ANALYSIS OF THE USE OF ROADHEADER IN DRIVING THE GALLERIES AT TURKISH HARDCOAL ENTERPRISES

Transkript

1 TÜRK YE TA KÖMÜRÜ KURUMU NDA GALER LERLEMELER NDE KOLLU GALER AÇMA MAK NASI KULLANIMININ ANAL Z ANALYSIS OF THE USE OF ROADHEADER IN DRIVING THE GALLERIES AT TURKISH HARDCOAL ENTERPRISES Olgay Yaralı a,*, Utku Sakız a, Ha im Duru a, Hamit Aydın a, Okan Su b, Melih Geni a a Bülent Ecevit Üniversitesi, Maden Mühendisli i Bölümü, Zonguldak b Bülent Ecevit Üniversitesi, ZMYO, Madencilik ve Maden Çıkarma Bölümü, Zonguldak ÖZET Bu bildiride öncelikle, Türkiye Ta kömürü Kurumu nda (TTK) ta ta yapılan ilerlemeler genel olarak de erlendirilmi tir. Daha sonra, havzada galeri açma makinası kullanımı ile ilgili olarak bugüne kadar yapılan çalı malar verilmi tir. Ayrıca, laboratuvar çalı maları kapsamında üç farklı müessesedeki (Karadon, Üzülmez, Kozlu) kömür çevre kayaçlarına ait tek eksenli basınç dayanımı ve Cerchar a ınma indeks deney sonuçları verilmi tir. Son olarak TTK galerilerinde muhtemel kullanılabilecek kollu galeri açma makinası ve performansının tahmin edilmesi ile ilgili önerilerden bahsedilmi tir. ABSTRACT In this paper, firstly, advance rates in coal measures at the TTK are evaluated in general. Then, the studies carried out so far in the Basin concerning the use of roadheaders are presented. In addition, uniaxial compressive strength and Cerchar abrasivity index test results of the coal measures rocks in three collieries of TTK, namely Karadon, Üzülmez, are given. Finally, recommendations with respect to possible use of a roadheader in the TTK galleries and prediction its performance are reported. * oyarali67@gmail.com 69

2 1. G R 170 yıllık kömür üretim kültürüne sahip olan Zonguldak Havzası nda galeri açma çalı maları her zaman sorun olmu tur. Bugüne kadar tüm ana ta ta sürülen galerilerin ve taban yollarının sürülmesinde delme+patlatma yöntemi uygulanmı tır. Havzadaki kömür çevre kayaçlarının %80 ine varan bir kısmını ba ta kumta ı olmak üzere konglomera ve kireçta ı birimleri olu turmaktadır. Bunun yanında kilta ı, siltta ı ve çamurta ı birimlerine de rastlanmaktadır. Özellikle, ilk grupta sayılan birimlerde ilerleme hızları ve randımanlar oldukça dü ük olmu tur. Türkiye Ta kömürü Kurumu (TTK), li yıllara kadar delme patlatma yöntemiyle ta içinde yılda km ve damar içinde km hazırlık çalı maları yürütürken, bu rakamlar 1993 yılından sonra azalmaya ba lamı, 2014 yılından itibaren de yakla ık 2 km ye kadar dü mü tür ( ekil 1). Hazırlık galerileri ilerlemelerinin dü mesine paralel olarak tüvenan kömür üretimi de azalmı tır ( ekil 2). Bu durum hazırlıkların zamanda yeti memesine yol açmı ve yer yer üretim zorlamaları yaratmı tır. Tabi ki, bunda ocakların giderek derinle mesi ve yaygınla masının yanında kalifiye hazırlık i çilerinin sayısının azalmasının da önemli bir etkisi oldu unu belirtmek yerinde olur (Akçın vd. 2009). ekil 1. TTK da galeri ilerlemeleri (TTK 2017). TTK, galeri ilerlemelerindeki randımanları yükseltmek ve hazırlıkları hızlandırmak için 90 lı yıllarda bir arayı içine girmi tir. Dünya Bankası ndan sa lamı oldu u kredi kapsamında basınçlı hava ile çalı an delici ve yükleyicilerin yerine elektrohidrolik delici (E-H) ve yükleyiciler alınmı tır. Bu makinaların kullanımında aynalardaki (arınlardaki) günlük ilerlemenin 3 m/gün, randımanların da 20 cm/gün düzeyine çıkması hedeflenmi tir. Bu hedeflere ula mak amacıyla E-H deliciler için 70

