Academic literature on the topic 'Boulonnage du toit (Mines)'

ABSTRACT Basutoland is a former British Protectorate (now the Kingdom of Lesotho) nestled in the Maluti and Drakensberg mountains, surrounded by South Africa. Geological knowledge about Basutoland started with the activities of French missionaries in the 1830s and continued to accumulate throughout the nineteenth century. Systematic geological mapping began in 1902–1904 with the work of Ernest Schwarz and Alexander du Toit, who, while working for the Geological Commission of the Cape of Good Hope, extended their mapping activities into Basutoland. In 1905 Samuel Dornan from Morija started studying the geology of that region of Basutoland. In the 1930s rumours about the finds of diamonds prompted the British Government to map the country geologically. Gordon Stockley, a geologist experienced in mapping for the Geological Survey of Tanganyika, was seconded to Basutoland in late 1938. Stockley mapped the whole country in 11 months in 1939, and then returned to Tanganyika. His geological map, at a scale of 1:380,160 was published in 1946, and the report appeared in 1947. At the start of his mapping, Stockley wrote to du Toit asking his advice on various matters related to the geology, geomorphology and palaeontology of Basutoland. Their correspondence lasted until 1946. Stockley’s map and report on Basutoland geology laid the foundation for all future exploration and led to the discovery of several diamondiferous kimberlite pipes in the 1960s, and to the establishment of several diamond mines that contribute significantly to the economy of modern Lesotho.

Alexander Logie du Toit (1878–1948) was South Africa’s most famous geologist during his lifetime, having authored five books which brought him world renown. In December 1937 to January 1938, accompanied by his wife Evelyn, he visited India in order to attend the Jubilee Indian Science Congress in Calcutta and to do field work in coal and diamond mines. On the return journey to Africa by ship, they stopped for a few hours in Port Victoria on Mahé Island in the Seychelles archipelago. They also passed by Silhouette Island. Du Toit recorded his activities in a diary, and his geological observations in a notebook, where he also drew a sketch of Mahé, and recorded steep structures on the east coast of Silhouette. Although he had not visited the Seychelles before, his deep understanding of the problems of Seychelles geology resulted from his comprehensive research on Indian Ocean geology for his 1937 book Our Wandering Continents. He made remarkably accurate observations on the geomorphology and structure, some of which were only confirmed decades later when the Seychelles were mapped in the 1960s to 1990s. His bold and prescient ideas on the breakup of the Gondwana continent, and on the formation of the Indian Ocean, have been amply confirmed by modern studies, especially by those of Lewis D. Ashwal and his collaborators.

Le renforcement des massifs rocheux par boulonnage est un procédé aujourd'hui fréquemment utilisé pour assurer la stabilité des ouvrages souterrains (mines, génie civil). Bien que la technologie pour le renforcement soit parfaitement maîtrisée, la description du comportement mécanique d'un massif renforcé et son interaction avec le soutènement utilisé ne sont pas clairement expliquées. Le sujet de cette thèse s'articule principalement sur la simulation numérique du renforcement par boulonnage dans des ouvrages à grande profondeur. Le sujet s'intéresse aux voies de traçage de la mine de charbon située à l'U. E. Provence (jusqu'à 1300m de profondeur). Avec l'approfondissement des chantiers, les galeries subissent des dégradations importantes. Ces dégradations sont liées d'une part à la méthode d'exploitation (passage de la taille), et d'autre part, aux événements sismiques enregistrés dans les galeries. Ces dégradations provoquent la rupture du système de boulonnage mis en place qui ne résiste plus à de telles conditions. Dans la première situation (passage de la taille), deux modalités de traitement ont été testées: pour contrer les convergences observées, on a testé la solution de réduire l'ouverture de la voie en supprimant la rangée de quilles vides. La deuxième modalité est la mise en place de deux boulons câbles entièrement scellés (birdcage) plus résistants et plus longs pour s'opposer à un basculement du toit du côté non exploité. Dans les conditions dynamiques, la rupture brutale des boulons provoquée par les phénomènes dynamiques est à l'origine de l''instabilité des voies. Pour remédier à ce problème, on a testé un schéma de soutènement plus efficace en utilisant des boulons câbles entièrement scellés (flexibolt) avec une longueur et une densité de boulonnage plus importante que celles des boulons à ancrage ponctuel actuellement utilisés.

