Search Documents

By Y. Sagawa

The Hishikari Gold Mine consists of epithermal vein type Au-Ag deposits, each of which has several veins standing almost in parallel each other and inclining 70 to 90 degrees. The veins have 1 to 3m widths and are extracted mainly by drifting and bench stoping with waste rock fill. The Hishikari has tried to optimise the stope dimensions by the Potvin’s Stability Graph Method, which is well known as an easy and effective tool to design appropriate stope dimensions. The method, however, has some limitations of application due to its simplicity so that it has been used only in limited cases. The authors developed a new numerical approach, based on 2D FEM solu-tion for the stability analysis. As a result, it has been possible to solve the Hishikari situation. The authors also introduce the concept of the design approach and compare the results obtained by us-ing the approach with the database of the Stability Graph Method for validation. La mine d’or Hishikari se compose de gisements d'Au-AG avec des types de filons épither-maux dont chacun a plusieurs veines qui sont presque parallèle les unes par rapport aux autres et sont inclinées de 70 à 90 degrés. Les veines ont de 1 à 3 m de largueur et elles sont principalement extraites en creusant et en abattant des bancs de roches encaissantes. Hishikari a essayé d’optimiser les dimensions du chantier d’exploitation avec la méthode de graphique de stabilité de Potvin, bien connue comme un outil facile et efficace pour avoir des dimensions de chantier d’exploitation appropriées. Toutefois, la méthode a certaines limites d’application dues à sa sim-plicité de sorte qu’elle a été utilisée seulement dans des cas limités. Les auteurs ont développé une nouvelle approche numérique, basée sur la solution 2D FEM, pour l’analyse de stabilité. Par conséquent, il a été possible d'expliquer la situation de Hishikari. Les auteurs présentent le concept de l'approche et ils comparent les résultats donnés en l'employant avec la base de données de la méthode de graphique de stabilité pour la validation. Die Hishikari-Goldmine besteht aus Au-Ag-Ablagerungen mit epithermalen Adern, die jeweils mehrere Adern aufweisen, die mit einer Neigung zwischen 70 und 90 Grad nahezu parallel zueinander verlaufen. Die Adern haben eine Breite von 1 bis 3 Metern und werden überwiegend durch Vortrieb von Stollen und Bergversatz abgebaut. Hishikari hat versucht, die Abmessungen des Abbauorts durch das Potvins Stabilitätskurvenverfahren zu optimieren, das als einfaches und effizientes Mittel für die Erzielung angemessener Abmessungen des Abbauorts bekannt ist. Das Verfahren weist jedoch aufgrund seiner Einfachheit einige Anwendungsbeschränkungen auf, so dass es nur in einigen Fällen benutzt worden ist. Vor diesem Hintergrund haben die Autoren einen neuen numerischen Ansatz entwickelt, der hinsichtlich der Stabilitätsanalyse auf der 2D-FEM-Lösung beruht. Dadurch wurde es möglich, das Problem von Hishikari zu lösen. In diesem Dokument stellen die Autoren die Grundlagen des Ansatzes vor und vergleichen die erzielten Resultate durch Benutzung der Datenbank des Stabilitätskurvenverfahrens zur Validierung.

Jan 1, 2003

By D. -H. Park, G. -j. Kim, Y. -J. Park, C. -S. Hong, S. -Y. Choo

To evaluate the quantitative tunnel behavior influenced by characteristics of discontinuity, this pa-per executes the parametric study using 2 and 3-dimensional DEM analysis. First of all, this study finds that displacement and the stress of shortcrete are proportioned to frequency of joint and rockbolt axial force is adversely proportioned too. Secondly, it is found that the most sensitive in-put parameter used in Barton-Bandis(BB) model is residual friction angle. Finally, when joint sets are encountered at tunnel excavation face, to identify the most critical joint orientation is very crucial for a stability of tunnel. La thèse a pour but d’étudier les influences sur la stabilité du tunnel, au niveau du réseau de la discontinuité et de la valeur de sa nature aquis par le projet récemment exécuté en vue de mener à l’analyse quantitative de cette stabilité, en appliquant chaque différent paramètre comme la fréquence de diaclase, la constante de résistance des modèles de Barton-Bandis(BB) ainsi que la relation entre le sens d’excavation du tunnel et le réseau de diaclase en 3 dimensions. En fait, cette étude nous a montré que la fréquence de diaclase s’accroît proportionnellement au déplacement et à la contrainte du béton projeté. L’angle de friction résiduel s’est montré le plus sensible à la stabilité du tunnel parmi les modèles de BB. Aussi à travers l’analyse à 3 dimensions, il s’est vérifié que si l’angle de pente du groupe de diaclase est horizontal entre l’axe du tunnel et la direction, il donne une influence importante sur le comportement du tunnel. En particulier, l’influence était la plus importante sur un fond rocheux dont la diaclase horizontale est grande. Um das quantitative Verhalten des Tunnels zu bewerten, eroertert dieses Papier eine parametrische Studie mit Hilfe der DEM Analyse. Auch wird hier eine zweidimensionale Analyse von Ver-bindungen verschiedener Frequenzen in der Gesteinsmasse, eine sensitive Analyse von allen der im Barton-Bandis-Modell (BB) genutzten Parameter und eine Dreidimensional-Analyse mit ver-schiedenen dreidimensionalen geometrischen Veteilungen von Verbindungen ausgefuehrt. Erstens: Die Studie findet heraus, dass Vedraengung und Druck im Shortcrete proportional zur Frequenz von Verbindungen und Axialkraft der Steinbolzen antiproportinal ist. Zweitens: Es wird herausge-funden, dass die am meisten Sensitiven der im BB-Modell angewendeten Eingaben die am Ende uebriggebliebenen Reibungswinkel sind. Und schliesslich wird herausgefunden, dass wenn Ver-bindungsteile an der Tunnelaushoelungsoberflaeche ausgemacht werden, fuer die Tunnelstabiltaet die Identifikation der meist kritischen Verbindungsorientierung sehr bedeutungsvoll.

