Onur Bigikoçin, Hasan Ayd n Bilgin Ortado u Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisli i Bölümü, Ankara

Transkript

1 U ak K lada Alt n Madeninde Önkesme Patlatmas ndan Kaynaklanan Hava oku Bas nc Analizi Preslipt Blast Induced Air Overpressure Investigation At U ak K lada Gold Mine Onur Bigikoçin, Hasan Ayd n Bilgin Ortado u Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisli i Bölümü, Ankara ÖZET Önkesme patlatmas uygulamalar nda, yüksek hava oku bas nc veya ani gürültü olarak adland r lan havada ilerleyen enerji dalgalar olu ur. Bir aç k i letmede veya çevresinde patlatmadan kaynaklanan hava oku; ate lenen patlay c miktar, patlatma yeri ile ölçüm yeri aras ndaki uzakl k ve hava artlar gibi pek çok unsura ba l olarak de i ebilir. Bu sebeple herhangi bir aç k i letmede veya çevresinde gürültü durumunun de erlendirilmesi ve belirlenmesi gereklidir. Bu ara t rmada, K lada Alt n madeninde önkesme patlatmas uygulamas ndan kaynaklanan hava oku ölçülüp kaydedilmi, incelenmi ve de erlendirilmi tir. Çal mada, patlay c miktar, ölçüm istasyonlar na veya yerle im alanlar na olan uzakl k, rüzgar yönü, rüzgar h z gibi parametreler kaydedilmi, incelenmi ve de erlendirilmi tir. Türk Yönetmeli inde patlatma kaynakl hava oku için izin verilen s n r de er belirtilmedi i ancak özel durumlarda ek gürültü göstergeleri kullan m na izin verildi i için de erlendirmede A.B.D. standard esas al nm t r. Ölçülen hava oku de erlerinin A.B.D. standartlar na uygun oldu u sonucuna var lm t r. ABSTRACT In presplit blasting operations airborne energy called air blast overpressure or impulsive sound is produced. The air blast induced by blasting may vary significantly at or around an open pit mine depending on several parameters such as the amount of charge detonated, the physical distance between the blast and the monitoring locations and the weather conditions. Therefore evaluation and assessment of air blast condition at or around an open pit mine is necessary. In this research study the airblast conditions induced by presplit blasting operations at K lada Gold Mine are monitored, recorded, analysed and evaluated. In this research study, several parameters such as the amount of charge, the physical distance to the location of monitoring device or residential structures and the weather condition parameters such as wind direction, wind speed were recorded, analyzed and evaluated. No permitted level is set for blasting induced air blast in Turkish Regulation. However, Turkish Regulation permits the use of special noise criteria under certain circumstances such as blasting therefore US Federal Regulation is taken as a basis for compliance evaluation. The monitored air blast levels are found to be in compliance with US Federal Regulation. 189