Le boulonnage et le câblage à ancrage réparti sont deux techniques de renforcement du terrain couramment utilisées dans l'industrie minière et dans le génie civil. Au fil de cette recherche, on s'intéresse à la réponse de ces éléments sous des sollicitations axiales de traction, en régime statique. Dans ces conditions, l'expérience montre que la rupture se produit le plus fréquemment à l'interface barre-scellement via un processus de décohésion qui commence dès que la force sur la barre atteint une valeur limite. L'objectif est de mieux comprendre le comportement de cette interface, avant et après rupture. Premièrement, on revoit l'état de l'art afin de comprendre le travail effectué et les aspects non maîtrisés à ce jour. Deuxièmement, on décrit des outils analytiques qui permettent de comprendre la réponse d'un boulon ou d'un câble à ancrage réparti soumis à une force de traction. Ensuite, on présente les études expérimentales menées en laboratoire et in situ. Des essais d'arrachement ont été effectués pour déterminer les principaux facteurs qui régissent la réponse de l'interface. Finalement, on analyse les résultats des essais effectués en laboratoire sur les boulons. Après l'obtention des variables nécessaires, on propose un modèle semi-empirique d'interface, qui devra être validé par des essais complémentaires. Cette perspective et d'autres améliorations sont également présentées
Rockbolting and cablebolting are two ground reinforcement techniques broadly used in civil and mining engineering. This research focuses on the behaviour of fully grouted bolts subjected to tensile axial loads, in static conditions. Under these circumstances, experience throughout the world proves that failure usually takes place at the bolt-grout interface via a decoupling process that starts if the load on the bolt exceeds a critical value. The objective is to gain more insight into the behaviour of this interface, before and after failure. First, the state-of-the-art is presented to understand the existing advances and to identify the lacking aspects. Secondly, analytical tools that help understand the response of a fully grouted bolt subjected to a tensile load are described. Then, the field and laboratory experimental campaigns are exposed. Pull-out tests have been conducted to determine the most influencing parameters on the interface behaviour. Finally, the laboratory results on rockbolts are analyzed. Once the necessary variables are obtained, a semi-empirical interface behaviour model is proposed. The further evaluation of this model and other improvements are suggested as perspectives of evolution

Le boulonnage et le câblage à ancrage réparti sont deux techniques de renforcement du terrain couramment utilisées dans l'industrie minière et dans le génie civil. Au fil de cette recherche, on s'intéresse à la réponse de ces éléments sous des sollicitations axiales de traction, en régime statique. Dans ces conditions, l'expérience montre que la rupture se produit le plus fréquemment à l'interface barre-scellement via un processus de décohésion qui commence dès que la force sur la barre atteint une valeur limite. L'objectif est de mieux comprendre le comportement de cette interface, avant et après rupture. Premièrement, on revoit l'état de l'art afin de comprendre le travail effectué et les aspects non maîtrisés à ce jour. Deuxièmement, on décrit des outils analytiques qui permettent de comprendre la réponse d'un boulon ou d'un câble à ancrage réparti soumis à une force de traction. Ensuite, on présente les études expérimentales menées en laboratoire et in situ. Des essais d'arrachement ont été effectués pour déterminer les principaux facteurs qui régissent la réponse de l'interface. Finalement, on analyse les résultats des essais effectués en laboratoire sur les boulons. Après l'obtention des variables nécessaires, on propose un modèle semi-empirique d'interface, qui devra être validé par des essais complémentaires. Cette perspective et d'autres améliorations sont également présentées.