Jan 1, 2003

By G. van Aswegen, J. D. Bosman

Gold bearing deposits in the Witwatersrand consist predominantly of narrow tabular conglomerates with quartzite host rock. Extensive mining of these deposits at depth results in significant stresses being induced in the periphery of the tabular excavations. Where remnant pillars are created excessive stresses have resulted in the dynamic failure of the abutments. At the Hartebeestfontein Mine four brittle shear zones have recently been exposed and investigated. For most part, they represent abutment failure into the weaker hangingwall strata, striking parallel to the abutment, dipping towards the stope, with a sense of displacement consistent with closure of the stope from above. These shear zones are similar to those described in various publications by Ortlepp2: they are essentially brittle shear zones characterised by the presence of very finely comminuted ‘rock flour’ on an obviously freshly sheared surface. The angle between the shear zone wall and extension fractures indicate the sense of shear and the intersection of the extension fractures with the shear zone walls define a strong lineation normal to the direction of slip. It is suggested that these structures are referred to as ‘mining induced dynamic brittle shears’. Les gisements d’or du Witwatersrand consistent principalement de conglomérats tabulaires peu épais contenus dans une quartzite mère. Une exploitation poussée de ces gisements en profondeur a pour résultat l’apparition d’importantes contraintes induites à la périphérie des excavations tabulaires. Là où des piliers restants sont créés, des contraintes excessives ont eu pour résultat une rupture dynamique des appuis. Dans la Mine d’Hartebeestfontein, quatre zones fragiles de cisaillement ont été récemment exposées et étudiées. Dans la plupart des cas, elles représentent une rupture des appuis dans les strates moins solides de la paroi suspendue, orientée parallèlement à l’appui, inclinée en direction du chantier d’abattage avec une direction de mouvement consistante avec l’affaissement du toit de la galerie d’abattage. Ces zones de cisaillement sont similaires à celles décrites par Ortlepp2 dans diverses publications: Ce sont essentiellement des zones cisaillement fragiles caractérisées par la présence de « farine de roche » très finement réduite sur une surface évidemment fraîchement cisaillée. L’angle entre la paroi de la zone de cisaillement et les fractures de tension indiquent le sens du cisaillement et l’intersection des fractures de tension avec les parois de la zone de cisaillement définit une forte délinéation perpendiculaire à la direction du glissement. Il est suggéré que l’on se réfère à de telles structures comme des « cisaillements dynamiques fragiles induits par l‘exploitation ». Goldablagerungen im Witwatersrand bestehen überwiegend aus schmalen tabularen Konglomeraten mit Quarzitwirtgestein. Der umfangreiche Abbau dieser Ablagerungen in der Tiefe resultiert in signifikanten Drücken, die auf die Peripherie der tabularen Aushöhlungen wirken. Wo Restpfeiler hergestellt wurden, resultierten exzessive Drücke im dynamischen Versagen der Auflager. In der Hartebeestfontein Grube wurden kürzlich vier spröde Scherzonen freigelegt und untersucht. Zum größten Teil representieren sie Auflagerversagen im Stratum der schwächeren Stollenfirste, parallel zum Auflager verlaufend, in Richtung Abbaustelle abfallend, mit einem gewissen Grad an Verschiebung konsistent mit der Schliessung der Strosse von oben. Diese Scherzonen sind jenen ähnlich, die in den verschiedenen Publikationen von Ortlepp2 beschrieben werden: sie sind im Wesentlichen spröde Scherzonen, charakterisiert durch das Vorhandensein des sehr fein pulverisierten „Gesteinsmehls“ auf einer offensichtlich frisch abgescherten Oberfläche. Der Winkel zwischen der Scherzonenwand und den Bruchverlängerungen deutet die Richtung der Scherung an und die Kreuzung der Bruchverlängerungen mit der Abscherzone grenzt sich gegen eine starke Lineation normal zur Richtung der Lehne ab. Es wird vorgeschlagen, daß diese Strukturen als `vom Abbau verursachte dynamisch spröde Scherungen’ bezeichnet werden.

