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By F. Lanaro, K. Röshoff, R. Christiansson, L. Jing

This paper presents the results of a project for developing a methodology for empirically determining some of the mechanical properties of the rock mass at the Äspö Hard Rock Laboratory, Southern Sweden. Using the equations available in the literature, the deformation modulus, friction angle, cohesion and unconfined compressive strength of the rock mass were estimated. A comparison of the results using different classification methods (Q, RMR, GSI, RMi, Ramamurthy’s) was made to estimate the range of variations in the mechanical properties with the considerations of: i) the quality/quantity of the geological data; ii) the technique for partitioning of the rock mass into homogeneous domains; iii) the sensitivity and subjectivity of the empirical methods; and iv) the need for validating the empirical methods against a test case. Cet article présente les résultats d’un projet visant à établir une méthodologie, pour déterminer, de façon empirique, les propriétés mécaniques de la masse rocheuse. En utilisant les corrélations disponibles dans la littérature, quelques-unes des propriétés de la masse rocheuse ont pu être déterminées (module de déformation, angle de friction, cohésion, force de compression illimitée). Une comparaison des résultats obtenus par différentes méthodes (Q, RMR, GSI, RMi, de Ramamurthy) a permis d’établir une échelle de variations des propriétés mécaniques et de formuler une série de recommandations concernant : i) la qualité/quantité des données géologiques ; ii) la technique de partition de la masse rocheuse dans des domaines homogènes ; iii) la sensibilité et la subjectivité des méthodes empiriques ; iv) la nécessité de valider les méthodes empiriques à l’aide de nouvelles études de cas. Dieses Paper präsentiert die Ergebnisse eines Projekts mit dem Ziel, eine Methodik für die empirische Festhellung von mechanischen Eigenschaften im Gesteinmassiv zu etablieren. Durch Verwendung der in der Literatur zugänglichen Korrelationen, wurden einige Eigenschaften des Gesteinmassivs festgestellt (Entstellungsmodul, Reibungswinkel, Kohäsion, unbeschränkte Kompressionsstärke). Ein Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicher Methoden (Q, RMR, GSI, RMi, Ramamurthy’s) wurde durchgeführt und dies erlaubte die Feststellung der Variationsskala von den mechanischen Eigenschaften, sowie eine Reihe Empfehlungen für: i) Qualität/Quantität der geologischen Dateien; ii) die Technik für Teilung des Gesteinmassivs in homogene Domäne; iii)die Empfindlichkeit und Subjektivität der empirischen Methoden; iv) das Bedarf die empirische Methoden gegen neue Fallgeschichten zu validieren.

Jan 1, 2003

By N. Naude, W. P. Roux, O. Kaba

Ceramic filtration plates are used for dewatering slurries with high solid concentrations and particles in the size range of 30 μm to 150 μm. After extensive operating times, the ceramic filter plates at Minas Rio in Brazil begin to blind due to the precipitation of barium sulphate on the surface of the ceramic filter plate, which reduces the overall efficiency of the filtration process. Further research is needed to identify the barium precipitate phases on the blocked filter plates and its thermodynamic and kinetic behaviour in the system. A crystallography analysis was performed on the sample and the results showed that there are two different sets of precipitates formed on the filter plate: grey crystals which were large and scatted on the filter plate and red micro crystals that covered the entire surface of the filter plate. The red microcrystals on the sample were identified with XRD, which indicated that the sample contained barium sulphate in the mineral form barite. Experiments were conducted to determine the optimum conditions under which barium precipitation will occur. The conditions tested as a possible driving force for barium sulphate precipitation were the effect of temperature, pH and concentration. The pH and temperature ranges were pushed to both the lower and higher boundaries. The effect of temperatures as low as 15oC was studied and pH levels of 7 and upwards. The first nuclei started appearing at a pH of 7 but significant growth is promoted at higher pH levels. The X-Ray diffraction analysis confirmed the phase of the precipitates formed, and the orthorhombic crystallographic structure formed is a characteristic of barium sulphate. Keywords: Iron ore, barium sulphate, temperature, pH, concentration, morphology, and ceramic filter plate