3 yeni delik düzenlerinin olu turulması ve delme+patlatma sisteminin tümüyle de i tirilmesine yönelik ara tırma projeleri yaptırılmı tır (ODTÜ 1989). Bu ba lamda E-H delicilerle ilk çalı ma Karadon Müessesesi nde yapılmı tır yılları arasında E-H delici ve yükleyicilerin beraber kullanıldı ı la ımlarda randımanlar en dü ük cm/yev ve en yüksek cm/yev olarak (B14 kesitte) kaydedilmi tir (Yaralı 2000). ekil 2. TTK da yılları arasında fiili galeri ilerlemeleri ve gerçekle en tüvenan üretim (TTK 2017). Daha sonra E-H kullanımında di er müesseselerde de uygulamaya geçilmi tir. E-H donanımla, delik delme ve posa kaldırma süreleri oldukça kısalmı tır. Ancak, uygun bir patlayıcı kullanılmaması, iyi bir i organizasyonu yapılmaması, gerekli yardımcı hizmetlerin sa lanamamasından dolayı istenilen hedeflere bir türlü ula ılamamı tır. TTK da kullanılan delici ve yükleyiciler, yılları arasında dünya bankası kredileri ile alınmı olup ekonomik ömürlerini doldurmu lardır (26-27 yıl). Bu makineler çok sık arıza yapmakta ve bu arızalar birim ilerlemeleri ve galeri ilerleme hızlarını dü ürmektedir. Ayrıca tamir ve bakım giderleri de yüksektir (Su 2015) yılının sonlarına do ru yapılan yatırımlar kapsamında, Karadon müessesesinde (-460 kodundaki B14 kollektör la ımında) ikinci jumbo delme makinesi satın alınmı tır. Ancak, makinanın elektrik kablosunda ya anan bazı sıkıntılar nedeni ile delici 2017 yılında faaliyete alınabilmi tir. Bir di er jumbo delicinin kullanıldı ı müessese ise Kozlu dur. Daha sonra uzun seneler kullanılmayan jumbo delici 2016 yılı ba ından itibaren tekrar aktif hale getirilmi ve halen -560 kotunda B16 kesitte 13 e imli bir desandre sürme i inde kullanılmaktadır. TTK da genellikle delmepatlatma yöntemi ile galeriler sürülmekte ve ço unlukla martoperfaratörler kullanılmaktadır. Martoperfaratörler, çok fazla bakım ve onarım gerektirmeyen, enerji gereksinimleri dü ük, emniyetli ve basit makinalardır. 4-5 atm basınçta patlatma delikleri delinebilmektedir. Ancak, bu makinalar i sa lı ı ve güvenli i 71

4 açısından çok kullanı lı de ildirler. Delme sırasında makinada a ırı titre im olmakla birlikte gürültü düzeyleri de 120 dba ya kadar çıkmaktadır (Su 2017). Di er taraftan geçmi te havzada bir kazı makinası uygulaması yapılmı tır yılında yapılan bir anla maya göre TTK, 8075 m galeri sürme i ini Yapı-Tek e vermi tir. Bu amaçla firma KSP-42 tip kollu galeri açma makinasını (KGAM) ilk defa havzada uygulamaya çalı mı tır. Ancak, makine seçiminde yapılan yanlı lıktan dolayı ve kazı yapılan formasyonun kumta ı+konglomera olması kazı i ini zorla tırmı tır. Kazı sırasında keski sarfiyatı 2-3 adet/m 3 olmu ve makine ancak 2 m toplam ilerleme yapabilmi tir. Daha sonra delme-patlatma yöntemi ile kazı i ine devam edilmi tir (Akka 2010, Akçın ve Akka 2011). ODTÜ (1989), tarafından yapılan sınırlı çalı masına göre galeri ilerlemelerinde kollu galeri açma makinasının kullanımın orta a ır ve a ır KGAM larla bile zor kazılabilece i belirtilmi tir. Ancak, Yaralı (2008), Bilgin vd. (2010) ve Ersoy vd. (2016) tarafından, havzada kollu galeri açma makinalarının kullanılabilirli i konusunda yaptıkları çalı malara göre uygun makine seçilmesi durumunda yüksek ilerlemeler elde edilecek ekilde uygulanabilirli ini ortaya koymu tur. Bu çalı malarda, havza kömür çevre kayaçlarının kazısında güçlü (200 kw ın üzerinde) ve a ır tip galeri açma makinalarının kullanılabilece ini ifade edilmi tir Ancak, a ındırıcılı a ba lı olan keski tüketiminin yüksek olaca ı tespit edilmi tir. Buna en güzel örnek olarak da Hema Madencili in halen Amasra da sürdü ü galerilerde 1 adet R60T, 2 adet R75T ve 1 adet AM105 KGAM kullanılmaktadır. Sürülen formasyonlar a ırlıklı olarak kilta ı ve siltta ının yanı sıra yer yer kumta ı ve konglomera olmasına ra men günlük ilerlemeler ortalama 4-5 m/gün civarındadır (Ersoy vd. 2016). Ta kömürü Havzası nın jeolojik durumu irdelendi inde birçok büyük atımlı fay ve tali faylarla parçalandı ı senklinal ve antiklinallerle yapının daha da karma ık bir hale geldi i görülmektedir. Havzanın bu karma ık yapısından dolayı üretimde mekanizasyon uygulanamamı ve mekanize üretim yöntemlerine mesafeli duru sergilenmi tir. Kurumda dik damarlarda AN -2 kazı teçhizatı uygulaması yapılmı ancak, hazırlıkların bu yönteme göre dizayn edilememesi ve üretim termininde süreklilik sa lanamaması nedeniyle beklenen sonuçlar alınamamı tır (Biçer 2014). TTK da emek yo un klasik üretim çalı malarından dolayı en büyük üretim maliyetini i çilik giderleri olu turmaktadır. çilik giderlerini sırasıyla malzeme ve enerji giderleri takip etmektedir. TTK, kurum bazında üretim maliyetleri içinde büyük paya sahip i çilik ve malzeme giderlerini azaltmak amacıyla üretimde mekanizasyona yönelik ara tırmalarını sürdürmü tür yılında spanya, Çek Cumhuriyeti gibi ülkelerde kendini kanıtlamı MV4 tipi teçhizatın Kurum ocaklarında denenmesi ve ba arılı olunması halinde Havza çapında yaygınla tırılması amacıyla üretimde mekanizasyon projesi uygulamaya koyulmu tur. Projenin ilk olarak kara tumba yöntemi ve yüksek basınçlı hava ile patlatma yöntemi kullanılarak üretim yapılan 40 derece ve üstü damarlarda uygulanması planlanmı tır. Bu çalı malardan elde edilen kazanım ve deneyimler do rultusunda havzanın tamamında olmasa da uygulama alanı olan sahalarda dü ük e imli damarlarda da mekanize kazı sistemi ile üretime 72