Jan 1, 2003

By X. M. Prévost

The reassessment of coal reserves has become a matter of urgency and has come as a result of the present situation of the industry, in the context of globalized coal economies, as well as new mining legislation and the advantages and difficulties of domestic coal suppliers. The de Jager report concerning coal reserves, released twenty years ago, can no longer be used as an estimate for accurately forecasting South Africa’s future coal production. The new reserve and resource study will promote the diversification of energy sources and provide a clearer view of the future of coal mining in the country. With plans to increase South Africa’s coal export capacity to approximately 84 million tons by 2005, it is uncertain whether the country really has sufficient reserves to meet this expansion, as well as satisfy the projected increase in inland demand. The face of South Africa’s coal industry and by association, the economy of our coal-dependent country, are both set to change. This is mainly due to factors such as the demise of most of the large collieries over the last approximately twenty years, growing numbers of economic empowerment producers, the emergence of strong competition in the export market, the dawn of Clean Coal Technologies (CCTs) and the Kyoto Protocol The paper will attempt to dispel some of the current myths about coalfields and reserves and highlight potential areas of high quality coal reserves, available mainly to new entrants in the industry. Keywords: Central Basin, Clean coal technologies, Coal combustion, Coal exports, Coalfields, coalLink, Coal reserves, Coal resources, Coal processing, Colliery, Economic empowerment, Discards, Fluidized bed combustion, Low-ash coal, Metallurgical coal, Power generation, Pulverized fuel, Reserve blocks, Richards Bay Coal Terminal, Run-of-mine production, Saleable production, SAMREC Code, South Dunes Coal Terminal, Steam coal, Synthetic fuels.

Jan 1, 2003

By P. Otto, G. Borm, Th. Dickmann, F. Amberg, R. Giese

Based on many years experience, the well proven Swiss Tunnel Seismic Prediction System TSP has been substantially augmented for online geological prognosis in underground construction. In its latest version, the Integrated Seismic Imaging System ISIS provides high resolution seismic images of the rock mass around a tunnel face via an array of standard anchor rods. These rods contain 3D-geophones at their tips and can be readily installed during excavation work. A further innovative component of the system is the newly developed high-power repetitive source for application in hard rock: a pneumatic hammer with laser triggering to be mounted on construction machinery. A user-friendly software package permits online data acquisition and processing, 3D-visualization, and a first geological interpretation. Tomographic images of compressional and shear wave velocity fields at fault zones in metamorphic rock of the Gotthard Base Tunnel in the Central Alps are presented. Das langjährig bewährte Schweizer Tunnelseismische Vorauserkundungssystem TSP wurde inzwischen wesentlich weiterentwickelt. In seiner neuen Version, dem Integrierten Seismischen Imaging System ISIS, ermöglicht es hochauflösende seismische Abbildungen des Gebirges im Vorfeld und Umfeld einer Tunnelauffahrung mit Hilfe einer Anordnung von Felsankern, die an ihren Spitzen 3-Komponenten-Geophone enthalten. Eine weitere Neuerung von ISIS ist die pneumatische Hochleistungs-Impulsquelle mit Laser-Triggering. Eine benutzerfreundliche, interaktive Software ermöglicht die online Datenerfassung und -auswertung, 3D-Visualisierung und eine erste geologische Interpretation. Tomografische Abbildungen von Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeitsfeldern an Störungszonen in metamorphem Gestein des Gotthard-Basistunnels werden gezeigt. Basé sur de nombreuses années d’expérience, le système suisse, bien établit, de reconnaissance sismique à l’avancement des tunnels (système TSP), a été sensiblement amélioré pour obtenir une prévision géologique en temps réel durant l’avancement de travaux souterrains. Sa dernière version, le Système Intégré d’Imagerie Sismique (ISIS), fournit des images sismiques haute-résolution du massif rocheux à l’avant d’un tunnel grâce à un réseau de tiges d’ancrage standard. Ces tiges, équipées à leur extrémité de géophones 3 composantes, s’installent très aisément durant les travaux d’excavation habituels. Le élément d’innovation récente concern le nouvelle source très répétitive et de forte puissance pour les applications aux roches dures: un marteau pneumatique déclenché par un système à laser. Un ensemble de programmes informatiques convivial permet l’acquisition et le traitement en temps réel des signaux et produit une vue 3D ainsi qu’une première interprétation géologique. Nous présenterons des images de réflexion d’ondes de compression et de cisaillement ainsi que des inversions tomographiques de zones de faille dans des terrains métamorphiques obtenues à l’occasion du creusement du tunnel de base du Gothard, dans les alpes centrales.

Jan 1, 2003

By D. Peatfield

The design and operation of coal preparation plants are governed by the inherent quality of the raw coal to be processed, market specifications and the saleable tonnage requirements. Topography influences the layout of the plant but does not affect the process design. The coal market comprises many sectors, each having specific requirements with respect to both size and quality. In turn, these have led to different levels of preparation and the development of specific types of coal preparation plant design. Developments in processing techniques and processing equipment have also influenced the design and now give the preparation engineer numerous permutations in process and equipment selection. This paper gives an overview of the coal industry in general and summarizes some of the developments in the design of plants and technical developments in the areas of dense medium processing, fine coal treatment and equipment design.

