DECEMBER SİVAS - ULAŞ YÖRESİ SÖLESTIT CEVHERİ VE YANKAYAÇLARININ BAZI MALZEME/KÜTLE ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ VE DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 MDENCİLİK RLIK DECEMBER 99 CİLT-VOLUME XXXIV SYI - NO SİVS - ULŞ YÖRESİ SÖLESTIT CEVHERİ VE YNKYÇLRININ BZI MLZEME/KÜTLE ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ VE DEĞERLENDİRİLMESİ Determination and Evaluation of Some Rock Material/Mass Properties of Celestite Ore and Overburden in Sivas-Ulaş Region tilla CEYLNÖGLU(*) nahtar Sözcükler: Kaya malzeme ve kütle özellikleri, Sınıflama sistemleri, Sağlamlık derecesi, Kazı zorluğu ÖZET Yeraltı ve açık işletme projelerinin hazırlanmasında gereken en önemli verilerden biride cevher ve yankayaçların kütle ve malzeme özellikleri olmaktadır. Bu çalışma kapsamında; Sivas - Ulaş sölestit açık ocağında karşılaşılan kaya birimlerinin bazı kütle ve malzeme özellikleri arazi ve laboratuvar çalışmaları ile belirlenmiştir. yrıca, literatür sınıflama sistemleri gözönüne alınarak, kaya birimlerinin sağlamlık ve kazı zorluğu sınıflamaları yapılmıştır. BSTRCT One of the most important data required during the preparation of underground and surface mining projects is the mass and material properties of ore and surrounding : rocks. Within the scope of this study, some mass and material properties of the rock units encountered in Sivas - Ulaş celestite open-pit mine have been determined by field and laboratory studies. In addition, strength and digging difficulty classifications of these rock units have been made by regarding the classification systems found in the literature. (*) Yrd. Doç. Dr., Cumhuriyet Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Sivas. MDENCİLİK/RLIK 99

