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

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

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

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

Jan 1, 2003

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

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

Jan 1, 2003

By N. Kinoshita, Y. Inada

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

Jan 1, 2003

By A. M. Thyer

Throughout the history of mining, underground fires or explosions have killed many hundreds or thousands of people. Fortunately, the safety record has gradually improved as a result of many people’s work on improving safety standards and work practices. However, fire and explosion still remains a threat in many situations. As a result the UK Mines Inspectorate commissioned a project to study materials used underground and to develop a fire/explosion risk assessment system. Such a system has been developed, following the study of incidents, specified fire resistance criteria, and fire safety practices. The final methodology uses a series of check sheets to identify potential fuels and ignition sources, preventative measures, fire/explosion mitigation systems, and items for inclusion in emergency plans.

Jan 1, 2003

By B. Moritz, W. Schubert, E. A. Button

ABSTRACT: Geological conditions associated with alpine environments in combination with high overburden in many tunnelling projects lead to squeezing behaviour. The main problems associated with such conditions include large deformations, overstressing of supports, and lack of face stability. In the past during Alpine tunnelling the problem of large displacements incompatible with rockbolt – shotcrete support systems have been solved by leaving gaps in the lining to accommodate excessive deformations. In the late nineties, yielding elements have been developed, which are integrated into the lining. The paper deals with the basic concept, the design and the application of that system, which has been successfully used in several Alpine tunnels. ZUSAMMENFASSUNG: Die geologischen Verhältnisse in den Alpen führen bei großer Überlagerung häufig zu starken Deformationen während des Baues von Tunneln. Die großen Verformungen führen in vielen Fällen zu einer Überbeanspruchung des Ausbaues und Problemen mit der Ortsbruststabilität. Früher ist man dem Problem der Unverträglichkeit des Ausbaues mit den hohen Dehnungen durch Freilassen von Deformationschlitzen im Spritzbeton begegnet. Vor etwa 10 Jahren wurden duktile Stahlelemente entwickelt, welche in die Spritzbetonschale integriert werden. Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Konzept, der Planung und der Ausführung. RÉSUMÉ: Les conditions géologiques dans les Alpes conduisent fréquemment lors d'un grand recouvrement à des déformations fortes pendant la construction des tunnels. Les grandes déformations conduisent dans beaucoup de cas à une surtension du revêtement et à des problèmes avec la stabilité de front de taille. On a fait face plus tôt au problème de l'incompatibilité du revêtement avec les extensions élevées par libérer des rainures dans le béton projeté. Il y a environ 10 ans, des éléments sidérurgiques ductiles qui sont intégrés dans le béton projeté ont été développés. La contribution s'occupe de concept, de planification et de mise en oeuvre.

Jan 1, 2003

By D. G. Krige

For the purpose of determining confidence limits for ore grade estimates, an extensive simulated data base was used, which included 1728 ore blocks with ‘actual’ grades and the corresponding estimates based on ordinary and simple kriging. The practical results show that conditional unbiasedness is essential and that acceptable confidence limits can then be set using Normal theory for the simulated error distribution based on the logarithms of the ratios of ‘actuals’/estimates with a variance related to the kriging variance. The mean of the data used to prepare the variogram and the estimated block grade are to be used properly in this approach. A practical analysis was also done of the actual point and block data from a very large mined out Carbon Leader area. The distributions of the actual grades for two levels of block sizes with different levels of variability were fitted using three models, ie. 2-. 3- and compound-lognormal. The trends of tonnages, grades and relative profits for a range of pay limits, as well as the usual tonnage-grade curves, show a practical insensitivity for the choice between the three lognormal models considered.