Jan 1, 2020

By N. F. Dawson

Recovery of a chromite concentrate from UG2 flotation tailings streams, of a grade suitable for further pyrometallurgical treatment for the production of ferrochrome, has certain specific challenges not only by virtue of the decoupled nature of the primary PGM recovery process and secondary gravity based chromite recovery circuits, but also because of intrinsic variations in the nature of the ore and its mineral composition. Variability in the ore, together with upstream process dynamics, creates a challenging environment in which to achieve optimal recovery of a gravity concentrate with accurate grade control. This paper examines certain inter-relational aspects between the ore gangue and chromite mineral types, the influence of the primary PGM extraction circuit and secondary chromite extraction activity as applied specifically to UG2 ore against a background of actual plant experiences and circuit configurations applied in order achieve a suitable quality of chromite concentrate.

Jan 1, 2010

By L. Xingwana

"The purpose of this study is to understand how ore loss and dilution affect the mine call factor, with the aim of subsequently improving the quality of ore mined and fed to the mill. It was necessary to know the relationship between ore mined and delivered for processing in order for the mine to operate efficiently. A review of the literature suggested the mine-to-mill integration approach as a standard intervention to address declining mine call factors. A case study was undertaken at a gold mine in the Free State on the influence of the fragment size distribution on ‘free gold’, the effect of ore loss and dilution on the mill efficiency, and time tracking of ore movement from source to the plant. The study revealed that fragmentation, underground accumulation of ore, and dilution have a significant influence on the mine call factor and mine output. It was difficult to quantify the total ore loss due to the time lag between mining and milling, which is extremely variable, when estimating the mine process inventory. However, it was possible to estimate the total dilution with some degree of precision by analysing the daily blast and head grades. It is therefore recommended that mines accept that some gold loss and dilution will always occur during blasting and transport of broken ore, and this loss must be minimized.IntroductionThe mining of high gold grades is obviously very beneficial for the economic viability of an operation, but optimum recovery of the product is required to maximize profits (Chapman and Bindoff, 2010, p. 13). Although integrating these two requirements is very difficult, due to the various activities occurring between mining and processing, it is indispensable. The main driver of this integration is the impact that different ore types and characteristics have on head grade. According to Isokangas et al. (2012, p. 871), mining and processing operations involve a series of well-defined sequential stages that are complementary in an efficiently operating mine, with the performance of one operation affecting that of another. An attempt to optimize each function separately without considering the whole extraction process will not result in the optimum efficiency of the entire mine. Several researchers have developed a proven methodology for revealing these inefficiencies (Dance et al., 2006, p. 1)."

Jan 1, 2016

By Y. -H. Chang, Y. -J. Jou, T. -S. Ueng, I. -H. Peng

In order to systematically study the size effect on the shear strength of rock joints, this study used the computer-aided-manufacturing system to reproduce the artificial rock joints for saw-toothed joints, Barton's standard joint profiles of JRC = 4~6 and 18~20, and natural rock joint profiles. We divided, enlarged, reduced, and assembled these joint profiles to obtain joint specimens of various sizes ranging from 75 mm to 300 mm in length. The shear strengths of these joint specimens were tested under different normal stresses using a direct shear test apparatus. The surface conditions of the joints at failure were also examined. The size and geometry effects on the shear strengths of these joints of various sizes and configurations were evaluated based on the test results. Um die künstlichen Trennflächen für reguläre dreieckige Trennflächen, Bartonsche standardmäßige Querschnitte der Trennflächen von JRC = 4~6 und 18~20 und natürliche Querschnitte von Trennflächen wiederherzustellen, benutzt diese Forschungsarbeit das Computergestützte-Erstellungssystem, damit die Maßstabswirkung auf die Scherfestigkeit von Trennflächen systematisch untersucht werden kann. Die Querschnitte werden geteilt, vergrößert, verkleinert und zusammengesetzt, um Trennflächenproben in Längen variierend von 75 mm bis 300 mm zu erhalten. Die Scherfestigkeit dieser Trennflächenproben wird unter unterschiedlichen Normalspannungen mit einem Direktscherversuchsgerät getestet. Die Querschnittszustände der Trennflächen bei Versagen werden ebenfalls untersucht. Nach den Untersuchungsergebnissen werden die Maßstabs- und Geometriewirkung auf die Scherfestigkeit dieser Trennflächen verschiedener Größen und Konfigurationen ausgewertet. Pour étudier systématiquement l’effet de la dimension des fractures des roches sur leur résistance au cisaillement un système de creation de fractures artificielles à l’ordinateur a été employé. Des fractures artificielles triangulaires, profils de fractures de Barton avec JRC = 4~6 et 18~20, et profils de fractures naturelles ont été reproduits. Les profils des fractures ont été arrangés de manière à obtenir des échantillons de longueur entre 75 et 300 mm. Une boîte de cisaillement a été utilisée pour étudier la résistance des fractures au cisaillement, sous plusieurs conditions de contraintes normales. Les conditions superficielles des fractures après rupture ont été étudiées. Les résultats de ces essais, effectués sur plusieurs échantillons de dimensions et configurations variées, ont contribué à établir l’influence des dimensions et de la géométrie des fractures sur leur résistance au cisaillement.

