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By D. A. Bruce

The paper describes the construction of 5 plugs to resist high water heads at depth within the South Deep Gold Mine, Randfontein, South Africa. A total of 20 segments were involved to create these plugs, which were 7.5 m long at the 58 Level and 6.25 m long at the50 Level. Emphasis is placed on the QA/QC and verification methods, which were developed and governed all phases of the work, from initial rock preparation and pregrouting through to the final grout tightening of the rock/plug interface and the surrounding rock. This paper is one in a series of papers detailing other aspects of the project, which was constructed largely between May 2001 and August 2003.

Jan 1, 2006

By R. Altindag

The rock brittleness is one of the most important rock properties that affect the drill-ability of rocks. It is supposed that the increase in rock brittleness causes the increase in penetration rate. The drill-ability of rocks depends on many factors. These factors can be separated as two parts depending on a machine, bit type, rotational speed, thrust, blow frequency, flushing, and rock properties, brittleness, compressive strength, structure, hardness, etc. In this paper, the relationship between brittleness and drill-ability index, which is used in the prediction analysis of the penetration rate of rotary blast hole drills, were examined using regression analysis. It is also seen that significant correlations exist between brittleness and the drill-ability index.

Jan 1, 2002

By G. H. Grange

The control of dust from mine dumps by G. H. GRANGE Pr. Eng., B.Sc. (Min. Eng.) (Rand) (Fellow) This paper gives a resume of the early attempts to control dust from mine dumps, leading up to the research project undertaken by the Chamber of Mines ResearchLaboratories to explore the possibilities of establishing vegetation on dump surfaces. The ultimate success of this work and details of the principles involved are outlined. Also given are a brief history of the event that culminated in the introduction of the Atmospheric Pollution Prevention Act in 1965, details of the control of dust in terms of this Act, and a short summary of the dust-control work.

Jan 3, 1973

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 SAIMM Journal

COLLOQUIUM ON COMMINUTION The Institute has arranged a colloquium on the above topic to be held on 13th March, 1973, at Kelvin House. The following papers will be presented: 'Peripheral Discharge Mill', by A. H. Mokken, Union Corporation Limited

Jan 1, 1974

This paper describes the integration of the mineral resource management philosophy within strategic long term planning at Anglo Platinum Limited. Consideration is given to the philosophy, processes, techniques and supporting systems.