Jan 1, 2003

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

ABSTRACT: When considering the rock stress component of rock mechanics design, the basic procedure is to consider the pre-existing stress-state in the rock mass and then estimate the disturbance to this stress state as a result of engineering excavation. Failure criteria are applied to the final stress state to establish whether failure will occur. However, during the evolution of the stress state, the failure locus may be reached before the anticipated failure state and, in this case, failure will occur unexpectedly. This indicates that the complete stress path (defined as the variations in magnitudes and orientations of the stress tensor components resulting from engineering-induced or natural changes) must be considered. We list a set of stress path principles with their corollaries and then introduce a new and powerful method for simultaneously illustrating changes in the six independent components of the stress tensor. This method plots the magnitudes of the principal stresses above their orientational paths on the hemispherical projection, to provide a three-dimensional stress path locus for each of the three principal stress components. In connection with this presentational device, we illustrate a number of concepts associated with the stress path in rock engineering. For example, we show how the minor principal stress approaches zero at an unsupported excavation face, the interchange of the trajectories of two principal stresses when their magnitudes become equal, and the influence of the bounds on the principal stresses given by strength criteria. RESUME: Si on s’interesse à la composante “contrainte” lors d’un dimensionnement en mécanique des roches, la méthode de base consiste à considérer l’état de contrainte pré-existant dans le massif rocheux, puis d’estimer la perturbation à cet état générée par l’excavation projetée. Des critères de rupture sont appliqués à l’état de contrainte final pour établir si une rupture va se produire. Cependant, lors de l’évolution de l’état de contrainte, la surface critique peut être atteinte ce qui provoquera une rupture anticipée et, dans ce cas, cette dernière sera inattendue. Cela indique que le chemin de contrainte complet (défini par les variations de l’intensité et de l’orientation des composantes du tenseur des contraintes liées à des causes anthropiques ou naturelles) doit être pris en compte. Nous présentons un ensemble de règles pour les chemins de contraintes ainsi que leurs corollaires et, ensuite, nous introduisons une méthode, nouvelle et puissante, pour présenter simultannement les changements des six composantes du tenseur des contraintes. Cette méthode consiste à tracer l’intensité des contraintes principales sur le chemin d’orientation des contraintes à l’aide d’une projection hémisphérique afin d’obtenir le lieu, en trois dimensions, de chaque contrainte principale. En relation avec cet outil de représentation, nous illustrons certains concepts associés au chemin de contrainte en ingénierie au rocher. Par exemple, nous montrons comment la contrainte mineure tend vers zero à la surface d’une excavation sans soutenement, le changement de direction des deux contraintes principales quand leur intensité deviennent égales, et l’influence des conditions aux limites sur les contraintes fournies par un critère de rupture. ZUSAMMENFASSUNG: Bei ingenieurmassigen Taetigkeiten in Felsgesteinen ist es noetig die ungestoerten Gesteins Stress Componenten, die vor einem anthropogen Eingriff im Gestein vorhanden waren, zu kennen und erst dann Vorhersagen ueber Stoerung des Stress Zustandes, der durch einen ingenieurmaessigen Eingriff hervorgerufen wird, herzuleiten. Kriterien fuer das Versagen werden im letzten Stadium, des Stress Zustandes angewendet, um zu erfahren ob ein Versagen wohl eintreten wird. Es ist jedoch zu beachten, dass waehrend des Stress Aufbaus ein oertliches Versagen eintreten kann, welches vor dem eigentlichen, erwarteten Versagens Zustand auftritt. Diese Moeglichkeit weist darauf hin, dass der gesammte “Stress Path” (definiert durch die Variationen der Stress Tensor Komponenten in Richtung und Groesse, hervorgerufen durch ingenieurmaessig hervorgerufene oder natuerlich Vorgaenge) betrachtet werden muss. Wir fuehren eine Liste der “Stress Path” Prinzipien auf und stellen dann eine neue und wirksame Methode zur gleichzeitigen Darstellung der sechs unabhaegigen Komponenten des Stress Tensors vor. Diese Methode stellt die Groesse der “Principal Stresses” in Abhaengigkeit von ihrem rauemlichen Weg auf einer hemispherischen Projektion dar und erlaubt hiermit eine drei dimensionale Darstellung fuer jeden Ort des “Stress Path’s” in die drei Haupt Stress Komponenten. Im Zusammenhang mit der hier gegebenen Darstellungsart, verdeutlichen wir eine Reihe von Konzepten in der Felsmechanik. Wir zeigen zum Beispiel, wie der “Minor Principal Stress” Null zustrebt an einer Wand von einer nicht abgestuetzten Ausschachtung, den Austausch von Trajektorien zweier “Principal Stresses” wenn ihre Groessen sich gleichen, und den Einfluss der Groesse von “Principal Stresses” bei gegebenen Kriterien des Festgkeits Versagens.