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 T. F. Cho, B .. O. You, K. S. Yoon, K. S. Won

Discontinuity Orientation Measurement (DOM) drilling system capable of retrieving the reference line-marked core log, which can be used for determining the relative positions and orientations of discontinuity planes along the borehole axis, has been developed. Accuracy of the borehole joints data measured from the reference-lined core and, eventually, the significance and applicability of DOM drilling system for site exploration are verified by comparing with the spatial characteristics of joints investigated by implementing borehole image-taking instruments in the same borehole. Enhancement of boring efficiency has been also confirmed by performing twin drilling operations, one with DOM drilling system and the other with a conventional drilling machine equipped with D-3 core barrel, on two neighbouring sites of 5 m apart. Ein DOM(Diskontinuitätsorientierungsmessung)-Bohrsystem, das durch Grundlinien markierte Bohrprobelog extrahieren kann und die relativen Lagen und die Orientierungen der sich im Bohrloch verbreitenden Flächen bestimmen kann, ist entwickelt worden. Die Wichtigkeit des DOM-Bohrsystems und dessen Anwendbarkeit auf die Erforschung auf dem Bohrplatz werden dadurch bewiesen, dass man die Genauigkeit der Daten der Bohrlochsspalte, die durch die die Grundlinie zeichnende Bohrprobe gemessen werden, mit dem räumlichen Eigenschaften der Spalte vergleicht, die durch die Bildaufnahme des gleichen Bohrlochs nachgeforscht werden. Un system de sondage, Discontinuity Orientation Measurement (DOM), capable de récupérer des carottes markés en une ligne de référence a été dévelopé. Il peux être utilisé pour déterminer les positions relatives et les orientations des plans de discontinuité le long de l’axe de trou de sonde. Leur signification et applicabilité pour une caractérisation de site est verifiée par une comparaison de la précision des données a propos des joints mesurés a partir des carottes markés et les carac-téristigues spatiales des joints enquêtés par le camera de sondage

Jan 1, 2003

By M. Pötsch, W. Schubert, A. Goricki

Geological and geotechnical data are essential for the design of tunnels. To determine the rock mass behavior and the support of a planned tunnel excavation a consistent method for rock mass characterization and excavation and support determination has been developed. Probabilistic data processing with analytical methods is used for the quantification of the procedure and allows an evaluation of the applicability and the technical risk of different excavation and support methods. The sensitivity of the procedure on selected input parameters is highlighted in a parametric study. Finally an application of the procedure illustrates the use of the described method of probabilistic excavation and support determination for tunnels. Des données géologiques et géotechniques sont décisives pour la planification d’un tunnel. Pour la détermination du comportement des strates, le choix du soutènement et de la méthode de progression une description compréhensible de la montagne a été développée. À l'aide d'un traitement de données probabiliste, la procédure proposée est transposée quantitative sur une base de méthodes analytiques. De cette manière l'évaluation des méthodes de construction et la détermination du risque technique deviennent possibles. La sensitivité de la procédure de différents paramètres d'entrée est représentée dans une étude de paramètre. Pour finir, l'application de la procédure décrite est montrée à l’aide d'un cas pratique. Geologische und geotechnische Daten sind entscheidend für die Planung von Tunnels. Für die Ermittlung des Gebirgsverhaltens und der Festlegung von Ausbruch und Stützung wurde ein nachvollziehbarer Ablauf der Gebirgsbeschreibung entwickelt. Mit Hilfe von probabilistischer Datenverarbeitung auf Grundlage analytischer Methoden wird die vorgeschlagene Prozedur quantiativ umgesetzt. Dadurch werden die Bewertung von Baumethoden und die Ermittlung des technischen Risikos ermöglicht. Die Sensitivität des Verfahrens von einzelnen Eingangsparametern wird in einer Parameterstudie dargestellt. Abschließend wird anhand eines Beispiels die Anwendung des beschriebenen Verfahrens gezeigt.