5 ba lanması hedeflenmi tir. lk etapta Amasra, Üzülmez, Kozlu ve Karadon T M deki (Kılıçlar Serisi damarları) dik damarlar için üretim planlaması yapılarak termin planı olu turulmu tur. Mevcut teçhizatın 2014 yılında Amasra T M de, yıllarında Üzülmez T M de ve 2018 yılından itibaren ise Kozlu T M Kılıçlar serisinde kullanılması 2016 yılında 2. bir teçhizatın alınması ve bu teçhizatın Karadon T M de kullanılması planlanmı tır (Biçer 2014). Dik damar mekanize kazı teçhizatı deneme çalı maları Amasra T M de Tavan ayak ve Kalın damar panolarında yapılmı tır. Tavan damar uygulamasında pano içinde do rultu boyunca devam eden 7 m lik arızanın varlı ı buna ba lı olarak yo un ta kömür kesilmesinden dolayı verimli ve ekonomik bir çalı ma ortamı olu madı ından dolayı deneme çalı maları 210 günlük deneme programı içinde yer alan Kalın Damarda sürdürülmü tür. Yapılan de erlendirme her iki panoda yapılan çalı malarda kar ıla ılan problemleri ve sa lanan ilerlemeleri içermektedir. Tavan damarda yapılan çalı mada verimli bir sonuç alınamamı bu ayaktaki çalı malar genelde problemler içinde belirtilmi tir. Kalın damarda uygulanan çalı malar ise verimli bir ekilde sürdürülmü yine bu panoda da olu an arıza ve çalı ma süreci irdelenmi tir (Biçer 2014). Yukarıda anlatılanların ı ı ı altında, Türkiye Ta kömürü Kurumu tüvenan kömür üretimini artırmak için yeniden yapılanma dönemi içinde oldu u anla ılmaktadır. Ancak, madencilik faaliyetlerinde hazırlık i i olmadan üretimin olmayaca ı bilinmektedir. Bu sebeple, üretimi artırmak için yapılan çalı maların yanında galeri ve hazırlık i lerinin de iyile tirilmesi gerekti i ortaya çıkmaktadır. Bu çalı ma kapsamında, 1994 yılından itibaren Bülent Ecevit Üniversitesi Maden Mühendisli i Bölümü nde Zonguldak Havzası kömür çevre kayaçları üzerinde yapılan çalı malar sonucu elde edilen dayanım ve a ınma deneyleri sonuçları de erlendirilmi tir. Elde edilen verilere göre galeri ilerlemelerinde KGAM kullanılması yönünde öneriler sunulması amaçlanmı tır. 2. LABORATUVAR ÇALI MALARI VE DE ERLEND R LMES 2.1. Tek Eksenli Basınç Dayanımı Deneyi Bu deney, silindirik bir ekle sahip kayaç malzemesi örneklerinin tek eksenli basınç dayanımının tayini amacıyla yapılmaktadır. Deneysel çalı malarda ISRM (1979) tarafından önerilen yöntem izlenmi tir. Her kaya tipi için deney 5 kez tekrarlanmı tır. Deneyler, 200 ton kapasiteli hidrolik preste ve ortalama 0.5 MPa/s yükleme hızında yapılmı tır. Deney sonuçlarından kaya malzemesinin tek eksenli basınç dayanımı E itlik 1 den bulunmu tur. Çizelge 1 de dayanım sınıfı verilmi tir. σ c = F/A (1) Burada; σ c : Tek eksenli basınç dayanımı, (MPa); F: Yenilme anında kaydedilen yük, (N) A: Silindirik örne in kesit alanı (= π. (D/2)²) ; D: Örnek çapı, (mm) dir. 73