2 .GİRİŞ Bir maden yatağının; gerek açık işletme, gerekse yeraltı işletme öntemleriyle işletilmesi durumunun araştırılmasında, jeolojik özellikler, tenor, tenor dağılımı, rezerv miktarı, rezervin geometrisi gibi faktörlerin yanısıra cevher ve yankayaçların jeoteknik, fiziksel ve mekanik özelliklerinin de gözönünde tutulması gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında, Barit Maden Türk nonim Şirketi tarafından açık ocak işletmeciliği ile üretim faaliyetleri sürdürülen Sivas-Ulaş sölestit sahası kaya birimleri incelenmiştir. Sivas-Ulaş yöresi sölestit sahası, Sivas-Malatya karayolunun 7. kilometresinin km doğusunda yeralan kkaya köyü yakınındadır. İşletmenin tüvenan cevher üretim kapasitesi ortalama ton/yıl, örtü kazı programı ise m-vyıl'dır. Gerek cevherde, gerekse örtü tabakasında delmepatlatma uygulanmaktadır. Bu amaçla işletmede 6,89 ve 0 mm çaplarda delik delebilen üç adet delici mevcuttur. Yükleme işlemi, bir adet. m^ kepçe kapasiteli ekskavatör (Liebherr 96) ve üç adet.8 m^ kepçe kapasiteli yükleyici (Caterpillar 97) ile yapılmaktadır. Taşıma ise ve 0 ton kapasiteli kamyonlarla yürütülmektedir. yrıca, işletmede D8-L model buldozer ve patlayıcı maddenin (NFO) hazırlanmasında kullanılan bir adet betoniyer bulunmaktadır. İşletme tarafından yapılan arama sondajları ortalama 0 eğimli cevherin daha derinlerde bulunduğunu ve giderek örtü kazı oranının arttığını göstermiştir. çık işletme ekonomiklik sınır oranına yaklaşılması yeraltı işletmesi durumunun araştırılmasını gündeme getirmiştir. Bu kapsamda, gerek optimum yeraltı üretim yöntemi seçiminde kullanılacak bazı parametrelerin belirlenmesine, gerekse açık işletme birim operasyonlarının rehabilitasyonlarında veri sağlanmasına yönelik olarak cevher ve yankayaçlarınm kütle özellikleri arazi gözlem ve ölçümleri ile, bazı malzeme özellikleri ise kaya mekaniği laboratuvar deneyleri yapılarak belirlenmiştir. razi ve laboratuvar çalışma sonuçlan kullanılarak çalışılan kaya birimleri malzeme, kütle ve kazılabilirlik sınıflama sistemlerine göre değerlendirilmiştir.. RZİ VE LBORTUVR ÇLIŞM SONUÇLRI.. razi Çalışma Sonuçları razi çalışmasının yürütüldüğü açık ocak sahasında yeralan kaya birimleri ve bulundukları basamaklar Şekil l'de verilen boy kesitte gösterilmektedir. Buradan da anlaşılacağı gibi, sölestit sahasındaki örtü tabakası esas olarak jips ve anhidrittir. Kaya birimlerinin kütle özellikleri, renkleri ve bulundukları basamaklar dikkate alınarak Şekil l'deki gibi kodlanmıştır. razi çalışması; jeoteknik tanımı; (renk, ayrışma derecesi, süreksizlik sistemleri ve özellikleri), Schmidt çekici testini (N-tipi), nokta yükleme testini ve üç kanallı bem Miniloc sismograf ile kaya birimlerinin sismik (P-Dalga) hızlarının ölçümünü içermiştir. yrıca, işletme tarafından yapılmış ve aynaya en yakın noktada bulunan sondajın karotlan kullanılarak, kaya birimlerinin kaya kalitesi belirteci (RQD) değerleri belirlenmiştir. Bunların yanısıra, kaya mekaniği laboratuvar deneyleri için çalışılan kaya birimlerini temsil ve karakterize eden blok numuneler alınmıştır. razi gözlem ve ölçüm sonuçları toplu halde Çizelge l'de verilmektedir... Laboratuvar Deney Sonuçları Kaya malzemesinin bazı fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemek için araziden getirilen temsili blok numunelerinden alınan karotlar üzerinde Uluslararası Kaya Mekaniği Derneği'nin (ISRM) öngördüğü standartlara uyularak (ISRM, 98) aşağıda sıralanan deneyler yapılmıştır MDENCİLİK/RLIK 99