Jan 1, 2003

By A. Fahimifar, H. Soroush

Abstract: Triaxial tests were conducted on the schist specimens with various anisotropic angles under confining pressures of 0, 7 and 15 MPa, and axial stress-axial strains, were measured and plotted for various conditions. The results obtained reveal the effects of schistose on the strength and deformability of the rock very clearly. Peak strength of the specimens for 00 and 900 schistose orientations are nearly the same. Modulus of elasticity of this rock varies with anisotropic angle. For 0 orientation modulus of elasticity increases to a maximum. Confining pressure increases the peak strength and improves the rock deformability. However, this effect is not the same for various orientations, and there are no similar trends for each anisotropy direction. Analysis of the results shows that consideration of a linear failure criterion such as Mohr-Coulomb is appropriate for the prediction of rock behaviour up to 10 MPa, rather than a non-linear one. The analysis also reveals that the friction angle and cohesion are affected by the anisotropy orientation, and this effect is more important for the cohesion than the friction angles. Resume: Les esseys triaxiales sur les echantillon d un roch schist avec les differents angles non-isotrop sous les tension lateral zero et sept et qoinze mega pascal (mpa) est fait et les covtraite et allongment unitaire sont mesure et leur curues est destine sous different condition les resultats obtenues montre les effets du schistosite sur le resistance et le ductilite vissiblement. Le resistance final sur les echantilions pour les angles o degre et 90 degree est equivalent. Le modoule d elasticite de ce roch sera difere par a port de l angle de stratification. Pour l angle o degree le valeur de modoule est le maximum. le pousse lateral augmenterai le resitance final, et sera amilterai le toleran le de ductilite. Mais cette effet bn est pas unigue pour les different stratification, et pour les diferents directions no– isotrop it n y a pas le meme solution. L analyse des resulitats montre que le criterre de ruin comme mohr–colomb est moderate pour le pousse lateral jusq av lo mega pascal , et ce n est pas neccesaire d utiliser de criterre no–linear . Cette analyse aussi montre que l angle de frottement et cohsion est en relation de la direction no–isotrop, et cette effet est olus important pour le cohsion par a port de l angle de frottement . Abriß : Dreiachsige Prüfung wurde auf den schist Exemplaren mit verschiedenen anisotropic Winkeln unter Bestätigen von Drücken von 0.7 und 15 MPa geleitet, und axiale Spannung axiale Spannungen, wurden gemessen und für verschiedene Bedingungen wurde geplant. Die Ergebnisse haben die Wirkungen von schisocity auf der Kraft und dem deformability des Felsen sehr deutlich erhalten offenbart. Maximale Kraft der Exemplare für 0° und 90 sind° schistos Orientierungen beinahe das gleiche. Modulus der Elastizität von diesem Felsen ändert sich mit anisotropic Winkel. Für 0° vermehrt Orientierung modulus der Elastizität zu einem Maximum. Einschränkender Druck vermehrt die maximale Kraft und verbessert den Felsen deformability. Aber ist diese Wirkung nicht das gleiche für verschiedene Orientierungen, und es gibt keine ähnlichen Tendenzen für jede anisotropic Richtung. Analyse der Ergebnisse zeigt jener Überlegung Kriterium eines linearen Ausfalls wie zum Beispiel Mohr Coulomb passend für die Voraussage von Felsen Verhalten bis zu 10 MPa, anstatt eines nicht linear ist. Die Analyse offenbart auch, daß der Reibung Winkel und Bindekraft werden beeinflußt von der anisotropic Orientierung, und diese Wirkung wichtiger für die Bindekraft ist, als der Reibung Winkel