6 Çizelge 1. ISRM (1980) tarafından önerilen tek eksenli basınç dayanımına (σ c ) göre kaya malzemesinin tanımlanması. Tek eksenli basınç dayanımı, σc (MPa) Dayanım sınıfı <6 Çok Dü ük 6-20 Dü ük Orta Yüksek >200 Çok yüksek Bu çalı mada Karadon, Üzülmez ve Kozlu Müesseselerine ait kömür çevre kayaçlarının tek eksenli basınç dayanımlarının de i im aralıkları ekil 3 de verilmi tir. ekil 3 incelendi inde, kumta larının tek eksenli basınç dayanımlarının 60 ile 150 MPa arasında, siltta larının ise 30 ile 80 MPa arasında de i ti i, Çizelge 1 e göre bu kayaçların yüksek dayanım sınıfında yer aldı ı görülmektedir. Amasra Müessesesi kömür çevre kayaçlarının tek eksenli basınç dayanımları sınırlı sayıda oldu u için burada verilmemi tir. Havzadaki tavan ve taban kayaçları üzerinde Bilgin ve Shahriar (1988) tarafından yapılmı çalı malarda ist, kumta ı, konglomera ve çamurta ından olu an numunelerin basınç dayanımlarının 24 ile 90 MPa arasında de i ti i saptamı tır. Bir ba ka çalı mada ise tavan ve taban kayaçlarının basınç dayanımlarının MPa de erleri arasında de i ti i belirtilmi tir (Bilgin vd. 2010). Hattat Holding tarafından yaptırılan çalı malarda kömür yan kayaçlarına ait tek eksenli basınç dayanımı de erlerinin 20 ile 156 MPa arasında, Brazilian çekme dayanımı de erlerinin ise 0.62 ile MPa arasında de i ti i belirtilmi tir (Sandvik 2008) CERCHAR A ınma ndeks Deneyi Cerchar a ınma indeks (CAI) deneyi kayaçların a ındırıcılıklarının ve keski ömrünün do ru olarak belirlenmesinde kullanılan yaygın bir deney yöntemi haline gelmi tir. Ayrıca, Cerchar a ınma indeks deneyi tam cephe ve kollu galeri açma makinaları için kullanılan performans tahmin modellerinde ve mekanize kazı makinalarının keski tüketiminin tahmin edilmesinde de yaygın olarak kullanılmaktadır (Özdemir vd. 1991, Wijk 1992, Rostami vd. 1994, Rostami vd. 1996, Plinninger vd. 2003, Rostami vd. 2005, Bilgin vd. 2005, Kasling ve Thuro 2010, Yaralı ve Duru 2016). ISRM (2015), Cerchar a ınma indeks deneyini, birinci nesil (klasik) deney aleti için 1±0.5 saniye, ikinci nesil (West) deney aleti için 10±2 saniye boyunca ve 70 N luk statik yük altında, 2000 N/mm 2 çekme dayanımına sahip standart krom vanadyum ala ımlı so uk i takım çeli inden üretilmi Rockwell Sertli i HRC55±1 olan ve 90 tepe açılı konik bir ucun taze kırılmı bir kayaç yüzeyinde 10 mm çekilmesi eklinde 74

7 ekil 3. Karadon, Üzülmez ve Kozlu Müesseselerine ait kömür çevre kayaçlarının tek eksenli basınç dayanımlarının de i im aralıkları (n= örnek sayısı) (ZEDEM 1994, Yaralı 2008, Yaralı vd. 2008a, Yaralı vd. 2014). 75

8 gerçekle tirilen deney yöntemi olarak tarif etmi tir. Cerchar a ınma indeks deneyi için önerilmi üç tane deney yöntemi önerisi bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, 1986 yılında Cerchar Enstitüsü nün önerdi i NF P nolu yöntem (AFNOR 2000), ikincisi ASTM D (2010) tarafından önerilen yöntem ve sonuncusu da ISRM (2015) tarafından önerilen yöntemdir. CERCHAR (1986) ve ISRM (2015) göre CAI için a ındırıcılık sınıflaması verilmi tir (Çizelge 2-3). Çizelge 2. Düz yüzeyler için CAI sınıflaması (CERCHAR 1986). Sınıfı CAI De eri Çok a ındırıcı de il Hafif a ındırıcı Orta a ındırıcı- a ındırıcı Çok a ındırıcı Oldukça fazla a ındırıcı Çizelge 3. Pürüzlü yüzeyler için CAI sınıflaması (ISRM 2015). Sınıfı CAI De eri A ırı dü ük Çok dü ük Dü ük Orta a ındırıcı Yüksek Çok Yüksek A ırı yüksek 5 Bu çalı mada, TTK Üzülmez, Karadon ve Üzülmez Müesseseleri ne ait 98 adet kömür çevre kayacı için farklı çalı malardan elde edilen CAI de erleri ile CERCHAR (1986) ya göre a ındırıcılık sınıflaması ekil 4 te gösterilmi tir. ekil 4 incelendi inde siltta larının a ındırıcı- çok a ındırıcı sınıfında, kumta larının ise çok a ındırıcı sınıfında yer aldı ı görülmektedir. Bilgin (2013) tarafından yapılan çalı mada Amasra Havza sı kayaçları için Cerchar a ındırıcılık indeks de erlerinin 0.8 ile 3.1 arasında oldu u saptanmı tır. Yaralı (2004), Yaralı ve Akçın (2005), Yaralı vd. (2008a), Yaralı vd. (2008b) ve Yaralı vd. (2014) yaptıkları petrografik analizlere göre siltta ları içinde kuvars oranlarının %30 ile %70, kumta ları içinde kuvars oranının ise %40 ile %85 arasında de i ti ini belirlemi lerdir. Buna göre bazı kömür çevre kayaçlarının (siltta ı, kilta ı) dayanımlarının orta dayanım sınıfında yer almasına ra men içindeki kuvars oranının fazla olması durumu söz konusudur De erlendirmeler Tamrock (1999) tarafından önerilen kollu galeri açma makinelerinin seçiminde kullanılan yakla ım Çizelge 4 te verilmi tir. Buna göre Zonguldak Havzası kömür 76

