Towards safer mining: the role of modelling software to find missing persons after a mine collapse

Purpose. The purpose of the study is to apply science and technology to determine the most likely location of a container in which three miners were trapped after the Lily mine disaster. Following the collapse of the Crown Pillar at Lily Mine in South Africa on the 5th of February 2016, there was a national outcry to find the three miners who were trapped in a surface container lamp room that disappeared in the sinkhole that formed during the surface col-lapse. Methods. At a visit to Lily Mine on the 9th of March, the Witwatersrand Mining Institute suggested a two-way strategy going forward to find the container in which the miners are trapped and buried. The first approach, which is the subject of this paper, is to test temporal 3D modeling software technology to locate the container, and second, to use scientific measurement and testing technologies. The overall methodology used was to first, request academia and research entities within the University to supply the WMI with ideas, which ideas list was compiled as responses came in. These were scrutinized and literature gathered for a conceptual study on which these ideas are likely to work. The software screening and preliminary testing of such software are discussed in this article. Findings. The findings are that software modeling is likely to locate the present position of the container, but accurate data and a combination of different advanced software packages will be required, but at tremendous cost. Originality. This paper presents original work on how software technology can be used to locate missing miners. Practical implications. The two approaches were not likely to recover the miners alive because of the considerable time interval, but will alert the rescue team and mine workers when they come in close proximity to them.Мета. Визначення можливого місця локалізації лампового приміщення контейнера, в якому опинилися три шахтаря після аварії на шахті Лілі (Барбертон, Мпумаланга) методом комп’ютерного моделювання. Після обвалення стельового цілика на шахті Лілі 5 лютого 2016 року почалася національна кампанія з порятунку трьох шахтарів, які залишилися у ламповому приміщенні поверхневого транспортного контейнера, що провалився в утворену після вибуху воронку. Методика. Співробітниками Гірничого Інституту (Уітуотерс) запропонована двостадійна стратегія пошуку контейнера, в якому існує ймовірність знаходження шахтарів. В рамках першого підходу (який розглядається у даній статті) для виявлення контейнера здійснювалось випробування комп’ютерної технології 3D-моделювання в часі. Другий підхід передбачав технологію проведення наукового вимірювання та експерименту. В цілому, методологія включала, насамперед, підключення викладацького та наукового складу університету до вирішення проблеми шляхом комплексної генерації ідей, які були об’єднані в загальний список, вивчені із залученням відповідних літературних джерел, і найбільш реалістичні ідеї були виділені із загального переліку. Дана стаття розглядає результати комп’ютерної експертизи цих ідей та перевірки надійності відповідного програмного забезпечення. Результати. Для зручності моделювання процес обвалення був розділений на три окремі фази: руйнування воронки, руйнування західного схилу та небезпека ковзання на південних схилах. Ідентифіковано програмні технології, які можуть імітувати рух контейнера у перших двох фазах обвалення. В результаті моделювання у програмному забезпеченні ParaView виявлено місце розташування даного контейнера. Виконано аналіз південного схилу за допомогою ArcGIS і складені карти небезпеки схилу для району, а також підземні карти порятунку з маршрутами евакуації. Встановлено, що комп’ютерне моделювання може визначити місцезнаходження контейнера, але для цього потрібні точні вихідні дані й комплекс дорогих високоефективних програмних пакетів. Наукова новизна. Вперше застосовано комплекс комп’ютерних технологій та програмного забезпечення для пошуку зниклих шахтарів після аварійних ситуацій у підземному просторі шахт. Практична значимість. При застосуванні двостадійної стратегії пошуку шахтарів, що опинилися під завалом порід, команда рятувальників отримає сигнал про наближення до їх місцезнаходження.Цель. Определение возможного места локализации лампового помещения контейнера, в котором оказались три шахтера после аварии на шахте Лили (Барбертон, Мпумаланга) методом компьютерного моделирования. После обрушения потолочного целика на шахте Лили 5 февраля 2016 года началась национальная кампания по спасению трех шахтеров, оставшихся в ламповом помещении поверхностного транспортного контейнера, который провалился в воронку, образовавшуюся после взрыва. Методика. Сотрудниками Горного Института (Уитуотерс) предложена двухстадийная стратегия поиска контейнера, в котором существует вероятность нахождения шахтеров. В рамках первого подхода (который рассматривается в данной статье) для обнаружения контейнера производилось испытание компьютерной технологии 3D-моделирования во времени. Второй подход предполагал технологию проведения научного измерения и эксперимента. В целом, методология включала, прежде всего, подключение преподавательского и научного состава университета к решению проблемы путем комплексной генерации идей, которые были объединены в общий список, изучены с привлечением соответствующих литературных источников, и наиболее реалистичные идеи были выделены из общего списка. Настоящая статья рассматривает результаты компьютерной экспертизы данных идей и проверки надежности соответствующего программного обеспечения. Результаты. Для удобства моделирования процесс обрушения был разделен на три отдельные фазы: разрушение воронки, разрушение западного склона и опасность скольжения на южных склонах. Идентифицированы программные технологии, которые могут имитировать движение контейнера в первых двух фазах обрушения. В результате моделирования в программном обеспечении ParaView выявлено местоположение данного контейнера. Выполнен анализа южного склона с помощью ArcGIS и составлены карты опасности склона для района, а также подземные карты спасения с маршрутами эвакуации. Установлено, что компьютерное моделирование может определить местонахождение контейнера, но для этого нужны точные исходные данные и комплекс дорогостоящих высокоэффективных программных пакетов. Научная новизна. Впервые применен комплекс компьютерных технологий и программного обеспечения для поиска пропавших шахтеров после аварийных ситуаций в подземном пространстве шахт. Практическая значимость. При применении двухстадийной стратегии поиска шахтеров, оказавшихся под завалом пород, команда горноспасателей получит сигнал о приближении к их местонахождению.The results of the article were obtained without the support of any of the projects or funding