Jan 1, 2007

By J. -H. Wu, S. Nishiyama, Y. Ohnishi

The behaviors and stress distributions of the inclined jointed rock masses with different dip angles obtained from DDA are compared to the results of laboratory tests. By calculating the block stress distributions, it is confirmed that DDA can reproduce the arching around the trap door when lowering the trap door. The shapes of arching change with the angles of inclined layers. In addition, the earth pressures acting on the trap door shows non-symmetrical distributions when the layers are not horizontal. The stress concentration occurs in one side of the rock masses close to the trap door. Furthermore, the surface settlements are also related to the inclined angle, and the loosening zone in rock masses can be different from Terzghi’s theory [1]. Since, simulations have good agreements with the laboratory test , it demonstrates the applicability of DDA to explain the mechanical behaviors of tunnel, such as arching phenomenon, non-symmetrical earth pressure distributions acting on the trap door, and the surface settlement profile in the jointed rock masses. Dans cet article est décrite l’étude numérique du perçage d’un tunnel dans un massif de couches rocheuses jointes inclinées. La simulation à l’aide de l’Analyse de Déformation Discontinue (DDA), en faisant varier l’angle d’inclinaison des couches de roche, nous apporte des résultats en termes de distributions de contraintes et de comportement des couches, résultats qui sont ensuite comparés avec des résultats de tests en laboratoire. Les résultats confirment le fait que la DDA est capable de reproduire le phénomène d’arcage autour de la trappe lorsque la trappe s’abaisse. Les formes d’arcage varient selon l’angle d’inclinaison des couches de roche. Par ailleurs, lorsque les couches ne sont pas horizontales, la distribution de pression agissant sur la trappe est assymmétrique. La concentration de contraintes se produit du coté proche de la trappe. De plus, les tassements de surface dépendent eux aussi de l’angle d’inclinaison. En conséquence, les résultats de simulation sont en accord avec les tests en laboratoire, ce qui prouve que la DDA permet d’expliquer des comportements mécaniques du tunnel tels que l’arcage, les distributions assymmétiques de pression du sol sur la trappe, ainsi que le profil du tassement de surface dans la masse de roches jointes. Dieser Beitrag beschreibt eine numerische Studie über Tunnel im geklüftetem Fels. Das Verhalten und die Druckverteilungen in den unterschiedlich geneigten und geklüfteten Felsenmassen wird mit Hilfe des Discontinuous Deformation Analysis Programms (DDA) simuliert, und mit Laborversuchen verglichen. Die Resultate bestätigen, dass DDA der Gewölbewirkung im „Trapdoor“ Experiment gut reproduzieren kann. Die Form des Gewölbes, ändert sich mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der Schichten. Bei geneigten Schichten entstehen unsymmetrische Druckverteilungen. Auch die Oberflächenabsenkung ist von dem Neigungswinkel abhängig. Die gute Übereinstimmung der Simulationen mit den Laborversuchen zeigt, dass die DDA-Methode gut geeignet ist, um das mechanische Verhalten von Tunneln, wie z.B. den Effekt der Gewölbewirkung, die unsymmetrischen Druckverteilungen bei geneigten Schichten, oder die Oberflächenabsenkung in geklüfteten Felsenmassen, zu erklären.

