T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AYDIN LİNYİT İŞLETMESİNDE DELME PATLATMA İŞLEMLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Ercüment BAYRAKÇI Danışman: Prof.Dr. H. Tarık ÖZKAHRAMAN YÜKSEK LİSANS TEZİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2007

2 Fen Bilimleri Enstitü Müdürlüğüne Bu çalışma jürimiz tarafından MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI nda oybirliği/oyçokluğu ile YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Başkan: Prof.Dr. Ali BİLGİN SDÜ-Jeoloji Müh. Bölümü Üye: Prof.Dr. H. Tarık ÖZKAHRAMAN SDÜ-Maden Müh. Bölümü Üye: Doç.Dr. Raşit ALTINDAĞ SDÜ-Maden Müh. Bölümü ONAY Bu tez 29/06/2007 tarihinde yapılan tez savunma sınavı sonucunda, yukarıdaki jüri üyeleri tarafından kabul edilmiştir. / /2007 Prof.Dr. Fatma GÖKTEPE Enstitü Müdürü

3 İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER...i ÖZET...iv ABSTRACT...v TEŞEKKÜR...vi ŞEKİLLER DİZİNİ...vii ÇİZELGELER DİZİNİ...viii KISALTMALAR...ix 1. GİRİŞ Genel Bilgiler Sahanın Hukuki Durumu ve Yeri Sahanın Topografyası Yörenin İklimi ve Bitki Örtüsü Sahanın Jeolojisi Temel Formasyonlar Miosenin Kaide Konglomerası Kömürlü Seviyeler Kil, Marn ve Kum Katmanları Pliosen Yaşlı Kum ve Çakıllar Sahanın Tektonizması KAYNAK ÖZETLERİ Patlayıcı Maddeler Patlayıcı Maddelerin Sınıflandırılması Yüksek Patlayıcılar Nitrogliserin Bazlı Patlayıcılar Watergel Patlayıcılar Emülsiyon Patlayıcılar Patlayabilir Karışımlar ANFO (Amonyum Nitrat-Fuel Oil) Ateşlemeye Yardımcı Elemanlar...13

4 2.4. Manyetolar Ateşleme Telleri Patlayıcı Madde Seçimi MATERYAL VE YÖNTEM Kömür Hakkındaki Bilgiler Kömür Kalitesi Kömür Rezervi Aydın Linyit İşletmesi Genel Akım Şeması Aydın Linyit Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş Açık İşletme Çalışmaları Kullanılan Makine ve Ekipmanlar ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Patlatma ile Parçalanma Mekanizması Detonasyon Şok Birim Deformasyon Dalgalarının Yayılması Gaz Basıncının Yayılması Kütle Taşınması Delme Patlatma Tasarım Parametreleri Özgül Şarjın Belirlenmesine İlişkin Yaklaşımlar Dilim Kalınlığının Belirlenmesi Delikler Arası Mesafenin Belirlenmesi Delik Hata Payının Belirlenmesi Sıkılama Boyunun Belirlenmesi Yemleme Yeri ve Miktarının Belirlenmesi Aydın Linyit İşletmesinde Delme Patlatma Tasarım Parametrelerinin Belirlenmesi Aydın Linyit İşletmesi Patlamalarında Gecikme Zamanının Önemi ve Hesaplanması Ekonomik Etkiler Parçalanma faktörü Yığın şekli Teknik Etkiler...45

5 Çevresel Etkiler Hava Şoku ve Taş Fırlatma Titreşim Aydın Linyit İşletmesi Açık Ocağında Yapılan Çalışma Patlatma Uygulamalarında Görülen Eksiklikler Aydın Linyit İşletmesinde Delme ve Patlatma İşlemlerinde Öngörülen İyileştirme Çalışmaları Delik Yeri Tespiti Delik Düzeni Tipinin Etkileri Delik Boyu Dilim Kalınlığı ve Delikler Arası Mesafenin Etkileri Delik Taban Payının Etkileri Delik Eğimi Basamak Aynalarının Şekli ve Durumu Sıkılamanın Etkileri Yemleme Cinsi, Miktarı, Konumu ve Ateşleme Yönü Patlayıcı Madde Miktarı ve Delik İçindeki Dağılımı Ateşleme Sırasının Önemi Atım Grubu Şekli ve Dağılımı Patlatma Yapılan Zeminin Kabarmasının Etkileri SONUÇ...66 KAYNAKLAR...68 ÖZGEÇMİŞ...70