2 1. G R Madencilik sektöründe hammadde üretimi için yap lan kaya kaz lar n gerçekle tirmenin verimli ve ekonomik yollar ndan biri patlatmal kaya kaz s uygulamakt r. Patlatmal kaya kaz lar yararlar n n yan s ra titre im ve hava oku gibi çevresel sorunlar da beraberinde getirmektedir. Bu sorunlar en az seviyeye indirmek için gerekli ölçüm ve de erlendirme çal malar yap lmal d r. U ak K lada Alt n madeninde aç k i letme yöntemi ile alt n cevheri üretilmektedir. Bu madendeki ön kesme patlatmalar ndan kaynaklanan hava oku de erleri üç ayr yerle im birimi yönünde ölçülüp, bu yerle imlere olan etkileri tüm yönleriyle yorumlan p de erlendirilmi tir. Bu bildiride ise bunlardan sadece Karap nar mahallesine olan etkiler incelenmi tir. 2. PATLATMA KAYNAKLI HAVA OKUNUN ÖZELL KLER VE HASAR KR TERLER Hava oku patlatma ile olu an istenmeyen etkilerden biridir. Hava oku ender olarak binalarda hasara yol açsa da yaratt ani ve güçlü gürültü sebebiyle yak nda yerle imlerdeki ki iler için ikayet kayna d r. Patlatma ile olu an hava oku düzeyleri desibel (db) cinsinden ifade edilmekte ve sahip oldu u büyüklük oran nda hasar yaratmaktad r. Ülkemiz Gürültü Yönetmeli inde patlatma kaynakl hava oku de erlendirmesi için herhangi bir s n r de er bulunmad için A.B.D. taraf ndan saptanm s n r de erler çal mada kullan lm t r. Hava oku patlatmadan kaynaklanan, havada yay lan bas nç dalgalar d r. Havan n makaslama direnci olmad için sadece bas nç dalgalar ta n r. Hava oku dalgalar genellikle yer sars nt lar na göre 5-20 kat daha yava yay l r ve patlatma yerinden uzakla t kça sönümlenir. Hava oku incelemelerinde incelenmesi gereken en önemli parametreler gecikme ba na kullan lan patlay c miktar ve ölçüm istasyonuna olan uzakl kt r. Ayr ca s k laman n derecesi de önemli bir parametredir. S k laman n derecesinin dü mesiyle birlikte olu an hava oku seviyesi artmaktad r. Ön kesme delikleri uygulanan patlatma tekni i gere i s k lamas z patlat ld klar için ola an olarak yüksek düzeyde hava oku üretme riski ta maktad rlar. Hava oku yay l m ba ta rüzgar h z ve yönü olmak üzere meteorolojik ko ullardan da etkilenmektedir. Bu sebeple hava oku yay l m n n de erlendirilmesinde meteorolojik ko ullar da dikkate al nmal d r. 2.1 Hava oku Ölçümü: nsan kula geni bir aral ktaki frekanslara hassas oldu undan ses genellikle aritmetik yerine logaritmik ölçekle ifade edilir. Hava oku db cinsinden a a daki e itlikle hesaplan r: P db 20log P0 P : Ölçülen ses bas nc de eri (Pa) P 0 : Atmosferik hava bas nc (Pa) Ses bas nc n do rudan desibel cinsinden ifade etmek için ekil 2.1 deki grafikten yararlan labilir. nsanlar n ve binalar n ses bas nc na verdikleri tepkiler ise ekil 2.2 de gösterilmi tir. Hava oku birçok aletle ölçülebilmektedir fakat binalarda hasar yaratan dü ük frekansl dalgalar (1-30 Hz) ölçebilen aletler tercih edilmelidir. Hava oku ölçümlerinde 3 farkl a rl kl ölçek kullan lmaktad r. Bunlar A, C ve L a rl kl ses düzeyleridir. ekil 2.3 te A, C ve L cinsi a rl kl ses düzeylerinin sahip olduklar frekans spektrumu gösterilmi tir. A ve C a rl kl ses düzeyleri dü ük frekanslar 190