Jan 1, 2003

By J. A. L. Napier

One of the most important characteristics of tabular mine stress analysis is the need to represent the complex evolution of mining face positions and the accompanying induced stress changes in the rock mass. Integration of seismic activity with numerical modelling requires flexible and efficient solution schemes in which both off-reef damage and large-scale fault slip can be effectively represented. A new approach is investigated in which the stope closure and ride variables can be found using a moving least squares estimator. Some advantages of this approach over traditional element-based tessellation schemes are identified. At the same time, shortcomings of this method are noted when the displacement discontinuity variable is approximated by a polynomial shape function. Difficulties and possible solutions to the shape function formulation near excavation edges are discussed. Une des caractéristiques les plus importantes de l’analyse des contraintes minières tabulaires est la nécessité de représenter la complexe évolution des positions du front de taille et des changements concomitants des contraintes occasionnées dans la masse rocheuse. L’intégration de l’activité sismique avec la modélisation numérique requiert des projets souples et efficaces qui permettent la représentation des dommages hors-filon et des glissements de faille à grande échelle. Une approche nouvelle est étudiée qui permet de trouver la fermeture de la taille et les variables de montage en utilisant un estimateur par les moindres carrés mobile. Certains des avantages de cette approche sur les traditionnels projets basés sur une structure en mosaïque sont identifiés. En même temps, les défauts de cette méthode sont notés lorsqu’on calcule la variable de discontinuité du déplacement approximativement par une fonction de forme polynomiale. Les difficultés et solutions possibles à la formulation de la fonction forme près des bords d’excavation sont discutés. Eine der wichtigsten Charaketeristika der taublaren Grubenspannungsanalayse ist die Notwendigkeit, die komplexe Entwicklung der Abbaupositionen und der damit verbundenen induzierten Spannungsänderungen der Gesteinsmasse neu vorzulegen. Die Integration der seismischen Tätigkeit mit einem numerischen Modell erfordert flexible und effiziente Lösungsschemata, in denen sowohl Schäden ausserhalb des Riffs als auch Verwerfungen großen Ausmaßes effektiv dargestellt werden. Ein neuer Vorstoß wird untersucht in welchem die Strossenschliessung und Schneisenvariablen unter Verwendung des Schätzwertes der kleinsten quadratischen Abweichungen (Gaussscher Schätzwert) gefunden werden. Einige Vorteile dieser Annäherung im Vergleich zu der traditionellen Element-basierenden Tessellation sind identifiziert. Gleichzeitig werden Unzulänglichkeiten dieser Methode vermerkt, wenn die Verschiebungsdiskoniuitätsvariable durch eine polynomische Formfunktion angepaßt wird. Schwierigkeiten und mögliche Lösungen zur Formfunktionsformulierung nahe Exkavationsrändern werden besprochen.