Jan 1, 2003

By C. Steve

ABSTRACT: In this paper, the stability evaluation and bifurcation criteria are presented for the Jinping arch dam structure. The bifurcation models in failure status of the arch dam are derived from the uniqueness of the controlling equation of dam behaviours, and the relative phenomena between positive definition of dam structural tangent stiffness and bifurcation are given in the paper. Then the structural collapse criteria for arch dam are discussed based on the energy mode. A stability criterion of dam based on the connection of yield zones is proposed according to the implementation of elasto-plastic FEM (finite element method) numerical analysis. In accordance with this judging method, nonlinear FEM analysis is used for Jinping arch dam. The failure process of the Jinping dam was simulated and yield zones were found under the overloading condition. Keywords: Stability evaluation, bifurcation, failure process, Jinping arch dam ZUSAMMENFASSUNG: In der Verliegenden Arbeit wird ein integrater geomechanisch Modellversuch fuer Jinping Bogenstaumauer Vorgesstellt. Die Bogenstaumauer liegt aut der komplizerten felsformationen. Der Zerstoerungsmechanismus, die Stabilitaetsfaktoren und die Interaktion zwischen der Bogenstaumauer und den Seiltichen. In der Vorliegenden Arbeit wird eine dreidimensionale finite element analyse fuer die seitlichen. Gestein sauflager mittels dem Bruchmodell Vorgestellt, da fuer Jiniping Bogenstaumauer angewandet wird. Ein Bruch mechanismus model einschliesslich der statistischen parameter der Gesteinfes tigkeit wird entauckeit. RÉSUMÉ: Das ce documènt a été faite une analyse d’elemt limité de trois dimensions dn fondement de construction de roche faisant appel au modéle de l’endommagemnet à fracture, analyse appliquée an fondement du bar ragevoute de Jinping. Ce documènt décrit le test de modéle géomecanique intégral pour le barrage-voûte de Jinping L’ampleur du modéle en question constitute l’une de plus importantes en China. Ils correspondent par faitement anx calculs des résultats.

Jan 1, 2003

By I. Gil, J. -C. Roegiers

Abstract Hydraulic fracturing is a technology that has been utilized for more than 50 years in the oil industry. It was originally used for stimulating hard, brittle formations which typically exhibit low permeabilities and roughly linear elastic behavior. Nonetheless, an increasingly important segment of the industry is currently stimulating very soft and poorly consolidated formations; where the assumptions of ideal elasticity and relatively small fluid leakoff fail to hold (e.g. Gulf of Mexico, West Africa, Alaska, East China). In these rocks, hydraulic fracturing stimulation has been used for several years to control and solve critical production problems such as sanding and formation damage (caused during completion and drilling operations). Although successful1, the application of this method has not been accompanied by robust fracturing modeling techniques. In addition, long term production increases were often not materialized. In other words, engineers have been able, via trial-and-error, to avoid major ‘operational’ problems but with no optimization of such treatments. Thus, most hydraulic fracturing projects carried out in poorly consolidated rocks render unexpected results. A recent worldwide survey on net pressures by the Delft Fracturing Consortium (Papanastasiou, 1997) indicated that net pressures encountered in the field are 50% to 100% higher than the net pressures predicted by conventional fracturing simulators. The difference is yet higher for the case of poorly consolidated formations (Pak, 1997). The theory for the construction of a fully coupled elastoplastic three-dimensional hydrofrac simulator, specifically conceived for unconsolidated rocks, is presented in this paper. This novel model calculates the dimensions and changes in shape of the fracture(s) being created during hydraulic fracturing operations. No assumptions are made regarding either shape or geometry of the crack(s). Three main failure criteria are used simultaneously in this model: tensile and shear stresses, and volumetric strain. Incremental forms of the governing equations of equilibrium and fluid flow are presented. The scheme chosen for solving this problem is the finite elements method, which allows both equations to be solved simultaneously at any instant in time. Résumé La fracturation hydraulique est une technologie qu’a été utilisé pour plus que 50 ans dans l'industrie pétrolière. Elle a été utilisée au début pour stimuler les formations dure et fragile que typiquement ont des perméabilités basses et un comportement élastique à peu près linéaire. Néanmoins, un segment plus important de l'industrie stimule actuellement des formations mal consolidées; où les suppositions d'élasticité idéale et de relativement petite fuite de fluide ne se tiennent pas raison (par exemple le Golfe de Mexique, l'Afrique d'ouest, Alaska, la Chine de l'est). Dans ces roches, la stimulation avec fracturation hydraulique a été utilisée pour plusieurs années pour contrôler et résoudre les problèmes critiques de production comme les dommages de formation et d’ensablement (causé pendant les opérations de l'accomplissement et forage). Bien que prospère, l'application de cette méthode n'a pas été accompagnée de techniques robustes pour le modelage de fractures. En outre, les augmentations à long terme de production n'ont pas été souvent concrétisées. En d'autre termes, les ingénieurs ont pu, via le procès et l’erreur, éviter les majeur problèmes ‘opérationnel’ mais avec aucune optimisation de tels traitements. Ainsi, la plupart des projets de fracturation hydraulique ont été exécuté dans des roches mal consolidées et ont rendu résultat totalement inattendu. Une récente étude mondiale sur les pressions nettes par le Consortium Delft pour Fracturer (Papanastasiou, 1997) a indiqué que les pressions nettes qu’ont été rencontré dans le champ sont environ 50% à 100% plus hautes que les pressions nettes prédites par les simulateurs fracturant conventionnels. La différence est pourtant plus importante pour le cas de formations mal consolidées (Pak, 1997). La théorie de construction d'un simulateur elastoplastic d’hydrofrac à trois dimensions entièrement couplé, en particulier conçu pour les roches non consolidés, est présentée dans ce papier. Ce nouveau modèle calcule les dimensions et les changements dans la forme de(s) fracture(s) étant créé pendant les opérations de fracturation hydraulique. Aucune supposition n’a été faites en ce que concernant la forme ou la géométrie