Le phénomène de coup de terrain est une explosion violente de roche qui peut se produire dans les mines souterraines. Dans la présente recherche, nous avons essayé de démontrer les causes qui peuvent influer sur la prédisposition aux coups de terrain en utilisant la modélisation numérique. Cependant, avant tout, l'état de contrainte avant l'exploitation minière et les contraintes induites par les excavations environnantes doivent être étudiés avec précision. La mine de charbon de Provence, qui a subi un phénomène de coup de terrain au niveau de son puits vertical entouré de nombreux panneaux de longue taille, a été choisie comme cas d’étude. Un modèle numérique 3D à grande échelle a été construit pour inclure la zone du puits vertical avec ses piliers et galeries à petite échelle et les panneaux de longue taille à grande échelle avec leurs zones de foudroyage associées. Plusieurs problèmes ont été rencontrés lors du développement de ce modèle numérique à grande échelle. Le premier porte sur l'initialisation de l'état de contrainte à grande échelle, où les contraintes verticales mesurées divergent avec le poids des déblais et les contraintes in situ sont très anisotropes. Le deuxième porte sur la simulation de la zone de foudroyage associée aux panneaux de longue taille. Le troisième concerne l'évaluation de l’instabilité du pilier en fonction de son ratio résistance/contrainte moyenne et de son volume. Le quatrième concerne l'évaluation de la prédisposition aux coups de terrain au niveau du puits vertical en fonction de différents critères. Cinq méthodes ont été développées pour initialiser l’état de contrainte hétérogène dans le modèle numérique à grande échelle avant l’exploitation minière. Elles sont basées sur la méthode de corrélation Simplex, qui consiste à optimiser la différence entre les valeurs de contrainte mesurées in-situ et les valeurs numériques. Le but est de développer des gradients qui soient capables d'exprimer l'hétérogénéité de la contrainte et qui soient compatibles avec les mesures in-situ. La méthode basée sur l’initialisation de l'état de contrainte avec des gradients 3D s’est avérée plus efficace que celle traditionnelle basée sur les ratios de contrainte horizontale à verticale. Concernant la simulation du foudroyage, trois modèles ont été développés et intégrés dans le modèle numérique pour exprimer le comportement mécanique dans la zone de foudroyage au-dessus des panneaux de longue taille. Deux d’entre eux sont basés sur un comportement élastique alors que le troisième est basé sur un comportement elasto-plastique avec écrouissage un phénomène de consolidation. Il a été constaté que la zone de foudroyage au-dessus des panneaux de longue taille peut atteindre 32 fois l'épaisseur de la couche exploitée et que le module d'élasticité de la partie la plus endommagée de la zone foudroyée ne doit pas excéder 220 MPa pour satisfaire la convergence toit-mur. Mais, avec l'avancée de l'exploitation, ce matériau souple se compacte sous la pression des couches supérieures. Dans le cas d'une largeur critique et super-critique, la contrainte verticale dans la zone de foudroyage pourrait dépasser le poids des déblais et pourrait augmenter jusqu'à 4 fois ce poids sur les bords. La contrainte verticale a augmenté dans les piliers au niveau du puit vertical suite à l'exploitation des panneaux de longue taille à proximité. Il a été constaté que le volume du pilier joue un rôle important dans sa stabilité. Le rapport contrainte/résistance a été jugé insuffisant pour expliquer un coup de terrain. Plusieurs critères ont été intégrés au modèle numérique pour évaluer la prédisposition aux coups de terrain. Il a été constaté que les critères basés sur les contraintes et les déformations sont capables d'évaluer la prédisposition aux coups de terrain
Rockburst is a violent explosion of rock that can occur in underground mines. In the current research, the main objective is to demonstrate the causes that may influence the rockburst proneness by using the numerical modeling tool. However, firstly, the pre-mining stress state and the induced stresses due to surrounding excavations have to be studied precisely. The Provence coal mine, where a rockburst took place in its shaft station that is surrounded by many longwall caving panels, has been chosen as a case study. A large-scale 3D numerical model has been constructed to include the shaft station area with its small-scale pillars and galleries, and the large-scale longwall panels with their accompanying goaf area. Many problems appeared while developing such large-scale numerical model, the first problem was the initialization of stress state at a large-scale, where the measured vertical stresses are in disagreement with the overburden weight, and the in-situ stresses are highly anisotropic. The second problem was the simulation of the goaf area accompanying longwall panels. The third problem was the assessment of pillars instability in terms of its strength/average stress ratio, and its volume. The Fourth problem was the assessment of rockburst proneness in the shaft station based on different rockburst criteria. Five methods were developed to initialize the heterogeneous pre-mining stress in the large-scale numerical model. These methods are based on the Simplex Method, which is mainly based on optimizing the difference between the in-situ measured stress values and the numerical stress values to develop stress gradients able to express the stress heterogeneity and compatible with the in-situ measurements. The method that is based on initiating the stress state with 3D stress gradients was found to be more efficient than the traditional method that is based on the horizontal-to-vertical stress ratios. Regarding the goaf simulation, three models were developed and implemented in the numerical model to express the mechanical behavior within the goaf area above longwall panels. Two of these models are based on an elastic behavior, and the third one is based on the strain-hardening elasto-plastic behavior that takes the consolidation phenomenon into consideration. It was found that the goaf area above longwall panels could reach up to 32 times the seam thickness, and the elastic modulus of caved area (the first few meters in the goaf area) did not exceed 220 MPa to fulfill the roof-floor convergence. But, with advance of the exploitation, this soft material consolidated under the pressure of the overlying strata. In case of critical and super-critical width, the vertical stress in the goaf area exceeded the overburden weight, and it increased up to 4 times the overburden weight on the rib-sides. The vertical stress increased in the shaft station pillars as a result of exploiting the nearby longwall panels. It was found that the pillar volume plays an important role in its stability. And, the strength/stress ratio was found to be insufficient to quantify the rockburst proneness in underground mines. Many rockburst criteria were implemented in the numerical model to assess the rockburst proneness. It was found that the criteria that are based on stress and strain changes were able to assess the rockburst proneness