Jan 1, 2003

By S. Moolla, R. Lynch, S. Brijraj

A reliable method to locate microseismic evets is an important objective for routine mine seismic monitoring. We developed an algorithm that can automatically and reliably locate an event from a single uniaxial trace. Signals created by microseismic events are recorded as seismograms that consist of direct P- and S-waves as well as the waves reflected off the underground excavations. We take advantage of the extra complexity these reflections introduce as they make the signal more unique. In our investigation we cross-correlated unaltered synthetic seismograms against trial waveforms created from a linear combination of appropriate waveforms from a library of numerically calculated strain Green’s tensors. We use a single uniaxial synthetic seismogram to invert for the source location, six moment tensor components, and frequency. The resulting cost functions are constructed as maximal correlations at each node in the mine grid through the true source x-planes. This function is maximized by differential evolution to simultaneously yield the source parameters. Sensitivity tests such as shifting the mine plans and altering the background velocities of the media are investigated to test the robustness of the method. We contaminate the data with 40% white noise to test the resolution against simulated real recorded seismograms. The method is demonstrated using synthetic data calculated with a realistic underground 3D velocity model.

Jun 10, 2024

By L. Linzer, J. Oelofse, T. Rangasamy

Extraction of isolated blocks of ground with elevated levels of stress and/or seismicity is a common occurrence in South African gold mines. Isolated blocks of ground that are divorced from the main orebody and are bound by complex, dip and strike parallel, non-persistent geological structures dominate the Klerksdorp gold fields. No quantifiable methods exist to assess the risk associated with mining these and other classes of remnants. A case history, from a gold mine that planned to extract three remnant blocks hosted in a large complex fault system, is used to illustrate the decision making process based on a combination of underground observations, numerical and seismic techniques. Simple risk estimation matrices were developed and used to estimate remnant-mining risk and finally to quantify the decision on which of the three remnant blocks could be extracted at the lowest possible geo-mechanical risk. Il est courant dans les mines aurifères sud-africaines d’extraire des blocs de terrain isolés qui possèdent des niveaux élevés de contraintes et/ou sismicité. Les régions aurifères de Klerksdorp sont dominées par des blocs de terrain isolés qui sont séparés du gisement principal et qui sont retenus par des structures géologiques non continues, à parallèle de pendage et direction, et complexes. Il n’existe pas de méthodes quantifiables pour évaluer le risque associé à l’extraction de ce genre et autres genres de résidus. Une observation de cas, celle d’une mine d’or qui avait l’intention d’extraire trois blocs de résidus qui se trouvaient dans un grand système complexe de faille, est utilisée pour illustrer le processus décisionnel basé sur une combinaison d’observations souterraines, et de techniques numériques et sismiques. Des matrices simples d’estimation de risque furent développées et utilisées pour estimer le risque lié à l’extraction des résidus et finalement pour quantifier la décision sur lequel des trois blocs de résidus pouvait être exploité au moindre risque géo-mécanique. Die Extraktion isolierter Gesteinsblöcke mit erhöhtem Spannugsniveau oder Seismizität ist in südafrikanischen Goldminen üblich. Isolierte Gesteinsblöcke, die von der Haupterzader getrennt und durch komplexe, parallele abfallende und horizontale nicht persistent geologische Strukturen gebunden sind, beherrschen das Klerksdorp Goldfeld. Es gibt keine quantifizierbare Methoden die das Risiko welches mit dem Abbau dieser und anderer Klassen verbunden ist beschreiben. Eine Fallstudie einer Goldmine, welche die Extraktion von drei in einem großem komplexen Verwerfungssystem eingelagerten Einschlußblöcken plante, wird verwendet um den Entscheidungsprozeß zu illustrieren, der auf einer Kombination von Untertag Beobachtungen und numerischen und seismischen Techniken basiert. Einfache Gefahreinschätzungsmatrizen wurden entwickelt und angewendet um das Abbaurestrisiko abzuschätzen und letztendlich die Entscheidung zu quantifizieren, welcher der drei Einschlußblöcke unter dem niedrigst möglichen geo-mechanischen Risiko extrahiert werden konnte .

Jan 1, 2003

On Friday, 18th April, 1986, Stefen Kenneth de Kok passed away peacefully at his home in Johannesburg after a short illness. New President of FSPE Mr R.G. (Bob) St Leger took office as President of The Federation of Societies of Professional Engineers on 1st July, 1986.