Jan 1, 2003

By D. Fukahori, K. Sugawara, A. Sato

X-ray Computed Tomography (CT) is a nondestructive imaging technique, and its efficiency is widely recognized. In the present paper, X-ray CT is successfully applied for the visualization of water permeation process in rock. A new experimental technique using a tracer, which mainly consists of Potassium Iodide (KI), is proposed, together with the analysis method of the velocity field. The permeation process and the velocity field in rock are concretely visualized and analyzed by considering the conservation of mass of the tracers. La tomographie calculée aux rayons X est une technique de la prise d'images non-destructive et son efficacité est largement reconnue. Dans le présent exposé, la tomographie calculée aux rayons X Radio est appliquée avec succès à la visualisation du procédé de perméation de l'eau dans la roche. Une nouvelle technique expérimentale, se servant d'un identificateur principalement constitué d'iodure de potassium (KI), est proposée avec la méthode de l'analyse du champ des vitesse. Le procédé de perméation et le champ des vitesse dans la roche sont visualisés concrètement et analysés en considérant la conservation de masse des identificateurs. Röntgen-Computer-Tomografie (CT) ist eine nicht-destruktive Bildverarbeitungstechnik, deren Effizienz weit anerkannt ist. In der vorliegenden Arbeit wird Röntgen-CT erfolgreich für die visuelle Darstellung des Wasser-Durchdringungsvorgangs im Fels eingesetzt. Eine neue experimentelle Technit mit einem Tracer, der hauptsächlich aus Kaliumiodid (KI) besteht, wird vorgeschlagen, zusammen mit der Analysemethode des Geschwindigkeitsfelds. Der Durchdringungsprozess und das Geschwindigkeitsfeld im Fels werden konkret visualisiert und analysiert, wobei die Bewahrung der Masse des Tracers berücksichtigt wird.

Jan 1, 2003

By S. C. Everett, I. S. Schache, P. A. Bannister, G. F. Balderson

The Pooncarie Project is located in the Murray Basin region of Australia. This region is a potential new mineral sands province. Due to the geological environment and the lithology of the deposit, these deposits have some technical challenges that need to be addressed prior to their successful development. Within the Pooncarie Project the Ginkgo deposit will be developed first. The technical challenges it presents include its geographical isolation, the requirement to remove substantial quantities of overburden as well as the processing issues raised by the highly weathered nature of the ilmenite family of minerals. Ore characterization bench scale testwork and bulk sample pilot plant programmes have been carried out and the data obtained used to design flowsheets for both the wet plant and mineral separation plant circuits with the flexibility to enable these plants to handle the variable heavy mineral assemblage. In addition to the solving of the processing challenges, technical issues such as removal of overburden for the minimum unit cost, the use of hyper saline water in the dredge pond and the provision of infrastructure, have had to be addressed. None the less, the orebodies making up the Pooncarie Project have many positive features including low slimes content, good rutile and zircon grades and the ability to recover most of the ilmenite family of minerals into acceptable TiO2pigment feedstocks. The development of the project is set to proceed with the establishment of mining operations on the Ginkgo orebody feeding a mineral separation plant at Broken Hill. The initial shipment of products is expected to occur in early 2005.

Jan 1, 2003

By J. Xiao, Y. Jiang, Y. Tanabashi, Z. Song

Modelling the effect of blasting-caused damage, anisotropy of rock masses and excavation sequence on deformational behaviour and stability of large-scale underground caverns is important in the design and information-oriented construction of the pumped storage power plant. A powerful three-dimensional numerical method that can be applied for that purpose is presented in this paper. Damaged range caused by blasting and mechanical properties of rock masses near to the walls of caverns are determined by using the back analysis approach in which three lines of the measurement results during the arch part excavation process were used to verified the simulations. Finally, applying the improved model and properties of rocks, the cavern stability and reinforcement effect of the preliminarily designed support system are also estimated for the safety in the bench excavation process. La création de modèles des effets relatifs aux dommages résultant des explosions, à l’anisotropie des masses rocheuses et à la séquence d’excavation quant au comportement à la déformation et à la stabilité des cavernes souterraines de grandes dimensions est une étape importante dans l’étude et la construction sur ordinateur de centrales hydrauliques à accumulation par pompage. Cet article traite d’une méthode numérique tri-dimensionnelle puissante applicable à cet effet. La gravité des dommages résultant des explosions et les propriétés mécaniques des roches à proximité des parois de la caverne sont déterminées par une analyse du fond dans laquelle les simulations sont vérifiées à l’aide de trois lignes de résultats de mesures prises durant le processus d’excavation de la partie arche. Finalement, la stabilité de la caverne et les effets du renforcement du système de support préalablement conçu sont estimés par application du modèle amélioré et des propriétés de la roche, pour application à la sécurité durant le processus d’excavation en gradins. Nachahmung der Wirkungen von durch Explosionen hervorgerufenen Schäden, Anisotropie der Gesteinsmassen und der Ausschachtungssequenz auf das Verformungsverhalten und die Stabilität großräumiger Untergrundhöhlen ist für das Design und den informationsorientierten Bau von Pumpenkraftwerken wichtig. Entsprechend der Vorgaben in dieser Arbeit kann ein leistungsfähiges, dreidimensionales numerisches Verfahren für diesen Zweck eingesetzt werden. Der durch Explosionen und die mechanischen Eigenschaften des Gesteins bedingte Schadensumfang im Bereich der Höhlenwände kann mit Hilfe eines retroversen Analyseansatzes bestimmt werden, bei dem die drei bei der Ausschachtung resultierenden Messlinien dazu genutzt wurden, die Simulationen zu bestätigen. Abschließend wurde außerdem durch Einsatz verbesserter Modelle und Gesteinseigenschaften die Auswirkungen vorläufig entworfener Unterstützungssystem auf die Höhlenstabilität und Verstärkungswirkungen hinsichtlich der Sicherheit bei Böschungsausschachtung abgeschätzt.