9 çevre kayaçları içinde taban yolları açılmasında kesme kafası gücü en az 160 kw olan, ana galerilerin açılmasında da kesme kafası gücü 200 ile 250 kw olan kollu galeri açma makinası kullanımın uygun olaca ı görülmektedir. ekil 4. Karadon, Üzülmez ve Kozlu Müesseselerine ait kömür çevre kayaçlarının Cerchar a ınma indeks (CAI) de erleri ile a ındırıcılık sınıflamaları (n= örnek sayısı) (Yaralı ve Avcı 2002, Yaralı 2004, Yaralı ve Akçın 2005, Yaralı vd. 2008a, Yaralı vd. 2008b, Yaralı vd. 2014). Çizelge 4. Kollu galeri açma makinalarının (KGAM) sınıflaması (Tamrock 1999). KGAM Sınıfı A ırlık (Ton) Kesme Kafası Gücü (kw) Standart Kesitte Maksimum Kesit (m 2 ) c (MPa) KAZI Maksimum Kesit (m 2 ) Geni Kesitte c (MPa) Hafif ~ ~ Orta ~ ~ A ır ~ ~ Çok a ır > ~ ~ Bilgin vd. (2006), 22 farklı kayaç örne i üzerinde yapılan tam boyutlu kesme deneyleri sonucunda kayacın tek eksenli basınç dayanımı ile spesifik enerji arasında do rusal ili kiyi (R 2 = ) veren ampirik bir ba ıntı geli tirmi lerdir (E itlik 2). SE opt = c (2) Burada ; 77

10 SE opt : Optimum spesifik enerji (kwh/m 3 ), (Tam boyutlu kesme deneyinden belirlenir) c :Tek eksenli basınç dayanımı (MPa) Oldukça yaygın kabul gören ve her tür kesici makine için kullanılabilen anlık kesme miktarını veren ampirik ba ıntı Rostami vd. (1994) tarafından geli tirilmi tir. Bu ba ıntı E itlik 3 te verilmi tir. ICR = k. (P /SE opt ) (3) Burada; ICR : Net kazı miktarı (m 3 /h) P: Optimum artlarda mekanize kazı makinesinin harcayaca ı güç (kw) k: Enerji transfer katsayısı (kollu galeri açma makinaları için ) Zonguldak Havzası kömür çevre kayaçlarının tek eksenli basınç dayanımlarının 60 ile 140 MPa arasında de i mektedir. E itlik 2 ve 3 kullanılarak tek eksenli basınç dayanımı ile farklı kesme güçlerinde kollu galeri açma makinası kullanılması durumuna göre anlık kazı miktarı tahmin nomogramı ekil 5 te gösterilmi tir (enerji transfer katsayısı ortalama 0.50 alınmı tır). ekil 5. Kollu galeri açma makinaları için tek eksenli basınç dayanımı ve kesici kafa gücüne ba lı olarak net kazı miktarı tahmin nomogramı. Kollu galeri açma makinalarından yararlanma oranı %20 ile %40 arasında de i mektedir (Çopur vd. 2014). Bu açıklama ı ı ı altında KGAM yapılacak galeri ilerlemelerinde en iyi ihtimalle 12 m 3 /h, en kötü durumda ise 6 m 3 /h lik kazı yapılabilecektir. 78

11 Kayaçların kazılabilirliklerinin hakkında daha kesin bir yargıya varmak için, keski tüketimlerinin de tahmin edilmesi gereklidir. Konik veya radyal tip keskiler için tüketim tahmini E itlik 4 e göre hesap edilebilir (Johnson ve Fowell 1986, Çopur vd ten). Buna göre CAI daki de i ime ba lı olarak KGAM ları ile yapılacak galeri ilerlemelerinde 0.33 ile 0.81 keski/m 3 lük keski tüketimi olaca ı tahmin edilmektedir ( ekil 6). BKT = t. CAI / 4 (4) Burada; BKT : Birim keski tüketimi (keski/m 3 ), CAI : Cerchar a ınma indeksi, t : Kesici kafa dönü hızı ve su püskürtme (keski so utma veya toz bastırma için) ile ilgili katsayı (Özdemir 1995). ekil 6. Cerchar a ınma indeksine ba lı olarak tahmini keski tüketimleri. 3. SONUÇLAR Bu çalı mada, TTK da galeri ve taban yollarında kollu galeri açma makinası (KGAM) kullanılmasına yönelik performans de erlendirmesi yapılmı tır. Bu amaçla, Bülent Ecevit Üniversitesi Maden Mühendisli i Bölümü nde 1994 yılından itibaren Zonguldak Havza sında yürütülen çe itli proje ve çalı malardan elde edilen laboratuar verileri incelenmi tir. Özellikle makine performansını etkileyen en önemli parametrelerden biri olan kayacın tek eksenli basınç dayanımı ( c ) ile Cerchar a ınma indeks (CAI) deney sonuçları göz önünde bulundurulmu tur. TTK ya ba lı Karadon, Üzülmez ve Kozlu Müessesesi kömür çevre kayaçlarına ait tek eksenli basınç dayanımlarına (veri sayısı (n) =140) bakıldı ında siltta larının ( c = MPa) orta yüksek, kumta larının ( c = MPa) ise yüksek dayanım 79