3 MDENCİLİK/RLIK 99

4 . Yoğunluk belirleme deneyi. Nem oranı belirleme deneyi. Suda dağılma dayanımı deneyi Darbe dayanımı deneyi Dolaylı çekme dayanımı deneyi Tek eksenli basınç dayanımı deneyi. Üç eksenli basınç dayanımı deneyi (c,(t>). Tek eksenli deformabilite deneyi (E, o) Bu deneylerden elde edilen veriler Kayalab paket programı (Ceylanoğlu vd., 99) kullanılarak değerlendirilmiş ve sonuçları Çizelge 'de verilmiştir. sonuçları ve öngörülen sağlamlık derecelen Çizelge 'de toplu halde sunulmaktadır. ynı şekilde kazılabilirlik sınıflama sistemlerine göre mevcut veriler değerlendirilmiş ve sonuçları Çizelge 'de verilmiştir Daha sonra çalışılan kaya birimlerinden elde edilen parametreler, sözkonusu sınıflama sistemlerindeki parametre sayısı, özelliği ve önemi gözönüne alınarak yarım matrix yöntemi yardımı ile mukayese edilmiş, öncelik ve ağırlıkları belirlenmiştir (Çizelge). Çizelge. Kaya Mekaniği Laboratuvar Deney Sonuçları Kod Yoğunluk Nem Suya Darbe Dolaylı Tek Eksenli Kohezyon İçsel Elastisite Poisson No (gr/cm ).0*0.00 Oranı (%).8 Dayanım İndeksi (I^?)(%) 87.09i.7 Dayanımı (kgf.cm/cm ) 7.6*. Çekme Dayanımı (MPa).6*0.6 Basınç Dayanımı (MPa) 9.97:.. (MPa) 9.6 Sürtünme çısı 0(d>).69 Modülü (CiPa) 9.6 Oram 0.8 "(.6-.) (8.-9.) (6.-9.8) (.0-.0) (6.-.7) IH..0* *0.6 U.±.9.*0..6* (.8-.) ( ) ( ) (.-.0) (.-0.) I.B.76* *0.00.9* i0.8 6.* ( ) ( ) (0.-9.6) (7.-0) ( ) IV.67*0.9 (.7-.6) :9 87.9J.07 ( ).7*. ( ).*0. (0.8-.) 8.8*6.0 (..) V.609* *.9 8.9* i (.-.88) ( ) ( ) (.-.) (.-.7) Minumum ve maksimum değerler parantez içinde verilmektedir.. RZI VE LBORTUVR ÇLIŞM SONUÇLRININ DEĞERLENDİRİLMESİ razi ve laboratuvar özellikleri elde edildikten sonra, çalışılan kaya birimleri için bazı literatür malzeme, kütle ve kazılabilirlik sınıflama sistemlerine (ISRM, 978; Deere ve Miller, 966; Franklin ve rk., 97; Bieniawski, Z.T., 989; Bailey, 97; Weaver, 97; Müftüoğlu, 98; Singh ve rk., 987; Paşamehmetoğlu ve rk., 988) göre ayrı ayrı değerlendirme yapılmıştır. Kaya sağlamlık derecesi için beş ayrı sınıf öngörülmüştür. Bunlar; çok zayıf (), zayıf (B), orta sağlamlıkta (C), sağlam (D), çok sağlam (E) şeklinde tanımlanmıştır. Kaya birimlerinin literatür sınıflama sistemlerine göre yapılan değerlendirme Literatürdeki kazı sınıflan gözönüne alınarak Çizelge 6'da verilen kazı zorluğu sınıflan tanımlanmıştır. Çizelge 'de belirlenen ağırlıklar kullanılarak çalışılan her kaya birimi için nihai bir değerlendirme yapılmış ve ağırlıklı kazı sınıfı değeri bulunmuştur (Çizelge 7). çık işletme sahası kaya birimlerinin kazılabilirliğini belirlemeye yönelik çalışmalar sonucunda bulunan kazı zorluğu sınıflarının sağlamlık dereceleri ile uyum içinde olduğu ve tüm kaya birimlerinde patlatma gerektiği görülmüştür. Bu sonuçlar arazide doğrudan kazının mümkün olmadığı gözlemini de desteklemiştir.