Jan 1, 1986

VERSLAG- REPORT No. 1365 STUDIES OF INCIPIENT FUSION IN THE SYSTEM CHROMITE- MgO- Al2O3-SiO2-C 5th January, 1972 Investigator: N. A. Barcza SYNOPSIS A fundamental study was made of twelve chromite ores by use of a thermobalance under atmospheric and reducing conditions. It was found that their thermal behaviour under atmospheric conditions can be related to the mineralogical composition of the chromite spinel and the gangue. The overall mechanism of reduction with solid carbon over the temperature range of 1 200 to 1 500°C was shown to be diffusion of carbon through the reaction product. The effects of additions of fluxes and variations in particle size on the kinetics and mechanism of reduction were determined. It was shown that carbon monoxide does not reduce chromite ore up to temperatures of 1 550 °C, and it can therefore be eliminated as the diffusing reducing species. However, the reaction product of reduction, namely a mixed carbide of iron and chromium, was shown to be an effective reducing agent for chromitc ore, while also facilitating the transport of carbon. VERSLAG - REPORT No. 1380 AN ELECTROCHEMICAL MODEL FOR THE LEACHING OF URANIUM DIOXIDE 10th January, 1972 Investigators: C. R. S. Needes, M. J. Nicol SYNOPSIS A correlation between the rate of leaching of UO2 and the electrochemical properties of the oxidant concerned has been derived. This correlation is found to be borne out by experimental results. Certain effects observed in UO2 leaching and hitherto unexplained have been clarified in terms of an electrochemical mechanism. Experiments have shown that the mixed potential of a UO2 electrode gives a measure of the rate of dissolution of UO2. Its significance to commercial practice is discussed. CONCLUSIONS (I) The dissolution of UO2 in the presence of a number of oxidants can be explained in terms of an electrochemical mechanism. (2) The mixed potential of the UO2 electrode is a measure of the rate of UO2 leaching. This principle could be used in the control of industrial leaching operations. (3) A simple treatment has provided a mathematical basis for a fundamental correlation between the rate of U02 dissolution and the chemical properties of the oxidants concerned. This relation has been found to agree well with experimental results. (4) A number of phenomena occurring during the leaching of UO2, hitherto not explained in a satisfactory manner, have now been clarified in terms of an electrochemical mechanism.

By M. S. Moholwa, J. D. Steenkamp, H. L. Rutto

Manganese ores are the major source of manganese for the production of manganese ferroalloys. There is a gap in the knowledge of the decrepitation behaviour of manganese ores, which presents a problem in the operation of smelters. Decrepitation, which is the breakage of the ore particles upon heating, is an important quality parameter for these ores. The purpose of this investigation was to determine the extent to which South African manganese ores decrepitate during preheating in a rotary kiln. The effects of temperature, rotational speed, and particle size decrepitation were investigated. Manganese ores were heated in a laboratory-scale rotary kiln at temperatures of 600, 800, and 1000°C, and rotational speeds of 3, 6, and 12 r/min. The size ranges were +6-20, +20-40, and +40-75 mm and the residence time was constant at 30 minutes. The decrepitation index (DI) is quantified as the ratio of the mass of <6 mm particles after pre-heating to the total mass of the sample. It was found that the DIs for all ores used were proportional to the temperature and the rotational speed and inversely proportional to the particle size range with temperature being the most important parameter. Ore A was the most susceptible to decrepitation followed by ore C and ore B; this was mainly to the decomposition of kutnohorite, the content of which was the highest in ore A and the lowest in ore B.

Nov 30, 2022

By O. O. Ogunmodimu, D. K. Weatherley, M. S. Powell

Discrete element methods (DEM) have provided the ability to resolve the complex phenomena experienced by ore within comminution devices such as tumbling mills. The new developments in DEM techniques and the corresponding increase in computational power have made it more feasible to study the movement of individual ore particles as they traverse a tumbling mill. A range of information can be extracted on individual particle impact histories, such as kinetic energy at the time of collision, velocities of individual particles, per-particle stress tensors, impulse, and collision energy. DEM codes have been modified to provide required information that can be analysed in associated software to investigate the impact of varied operational parameters on the resultant granular dynamics. This paper explores the reaction of individual ore particles to the breakage environment within a tumbling mill using DEM techniques and studies the stressing conditions that would lead to either impact or abrasive breakage. Keywords: DEM, comminution, tumbling mill, breakage

