441) and an aluminized mild steel. The exhaust system is split into two categories?the hot end and the cold end. A test for each of these ends was designed?the standard ASTM G85test was modified to create a simulated driving cycle. The cold end test samples were exposed to ten driving cycles, and the hot end test samples were exposed to five driving cycles. A driving cycle constitutes the car being started from cold, driven until the operating temperatures are reached, and switched off and allowed to cool. Pitting corrosion is the primary corrosion mechanism occurring at the cold end of the exhaust system. The aluminized mild steel was the most resistant alloy in this test, and Type 409 the least. However, once the protective aluminium layer degrades, corrosion will occur rapidly. At the hot end of the exhaust system, spalling of the surface oxide layer is the primary corrosion mechanism occurring. Type 441 was the most resistant in this test, and the aluminized mild steel the least resistant. Potentiodynamic tests were performed on the alloys?the results agreed with the results obtained in the exposure tests.

Jan 1, 2003

By K. Sugawara, H. -S. Jeong, Y. Ishiguro, J. Otani, Y. Obara, A. Hirata

A series of measurements of induced stress by the Compact Conical-ended Borehole Overcoring (CCBO) technique was performed within rock mass around a tunnel excavated in a region that an underground powerhouse is constructed under high initial rock stress. In the measurements, a phenomenon of core disking was observed during overcoring. The selecting method of strain data uninfluenced by the core disking was proposed, using X-ray CT scanner. Then, the state of induced stress determined from the selected strain data was discussed, comparing with the state of initial stress. Eine Serie von Messungen von induzierter Belastung mit kompaktem konisch-beendetem Überbohrverfahren (CCBO) wurde in Felsmassen um einen Tunnel ausgeführt, der in einer Region gebohrt wurde wo ein unterirdisches Kraftwert unter hoher anfänglicher Felsbelastung gebaut wird. Bei den Messungen wurde beim Überbohrverfahren ein Phänomen des Core Disking beobachtet. Die gewählte Methode der Belastungsdaten, unbeeinflusst durch Core Disking wurde vorgeschlagen, unter Verwendung von Röntgen-CT-Scanner. Dann wurde der Zustand der induzierten Belastung aus den gewählten Belastungsdaten diskutiert, unter Vergleich mit der ursprünglichen Belastung. Une série de mesures de contrainte induite effectuée avec la technique de forage de sur-carottage compacte à embout conique a été exécutée dans la masse rocheuse autour d'un tunnel excavé dans une région de construction d'une centrale électrique souterraine sous haute contrainte de roche initiale. Au cours des mesures, un phénomène de discage de carotte a été observé pendant le sur-carottage. La méthode de sélection des données de contrainte non influencée par le discage de carotte a été proposée, en utilisant un scanneur de tomographie calculée aux rayons X. Il s'ensuit que l'état de contrainte induite provoquée et déterminé à partir des données de la contrainte sélectionnées a été traitée, en effectuant une comparaison avec l'état de contrainte initiale.

Jan 1, 2003