5

6 Çizelge. Kaya Birimlerinin Kazılabilirlik Sınıflama Sistemlerine Göre Değerlendirme Sonuçlan KY BİRİMİ KOD NO BILEY WEVER SINGH VE RKDŞLRİ' PŞMEHMETOĞLU VE RKDŞLRI Riperleme çok zor, Orta-zor kazı JİPS II Zor patlatma gerekli Riper:DD)G/D)G 770/8 HP 7/90 kw Çok zor kazı Marjinal kazı.. sınıf çok ağır iş Güç: 0 kw ğırlık: 000 kg *EK: Patlatma gerekli *HK: Patlatma gerekli D9 Dozeri Maıjinal veya Dİ Doz. Ort. Del. Hızı (m/d):.8 Öz. şarj (gr/m ): JİPS UL Zor Riperleme çok zor, patlatma gerekli Riper:DD)G/D)G 770/8 HP 7/90 kw Çok zor kazı Marjinal kazı.. sınıf çok ağır iş Güç: 0 kw ğırlık: 000 kg Orta-zor kazı *EK: Patlatma gerekli *HK: Patlatma gerekli D9 Dozeri Marjinal veya Dil Doz. Ort. Del. Hızı (m/d):.8 Öz. şarj (gr/m ): Riperleme çok zor, Zor kazı NHİDRİT III.B Son Derece Zor patlatma gerekli Riper:DD)G/D)G 770/8 HP 7/90 kw Çok zor kazı Marjinal kazı.. sınıf çok ağır iş Güç: 0 k\v ğırlık: 000 kg *EK: Patlatma gerekli *HK: Patlatma gerekli Dİ Dozeri verimsiz riperleme Ort. Del. Hızı (m/d):0.7 Öz. şarj (gr/m ): 80-0 Orta kazı ÜST SEVİYE CEVHKR IV Orta Çok zor riperleme Riper:D9/D HP 90/00 kw Biraz zor kazı Marjinal kazı.. sınıf çok ağır iş Güç: 0 k\v ğırlık: 000 kg *EK: Patlatma gerekli *HK: Doğrudan kazı D8 marjinal veya D9 Doz. riperleyebilir. Ort. Del. Hızı (m.d):.8 Öz şarj (gr/m ): 0-00 Orta kazı LT SEVİYE CEVHER V Orta Zor riperleme Riper:D8/D7 70/80HP 00/ kw Kolay kazı Zor kazı..smıfçokağıriş Güç: 0-0 kw ğırlık: kg *EK: Patlatma gerekli *HK: Doğrudan kazabilir D8 Marjinal veya D9 Doz. riperleyebilir. Ort. Del. Hızı (m/d):.8 Öz. şarj (gr/m ): 0-00 *KK: Elektirikli kazıcı *HK: Hidrolik kazıcı 6 MDENCİLİK/RLIK 99

7 Çizelge. Kazı Smıfi Seçimine Yönelik Kriter Öncelikleri ve ğırlıklarının Belirlenmesi B W M S P E 0 I R O R I F N K Ş Ğ K L V T G L KZILBİLİRLİK Tercih Tercih ğırlık E E 0 H V D MUD SINIFLM Frekansı Sırası (%) Y R O E E SİSTEMLERİ w r G Ğ L Ş L H V Ş MEL U E R T R t j I I BILEY 7 t WEVER 0 SINGH VE 7 RKDŞLRI PŞMEHMETOĞLU VE RKDŞLRI n=kriter sayısı r=n+l-w G=(*(n+l-r))/n(n+l) MDENCİLİK/RLIK 99 7

8 Çizelge 6. Öngörülen Kazı Sınıfı Değerleri KOLY ORT Doğrudan kazı ORT- Patlatma gerekli Çizelge 7. Kazılabilirlik Tayini KZILBİLİRLİK SINIFLM KOD KZI SINIFI ĞIRLIK ĞR.KZI SİSTEMİ NO DEĞERİ SINIFI (Değeri) BILEY WEVER SINGH VE RK. PŞMEHMETOĞLU VE RK. BILEY WEVER SINGH VE RK. PŞMEHMETOĞLU VE RK. BILEY WEVER SINGH VE RK. PŞMEHMETOĞLU VE RK. BILEY WEVER SINGH VE RK. II III. III.B IV MRJİNL ORT MRJİNL ORT S.DER. MRJİNL ORT BİRZ MRJİNL ' () () (.) ORT- (.7) PŞMEHMETOĞLU VE RK. BILEY WEVER SINGH VE RK. PŞMEHMETOĞLU VE RK. V ORT ORT KOLY ORT ORT- (.8) 8 MDENCİLİK /RLIK 99