A Simple Generation Technique of Complex Geotechnical Computational Model

Given that FLAC3D (a geotechnical calculation software) is difficult to use for building large, complex, and three-dimensional mining models, the current study proposes a fast and a convenient modeling technique that combines the unique advantages of FLAC3D in numerical calculation and those of SURPAC (a mine design software) in three-dimensional modeling, and the interface program was compiled. First, the relationship between the FLAC3D and the SURPAC unit data was examined, and the transformation technique between the data was given. Then, the interface program that transforms the mine design model to calculate the model was compiled using FORTRAN, and the specific steps of the program implementation were described using a large iron and copper mine modeling example. The results show that the proposed transformation technique and its corresponding interface program transformed the SURPAC model into the FLAC3D model, which expedited FLAC3D modeling, verified the validity and feasibility of the transformation technique, and expanded the application spaces of FLAC3D and SURPAC

3D modelling of the dolerite dyke network within the Siilinjärvi phosphate deposit

Non peer reviewe

Evaluation of Truck Dispatch System and its Application using GPS in Opencast Mines- a Case Study of Indian Mines

Truck haulage now a days is the most common means which is used for moving ore/waste in open-cast mining operations. The truck haulage is usually the costliest unit operation in a truck shovel open cast mining. The advancement in computer coding technology has advanced to a point where there are many truck dispatching systems which will give the potential of advancing truck-shovel productivity and future savings. By trying a dispatching system in any mine can give operational increase in production by minimizing waiting times and can give other beneficial advantages and can also be obtained through good monitoring, optimal routing. The capacity of the employed truck-shovel fleet counts on the dispatching methodology in use, the intricacy of the truck shovel system and a number of other variables. It is a very common situation in mining that considerable number of analysis of the available techniques is undertaken before dispatching is done. In many number of cases, computer simulation is the better applicable and effective method of relating the alternative dispatching strategies. Keeping this in mind computer programs are developed using C++ language for the monitoring of the equipment performance in truck dispatch system in opencast mines. To study about the truck dispatch system (TDS), we have made a choice to make it on the shovel dumper combination using GPS. In TDS system the computer monitors the location and status whether the dumper is full or empty and its heading, velocity of each vehicle in the fleet. The system analyses production numbers, such as haul routes, historic data about drive time to a specific shovel location and the cycle time and time taken to make a complete trip, trip from the shovel to the dump site and back