Jan 1, 2003

By S. J. Thomas, P. A. Lilly

With support from the Australian mining industry and the Federal Government, three Australian universities are collaboratively developing flexible-format, web-based course content and delivery in rock mechanics for undergraduate mining engineering students. This paper describes the educational philosophy behind the development and summarises other salient features of the Program. Mit der Unterstuetzung von der austlalischer Bergbauindustrie und der Bundesregierung, drei austlalische Universtaeten in Zusammenarbeit entwickeln flexibel Netzgengruendet auf Lehrganginhalt und Lieferung in Felsgestein fuer Bergbaustudenten. Dieses Schreiben erlautert das Unterrichtsphilosophie hinter der Entwicklung und Zusammenfassung anderer Hauptpunkte von diesem Programm" Avec l'assistance de l'industrie miniere australienne et du gouvernement federal , 3 universites Australiennes collaborent a la mise en place d'un programme de mecanique des sols pour etudiants- ingenieurs en mines. Ce programme serait a la fois flexible et accessible par Internet. Ce document decrit la philosophie pedagogique de ce projet et en souligne les characteres importants.

Jan 1, 2003

By N. Simpson

Low carbon 11.5% chromium stainless steels are finding increasing use in industry as square or rectangular tubing material for the construction of structures by welding. During processing, resistively welded circular pipes are bent into square or rectangular shapes. During this process longitudinal cracks can sometimes develop atone of the inner corners of the section. An investigation has shown that the processing of round into square tubing with very sharp corners can cause excessive cold working at the inner corners of the squared tube. This, together with the high tensile residual stresses and a susceptible microstructure due to the presence of grain boundary carbides, can result in brittle cleavage cracking. Measures that can be used to reduce the problem are described.

Jan 1, 2003

By D. McCarthy

Contract is a PC-based software program designed to satisfy the main features that have been identified to be lacking from cost estimation systems currently in place in the Australian coal industry. Contract was developed in conjunction with an Australian contracting company to refine the existing core structure used by the company for project evaluation. The key feature of Contract is the availability of analysis functions to explore multiple options within a contract project by altering identified variables. The ability to update project files has been incorporated into Contract to ensure that it is user-friendly and relatively simple to use. Lists of mining equipment and consumables are stored in MS ACCESS database files, along with the supplier details for each item. Each time a project is initiated there is a dynamic link to the database files and the most recent current information is retrieved and linked with the project. Contract provides an option to calculate the changes in metre unit cost as a function of the average development cost. Keywords: Contracting, cost estimation, sensitivity analysis.

Jan 1, 2003

By F. Pinto, J. V. Lemos, A. Sousa, L. Ribeiro e Sousa

The Rossio railway tunnel was built in 1890 crossing several formations involving limestones, basalts and also sandy and clayey formations. Due to the fact that it is an old underground structure rehabilitation and repair works were performed, namely at Km 0,900 and in a zone crossed by a new tunnel from the Lisbon Metro. Reinforcement support systems were designed in the Rossio tunnel in order to prevent its stability. In this paper, repair works and anchor tests performed at km 0,900 are presented, as well as the monitoring system implemented in order to observe the structural effects induced by the construction of the works. For the interpretation of the obtained information complex 3D models was built, permitting the simulation of the sequential excavation scheme used, non-linear behaviour of the different formations, and the support systems used. Der 1890 erbaute Rossio Eisenbahntunnel durchoertert mehrere Formationen, einschliesslich einer Kalkstein-, Basalt- sowie einer sandigen und tonigen Formation. Auf Grund des Alters des unterirdischen Bauwerks wurden Instandsetzungs- und Reparaturarbeiten im Bereich km 0,900 sowie im Kreuzungsbereich mit einem neuen Tunnel der Lissabonner U-Bahn durchgeführt. Aussteifungssysteme wurden entworfen, um die Stabilität des Rossio Tunnels zu gewährleisten. Im Folgenden werden die Instandsetzungsarbeiten und Anker Tests im Bereich km 0,900 sowie das Messystem zur Ueberwachung der strukturellen Auswirkungen der Bauarbeiten dargestellt. Zur Interpretation der gewonnenen Informationen wurden komplexe 3D Modelle entwickelt, die eine Simulation des Bauablaufs und die Anwendung nichtlinearer Stoffgesetze fuer die verschiedenen Formationen und Aussteifungssysteme ermöglichten. Le Tunnel ferroviaire du Rossio a été construit en 1890, traversant des différents terrains comme des calcaires, des basaltes et aussi des formations limoneuses et sableuses. Dû à l’ancienneté de l’ouvrage, des travaux de réhabilitation et réparation ont été faits, nomment au km 0,900 et dans la zone traversée par le nouveau tunnel du Metro de Lisbonne. Des systèmes de support renforcé ont été conçus pour le Tunnel du Rossio de façon à rassurer sa stabilité. Dans ce papier, on présente les travaux de réparation et les essais d’ancrage réalisés au km 0,900, et aussi, le système d’auscultation mise au point pour l’observation des effets structuraux induits par les travaux. De façon à interpréter l’information résultant de l’observation, des modèles 3D complexes ont été utilisés, permettant la simulation de la méthode séquentielle de l’excavation, du comportement non - linéaire du terrain et, aussi les systèmes de support utilisés.