Jan 1, 2003

By R. M. Spang

Abstract Between the German city of Dresden and the Czech capital Prague a 4-lane highway is under con-struction. At the outskirts of Dresden it will cross the narrow and deeply eroded Weißeritz Valley by a bridge. Two twin tube tunnels under oblique angles join the bridge out of the rocky valley flanks. The different geotechnical conditions of these 4 tunnel portals, their design and construction are described within this publication. The two southern portals of the tunnel Dölzschen are situated within a vertical 65 m high former quarry slope, 25 m above the valley floor. The slope proved instable due to toppling failure and exposed serious rockfall risks. Systematic anchoring, scaling, rock bolting, netting and filling under extreme access conditions eliminated these risks. Tunnel excavation started from the slope surface without any pre-cut or conventional portal construction. The opposite northern portals of the tunnel Coschütz are situated in more gentle rock slopes. After removal of debris, excavation of the eastern tunnel started in a 30° slope striking oblique to the driving direction, without any precut, too. Because of the gentle slope inclination the cross section was not earlier completely covered by rock than 30 m behind. The western tunnel started from an optimized short, narrow and steep precut. Its flanks were stabilized by reinforced shotcrete and rock bolts. Because of the small distance between the tubes rock bolts were drilled into the cross section of the neighboring tunnel. Tunnel excavation was made by drill and blast operation, preliminary support consisted of steel arches, reinforced shotcrete and radial rock bolts. Thorough survey of the bolt’s coordinates and direction prevented them from meeting each other. Rock bolts were of the permanent type to prevent the final lining from being obliquely loaded. Systematically arrayed measuring devices checked deformations of slopes and tunnels. Zusammenfassung Der Neubau der Bundesautobahn A 17 wird Dresden und Prag miteinander verbinden. Die vierspurige Autobahn quert westlich von Dresden das enge und tief eingeschnittene Tal der Wilden Weißeritz mit einer Brücke. An beide Brückenwiderlager schließen mit schiefwinkligem Anschnitt doppelröhrige Tunnel an, deren Portale in den felsigen Talflanken liegen. Die unterschiedlichen geotechnischen Verhältnisse, die Überlegungen für einen jeweils optimalen Entwurf und der Bau der portalnahen bergmännischen Tunnelabschnitte sind Gegenstand dieser Veröffentlichung. Die Südportale des Tunnels Dölzschen liegen in einer vertikalen, 65 m hohen Felswand, 25 m über dem Talgrund. Die Felswand erwies sich als global kippgefährdet, außerdem lagen flächig verteilte erhebliche Steinschlag- und Felssturzrisiken für Bau und Betrieb vor. Die Kippgefahr wurde durch ein Systemraster aus vorgespannten Felsankern, die Steinschlag- und Felssturzrisiken durch bergsteigerisches Beräumen mit dem Brecheisen, Felsnägel und Steinschlagschutznetze eliminiert. Der Tunnelausbruch begann von einer Vorschüttung direkt in der Felswand ohne Voreinschnitt im Schutz einer kurzen Luftbogenstrecke. Die gegenüberliegenden Nordportale des Tunnels Coschütz befinden sich in wesentlich flacheren Hängen. Nach dem Aushub einer mehrere Meter dicken Abraumhalde begann der Tunnelausbruch der östlichen Röhre asymmetrisch mit einer Luftbogenstrecke in einer spitzwinklig zur Vortriebsrichtung streichenden, 30° mit dem Vortrieb steigenden Felsfläche, ebenfalls ohne Voreinschnitt. Wegen der flachen Neigung der Böschung war der Tunnelquerschnitt erst nach 30 m vollständig überdeckt. Für den Vortrieb der westlichen Tunnelröhre mussten erst eine zwischen den Röhren vorhandene Felsnase teilweise abgetragen, die westlich anschließende zurückspringende Felswand vertikal gestellt und gesichert und Felsaushub in der rechten Flanke getätigt werden. Der damit entstehende Voreinschnitt wurde so kurz wie möglich und ohne seitliche Arbeitsräume ausgeführt. Die Sicherung der Böschungen erfolgte mit bewehrtem Spritzbeton und Felsnägeln. Wegen des geringen Abstands der beiden Röhren wurden die unteren Lagen der radialen Ausbruchsicherung durchgeankert. Der Tunnelvortrieb begann im Schutz eines geankerten Portalkranzes und ebenfalls von einer Luftbogenstrecke aus.

Jan 1, 2003

The paper examines the design issues associated with the integration of mineral processing within underground mining systems. It demonstrates conceptual integrated system design options appropriate to a range of geological scenarios. Particular reference is then given to a case study of stoping in narrow base metal veins. The performance of such integrated systems in terms of productivity, economic and environmental criteria is demonstrated by means of simulation. Particular attention is given to the potential benefits to mine waste management. Processing technologies appear to offer genuine potential benefit, whilst underground mining methods may need to evolve further to facilitate full integration. This paper is based on industry supported research aimed at developing selective and clean underground mining systems.

Jan 1, 2003

By R. Kus´

The paper presents the comments on the advantages of implementing an integrated system of managing mining exploitation in hard coal mines, as well as the comprehensive integration of information on the process of deposit exploitation with economic data, so as to achieve an optimum technical and economic effects. The principles of constructing the production management system have been presented, thanks to which the management boards are provided with reliable technical and economic information on a mining company via information technology. The strategic direction of a company’s operation may currently be verified according to the external conditions that change over time (the information on the deposit, force majeure events, changing expectations of customers, etc.).