Jan 1, 2020

By Q. Li, B. Ricks

Over the last several decades mineral concentrate long distance slurry pipelines have been installed and successfully operated. Nearly all were installed via the buried construction method. Their record of depend ability and economy has been well proven. However, these systems operate in regions where seasonal soil frost penetration is shallow or non-existent. In recent years interest in long distance mineral concentrate pipelines in northern cold regions has been increasing. For cold regions one must consider seasonal temperatures and soil frost penetration in order to ensure reliable operations through the year. Herein a case study is developed where heat balance and temperatures for small and large diameter long distance slurry pipelines are compared. The study development is as follows: ?Rheological properties are analysed over range of temperatures from near freezing (4ºC; 39ºF) to relatively very warm (40ºC; 104ºF). ?Then assuming similar climatic conditions, soil properties, and pipeline length, a study is carried out for two pipeline diameters, namely: a small diameter (nominal8 inch; 219.1 mm) and a large diameter (22 inch; 558.8 mm). ?The study focus is on maintaining slurry temperature above freezing throughout the pipeline length by illustrating a decision based on burial depth versus coating the pipeline with insulation.

Jan 1, 2007

By C. E. More

Some observations on &apos;ancient&apos; mining at Phalaborwa C. E. MORE. B.A. (Pretoria) (Visitor) A brief account is given of historical references to the Phalaborwa area, the first being to the mountain of copper and iron sought by Francois de Cuiper in 1725. These are followed by a description of several finds in the area, which are related to finds described in the literature and to Bantu tradition on the subject. Phalaborwa is one of the earliest known mining sites in the Republic of South Africa, Loolekop having been a mining centre, as shown by carbon-14 dating, since 770 A.D.

Jan 1, 1974

By Y. H. Suh, H. C. Lee, D. S. Kim

A progressive karst formation and its influence upon engineered structures in the ‘phil-karst’ rock mass draw a tunnel engineer’s special attention to a long-term stability and the maintenance issues. Karst sinkholes of any size beneath the railway bed cause train wrecks or long interruptions in train traffic during rehabilitation work. The collapse of cave roof, called a ‘doline’, is in general connected to the cave by the gradual dissolving of the rock, developing into subsidence and sink-holes. The principal conclusions obtained from the field experiments are as follows: It is found that the development of karst cavity shows a relationship with a structural geological line and it is necessary to define the dominant directions of joint and geological layer (formation). The relation-ship between the water flow and joint direction can be used as an indicator of cavity presence in their direction. In addition the direction of in-situ stress can play a role in the development of karst cavities. A risk map of karst scenario is produced for the tunnel supporting systems with rock type classifications in water-soluble karstic rock mass. Eine fortschrittliche Karst-Formung und sein Einfluß auf angelegten Strukturen in der Phil-Karst-Felsenmasse wecken einem Tunnelingenieur eine besondere Aufmerksamkeit zu einer langfristigen Stabilität und der Wartungsausgaben auf. Karstensinkhöhlen in irgendeinen Größen unter dem Eisenbahnbett sind die Ursache der Zugeszerstörung oder der langen Unterbrechungen in Zugverkehr während Rehabilitationsarbeit. Der Zusammenbruch von Höhlendach, d.h. ein “doline”, ist im allgemeinen an die Höhle, die durch das allmähliche Auflösen des Felsen zu entstehen ist und sich in die Subsidence und Sinkhöhlen entwickeln, angeschlossen. Die Hauptschlüsse, die von Feldenprüfungen erhalten wurden, sind folgendermaßen: es wird gefunden, daß die Entwicklung von Karstenhöhlung eine Beziehung mit einer strukturellen geologischen Linie zeigt und es notwendig ist, die vorherrschenden Richtungen von Gelenk und geologischer Schicht (die Formung) zu definieren. Die Beziehung zwischen dem Wasserablauf und der gemeinschaftlichen Richtung kann als ein Anzeiger von Höhlungsanwesenheit in ihrer Richtung benutzt werden. Zusätzlich kann die Richtung von In-Situ-Spannung eine Rolle in der Entwicklung der Karstenhöhlungen spielen. Für das Tunnelunterstützungssystem, welches mit Felsentypenklassifizierungen in wasserlöslicher Karstic-Felsenmasse, ist eine Risikokarte von Karstenszenar hergestellt. Une formation progressive de karst et son influence sur les structures tracées dans la masse de roche "phil-karst" retiennent l&apos;attention particulière des ingénieurs de tunnel aux problèmes de la stabilité à long terme et du maintien. Les creux de karst de toute la taille sous le chemin de fer causent les accidents de trains ou de longues interruptions pendant le travail de réhabilitaion. L&apos;effondrement du plafond de caverne qui s&apos;appelle "doline" s&apos;est, en général, connecté à la caverne par dissolution progressive de la roche, en devenant l&apos;affaissement et les creux. Les conclusions importantes venant des experimentations sur le terrain sont suivants: d&apos;abord, le développement de la cavité de karst montre le rapport avec la ligne géologique de la structure et il est nécessaire de définir les directions dominantes du joint et la couche(formation) géologique. La relation entre l&apos;écoulement de l&apos;eau et la direction du joint peut être utilisé comme un indicateur de la présence de la cavité dans leur direction. De plus, la direction sur place peut contribuer au développement des cavités de karst. Le plan risqué de karst s&apos;est produit pour le système d&apos;appui du tunnel avec les classifications du type de roche dans la masse de roche karstique qui est soluble dans l&apos;eau.