6 ÖZET Yüksek Lisans Tezi AYDIN LİNYİT İŞLETMESİNDE DELME PATLATMA İŞLEMLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Ercüment BAYRAKÇI Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Juri: Prof. Dr. Ali BİLGİN Prof. Dr. H. Tarık ÖZKAHRAMAN Doç. Dr. Raşit ALTINDAĞ Atay Holding e bağlı Aydın Linyit Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş bünyesindeki açık işletmede dekapaj ve kömür üretim işlemlerinde patlatma uygulamaları yapılmaktadır. Uygulanan patlatma şekli basamak patlatmasıdır. Patlatma işlemlerinde yapılabilecek uygulama hataları yalnızca işyeri güvenliğini değil, işletme maliyetlerini de etkilemektedir. Bu tez çalışmasında Aydın Linyit Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş. nin açık işletmesinde patlatma uygulamaları sırasında yapılan uygulama hatalarına, bu hataların neden olduğu olumsuz sonuçlara ve hataların giderilmesi için öngörülen iyileştirme çalışmalarına değinilmiştir. Aydın Linyit İşletmesinde delme patlatma işlerinin iyileştirilmesi için nelerin yapılması gerektiği üzerinde yorumlamalar yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Patlatma, Delik delme, Açık ocak, Linyit madeni, Dekapaj 2007, 69 sayfa

7 ABSTRACT MSc. Thesis EVALUATION AND CORRECTIVE MEASURES TAKEN AT AYDIN OPEN PIT LIGNITE MINE S BLASTING AND DRILLING OPERATIONS Ercüment BAYRAKÇI Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences Mining Department Thesis Committee: Prof. Dr. Ali BİLGİN Prof. Dr. H. Tarık ÖZKAHRAMAN Assoc. Prof. Raşit ALTINDAĞ Blasting is carried out in coal production and over burden stripping operations at Aydın open pit Lignite mine belong to Atay Holding Company. The blasting method in open pit mine is berm blasting at slopes. Inproper blasting practices not only cause cost increase but also additional safety measures to be taken. In this thesis study, the problems arised during blasting practices at Aydın open pit lignite mines are mentioned and the negative causes of problems and their proposed improvements are determined and given. The evaluations and improvements on blasting operations are discussed and conclusions are drawn on improvements should be taken to remedy incorrect blasting practices. Key Words: Blasting, Drilling, Open pit, Lignite mine, Over burden removal 2007, 69 pages

8 TEŞEKKÜR Bu çalışmamda yardımlarını esirgemeyen, bilgi ve tecrübesi ile her aşamada yön gösterici olan değerli Danışman Hocam Prof. Dr. H. Tarık ÖZKAHRAMAN a teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarım sırasında yardımlarını gördüğüm Aydın Linyit Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş. Açık İşletmesinde Maden Mühendisi Ahmet ÖZER, Açık İşletme Şefi Hüseyin SALI ve tüm Açık İşletme personeline teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme ve özellikle eşime sevgi ve saygılarımı sunarım. Ercüment BAYRAKÇI ISPARTA, 2007

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 1.1 Aydın Linyit İşletmesi yer bulduru haritası... 2 Şekil 1.2 Aydın Linyit İşletmesinin genelleştirilmiş ölçeksiz dikme kesiti.. 6 Şekil 2.1 Patlatma işleminde kullanılan ANFO...13 Şekil 3.1 Aydın Linyit İşletmesi genel akım şeması...19 Şekil 3.2 Aydın Linyit İşletmesi açık ocağının genel görünümü...20 Şekil 3.3 Aydın Linyit İşlemesinde yükleme ve nakliye çalışmaları(kömürde)...22 Şekil 3.4 Aydın Linyit İşletmesi yükleme ve nakliye çalışmaları(marn)...22 Şekil 3.5 Aydın Linyit İşletmesinde Tamrock delik makinesinin çalışması...23 Şekil 4.1 Parçalanma derecesi maliyet ilişkisi...25 Şekil 4.2 Detonasyonun ardından birim deformasyon dalgalarının yayılması...27 Şekil 4.3 Gaz basıncı ile çatlak oluşumu (Olofsson, 1988)...28 Şekil 4.4 Parçalanma mekanizması (Atlas Powder, 1986)...28 Şekil 4.5 Değişik koşullarda kütle taşınmaları...30 Şekil 4.6 Aynaya bitişik ve yüksek yığın...44 Şekil 4.7 Aynadan biraz ayrılmış, biraz dağılmış orta yükseklikte yığın...44 Şekil 4.8 Aynadan bir hayli uzaklaşmış ve geniş bir alana yayılmış yığın...44 Şekil 4.9 T1 (Delikler arası gecikme)...50 Şekil 4.10 T2 (Sıralar arası gecikme)...50 Şekil ms gecikme zamanı uygulanarak hazırlanmış delik dizaynı...51 Şekil 4.12 Patlatma anı görüntüleri...52 Şekil 4.13 Patlatma anı görüntüleri...52 Şekil 4.14 Patlatmadan sonra bir görüntü...53 Şekil 4.15 Şeşbeş düzeninde delik geometrisi ve patlatma enerjisinin etki alanları...56 Şekil 4.16 Delik delme hatalarının patlatmaya etkisi...57 Şekil 4.17 Dik delik Eğimli ayna sorunları...61