Jan 1, 2003

By D. Grabowski, Z. Pokryszka

ABSTRACT: Some residential areas of the iron basin of Lorraine (in the North-East of France) are affected by noxious gas emissions (under oxygenated, carbon dioxide loaded and radon loaded gas mixtures). Site investigations showed that the gas flow was mainly due to natural thermal air circulation between old mines and the external atmosphere. The main hazards associated with this flow of gas and its potential accumulation in confined volumes within buildings are asphyxiation and intoxication. A further study is in progress in order to better understand the origin of the gas generation within the old iron mine workings. Following the first hypothesis, the carbon dioxide emission is mainly due to the specific hydro-geo-chemical process associating the pyrite oxidation with the acid dissolution of carbonates. KEY-WORDS : gas, emission, mine, flow, pyrite. ZUSAMMENFASSUNG: Einige Wohngebiete der Eisenmulde Lothringen (im Nordöst Frankreich) werden von Ausgasung gesundsheitsschädlichen sauerstoffarmen Mischungen, die mit Kohlendioxid und Radon beladen sind, betroffen. Untersuchungen am Ort haben gezeigt, wie diese Gasstroemung von natürlichem thermischen Luftumlauf zwischen den alten Bergwerken und der externen Atmosphäre ausgelöst wird. Erstickung und Vergiftung sind die wichtigste Risiken, die mit dieser Gasströmung und ihrer möglichen Speicherung in begrenzten Lokalen zusammenhängen. Eine weitere Untersuchung wird durchgefuehrt so dass man die Herkunft der Gaserzeugung in den alten Grubenräume besser versteht. Der ersten Hypothese folgend, Ausgasung von Kohlensäure liegt vor allem an dem hydro-geo-chemischen Prozess, der Pyritrösten mit der säuren Auflösung von Karbonate verbindet SCHLÜSSELWÖRTER: Gas, Ausgasung, Bergwerk, Strömung, Pyrit RESUME: Certaines agglomérations du bassin ferrifère lorrain (au Nord-Est de la France) sont affectées par des émanations de mélanges gazeux sous-oxygénés et chargés en certains gaz nocifs (dioxyde de carbone, radon…). Les investigations effectuées in situ ont montré que les écoulements gazeux à l’origine de ces émanations sont liées au phénomène de tirage naturel entre les anciens travaux miniers et la surface. Les principaux risques engendrés par ces émanations de gaz et son accumulation possible dans des endroits confinés sont l’asphyxie et l’intoxication. Une étude est en cours afin d’expliquer l’origine de la modification de l’air au sein des vieux travaux miniers. Les émissions de dioxyde de carbone seraient dues à des processus hydro-geo-chimiques associant l’oxydation de la pyrite et la dissolution de carbonates. MOTS CLES: gaz, émanation, mine, écoulement, pyrite.

Jan 1, 2003

By F. T. Cawood

This research report was produced in response to the release of the Mineral and Petroleum Royalty Bill. It involved are view of the mineral investment environments of selected countries in order to form an opinion on the appropriateness and competitiveness of the proposed royalty structure for South Africa. Many emerging countries have recently attracted a significant share of foreign investment, as a direct result of changes in policy. These are, by implication, the least risky and most favourable destinations for the ?investment dollar?. The five most competitive countries, namely Chile, Argentina, Peru, Mexico and Brazil have been identified as succeeding with their policy visions of creating favourable domestic investment environments. The investment rules of these countries served as a basis for the compilation of a Competitive Investment Framework (CIF). This is a template of best practice against which other investment environments, such as that of South Africa, can be measured. The framework indicates that mineral royalties should ideally be no more than three per cent, demonstrating that the regime proposed in the Royalty Bill is out of step with international best practice. Mineral royalties can never be viewed in isolation and in the assessment of the rates proposed in the Royalty Bill, one must consider the total taxation package. Such assessment appears in Section 5 of this report, demonstrating that there is reason for concern if National Treasury were to impose the rates stipulated in the Royalty Bill. The alternatives, conclusion and recommendations of the review appear in Sections 9 and 10. These are the result of independent analysis and assessment of the fundamental principles. It is done through the application of a Competitive Investment Framework that avoids the highly subjective and emotional views that often accompany a process like this.