12 sınıfında yer aldı ı görülmektedir. Buna göre Zonguldak Havzası kömür çevre kayaçları içinde taban yolları açılmasında kesme kafası gücü en az 160 kw olan, ana galerilerin açılmasında da kesme kafası gücü 200 ile 250 kw olan kollu galeri açma makinası kullanımın uygun olaca ı beklenmektedir. Bu sonuç, Yaralı (2008), Bilgin vd. (2010) ve Ersoy vd. (2016) yaptıkları çalı malara paralellik göstermektedir. KGAM için performans de erlendirmesi yapılırken Iliteratürde bir çok ara tırmacın belirtti i gibi tek eksenli basınç dayanımın de eri ile performans belirlemenin yanıltıcı olabilece i vurgulanmı tır. Bunun yanında kırık-çatlaklılık durumu, yeraltı suyu durumu vs gibi kayaçların kütlesel özelliklerinin de de erlendirilmesi gerekmektedir. Kırık-çatlaklılık arttı ı zaman KGAM lerinin kazı hızları da artacaktır (McFeat-Smith ve Fowell 1977, 1979). Ancak geçilen formasyonun kırıklı çatlaklı olma durumunda tahkimat problemi söz konusu olaca ından makinadan yaralanma oranı dü ecek, dolayısıyla da ilerleme/kazı miktarları da azalacaktır. Bu duruma en güzel örnek, Hema Amasra Ta kömürü letmesi nde kullanılan AM105 tip KGAM makinasıyla yapılan galeri ilerlemelerinde görülmektedir. Masif kayaçlar içinde yapılan galeri ilerlemelerinde (25 m 2 kesit) ortalama 6 m/gün söz konusuyken, kırıklı-çatlaklı kayaçlar içinde yapılan galeri ilerlemelerinde 3-4 m/gün seviyelerine dü tü ü kaydedilmi tir (Kıran 2018). Literatürde, KGAM ile yapılacak galeri ilerlemelerinde tahmini kazı miktarını belirlerken k de eri eksenel kafalar için 0.45, travers kafalar için 0.55 önerilmi tir (Bilgin vd 2014). Kesici kafa tipi seçiminde detaylı arazi ve laboratuar çalı maları gerekti inden bu çalı ma için k de eri ortalama bir de er olarak 0.5 alınmı tır. Bu açıklama ı ı ı altında KGAM yapılacak galeri ilerlemelerinde en iyi ihtimalle 12 m 3 /h, en kötü durumda ise 6 m 3 /h lik kazı yapılabilecektir. Kayacın içindeki a ındırıcı mineral oranına ba lı olarak, CAI verilerine (veri sayısı (n) =98) göre ise siltta larının orta-a ındırıcı-çok a ındırıcı sınıfında, kumta larının ise çok a ındırıcı sınıfında yer aldı ı saptanmı tır. Ancak CAI de eri 3 ve daha fazla olan yerlerde makine performansının fazla etkilenmedi i ortadadır. CAI de eri yüksek olması tek ba ına yeterli de ildir. Kayacın çimentolanma derecesi, a ındırıcı mineral içeri i ve kuvars tane boyu gibi petrografik özelliklerle birlikte de erlendirilmesi daha uygun olacaktır. CAI 4 olup ta çimentolanma derecesi dü ük ise keski tüketimine etkisi fazla olmayabilir. Oysa CAI de eri 2 olup çimentolanma derecesi yüksek bir kayacın kazısında keski tüketimi fazla olabilece i gibi makine performansını da olumsuz etkiyece i beklenmektedir. (Arı 1992, Yaralı 2004, Yaralı ve Akçın 2005). Bu çalı mada, KGAM ları ile yapılacak galeri ilerlemelerinde CAI ya göre tahmini keski tüketimi ampirik bir ba ıntı ile belirlenmi tir (E itlik 4). Buna göre tahmini keski tüketimi 0.33 keski/m 3 ile 0.81 keski/m 3 olaca ı tahmin edilmektedir. Bu de erlerin pratikte çok yüksek oldu unu, 0.5 keski/m 3 ün üzerinde kazının gerçekle emeyece i (keskiler formasyona penetre edemez) ve 0.2 ile 0.5 keski/m 3 arasındaki tüketimlerin çok kısa mesafeler için mümkün olabilece i literatürde çok sayıda vaka analizine dayanarak ortaya konulmu tur (Bilgin vd. 2014). 80