3 ölçemedikleri için hava oku ölçümlerinde L a rl kl ses düzeyleri kullan lmal d r. (Dowding, 1985). L a rl kl ses düzeyi özellikle binalar için ölçülmesi gerekli olan 5-20 Hz aras frekanslar do ru olarak ölçebilmektedir. ekil 2.3. Farkl a rl kl ses düzeyi ölçümlerinin hava oku kay tlar na etkisi a) a rl kl ses düzeylerinin frekans spektrumu; b) Zamana göre kar la t r lmalar (Siskind ve Summers, 1974). ekil 2.1. Hava oku seviyelerinin db cinsinden e de erleri (Siskind vd., 1976). 2.2 Hava oku Dalgalar n n Yay l m : Farkl miktarlarda ve farkl mesafelerde patlat lan patlay c lardan olu an hava oku dalgalar n n kar la t r lmas için ölçekli mesafe yöntemi kullan lmaktad r. Bu yöntem e de er ölçekli mesafelerde e de er hava oku dalgalar n n olu tu unu varsayar. R r W 3/1 r = Ölçekli Mesafe (m/kg 1/3 ) R = Patlatma yerine olan uzakl k (m) W= Patlat lan patlay c miktar (kg) (Siskind, 1980). ekil 2.2 Hava oku seviyelerine insanlar n ve binalar n verdikleri tepkiler (Ladegaard- Pedersen ve Dally, 1975). Hava oku yay l m nda veriler daha az da l m gösterdi i için genellikle küp kök tipi ölçekli mesafe yöntemi tercih edilir. Kullan lan patlay c miktar ve patlatma yerine olan uzak d nda meteorolojik ko ullar da hava oku yay l m nda etkili olmaktad r. Rüzgar h z, yönü ve ayr ca s cakl k inversiyonu önemli parametrelerdir. 191

4 3. HAVA OKU ÖLÇÜM YÖNTEM 3.1 Ölçüm cihazlar Ölçümlerde yer sars nt s ve hava okunu ölçüp kaydedebilen dijital sismograflar kullan lm t r. Cihazlar asgari 100 db düzeyinde gürültü ölçümü yapabilmektedir. Cihazlar taraf ndan kaydedilen hava oku kay tlar cihazla birlikte sa lanan yaz l mla bilgisayara aktar lm t r. 4. U AK KI LADA ALTIN MADEN NDE HAVA OKU ÖLÇÜM SONUÇLARININ DE ERLEND R LMES 4.1 Ön Kesme Patlatma Yöntemi ve Ölçüm stasyonlar n n Belirlenmesi K lada Alt n Madeninde ev durayl l n art rmak için ön kesme patlatmalar yap lmaktad r. Delikler 165 cm çap nda ve m aral klarla delinmektedir. Delik boyu 10 metredir. Genellikle patlatmalar 5 veya 6 delikten olu an gruplar halinde gerçekle tirilmektedir. Bazen 7 li veya 8 li gruplar da patlat labilmektedir. Bir delikte yakla k 7 kg patlay c madde oldu u için gecikme ba na patlat lan patlay c miktar 35 kg ve 56 kg aras nda de i mektedir. Delikler s k lanmamaktad r. Bu çal mada ön kesme patlatmalar ndan kaynaklanan hava okunun sadece Karap nar Mahallesine olan etkileri incelenmi tir. Bu sebeple Karap nar mahallesi yönünde ölçüm istasyonlar kurulmu tur ( ekil 4.1). Ocak s n rlar n n en son hali kapal zikzakl çizgi ile gösterilmi, ön kesme patlatmalar ise koyu gri noktalarla ifade edilmi tir. Ocak s n r ile Karap nar mahallesine en yak n olan KR-10 istasyonu aras ndaki uzakl k 1402 metredir. ekil 4.1 Karap nar Mahallesi yönünde kurulan ölçüm istasyonlar 4.2 Hava oku Ölçüm Sonuçlar n n De erlendirilmesi Karap nar Mahallesi güzergah nda al nan tüm kay tlar Tablo 4.1 de gösterilmi tir. Al nan tüm kay tlar de erlendirildi inde Karap nar mahallesi yönünde kaydedilen hava oku de erleri 133 db in alt nda oldu undan A.B.D. standard na tümüyle uymaktad