Early removal of the shaft reef is usually considered necessary on deep level South African gold mines to avoid damaging stress build-up associated with traditional shaft-protection pillars. In the case of the relatively shallow Beatrix Gold Mine it was largely motivated by early access to ore and the consequent earlier return on invested capital. A number of options were considered to protect the shaft from possible damaging stress changes and to minimise deformations in the shaft-reef area. Numerical modelling was used to evaluate the options and to quantify as accurately as possible the likely deformations to be accommodated by the shaft steelwork designs. The option chosen was a combination of strategically placed satellite pillars and yield pillars, and backfill. Following the mining of a small inner cut during the shaft sinking process, full-scale mining is progressing away from the shaft. Suitable instrumentation has been installed to monitor deformations associated with the shaft reef removal.

Enlever rapidement le filon du puits est en general considere necessaire dans les galeries de fond des mines d'or sud-africaines pour eviter l'accumulation nuisible de contraintes associee aux piliers de protection de puits traditionnels. Dans le cas de la mine d'or Beatrix, relativement peu profonde, l'enlèvement etait motive en grande partie par l'accès rapide au minerai et par consequent un profit plus rapide sur l'investissement. Un certain nombre d'options furent considerees pour proteger le puits contre les changements de contraintes potentiellement nuisibles, et pour minimiser la deformation dans l'aire puits/filon. La modelisation numerique fut utilisee pour evaluer les options et pour quantifier aussi precisement que possible les deformations probables que la conceptualisation du puits devrait prendre en compte. L'option choisie fut une combinaison de piliers satellites places à des points strategiques avec des piliers de protection, et terre de remblayage. Pendant le fonçage de puits une petite coupure interieure fut exploitee, et maintenant l'exploitation à grande echelle, au-delà du puits, est en cours. Les instruments necessaires ont ete installes pour surveiller les deformations associees à l'enlèvement du filon du puits.

Die fruehe Entfernung des Riffschachtes wird normalerweise bei suedafrikanischen Tiefbaugoldmienen als notwendig erachtet um den zerstörende Druckaufbau zu vermeiden, welcher mit traditionellen Schachtschutzpfeilern verbunden ist. Im Fall der verhaltnismaßig flachen Beatrix Goldmine war es hauptsachlich vom fruehen Zugang zum Erz und dem konsequenten fruehen Rueckfluß des investierten Kapitals motiviert. Eine Anzahl an Optionen wurde erachtet um den Schacht vor möglichen zerstörenden Druckanderungen zu schuetzen und Deformationen im Riffschachtbereich zu minimieren. Um die Optionen zu bewerten und mögliche Deformationen so genau wie nur möglich quantitativ darzustellen die von den Schachtstahlkonstruktionen aufgenommen werden muessen, wurden numerische Modelle verwendet. Die gewahlte Option war eine Kombination aus strategisch plazierten exzentrischen Pfeilern und Schutzpfeilern sowie Hinterfuellungen. Nach dem Vortrieb eines kleinen inneren Einbruches wahrend des Abteufens wird der Vollvortrieb vom Schacht weg vorgenommen. Um die Deformationen, die mit der Riffschachtentfernung verbunden sind zu ueberwachen, muessen geeignete Instrumentenausruestungen installiert werden.

Introduction

Beatrix Mine is situated approximately 300 km south of Johannesburg, South Africa. Together with the neighbouring Joel mine it forms the most southerly mining complex of the Witwatersrand gold field.

The Beatrix conglomerate gold reef is exploited. It occurs at the base of the Eldorado Formation with a channel width averaging 1.3 m, but up to 6 m, dipping at angles between 0 and 15 degrees. The hangingwall consists of competent (UCS, 190–210 MPa) fine-grained quartzite with well defined parting planes. The footwall consists of a much weaker (UCS, 120–140 MPa) argillaceous quartzite and incorporates a very weak thin layer of clay mineral. The conglomerate reef material varies considerably in strength, averaging 170 MPa.

The possibility of a third vertical shaft at Beatrix was investigated during 1992 and the purpose was to gain access to the deeper ore reserves situated north of the number one shaft. It also allowed access to available ore reserves in the close proximity to it, previously accessed by means of a service decline, conveyer belt decline and chairlift from number one shaft. The shaft infrastructure at Beatrix Gold Mine is shown in Figure 1.

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