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 T. Scheldt, M. Lu, A. Myrvang

Abstract: In this paper both continuous and discontinuous modelling are utilised in order to analyze the stability of the Gjøvik Olympic Mountain Hall. The large span cavern (62 m) was built for the 1994 Winter Olympic Games at Lillehammer, and is a unique case study because of the large amount of available input data, through a comprehensive pre-investigation, stress and deformation monitoring program before, during and after the excavation. Phase2, a two-dimensional non-linear finite element program, and the Discontinuous Deformation Analysis (DDA) are used as representative tools for continuous and discontinuous modelling, respectively. The analysis results are compared and discussed taking the reliability of the models, time-consumption and costs into consideration. Some guidelines for the total modelling process, from field measurements to final results, are also presented. Zusammenfassung: In diesem Artikel werden sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich Modellierung verwendet, um die Stabilität, der in den Berg gebauten Olympiahalle in Gjøvik zu analysieren. Die Olympiahalle wurde 1994 zu den Olympische Spielen in Lillehammer errichtet. Ihr Dach erstreckt sich über eine Breite von zweiundsechzig Meter. Für den Bau wurden umfangreiche Daten durch Voruntersuchungen, und Überwachung von Gebirgsspannungen und Deformationen bevor, während und nach Exkavation eingesammelt. Auf Grund dieser großen Datenmenge stellt die Olympiahalle ein herausragendes Beispiel für den Bau ähnlicher Projekte dar. Für die kontinuierlichen Modellierungen wurde „Phase2“, ein zwei-dimensionales, nicht lineares „endlich Element“ Rechnerprogramm angewandt. Die diskontinuierlichen Modellierungen erstellte man mit Hilfe von der „Diskontinuierliche Deformations Analyse“ (DDA). Die Analysenergebnisse sind mit Rücksicht auf die Zuverlässigkeit der Modelle, Zeitverbrauch und Kosten verglichen und diskutiert worden. Im Artikel werden Richtlinien für den Modellierungsprozess von Dateneinsammlung bis Schlussfolgerung gegeben. Résumé: Dans cet article la modélisation continue et discontinue sont utilisés pour analyser la stabilité de Gjøvik Olympic Mountain Hall. Cette caverne de grande portée (62 m) a été construite pour les Jeux Olympiques d’Hiver de 1994 à Lillehammer, et est une étude de cas unique grâce à la grande quantité de données disponibles, de par un programme de pré-investigation compréhensive, monitorage des contraintes et déformations avant, pendant et après l'excavation. Phase2, un code d’éléments finis non linéaire à deux dimensions, et l’Analyse en Déformations Discontinues (DDA) sont utilisés comme outils représentatifs de la modélisation continue et discontinue, respectivement. Les résultats d'analyses sont comparés et sont discutés, prenant en compte la fiabilité des modèles, la consommation en temps de calcul et les coûts. Quelques indications pour le procédé total de modélisation, des mesures sur place aux résultats finaux, sont aussi présentées.

Jan 1, 2003

By P. Sharma, J. C. W. Fowler

This paper discusses the wind blast / air blast phenomenon, how it is managed in coal mines and how it might best be managed in other underground mines. L'article qui suit a pour objets de décrire le phénomène de tir a l'air comprimé et les méthodes de modération de celui-ci dans les mines de houille, et d'indiquer de quelle manière il pourrait être surmonté dans d'autres mines souterraines. Dieses Seminararbeit diskutiert die Windexplosion / Luftexplosion Phänomen, wie es in Kohlenberg-werken geleitet wird, und wie es am besten in anderen untertage Bergwerken geleitet werden könnte.

Jan 1, 2003

By P. He

Abstract This paper introduces the test results of dark-gray calcium-shale, discusses the infection of strength characteristic and deformation characteristic due to the angle between structural planes. Keywords calcium-shale, failure form, strength, deformation characteristic, structural planes. Zusammenfassung: basier auf der Anwendung von Problematik des Felsenbauprojektes und Beschaffenheit Felsen unter Beaugnshme auf den Zustand des Druckes von einzeler Welle legt dieser Text dar, wie der Winkel der Schichtstrukturflaeche des schwarzgrau kalziumhaltigen Schieferblocks auf die Zerstoerungs-, Intensitaets- und Deformationseigenschaften einwirkt. Schluesselwoerter: schwarzgrau kalziumhaltigen Schiefer, Zerstoerungseigenschften, Intensitaetseigenschften, Deformationseigenschaften, Flaeche dar Schichtstruktur. Résumé – En fonction de la configuration du massif rocheux sous l’état de la contrainte de pression axiale simple et de la pratique de l’ingénierie de roches, le présent article fait la déscription concernant l’influence de l’inclinaison ? de la couche de structure stratifiée du bloc de schiste calcaire gris noir sur ses caractéristiques de destruction, sa spécificité de résistance ainsi que sa nature de déformation. Mot clés – Schiste calcaire gris noir, Caractéristiques de destruction, Spécificité de résistance, Nature de déformation, Couche de structure stratifiée