Jan 1, 2003

By V. Labiouse, P. K. Kaiser, F. Descoeudres, F. Rojat

In this paper some failure phenomena observed in the crossing of brittle rock formations at the Lötschberg base tunnel are presented. A brittle failure criteria, recently developed by Canadian researchers, is applied through finite element calculations together with a semi-empirical failure criterion, to explain these behaviours. Good agreement is found between predicted and observed failures at the tunnel walls. This study also shows some of the limitations of this approach. Dans cet article sont présentés certains phénomènes de rupture observés durant la traversée de zones de roches fragiles lors de l’excavation du tunnel du Lötschberg. Un critère de rupture développé récemment par la recherche canadienne est utilisé à travers des calculs par éléments finis. En parallèle, les résultats sont comparés avec ceux d’un critère semi-empirique. Au niveau des parements, l’ampleur des ruptures observées est assez proche des résultats de calcul. Cette étude a également permis de mettre en avant certaines limites de l’approche choisie. In diesem Artikel werden verschiedene Brucharten dargestellt, die bei der Durchfahrung von sprödem Gestein im Rahmen des Ausbaus des Lötschberg-Basistunnels beobachtet wurden. Zur Erklärung des vorliegenden Verhaltens wurden die erst kürzlich in Kanada entwickelten Theorien zur Beschreibung von Sprödbrüchen herangezogen und bei der Berechnung mittels der Finite-Elemente-Methode und eines semi-empirischen Kriteriums angewendet. Die so vorhergesagten Versagenszonen an den Tunnelwänden stimmen mit den Beobachtungen gut überein. Die Studie hat auch dazu beigetragen, die bei der Anwendung des Lösungsansatzes angetroffenen Schwierigkeiten aufzuzeigen.

Jan 1, 2003

By T. Nishimura, H. Kiyama, K. Wakimoto

Discussion on the load bearing capacity of ground and the stability of tunnel is presented. We derive a simplified solution of a circular lined-tunnel in an elastic ground. The solution results in a better understanding of characteristic curves. Use of DEM allows us to consider effects of possible yield of the overstressed zone around the tunnel and inherent discontinuity of ground on the curves. Diskussion auf der Last Tragfähigkeit Bodens und die Stabilität des Tunnels wird dargestellt. Wir leiten eine vereinfachte Lösung eines kreisförmigen Ausbautunnels in einem elastischen Boden ab. Die Lösung ergibt ein besseres Verständnis der Kennlinien. Um Gebrauch DEM erlaubt uns, zu betrachten Effekte des möglichen Ergebnisses der überbetonten Zone den Tunnel und zugehörige Unstimmigkeit des Bodens auf den Kurven. La discussion sur la portance de charge de la terre et de la stabilité du tunnel est présentée. Nous dérivons une solution simplifiée d'un revêtement-tunnel circulaire dans une terre élastique. La solution a comme conséquence une meilleure compréhension des courbes caractéristiques. L'utilisation de DEM nous permet de considérer des effets du rendement possible de la zone surchargée autour du tunnel et de la discontinuité inhérente de la terre sur les courbes.

Jan 1, 2003

By K. G. Tshilombo

It should be possible to use an oxygen probe to follow iron removal during converting, if local equilibrium is established between iron in the matte and the iron oxides in the fayalitic slag. The oxygen activity is expected to increase strongly as the iron content of the matte decreases (and the iron activity in the matte drops) while the iron oxide activity in the slag remains constant. To test this idea, oxygen activities were measured in synthetic mattes (made up of mixtures of Cu2S, FeS and Ni3S2) when in contact with silica saturated SiO2-FeO slags, and silica and (initially) magnetite saturated SiO2-FeO-Fe3O4slags. The measurements were performed on laboratory scale at 1250°C, using an oxygen probe consisting of an MgO-stabilized zirconia electrolyte and Fe/FeO reference, and containing the sample in a silica crucible. Electrical contact to the matte was by means of a platinum wire. The measured oxygen activity was sensitive to the iron content of the matte, and insensitive to the composition of the gas atmosphere over the melt. The measured oxygen activity was generally close to that predicted by Fact Sage calculations. This indicates that such oxygen activity measurements could be useful to monitor iron removal during converting of nickel-copper-iron mattes.

