The ground water behaviour pattern and foundation stabilisation practice at hartebeestfontein

Abstract

Hartebeestfontein Gold Mining Company Limited, which produces 100 kg of gold per working day, has a mining lease area situated mainly over dolomite. A major river nearby governs the regional drainage. The formation of sinkholes and dolines, caused by fluctuations in the water table and the flow of water underground, often accelerated as the result of unavoidable or inadvertent surface activities, is common in such terranes. To maintain production, meticlous ground investigations under new installations plus periodic re-examination and stabilisation under existing ones, particularly key installations, is necessary.

The local ground water behaviour pattern is controlled by three impervious major dykes and two major fissure zones, the latter draining surface water into the mine workings. Monthly water table measurements over 25 years show a steady rise to a limit over the area of one fissure zone and a drastic lowering over the other.

The value of gravity techniques and thermal infra-red line scanning for cavity detection in the Hartebeestfontein context, is discussed. The procedures followed, for stabilising ground and foundations, are illustrated by means of case histories. The extension of the techniques, learnt from the stabilisation experience, to limiting water seepage into shafts sunk through dolomite, is also discussed.

Résumé

La compagnie «Hartebeestfontein Gold Mining Limited», qui produit 100 kilogrammes d'or par journée de travail, a une concession minière située principalement dans de la dolomie. Le drainage régional est dépendant d'une rivière importante qui coule à proximité; on observe fréquemment la formation d'effondrements et de dolines, causée par les variations du niveau de la nappe et les circulations d'eau souterraine et souvent accélérée sous l'influence d'activités en surface, soit inévitables soit incontrôlées. Pour assurer la continuité de la production, l'étude très soignée du sous-sol au-dessous des nouvelles installations ainsi qu'un réexamen et une stabilisation périodiques sous les anciennes s'avèrent nécessaires.

Les circulations d'eau souterraine dépendent localement de trois dykes importants, imperméables, et de deux zones fissurées, ces dernières drainant l'eau de surface vers les travaux miniers. L'examen des niveaux mensuels de la nappe relevés depuis 25 ans, montre une remontée importante dans un des secteurs fissurés et un abaissement très net dans l'autre. L'article discute l'intérêt des méthodes gravimétriques d'une part et d'enregistrement des variations de température par infra-rouge d'autre part, pour la détection des cavités souterraines. Des exemples montrent les processus mis en œuvre pour stabiliser le sous-sol et les fondations. La discussion porte également, sur les techniques, déduites de l'expérience de la stabilisation du sous-sol, et qui consistent à limiter les infiltrations d'eau dans des puits forés dans la dolomie.