13 Bu çalı ma bir ön ara tırma olarak bakılması, hangi tip makine seçilece i ve performansının ne olaca ı ortaya konulması için daha detaylı arazi ve laboratuar çalı malarının yapılmasına yönelik tavsiye nitelindedir. Ayrıca, sadece makine kullanımına bakılarak galeri ilerleme randımanları de erlendirilmemelidir. Nakliyat (pasa, malzeme temini vb.), havalandırma, su atımı, kalifiye eleman gibi di er parametrelerinde göz önünde bulundurulması gerekir. Hema Amasra Ta kömürü letmesi nde KGAM makinası kullanımı ba arıyla sürdürülmektedir. Yaralı (2008), Bilgin vd. (2010) ve Ersoy vd. (2016) tarafından yapılan çalı malarda da, havzada galeri ilerlemelerinde kollu galeri açma makinaları kazı ile hızlı ve ekonomik kazı yapmak mümkün olaca ını ortaya koymu lardır. KAYNAKLAR AFNOR, Determination Du Pouvoir Abrasive D une Roche - Partie 1:Essai de Rayure Avec Une Pointe (NF P ) Paris, 24 p. Akçın, N.A., Yaralı, O., Bilir, E. ve Su, O., TTK da Kullanılan Monoblok Burguların Uç Açısının Delme Hızı ve Uç Ömrüne Etkisinin ncelenmesi, Ara tırma Projesi Final Raporu, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak, s.76. Akçın, N.A., Akka, E., Gelik letmesi nde Kullanılan Kollu Galeri Açma Makinasının Performansının ncelenmesi, Türkiye 22. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, s , Ankara. Akka, E., Gelik letmesi nde Kullanılan Kollu Galeri Açma Makinasının Performansına Etki Eden Etkenlerin Ara tırılması, Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Zonguldak, 75 s. ASTM (2010) Standard Test Method for Laboratory Determination of Abrasiveness of Rock Using the CERCHAR Method, Designation: D Biçer, N Türkiye Ta kömürü Kurumu Üretimde Mekanizasyon Projesi, Türkiye 19. Kömür Kong. Bildiriler Kitabı, s Bilgin, N., Shahriar, K., 1988, Madenlerde Mekanize Kazı için Bir Ölçme Sisteminin Geli tirilmesi ve Amasra Karbonifer Havzasına Uygulanı ı, Türkiye 6. Kömür Kongresi, Zonguldak, Mayıs, s Bilgin, N., Akgün, S.I., Shahriar, K., 1988, Amasra Karbonifer Havzasındaki Damarların Mekanik Dayanımları Açısından Sınıflandırılması, Türkiye 6. Kömür Kongresi, Zonguldak, Mayıs, s Bilgin, N., Balcı, C. ve Çopur, H Tünel Açma Makinelerinin Seçim Ve Tasarım lkeleri Ve Performans Tahmin Yöntemleri, 2. Makineleri Sempozyumu ve Sergisi, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, Eylül-1 Ekim, stanbul, s Bilgin N., Temizyürek,., Çopur H., Balcı, C., Tumaç, D., 2010, TTK Amasra Bölgesi Kalın Damarın Kesilebilirlik Özellikleri ve Mekanize Kazısı Üzerine Bazı Görü ler, Ed. K. Çolak, H. Aydın, Türkiye 17. Kömür Kongresi, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, Zonguldak, 2-4 Haziran, s Bilgin, N., Copur, H., Balci, C., Mechanical Excavation in Mining and Civil Industries. CRC Press, Taylor & Francis Group. CERCHAR, Centre d'etudes et Recherches de Charbonnages de France.: The Cerchar Abrasiveness Index. 12 p. Cihan, E., Balcı, C. Ve enkal, S.S., Amasra Ta kömürü Havzasında Çalı an Kollu Galeri Açma Makinesin Performans De erlendirmesi, Türkiye 20. Kömür Kong. Bildiriler Kitabı, s