Jan 1, 2003

By R. Peroni, J. Kopp

Mine planning and scheduling is based on using a geological model for the deposit. Blocks are used to discretize the deposit into mineable volumes where grade values are assigned. Traditional estimation techniques such as kriging or inverse distance weighting are frequently used for this task where an interpolated value is calculated within a discrete volume. This group of block grades is the input for sequence optimizers, which base their decision on the economical value of a given block. Ultimately, the economical value of a block depends on its grade, making mine sequencing sensitive to all estimated values. If one looks to a block not as a single grade but as a set of equally possible grades, its economical value will change as different grades can be assigned to it. Stochastic simulation is known to provide the tools to assess grade variability, which makes it possible to generate equally probable values in a block. Different grade block models can thus be built and multiple sequencing alternatives are observed by running the optimizer for these distinct inputs. The results demonstrate that the methodology is adequate for risk assessment and proves to be useful for mining project sensitivity analyses. Differences in the project net present value showed that there is little difference between the two simulation methodologies (sequential Gaussian simulation and sequential indicator simulation) applied. The process is demonstrated using a Brazilian kaolin deposit. Keywords: geostatistical simulation, mine planning, sequencing, risk assessment, open pit optimization.

Jan 1, 2003

A well known rock mass classification system has been altered slightly to address the issues found under remnant mining conditions. By detail study of the expected fracture patterns and local geology, the rock mass is classified to indicate the condition of the hanging wall prior to mining. The risk level of each mining step is evaluated by calculating input parameters for computer simulations from the actual rock mass condition. Seismic activity is catered for by the understanding that large event rates and large magnitude events reduce the quality of the local rock mass and that the rock mass stiffness should be adapted accordingly. A case study is presented to test parts of the protocol. Un système connu de classification des masses rocheuses a été légèrement modifié pour faire face aux questions posées par les conditions d’extraction de débris. Une étude détaillée des diagrammes de fragmentation et de la géologie locale permet de classer la masse rocheuse pour indiquer la condition du toit avant l’extraction. Le niveau de risque de chaque étape minière est évalué en calculant les paramètres d’entrée pour simulation par ordinateur à partir de la condition réelle de la masse rocheuse. L’activité sismique est prise en compte avec la réalisation que les taux de larges évènements et les évènements de large magnitude réduisent la qualité de la masse rocheuse locale et que la raideur de la masse rocheuse doit donc être adaptée. Une étude de cas est présentée pour tester des sections du protocole. Ein sehr bekanntes Gesteinsmassenklassifikationssystem wurde abgeändert um die Probleme zu behandeln die unter Restabbaukonditionen angetroffen werden. Durch detaillierstes Studium der der zu erwartenden Bruchmuster und der lokalen geologischen Verhältnisse wird die Gesteinsmasse in Hinblick auf die Konditionen der Flözoberseite klassifiziert. Das Risikoniveau für jeden Abbauschritt wird durch die Eingabeparameter aktuellen Gesteinsmassenkondition für die Computersimulation evaluiert. Für die Seismische Aktivitäten wird Sorge getragen durch das Verständnis, daß große Ereignisraten und Ereignisse hoher Größenklassen die Qualität der lokalen Gesteinsmasse reduzieren und daß die Gesteinsmassensteifheit entsprechend adaptiert werden sollte. Eine Fallstudie um Teile des Protokolls zu testen wird präsentiert.

Jan 1, 2003

Due to the reduction in frictional resistance, the characteristics of joint infill have a major role to play on rock mass instability. This paper elucidates the laboratory behaviour of graphite infilled joints based on a large-scale shear apparatus under constant normal stiffness (CNS). Discontinuities in a graphite mine have been simulated using high strength gypsum plaster, with the joints infilled with compressed graphite layers. The Fourier series was employed to characterize the joint surface, and the method of using the Fourier coefficients for the prediction of dilation and normal stress with displacement is explained. Die Charateristik von Verbindungsfüllungen hat einen wichtigen Einfluss auf Felsmassenstabilität aufgrund der Verringerung des Reibwiderstandes. Diese Veröffentlichung untersucht das Verhalten von Graphit gefüllten Verbindungen im Labormaßstab mit einer Methode die auf einem gross-umfang Apparateprinzip unter konstanter Normal-Steifheit beruht. Unregelmässigkeiten in einer Graphit Mine wurden mit Gypsum Gips von hoher Festigkeit simuliert, die Verbindungen wurden mit kompressierten Graphitschichten gefüllt. Fourier Reihen wurden angewandt um die Verbindungs Fläche zu Characterisieren. Die Methode die verwendet wurde um die Ausdehnung und Normalkraft mit der Verschiebung mit Hilfe von Fourierkoeffizienten zu bestimmen wird beschrieben. Due à diminution des résistances par frottements, les caractéristiques des joints de remplissage joue un rôle majeur sur les instabilités de la roche. Cet article étudie le comportement en laboratoire des joints de remplissage en graphite à partir d’un dispositif de friction à grande échelle sous rigidité normale constante. Les discontinuités dans une mine de graphite ont été simulées grâce à un plâtre à haute teneur en gypse, dont les joints ont été remplis de couches de graphite compressées. La caractérisation de la surface des joints a été réalisée avec les séries de Fourier. La méthode utilisant le coefficient de Fourrier pour la prédiction de la dilatation et de la compression en fonction du déplacement est également expliquée.