r. Bir ba ka deyi le kaydedilen de erlerin tümü hasar olu mas için verilen s n r de erin (140 db, ekil 2.2) alt ndad r. Kay tlar yönetmeliklere uygun oldu u halde ileride olu abilecek sorunlardan tamamen kurtulmak için hava oku yay lma dinami i ayr nt l bir ekilde incelenmelidir. Elde edilen kay tlardan hava okunun 850 m ve 1450 m aras nda 127 db in alt nda olu tu u gözlemlenmi ve 1450 m den sonra kesin olarak 119 db in alt na dü tü ü gözlemlenmi tir. 127 db ve 119 db aral, izin verilen s n rlar içerisinde olmas na ra men ikayetlere yol açabilmektedir metreden sonra kaydedilen 117 db ve 106 db aras ndaki de erler ise izin verilen s n rlar n içerinde ve yerle im birimlerinde rahats zl a yol açmayacak düzeydedir. 192

5 Tablo 4.1 Karap nar Mahallesi Boyunca Al nan Hava oku Kay tlar stasyon Kodu Patlay c Miktar Q (kg) Uzakl k D (m) Ölçekli Mesafe SD (m/kg 1/3 ) Hava oku db KR KR KR KR KR KR KR KR1A KR1B KR KR1A KR1B KR KR1A KR1-A Karap nar Mahallesi yönünde hava oku yay l m nda rüzgar h z ve yönünün etkilerini incelemek amac yla madenin meteoroloji istasyonundan gerekli veriler al nm t r. Rüzgar h z Karap nar Mahallesi güzergah na paralel ve dik yönde olmak üzere iki bile ene ayr lm t r. Güzergaha paralel olan bile en, hava oku dalgalar n n istasyon yönünde rüzgara kar m yoksa rüzgar yönünde mi ilerledi ini belirler. Karap nar mahallesi yönünde al nan hava oku kay tlar ayn zamandaki rüzgar h z ve yönü de erleriyle e le tirilmi tir. Kay tlar n artan uzakl a göre s ralanm ekli Tablo 4.2 de gösterilmi tir. Normal hava ko ullar nda rüzgar etkisi olmad durumlarda artan ölçekli mesafe ile hava okunun sönümlenmesi beklenir. Bu sebeple rüzgar etkisini gözlemek için birbirine yak n de erlerdeki ölçekli mesafelerde ölçülen hava oku de erleri birbirleri ile kar la t r lmal d r. Karap nar Mahallesi aç k oca n kuzeybat s nda yer almaktad r ( ekil 4.1). Bu sebeple rüzgar h z paralel bile eninin pozitif olmas hava oku dalgalar n n rüzgara kar, negatif olmas ise rüzgar yönünde ilerledi ini gösterir. KR1A istasyonunda m/kg 1/3 ölçekli mesafesinde db de eri ölçülmü tür. Ayn istasyonda m/kg 1/3 ölçekli mesafesinde ölçülen hava oku de eri db dir. Ölçekli mesafe artt halde hava oku bas nc da artm t r. Bu beklenmeyen durum rüzgar etkisi ile aç klanabilir. Rüzgar h z n n KR1A istasyonu yönündeki paralel bile enleri s ras yla m/s ve m/s dir. Hava oku dalgalar rüzgara kar yönde ilerledi i için rüzgar h z ndaki dü ü ün hava oku bas nc s n db den db e ç kartt dü ünülebilir. KR1B istasyonunda m/kg 1/3 ölçekli mesafesinde db de eri kaydedilmi tir. Ayn istasyonda m/kg 1/3 ölçekli mesafesinde kaydedilen hava oku bas nc ise db dir. KR1B istasyonunda ölçekli mesafenin artmas na ra men hava oku bas nc ndaki bu art rüzgar h z n n KR1B istasyonu yönündeki paralel bile eninin m/s den m/s de erine dü mesiyle aç klanabilir. Ayr ca KR2 ve KR1-A0 istasyonlar nda m/kg 1/3 ve m/kg 1/3 ölçekli mesafelerinde s ras yla db ve db de erleri ölçülmü tür. Ölçekli