9 . SONUÇLR VE ÖNERİLER razi ve laboratuvar çalışmaları sonucunda elde edilen veriler kullanılarak Sivas - Ulaş Sölestit İşletmesi kaya birimleri literatürde verilen değerlere göre sınıflandırılmıştır. Bu çalışmalar ışığında, kaya birimlerinin sağlamlık derecesi ve kazı zorluğu yönünden nihai bir sınıflaması yapılmıştır. Bu çalışma sonuçları yeraltı üretim yöntemi seçiminde etkin bir şekilde kullanılabileceği gibi açık işletme operasyonlarının rehabilitasyonlarında da veri olarak değerlendirilebilecektir. Cevher modeli, işletme kapasitesi ve stratejisi göz önüne alınmak suretiyle açık işletme ve yeraltı üretim yöntemleri karşılaştırılmalı ve yeraltı üretim yöntemi dikkate alınmadan önce mevcut açık işletmedeki birim operasyonların optimum koşullara yaklaşıp yaklaşmadığı kontrol edilmelidir. TEŞEKKÜR Yazar, bu araştırmayı destekleyen Barit Maden Türk Ş.'ne ve ocak çalışmaları sırasındaki ilgi ve yardımlarından dolayı İşletme Müdürü Sayın Emin TEKE'ye teşekkür eder. KYNKLR Bailey, D, 97; "Rock Types and Seismic Velocities versus Rippability", Highway Geol. Symp. Proa, No. 6, p. -. Bieniawski, Z, T., 989; "Engineering Rock Mass Classifications", Pennsylvania, 7 p. Ceylanoğlu,., Görgülü, K., Kahriman,., 99; "Standart Kaya Mekaniği Laboratuvar Verilerinin Değerlendirilmesi İçin Bir Bilgisayar Programı", Uluslararası Bilgisayar Uygulamaları Sempozyumu, Konya. Deere, DU. and Miller, RP., 966; "Engineering Classification and Index Properties for Intact Rock", Technical Report No. FLN-TR-6-6, ir Force Weapons Lab., New Mexico. Demirci,., Ceylanoğlu,., Kahriman,., rpaz, E, Görgülü, K., 99; "Sivas - Ulaş Sölestit İşletmesi Cevher ve Yankayaçlarmın Bazı Mekanik ve Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi ve Mühendislik Sınıflaması Çalışmaları", Nihai Rapor, C.Ü., Sivas, 96 s. Franklin, J.., Broch., E., Walton, G, 97; "Logging the Mechanical Character of Rock", Trans. Inst, of Mining and Metallurgy, Vol.80, pp.l-9. ISRM, 978; "Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuties in Rock Masses", Int.J. Rock Mech. and Min. Sci, Vol., pp ISRM, 98; "Rock Characterization Testing and Monitoring, ISRM Suggested Methods", International Society for Rock Mechanics, p. Müftüoğlu, Y. V., 98; " Study Of Factors ffecting Diggability in British Surface Coal Mines", Ph. D. Thesis, University of Nottingham, England. Paşamehmetoğlu,.G., et al., 988, "Jeoteknik ve Performans Verilerinin Değerlendirilmesi, Kazılabilirlik Sınıflama Sisteminin Önerilmesi", Nihai Rapor, ODTÜ., 0 s. -Singh, R. N., Denby, B, Eğretli, I., 987; "Development of a New Rippability Index for Coal Measures Excavations", Proc. 8 th US Symposium on Rock Mechanics, Tucson, pp Weaver, J.M., 97; "Geological Factors Significant in the ssessment of Rippability", Civil Engineering in South frica, Vol. 7, No.,.pp. -6. MDENCİLİK /RLIK 99 9

10 BİRLİK İNŞT VE MDENCİLİK SNYİ VE TİCRET Ş. Madencilik Sektörünün Hizmetinde Büyükdere Cad. Nilüfer Han No : 0/9 Gayrettepe -İSTNBUL Tel : 0() ( Hat) Fax : 0 () KPŞ MDEN PZRLM VE TİCRET Ş. Madencilik Sektörünün Hizmetinde Büyükdere Cad. Nilüfer Han No : 0/ Gayrettepe-İSTNBUL Tel : 0() ( Hat) Fax : 0() Telex : 78 krmttr 0 MDENCİLİK /RLIK 99