Jan 1, 2003

By E. J. Magri, A. Couble

Kriging estimates of geological resources are sometimes conditionally biased because the kriging plan contains too few samples. This may be done purposely in order to match the variance of the estimates to the true block dispersion variance. This work aims at evaluating the influence of conditional bias over the ultimate optimum pit design in relation to its shape, size and NPV (Net Present Value of profits). It has been restricted to two real case studies: a ‘carrot shaped’ gold porphyry in northern Greece and a manto-typeexotic copper deposit located in northern Chile. The methodology applied to each deposit consisted of generating a ‘real block model’ and four resource estimates by the use of conditional simulation and the application of four different kriging plans to the drillhole databases respectively. The estimation models vary in smoothness and conditional bias. Ultimate optimum pits were determined for the ‘real’ and the four different kriging models. Pit comparisons lead to the following conclusions: •In the worst case, conditional bias overestimated the project's NPV by 32% and 5% for the gold and copper deposits respectively. •The overestimation of high grades is more relevant than the underestimation of low grades. This resulted in a tonnage over-extraction of 148% and 1% for the gold and copper deposit respectively. This difference was attributable to the vastly different geometry of the deposits. •The smoothing effect of kriging, without or very little conditional bias, produced open pits that were different to the ‘true’ (ideal) ones and furthermore, underestimated the project's NPV by 10% and 6% for the gold and the copper deposits respectively. •Other factors that influence the optimum open pit design and to some extent control the effect of conditional bias are: the cut-off grade, the orebody geometry and distribution of grades within it and the amount of over-burden. Keywords: conditional bias, ultimate pit design

Jan 1, 2003

By F. Terblanche, M. Holton, A. Kruger

The paper presents an optimal mine planning system designed to simultaneously optimize all the underground mines of large South African gold and platinum mining corporations. The system, code named PlanIT-OPTIM, is a multi-stage solution involving the use of adetailed 3D CAD-based mine planning system (CADSmine™V4). The mine design and scheduling rules defined in CADSmine™ are responsible for simulating mining sequencing, rock mechanics, and ventilation, etcetera. Feasible production ranges generated by CADSmine™ and various high-level mathematical models are used as inputs to a mathematical optimization engine. The optimization engine produces optimal production profiles (i.e. key business indicators such as tonnages, mineral and areas extracted per time period) by maximizing net present value. Other objectives such as profit continuity, production continuity and maintaining available reserves can also be specified as optimization criteria. The final step in the PlanIT-OPTIM process is to convert the optimal production profiles into practical and attainable business plans. This is achieved through the CADSmine™ Detail Optimization Engine that modifies the original CADSmine™ schedule to match the optimal production profiles. With current methods it is an impossible task to find the best business plan for a mining corporation in any reasonable period of time should conditions change (e.g. gold prices, exchangerates, grade estimates, etcetera). The fast turn around time achieved through PlanIT-OPTIM makes it possible to do several ‘what-if’ scenarios in a reasonably short time. PlanIT-OPTIM has already been used in the gold mining industry to find optimal business plans for a mine.

Jan 1, 2003

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 J. L. Fuentes-Cantillana, Á. Rodríguez, P. Morillo

Evacuation operations from work places in the case of an emergency are the key to minimising the effects of catastrophic type accidents such as fires, explosions, cave-ins, floods, etc. The correct planning of these operations, having the necessary means for sounding alarms and communicating and suitable training of personnel are the key factors for guaranteeing successful evacuation. The article gives an analysis of the problem in the case of subterranean mining and various types of work developed by AITEMIN in this field, including the development of new alarm and communication means specially adapted to the characteristics of mining operations, development of tools for help in the preparation of emergency plans and experiences in the education and training of personnel.

Jan 1, 2003