mesafedeki art a ra men hava oku bas nc ndaki bu art, rüzgar h z n n bu istasyonlar yönündeki paralel bile eninin m/s den m/s de erine dü mesiyle di er bir deyi le KR2 istasyonundaki ölçümde rüzgar n hava oku dalgalar n daha çok engellemesiyle aç klanabilir. Karap nar Mahallesi güzergah nda rüzgar h z ndaki de i imlerin yan s ra, rüzgar yönlerindeki de i imlerin de kaydedilen hava oku bas nc n etkiledi i gözlenmi tir. KR2 ve KR3 istasyonlar nda m/kg 1/3 ve m/kg 1/3 ölçekli mesafelerinde s ras yla db ve db de erleri kaydedilmi tir. 193

6 Tablo 4.2 Karap nar Mahallesi Boyunca Al nan Hava oku Kay tlar stasyon Uzakl k (m) Patlay c Miktar (kg) SD (m/kg 1/3 ) Hava oku db Rüzgar H z (m/s) Rüzgar Yönü (N ) Paralel Bile en (m/s) Normal Bile en (m/s) KR1A 414,46 42,00 119,23 123,60 1,93 302,79 1,79 0,71 KR1A 444,51 35,00 135,89 126,20 2,53 325,18 1,81 1,76 KR1A 470,11 49,00 128,47 129,80 1,72 328,59 1,16 1,27 KR1B 563,75 42,00 162,18 125,40 1,93 302,79 1,79 0,71 KR1B 618,91 49,00 169,13 131,10 1,72 328,59 1,16 1,27 KR2 667,86 42,00 192,13 125,90 3,50 318,50 2,77 2,13 KR1-A0 720,56 42,00 207,29 131,60 2,79 9,69 0,06 2,79 KR2 855,22 44,44 241,44 127,90 1,70 263,01 1,61-0,52 KR3 1132,40 42,00 325,77 127,80 3,09 57,62-2,25 2,12 KR4 1230,36 42,00 353,96 127,00 3,09 57,62-2,25 2,12 KR6 1338,61 42,00 385,10 106,50 3,50 318,50 2,77 2,13 KR6 1401,58 49,00 383,02 126,00 1,72 328,59 1,16 1,27 KR7 1445,38 42,00 415,81 119,00 1,93 302,79 1,79 0,71 KR7 1616,45 44,44 456,35 106,00 1,70 263,01 1,61-0,52 KR9 1980,39 42,00 569,73 114,00 3,09 57,62-2,25 2,12 Ölçekli mesafedeki önemli art a ra men kaydedilen hava oku bas nc ayn kalm t r. Bu beklenmeyen durumun rüzgar n KR2 istasyonunda m/s h z nda hava okuna kar esmesi ve KR3 istasyonunda hava oku dalgalar ile ayn yönde ve m/s h z nda esmesi nedeniyle (hava oku dalgalar n istasyona do ru ötelemesiyle) olu tu u söylenebilir. Rüzgar h z n n KR2 istasyonu do rultusundaki paralel bile eni m/s ve hava oku dalgalar na kar iken, KR3 istasyonunda ayn yönde m/s olmas n n kaydedilen hava oku bas nc n art rd gözlemlenmi tir. Ayr ca KR7 ve KR9 istasyonlar nda m/kg 1/3 ve m/kg 1/3 ölçekli mesafelerinde s ras yla db ve db de erleri kaydedilmi tir. Ölçekli mesafedeki art a kar l k hava oku bas nc ndaki bu beklenmeyen art gene rüzgar h z ve yönündeki de i im etkisiyle aç klanabilir. Karap nar Mahallesi güzergah nda rüzgar n hava oku yay l m nda önemli bir rol oynad gözlenmi tir. Rüzgar h z ve yönü mevsim artlar na göre de i ebilmektedir. Özellikle k n daha yüksek h zlarla esmesi beklenir. Al nan ölçümler yaz aylar nda yap ld için, rüzgar etkisinin hava oku yay l m ndaki etkisini tam olarak bulabilmek için k n da ölçümler yap lmal d r. Mevcut ölçümler sonucunda K lada Alt n Madenindeki patlatmalar n Karap nar mahallesi aç s ndan izin verilen s n rlar içinde oldu u bulunmu tur. Fakat ileride ocak s n rlar geni leyece i için olu abilecek herhangi bir sorun riskini azaltmak için kullan lan delik çaplar n n küçültülmesi ve