Jan 1, 2007

By T. D. Mailula

Paper written on project work carried out in partial fulfilment of M.Sc.(Chemical Engineering) degree Chromite and talc are two major gangue minerals in platinum bearing UG2 ore processed from the Bushveld Complex in South Africa. During flotation, talc is effectively depressed by the addition of depressants. Chromite, on the other hand, is considered to be hydrophilic, its recovery is believed to follow water recovery and therefore recovered by entrainment only. In certain cases it has been shown that chromite can be activated by the reagent suite and hence is made amenable to true flotation. The aim of the work was to investigate the effect of the addition of copper sulphate as an activator and the effect of the depressant type and dosage on the recovery of chromite. The results of these experiments showed that copper sulphate, at higher dosages, activated the chromite. Low dosages of copper sulphate resulted in no chromite activation. This was observed at low depressant dosages of both IMP4 (guar gum) and KU5 (carboxymethyl cellulose (CMC)). When the depressant dosages were increased, at higher copper sulphate dosages, it was observed that the activated chromite was depressed by IMP4, but that the activation was still significant with the use of KU5. The activation of the chromite is attributed to the form of the copper species present in the solution and on the mineral surfaces at pH = 9 enhancing collector adsorption and thereby increasing hydrophobicity. These species were not measured directly and it is recommended that this should be further investigated using surface mineral techniques. Keywords: flotation; depressants; chromite; copper sulphate

Jan 1, 2003

The EMEM Awards of the Department of Minerals and Energy (DME) were formally launched on 3 March 2000 by Ms Susan Shabangu, Deputy Minister at the Department?s Mineralia Centre in Pretoria. The launch was attended by invited guests from the mining and aggregate industries ,representatives of the Patron Organisations (see below),non- government and scientific organizations, the media, other government departments involved with mining environmental management and members of staff of the DME both nationally and regionally.

Jan 1, 2000

By C. Haberfield, J. Szymakowski

Recent studies by the authors into the behaviour of jointed rock masses using direct shear testing have confirmed that joint spacing has a significant effect on rock mass strength. The rock mass failure envelopes assessed from these tests have been compared to failure envelopes obtained using the Hoek-Brown GSI criterion. Good agreement between measured and estimated GSI strength envelopes where obtained when joint spacing was considered in the assessment of GSI. Les études récentes conduites par les auteurs sur le comportement des joints rocheux employant l'essai direct de cisaillement ont confirmé que l'espacement a un effet significatif sur la force de la masse rocheuse. Les enveloppes de ruptures obtenues pour ces essais ont été comparées à l'enveloppe de rupture obtenue en utilisant le critère GSI Hoek-Brown. Une bonne corrélation a été constatée entre les enveloppes obtenues expérimentalement et les enveloppes calculées par la méthode GSI quand l'espacement des joints a été pris en considération dans l'évaluation de GSI. Kuerzliche Untersuchungen der Autoren betreffs Reaktionen von gebrochenen Felsmassen zu direkter Scherkraft, bestaetigen, dass die Abstaende von Rissen einen deutlichen Einfluss auf den Widerstand der Felsmassen hat. Die Bruchbereiche der Felsmassen die von diesen Untersuchungen entwickelt wurden, wurden verglichen mit den Bruchbereichen, die man mit der Anwendund der Hoek-Brown GSI Formulierung erhaelt. Eine gute Uebereinstimmung zwischen gemessenen und errechneten GSI Festigkeitsbereichen wurde erzielt, wenn der Abstand der Risse in der Berechnung der GSI in Betracht gezogen wurde.

