An investigation was carried out to determine whether a numerical model could be constructed that would produce results that realistically represent actual ground deformations in and around a vertical shaft. The ground deformation was brought about by the partial extraction of the shaft pillar. A special characteristic of the rock masses, affected by the shaft pillar extraction, was that the shaft was located in poor quality rock masses. After the extraction of a portion of the shaft pillar, excessive deformations occurred at the shaft/reef intersection. Therefore, a decision was taken to extract the entire shaft pillar protecting the shaft by a proposed waste-cut across the shaft. The effects of stress and displacement on the shaft were investigated by using inelastic numerical modelling in different stages. A calibrated numerical model was constructed producing modelled results comparable to the actual displacements along the shaft.
Des recherches ont ete poursuivies pour determiner si on pouvait construire un modèle numerique qui donnerait des resultats representant avec realisme les deformations reelles du terrain à l'interieur et autour d'un puits vertical. La deformation du terrain etait entraînee par l'extraction partielle du massif de protection. Une caracteristique speciale des masses rocheuses, affectees par l'extraction du massif de protection, etait que le puits etait situe dans des masses rocheuses de qualite inferieure. Après l'extraction d'une portion du massif de protection, des deformations excessives se sont produites à l'intersection du puits avec le filon. Par consequent, la decision a ete prise d'extraire le massif de protection en entier par une coupe de deblais à travers le puits. Les effets de contraintes et decalage furent etudies en utilisant une modelisation numerique inelastique à des stages differents. Un modèle numerique calibre fut construit, donnant des resultats modeles comparables aux decalages reels le long du puits.
Eine Untersuchung wurde durchgefuehrt um festzustellen, ob ein numerisches Modell konstruiert werden könnte, das Resultate produzieren wuerde, welche realistisch aktuelle Bodendeformationen in und um einen vertikale Schacht darstellen. Die Bodendeformation resultierte teilweise aus der Extraktion des Schachtpfeiler. Eine spezielle Eigenschaft der Gesteinsmassen, beeinflußt durch die Schachtpfeilerextraktion, war, daß der Schacht in Gesteinsmassen geringer Qualitat situiert war. Nach der Extraktion eines Teils der Schachtpfeiler, traten uebermaßige Deformationen am Schacht/Riff Kreuzungspunkt auf. Folglich wurde die Entscheidung getroffen, die gesamten Schachtpfosten zu extrahieren und den Schacht mittels eines geplanten Verlustschnittes quer zum Schacht zu schuetzen. Die Auswirkungen des Druckes und der Versetzung auf den Schacht wurden unter Anwendung unelastischer numerischer Modelle in unterschiedlichen Stadien untersucht. Ein kalibriertes numerisches Modell wurde konstruiert, welches berechenete Ergebnisse mit den tatsachlichen Versetzungen entlang des Schachtes vergleicht.
This paper is a summary of a project report by Judeel (2003). The investigation dealt with in the project report was carried out at the No. 4 Shaft of the African Rainbow Minerals (ARM) 2 Mine, which is situated in the Klerksdorp gold field. Refer to Figure 1. The ARM 2 Mine belongs to African Rainbow Minerals and Exploration (Pty) Ltd Company. The No. 4 Shaft was sunk in 1961.
(Figure in full paper)
The shaft intersected the reef at approximately 1960 m below surface. The dimensions of the original shaft pillar, which had an ovaloid shape, were 690 m by 600 m, as indicated in Figure 2. The exploitation of the tabular ore body surrounding the shaft pillar commenced in 1962 at an average stoping width of 1,0 m. The average dip of the ore body is 6 degrees. Most of the available ore reserves in the lease area of the No. 4 Shaft had been exhausted by 1998 and, after that, mining took place in a number of small remnants and in grounds adjacent to the shaft pillar.