gecikme ba na kullan lan patlay c miktar n n 35 kg ile s n rland r lmas önerilmi tir. 5. SONUÇ Bu ara t rma kapsam nda U ak K lada Alt n Madeninde ön kesme patlatmalar ndan kaynaklanan hava oku ölçülüp kaydedilmi ve hava oku durumu incelenip de erlendirilmi tir. Türk yönetmeli inde patlatmadan kaynaklanan hava oku için bir s n r de er verilmedi inden bu ara t rmada A.B.D. yönetmeli indeki hava oku için belirlenmi 133 db (L) s n r de eri kullan lm t r. Ölçülen de erlerin A.B.D. Federal Tüzü üne uygun oldu u sonucuna 194

7 var lm t r. Ancak ön kesme patlatmalar ndan kaynaklanan hava okunun ki ilerde yaratabilece i korku ve endi e sebebiyle hava oku detayl olarak incelenmi tir. Ölçülen de erler yap sal hasara yol açabilecek olan 140 db (L) de erinden oldukça dü üktür. Di er bir deyi le K lada Alt n Madenindeki ön kesme patlatmalar n n herhangi bir yap sal hasara yol açmayaca anla lm t r. Bu çal mada hava oku insanlar rahats z etmeyecek olan 117 db (L) s n r nda tutulmaya çal lm t r. Karap nar Mahallesi güzergah nda al nan ölçümler sonucunda hava okunun 850 m ve 1450 m aras nda 127 db de erinin alt nda oldu u ölçülmü tür m ve daha sonras nda ise hava oku 119 db de erinin alt ndad r. Karap nar Mahallesi ve aç k ocak aras ndaki en k sa mesafe 1402 metre oldu undan hava oku de erleri A.B.D. Tüzü üne uygundur. Hava oku yay l m nda gecikme ba na patlay c miktar ve patlatma yerine olan uzakl k d nda rüzgar h z ve yönü de etkili olmaktad r. Çal man n yap ld yaz aylar na göre k n rüzgar farkl yönlerden ve daha güçlü esece i için hava oku ölçümleri k n da sürdürülmelidir. Ocak s n rlar n n ileride daha da geni leyece i göz önünde bulundurularak ve olu abilecek tüm ikayetleri ortadan kald rmak için gecikme ba na kullan lan patlay c miktar n n 35 kg ile s n rland r lmas veya tercihen 35 kg n alt nda tutulmas önerilmi tir. Ayr ca u an kullan lan delik çaplar n n küçültülmesi ve patlatmalar n rüzgar h z n n yüksek ve yönünün yerle im birimlerine do ru esti i günlerde ertelenmesi önerilmi tir. 6.TE EKKÜR Bu ara t rma s ras nda ve gerek arazi çal malar s ras nda her türlü deste i sa layan TÜPRAG irketi yetkililerine te ekkürü bir borç biliriz. KAYNAKLAR Bilgin, H.A., Hac osmano lu, E. ve Çakmak, B., 2007, Environmental Impact Assessment for Blasting Operations at K lada Gold Mine, Project Code: , METU, Ankara, Final Report, 89 p. Bigikoçin, O.,2007, Presplit Blast Induced Air Overpressure Investigation at K lada Gold Mine, Master Thesis, Middle East Technical University, Ankara, 130 p. Dowding, C.H., 1985, Blast Vibration Monitoring and Control, Prentice-Hall, 297 p. Siskind D, Stachura VJ, Raddiffe KS (1976) Noise and vibrations in residential structure from quarry production blasting.,usbm Report of Investigations RI8168. Siskind, D. E., Stagg, M.S., Kopp, J.W., Dowding, C.H., 1980, Structure Response and Damage Produced by Ground Vibration From Surface Mine Blasting, RI 8507, United States Department of the Interior, 75 p. 195

8 196