14 Çopur,H., Balcı,C., Tumaç, D., Avunduk, E., Çomaklı, R., Polat, C., 2014 Amasya-Suluova Bölgesinde bir kömür Oca ının galeri kazıları için kollu galeri Açma makinesi seçimi ve performans tahmini, Türkiye 19. Kömür Kong. Bildiriler Kitabı, s Ersoy, C., Balcı, C., enkal, S.S., Amasra Ta kömürü Havzasında Çalı an Kollu Galeri Açma Makinesinin Performans De erlendirmesi, Türkiye 20. Kömür Kongresi Bildiriler Kitabı, s , Zonguldak. Eskikaya,., Bilgin, N., and Acaro lu, Ö., Study of Selecting Most Economical Roadway Drivages Method for Zonguldak Hard Coal Mining Area, Word Tunnel Congress-Tunnels Under Pressure, May, s , Durban, S.A.. ISRM Suggested Method For Determining The Abrasivity Of Rock By The Cerchar Abrasivity Test, The ISRM Suggested Method for Rock Characterization, Testing and Monitoring: , Edt: R. Ulusay, Springer, DOI: pp ISRM, Suggested Method for Determining the Uniaxial Compresive Strength and Deformability of Rock Materials, Int. J. Rock Mech. Min. Sci.& Geomech. Abstr., 16, ISRM, 1980., Basic Geotechnical Desaiptian of Rock Masses, Int. J. Rock MechMin. Sci. And Geomech. Abstr., 18: Jonson, S. T. and Fowell, R. J Compresive Strenght is Not Enough: Assessing Pick Wear Rates for Drag Tool Equipped Machines, Proc. 27th US Rock Mech. Symp. AIME. Tuscaloosa, pp Kasling, H. and Thuro, K Determining Rock Abrasivity in the Laboratory, In: Zhao, Labiouse, Dudt, Mathier (eds) Rock Mechanics in Civil and Environmental Engineering -Proc EUROCK 2010 Taylor & Francis, London, pp Kel, K., Zonguldak Havzası Kömür Çevre Kayaçlarının Kazılabilirli inin ncelenmesi. Doktora Tezi (yayınlanmamı ), Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Maden Mühendisli i Anabilim Dalı, Zonguldak, s.181. Kıran, H Ki isel görü me. Hema Amasra Ta kömürü letmesi, Bartın. ODTÜ,1989. Asma ve Gelik letmeleri Kömür ve Kayaçlarının Kaya Mekani i ve Dizayn Parametrelerinin Çıkartılmasının Ara tırılması, ODTÜ Maden Müh. Böl. ve H.Ü. Zong. Müh. Fak. Maden Müh. Böl., Ara tırma Projesi, s. 80. Özdemir, L., 1995, Mechanical Mining Technology for Hard Rock, Short Course, Colorado School of Mines, Golden. Özdemir, L., Gertsch, L., Neil, D., Fiant, J., Performance Predictions for Mechanical Evcavation in Yucca Mountain Tuffs. EMI-Report. SAND , s.18 Plinninger, R., Kasling, H., Thuro, K. and Spaun, G., Testing Conditions And Geomechanical Properties nfluencing The Cerchar Abrasiveness Index (CAI) Value. Technical Note, Int. Journal of Rock Mech.&Mining Sciences, Vol. 40, pp Rostami, L, Özdemir, L.,Neil D., Roadheader Performance Optimization for Mining and Civil Construction, Proceedings of Institute of Shaft Drilling Tech, Nisan Rostami, J., Özdemir, L. and Nilsen, B Comparison Between CSM and NTH Hard Rock TBM Performance Prediction Models, In Proc. 16 th Int. ISDT Symposium, Las Vegas, USA, pp Rostami, J., Özdemir L., Bruland, A. and Dahl, F Review Of Issues Related To Cerchar Abrasivity Testing and Their Implications on geotechnical investigations and cutter cost estimates. Rapid Excavation and Tunnelling Conference., Seattle, WA.USA. pp Sandvik Mining and Construction GmbH, 2008, Preliminary Geotechnical Report for Hema Amasra Mining Company. Su, O Küresel ve Balistik Tip Buton Uçların Delme Hızı ve A ınma Oranlarının Kumta ı Kayacında Analizi, 8. Delme-Patlatma Sempozyumu Bildiriler Kitabı, stanbul, s Su, O Türkiye Ta kömürü Kurumu ndaki Galeri lerleme Hızlarının De erlendirilmesi, Proceedings of 6th International Congress of Mining Machinery & Technologies, zmir, s Tamrock, Rock Excavation Handbook,, Sandvik Tamrock Corp., 305 p 82

15 TTK, TTK Üretim ve Hazırlık Faaliyetleri Tabloları, Türkiye Ta kömürü Kurumu, ( ( ) Valantin, A Examen Des Differens Procedes Classiques De Determination De La Nocivite des roches vis-à-vis de l attaque mecaniqe, pp Wijk, G A Model Of Tunnel Boring Machine Performance, Geotechnical and Geological Engineering, Chapman & Hall, 10, pp Yaralı, O TTK da Galeri lerlemesinde Kullanılan Klasik ve Mekanize Sistemlerin Kar ıla tırılması, Türkiye 12. Kömür Kongresi Bildiriler Kitabı, Zonguldak, s Yaralı, O. ve Avcı, F TTK Asma-Dilaver Kömür Çevre Kayaçlarının Cerchar A ındırıcılık ndeks Özelliklerinin ve Mekanik Kazılabilirliklerinin rdelenmesi, Türkiye 13. Kömür Kong. Bildiriler Kitabı, s Yaralı, O., Kömür Çevre Kayaçlarının Petrografik Özellikleri ile A ındırıcılık Özellikleri Arasındaki li kilerin ncelenmesi, ZKÜ Ara tırma Fonu Final Raporu, Zonguldak, s.44. Yaralı, O. ve Akçın, N., Zonguldak Ta kömür Havzası Kömür Çevre Kayaçlarının A ındırıcılık Özelliklerinin Ara tırılması, Türkiye Uluslararası 19. Madencilik Kongresi Kitabı, TMMOB Maden Müh. Odası Yayını, s , zmir. Yaralı, O., Türkiye Ta kömürü Kurumu Galeri lerlemelerinde Kollu Galeri Açma Makinalarının Kullanımının Ara tırılması, Türkiye 16. Kömür Kong. Bildiriler Kitabı, s Yaralı, O., Bacak, G. ve Soyer, E. 2008a. Mekanik Kazıda Kayaçlarının Petrografik Özellikleri le Delinebilirlik ve A ındırıcılık Özellikleri Arasındaki li kilerin ncelenmesi, TÜB TAK Projesi, No: 104M437, Final Raporu (yayınlanmamı ), 140p. Yaralı, O., Yasar, E., Bacak, G. and Ranjith, P.G. 2008b. A Study Of Rock Abrasivity And Tool Wear In Coal Measures Rocks. Int. J. of Coal Geology. 74(1): Yaralı, O., Aydın, H., Bacak, G. ve Duru, H Cerchar A ındırıcılık ndeksi çin Standart Test Yönteminin Geli tirilmesi, TÜB TAK Projesi, No: 110M579, Final Raporu (yayınlanmamı ), 126p. Yaralı, O. and Duru, H Investigation Into Effect Of Scratch Length And Surface Condition On Cerchar Abrasivity Index, Tunnelling and Underground Space Technology, 60 pp