Integration of landscape reclamation, planning and design in a post-mining district: Cartagena-La Union, SE Spain

[SPA] Debido a los graves impactos ambientales que provoca la actividad minera en el paisaje, es fundamental encontrar soluciones sostenibles para la recuperación de aquellos espacios que han sufrido o están sufriendo dichos impactos, y cuyos efectos se pueden observar alrededor del mundo. De especial relevancia son las actividades mineras desarrolladas antiguamente, las cuales, debido a la falta de legislación al respecto, han dejado gran cantidad de zonas degradadas sin ningún valor socioeconómico ni cultural, afectando gravemente a los ecosistemas. No obstante, en las últimas décadas la sensibilidad por los problemas ambientales ha aumentado considerablemente, y se ha visto la necesidad de reducir las consecuencias negativas causadas por estas actividades y la importancia de devolver a aquellas zonas degradadas un uso útil y sostenible. El Distrito Minero de Cartagena-La Unión, debido a su larga historia minera y la gran cantidad de impactos presentes, se ha convertido en un gran desafío ambiental tanto para las comunidades locales como para la administración nacional. En base a esta problemática, y para contribuir a la recuperación del paisaje de las zonas mineras y con el fin de desarrollar nuevas funciones de uso, se procedió a desarrollar esta tesis doctoral. [ENG] It is crucial to find sustainable solutions for healing the landscape wounds of post-mining activities all over the world. Early mining operations left degraded lands not in accord with regional ecosystems and lacking socio-economic and cultural values. Increasing awareness of environmental sensitivity identified the minimization need of the environmental consequences of post-mining activities and the importance of returning the degraded land to a beneficial use. Cartagena-La Unión Mining District, depending upon its long time mining history, has become the subject of these challenges and pending questions for local communities and administrations in Spain. Based on this problematic, to contribute to the landscape reclamation of post-mining areas and to develop new land use functions in those.Universidad Politécnica de Cartagen

Three-dimensional numerical study on the batter instability mechanism of Maddingley Brown Coal Open Pit, Victoria, Australia using PLAXIS 3D

With the increased size of excavation due to long-term open cut mining, batter instability has become a major geo-hazard in Victorian Brown Coal Open Pits where facilitate some largest brown coal mining operations in the world. Block failure is a unique failure mode in Victorian brown coal mines, which is often associated with cracks and rainfall. Maddingley Brown Coal Mine (MBC) is located in Bacchus Marsh, Victoria, Australia. Slope instability has also been a major geo-problem since the open pit mining commenced in MBC in 1940s. Making clear the cracking mechanism and the correlations between rainfall and batter instability have important implications in better understanding and predicting batter failures in Victorian brown coal mines. In this research, three-dimensional geologic models were developed to investigate the mechanism of brown coal batter instability. The finite element program encoded in Plaxis 3D was employed to conduct the complex two-phase (fluid-solid) coupled numerical simulations. The results revealed the cracking mechanism of coal batter and the effects of rainfall on batter stability. It was found that the brown coal batter with overburden tends to lead a circular critical path while the batter after overburden removal shows a trend of block sliding as interpreted by the shear and tensile strains simulated. The existence of joints and the hydrostatic water pressure in the joints could adversely affect the stability of brown coal batter towards block failure. Precipitation can increase the deformation, excess pore pressure, total pore pressure, active pressure and decrease the matric suction, and thereby decrease the shear strength, effective stress, and batter stability. The results from the three-dimensional hydro-mechanically coupled finite element study were well agreed with the field monitored data, theoretical calculations, and Victorian brown coal mining experience.Doctor of Philosoph

Applications of Photogrammetry for Environmental Research

ISPRS International Journal of Geo-Information: special issue entitled "Applications of Photogrammetry for Environmental Research