Jan 1, 2003

By M. Nakamura, T. Akamatsu

Embankment dams are often constructed on soft rock foundations in Japan, so it is important to precisely predict deformation of the foundations due to fill placement at the design stage. In order to accurately evaluate the settlement and the strain of the rock foundation surface during construction, the influence of the scattering of the deformability of foundations on the deformation behaviour should be investigated. In this paper, a method of evaluating the settlement and the strain of the rock foundation surface during construction was studied with stochastic deformation analysis considering the scattering of the deformability of the dam foundation. Based on the analytical results, a dam foundation design using the deterministic method considering the scattering of its deformability was discussed. Da in Japan Uferdämme of auf weichen Felsfundamenten gebaut werden, ist es wichtig, die Verformung der Fundamente auf Grund der Platzierung der Aufschüttungen bereits in der Planungsphase genau vorherzusagen. Im Zusammenhang mit einer genauen Beurteilung der Senkung sowie der Belastung der Felsfundamentoberfläche während der Bauarbeiten sollte auch der Einfluss der Streuung der Verformbarkeit der Fundamente auf das Verformverhalten untersucht werden. In der vorliegenden Studie wurde die Bewertungsmethode zur der Senkung sowie der Belastung der Felsfundamentoberfläche während der Bauarbeiten mit Hilfe von Wahrscheinlichkeitsanalysen der Verformung unter besonderer Berücksichtigung der Streuung der Verformbarkeit der Dammfundamente untersucht. An Hand dieser analystischen Ergebnisse wurde das Design der Dammfundamente dann enthusiastisch mittels deterministischer Methoden hinsichtlich der Streuung der Verformbarkeit diskutiert. Comme les barrages en remblai sont souvent construits sur des fondations rocheuses tendres au Japon, il est essentiel de prévoir précisément les déformations des fondations causées par la mise en place du remblayage durant la phase de conception. Afin d’évaluer avec exactitude le tassement et la déformation de la surface du rocher de fondation durant la construction, l’effet de la dispersion de la déformabilité des fondations sur le comportement de déformation doit être étudié. Dans cette étude, l’auteur a étudié la méthode d’évaluation du tassement et de la déformation de la surface du rocher de fondation durant la construction en procédant à une analyse aléatoire/stochastique de la déformation et en prenant en considération la dispersion de la déformation des fondations du barrage. En se basant sur les résultats de l’analyse, la conception des fondations de barrage avec la méthode déterministe considérant la dispersion de sa déformabilité a été activement discutée.

Jan 1, 2003

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&apos;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&apos;expliquer la situation de Hishikari. Les auteurs présentent le concept de l&apos;approche et ils comparent les résultats donnés en l&apos;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