Jan 1, 2003

By D. Boldini, R. Lackner, H. A. Mang

ABSTRACT: In this paper, the strong interaction between the hardening shotcrete lining and the surrounding ground in NATM tunneling is investigated by means of axisymmetric analyses, accounting for the three-dimensional nature of the excavation process. The effect of the hydration of shotcrete on strength, stiffness, chemical shrinkage as well as microcracking and creep are accounted for. For the description of the mechanical behavior of the ground, a multi-surface plasticity model is employed. The performed analyses of the excavation process provide insight into the influence of each phenomenon accounted for in the material model for shotcrete on the response of the ground-shotcrete compound structure. ZUSAMMENFASSUNG: In diesem Beitrag soll die Interaktion zwischen dem erhärtenden Spritzbeton und dem Boden auf der Basis axisymmetrischer Berechnungen untersucht werden. Derartige Berechnungen ermöglichen die Berücksichtigung des drei-dimensionalen Charakters des Vortriebprozesses. Die Auswirkung der Hydratation auf die Entwicklung der Festigkeit, Steifigkeit und der chemischen Schwindverzerrungen, sowie das Reißen und das Kriechen des Spritzbetons wurde berücksichtigt. Das mechanische Verhalten des Bodens wurde mittels eines Mehrflächenplastizitätsmodells simuliert. Die durchgeführten Berechnungen des Vortriebprozesses geben Einblicke in die Auswirkungen der Spritzbetoneigenschaften auf das Tragverhalten des Boden-Spritzbeton-Komposits. RÉSUMÉ: La stricte interaction entre le soutènement en béton projeté durcissant et le terrain dans un tunnel creusé avec la NATM est étudiée par des analyses axisymétriques, compte tenu de la nature tridimensionnelle des processus de creusement. Les effets de l’hydratation du béton sur la résistance, la rigidité et la contraction chimique, ainsi que sur la micro-fissuration et le fluage, sont mis en compte. Pour la description du comportement mécanique du terrain on emploie un modèle de plasticité multi-surface. Les analyses conduites mettent en évidence l’influence de chaque phénomène considéré dans le modèle constitutif du béton projeté sur la réponse de la structure composite terrain-béton projeté.

Jan 1, 2003

By W. Wittke, J. Gattermann

ABSTRACT: One alternative to close a radioactive waste repository in rock salt is the construction of a “Cross Section Closure (CSC)“ sealing barrier. The proposed material for the CSC is highly compacted bentonite. To investigate the swelling behaviour of a highly compacted bentonite a large number of laboratory tests were performed. In addition, large scale model test were carried out to demonstrate the development of a nearly homogeneous and isotropic swelling pressure. The results of the large scale model tests were interpreted numerically based on the models for stress-strain behaviour and water uptake which are implemented in the finite element codes FEST03 and HYDOPO. The investigations show a good agreement of the results of the model tests and the corresponding analyses and show, that the theoretical models are capable of describing the behaviour of sealing structures based on highly compacted bentonite. ZUSAMMENFASSUNG: Eine Möglichkeit für den Verschluß eines Endlagers für radioaktive Abfälle im Steinsalz ist die Konstruktion einer Querschnittsabdichtung aus hochverdichtetem Bentonit. Zur Untersuchung des Quellverhaltens von hochverdichtetem Bentonit wurden eine große Anzahl von Laborversuchen durchgeführt. Um die Entwicklung eines nahezu homogenen und isotropen Quelldrucks nachzuweisen, wurden darüber hinaus auch Modellversuche in größerem Maßstab durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Modellversuche wurden im Hinblick auf die Wasseraufnahme und das Spannungs-Verformungsverhalten mit Hilfe numerischer Berechnungen mit den finite Element Programmen FEST 03 und HYDOPO interpretiert. Die Untersuchungen zeigen gute Übereinstimmungen zwischen Versuchs- und Berechnungsergebnissen. Die numerischen Modelle sind somit geeignet, das Verhalten von Abdichtungsbauwerken aus hochverdichtetem Bentonit zutreffend zu beschreiben. RÉSUMÉ: Une possibilité pour fermer un dépôt final de déchets radioactifs dans sel gemme est la construction d'un étanchement de coupe transversale, fabriqué de bentonite fortement compacté. Pour étudier le comportement de gonflement de bentonite fortement compacté, de nombreux essais en laboratoire ont été exécutés. En outre, des essais sur modèle sur une plus grande échelle ont aussi été exécutes afin de prouver le développement d'une pression de gonflement à peu près homogène et isotrope. Les résultats de ces essais sur modèle étaient interprétés en vue de l'absorption d'eau et du comportement contraintes-déformations par le moyen de calculs numériques avec les programmes d'éléments finis FEST03 et HYDOPO. Les études montrent de bonnes conformités entre des résultats d'essai et de calcul. Les modèles numériques sont ainsi capables de décrire justement le comportement d'ouvrages d'étanchement fabriqués de bentonite fortement compacté.

Jan 1, 2003