Jan 1, 2003

By M. Lu, E. Broch

Abstract: The formation and mechanism of rock cavern roof arches are studied and effects of rockbolts reinforcement are evaluated. It is concluded that a self-supported roof arch may be formed by the excavation. To stabilize such a roof arch, fully grouted rockbolts are effective. Tensioned cable anchors may have a negative influence on the arch stability. Zusammenfassung: Die Formation und der Mechanismus von Deckenbögen in Bergkavernen wird studiert und der Effekt von Verstärkung mit Bergbolzen wird bewertet. Es wird festgestellt, dass die Exkavation einen selbst-stützenden / freitragenden Deckenbogen formen kann. Eingegossene Bergbolzen sind effektiv um einen solchen Deckenbogen zu stabilisieren. Spannkabel können unter Umständen eine negative Einwirkung auf die Stabilität des Bogens haben. Résumé: Le mécanisme et la formation de voûtes dans les cavernes rocheures sont étudiés et l'effet du renforcement par boulonnage est évalué. Nous arrivons à la conclusion qu'une voûte autosupportêe peut être formée par excavation. Des boulons entièrement scellés par coulis de bêton s'avèrent efficaces pour stabiliser de telles voûtes. Les tirants d'ancrage peuvent quant à eux nuire à la stabilité de la voûte.

Jan 1, 2003

By Harushige Kusumi, Yuzuru Ashida, Toshiki Watanabe, Toshifumi Matsuoka

ABSTRACT: The technique of various kinds of numerical analysis offered remarkable results to explication of many rock mechanical phenomena. These techniques regarded a rock stratum as a continuum body and solved the governing equation of continuum mechanics by using finite differ-ence method, finite element method and/or others. Using numerical analysis based on continuum mechanics, however, the simulations of destruction phenomena caused by elastic waves and on the other hand, the elastic wave propagation which generated by fracturing events are quite difficult. In this paper, we express a rock stratum by a granular body model and develop a simulation tech-nique can simulate both wave phenomena and destruction phenomena at once. The DEM (discrete element method) simulation results are compared with finite difference solutions of elastic wave equation. Furthermore, we simulate Hopkinson effect by this proposed method. Hopkinson effect is famous as a destruction phenomenon caused by elastic wave propagation. ABRISS: In dieser Studie drücken wird eine Felsschicht durch ein Granularkörpermodell aus und entwickeln eine Simulationstechnik, die sowohl Wellenphänomene als auch Zerstörungsphänomene simulieren kann. Die Ergebnisse der Simulation mit DEM (Diskrete-Elemente-Methode) werden mit denen der Finit-Differenz-Lösung von Gleichungen elastischer Wellen verglichen. Desweiteren simulierten wir den Hopkinson-Effekt mit dieser vorgeschlagenen Methode. Der Hopkinson-Effekt ist als Zerstörungsphänomen berühmt, verursacht durch Fortpflanzung elastischer Wellen. RESUME: Dans cette étude, nous exprimons un lit de roches par un modèle à corps granulaire et développons une technique, permettant de simuler d'un coup le phénomène des ondes et le phé-nomène de destruction. Les résultats de la simulation DEM (méthode d'éléments discrets) sont comparés aux solutions à différence finie de l'équation d'ondes élastiques. En outre, nous simulons l'effet d'Hopkinson par la méthode proposée. L'effet d'Hopkinson est connu comme phénomène de destruction, causé par la propagation d'ondes élastiques.

Jan 1, 2003

By M. Kwasniewski, M. Takahashi

Prismatic samples of a medium-grained sandstone from Slask Colliery (Upper Silesian Coal Basin, Poland) were tested under uniaxial compression, conventional triaxial compression and true triaxial compression conditions. The conventional triaxial compression tests were carried out at confining pressure (p) equal to 12.5, 25.0 and 37.5 MPa. In the true triaxial compression tests the minimum principal stress (s3) was equal to 25.0 MPa and the intermediate principal stress (s2) was 1.5, 2 and 2.5 times higher than s3. Results of the studies show that confining pressure strongly inhibited dilatant behavior of rock samples tested under conventional triaxial compression conditions; the increasing confinement resulted in the growing compaction of the rock material. The effect of dilatancy was also highly suppressed by the intermediate principal stress. While important dilatant, negative volumetric strain corresponded to the peak differential stress at low intermediate principal stress conditions, at high intermediate stresses the rock material was damaged to much lesser extent. As a result, faulting of rock samples in the post-peak region was much more violent and was accompanied by a strong acoustic effect. Les échantillons parallélépipédiques du grès à grains moyens de la mine ‘Slask’ (Bassin Houiller de Haute Silésie, Pologne) ont subi les essais de compression monoaxiale (compression simple), de compression triaxiale conventionnelle (compression triaxale de révolution) et de compression triaxiale vraie. Les essais de la compression triaxiale conventionnelle ont été effectués à la pression de confinement de 12,5, 25,0 et 37,5 MPa. Dans les essais de compression triaxiale vraie la contrainte principale minimale (s3) était de 25,0 MPa et la contrainte principale intermédiaire (s2) était 1,5, 2 et 2,5 fois supérieure de s3. Il résulte des essais que la pression de confinement inhibe fortement le processus de dilatance dans les échantillons testés dans les conditions de compression triaxiale conventionnelle; l’augmentation de la pression provoquait l’augmentation du compactage du matériau rocheux. Le phénomène de dilatance était également limité de façon significative par la contrainte principale intermédiaire. Alors que l’importante déformation volumique négative correspondait à la contrainte différentielle ultime avec les faibles contraintes principales intermédiaires, dans les conditions de fortes contraintes intermédiaires, le matériau rocheux subissait l'endommagement de façon beaucoup moins importante. En résultat, la rupture des échantillons rocheux au stade post-maximum était beaucoup plus violente et accompagnée d’un fort effet acoustique. Prismatische Probekörper des mittelkörnigen Sandsteines aus dem Bergwerk ‘Slask’ (das Oberschlesische Kohlengebiet, Polen) wurden unter der einaxialen Druckbeanspruchung, konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung und der echten dreiaxialen Druckbeanspruchung geprüft. Konventionelle dreiaxiale Druckversuche wurden bei dem Manteldruck von 12,5 25,0 und 37,5 MPa durchgeführt. Bei den echten dreiaxialen Druckversuchen betrug die kleinste Hauptspannung (s3) 25,0 MPa und mittlere Hauptspannung (s2) war 1,5-, 2- und 2,5-mal höher als s3. Aus den durchgeführten Versuchen ergibt sich, dass der Manteldruck die Dilatanzentwicklung bei den Probekörpern unter der konventionellen dreiaxialen Druckbeanspruchung stark bremst; die Erhöhung des Druckes rief die ansteigende Kompaktion des Gesteinsmaterials hervor. Die Dilatanz wurde auch durch die mittlere Hauptspannung beschränkt. Während die wesentlichen volumetrischen, dilatanten Verformungen der Grenzdifferenzspannung bei den niedrigen mittleren Hauptspannungen entsprachen, bei den hohen mittleren Hauptspannungen wurde das Gesteinsmaterial viel weniger beschädigt. Im Ergebnis war der Scherbruch der Gesteinsproben im Post-Peak-Bereich viel heftiger und mit kräftigen akustischen Effekten verbunden.

Jan 1, 2003

By P. Goosen, A. Paterson, E. Paulsen

Ticor South Africa is currently involved in the mining and processing of a heavy mineral oredeposit at Hillendale Mine on the KwaZulu-Natal north coast. The orebody is characterized by a high ultra fine fraction (-45µm) that has a variable rheological behaviour when subjected to shear and hydration. Experience at Hillendale has shown that the ultra fine mineral tailings are sensitive to shear history in terms of shear intensity and shear duration as well as hydration history. This phenomenon expresses itself right through the primary beneficiation process influencing the mineral separation, but is especially prevalent on the residue disposal i.e. slurry transport and deposition on the tailings impoundment. Tube viscometer test work was conducted on the flocculated fine tailings that indicated that there was a change in rheology as a result of shear. This paper presents the results of the on-site test work conducted at the mine to measure the rheology at various stages in the process.

Jan 1, 2003