10 ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 3.1 Yıllara göre Aydın Linyit İşletmesinde dekapaj ve kömür üretimi...21 Çizelge 4.1 Patlayıcı madde yoğunluk ve detonasyon ilişkisi...26 Çizelge 4.2 Marn ve kömürün fiziko-mekanik özellikleri.32 Çizelge 4.3 Delik eğimi düzeltme faktörünün hesaplanması...40 Çizelge 4.4 Seçilen delme patlatma tasarım parametreleri...41 Çizelge 4.5 K1 katsayısının kayaç çeşitlerine göre değerleri...43 Çizelge 4.6 K2 katsayısının yığın şekli, ayna galerisi ve çevresel etkilere göre değerleri...45 Çizelge 4.7 Gecikme zamanı hesap çizelgesi...49

11 S E D q C o σ b E d Q er C o K n B F SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ Sıkılama Patlayıcı Delik taban payı Özgül şarj Patlayabilirlik faktörü Kayanın tek eksenli basma dayanımı Dinamik elastisite modülü Referans patlayıcı maddenin ısı enerjisi Kaya patlatma katsayısı Basamak yüksekliği Delikler arası mesafe ve dilim kalınlığı oranı Dilim kalınlığı Delik eğim faktörü φ+ i Etkin içsel sürtünme açısı σ b σ ç φ Kayanın tek eksenli basma dayanımı Kayanın tek eksenli çekme dayanımı Kayanın içsel sürtünme açısı c Kohezyon DD Darbe dayanımı d r d r Kayanın yoğunluğu V p V p Sismik (P dalga ) hız RQI d B max I b R 1 Kaya kalite indeksi Delik çapı Maksimum dilim kalınlığı Şarj yoğunluğu Delik eğimi düzeltme faktörü

12 R 2 SG SG r S E K h o K γ U H F h Q T T1 K1 T2 K2 B Kaya düzeltme faktörü Patlayıcı maddenin özgül ağırlığı Kayanın özgül ağırlığı Delikler arası mesafe Delik hata payı Basamak yüksekliği Sıkılama boyu Basamak yüksekliği Patlayıcı madde yoğunluğu Delik taban payı Delik boyu Delik hata payı Şarj boyu Toplam delik şarjı Delikler arasındaki gecikme Atım yapılan kayaya bağlı bir sabit Dilimler arasındaki gecikme zamanı İstenilen neticeye ( yığın şekli, çevresel faktörler v.b..) bağlı sabit Dilimler arasındaki mesafe H, K,nAtım yapılan yer ve kayaca bağlı kat sayılar D Atım ile ölçüm yapılan yer arasındaki mesafe W Aynı anda patlayan patlayıcı miktarı PPV Maksimum parçacık hızı N Negatif bir değer K 1/2 veya 1/3 U Delik taban payı B 0 Optimum dilim kalınlığı ANFO Amonyum nitrat fuel oil

13 1. GİRİŞ Aydın Linyit İşletmesi açık ocağında dekapaj ve üretim çalışmaları esnasında delme ve patlatma uygulamaları yapılmaktadır. Bu çalışmada patlatma deliklerinin delinmesi sırasında ve de patlatma işlemleri esnasında olabilecek uygulama hataları belirlenmiş ve nasıl giderileceği açıklanmıştır Genel Bilgiler Aydın Linyit Madencilik ve Sanayi Ticaret A.Ş 1910 yılından beri Aydın-Merkez ilçesindeki iki adet ruhsat sahası içinde faaliyetlerini sürdürmektedir. Sahada, sondajlı arama çalışmalarına, 1968 yılında Otto Gold firması tarafından başlanmış ve ilk aşamada toplam uzunluğu 926,95 m olan 6 adet sondaj yapılmıştır. Havzaya ait rezerv hesapları muhtelif dönemlerde MTA, Dokuz Eylül Üniversitesi ve Aydın Linyit Mad. San. Tic. A.Ş tarafından yapılmış olup, güncel sondaj verilerine göre yenilenmektedir. İşletmede halen kömür üretim kapasitesi yer altı ve açık ocak olarak ortalama 400 bin ton/yıl dır. Açık işletmede dekapaj ve duruma göre üretim sırasında da patlatma yapılmaktadır. Sahanın yüzeye yakın üst kısımlarında bulunan kireçtaşı ve daha alt kısımlarda bulunan sert kil taşı ve marnda patlatma işlemi yapılmaktadır. Hem patlatma deliklerinin delinmesi hem de patlatma işlemleri sırasında uygulama hataları olabilmektedir. Bu hataların tespiti ve yapılan hataların giderilebilmesi için bu tez çalışması yapılmıştır Sahanın Hukuki Durumu ve Yeri Sahanın ruhsat sahibi Atay Holding A.Ş dir. Çalışılan saha iki ayrı ruhsat sahasını kapsamaktadır (Anonim 2006). Şekil 1.1 deki yer bulduru haritasında görüldüğü gibi Aydın Linyit Madencilik Sanayi ve Ticaret A.Ş işletme sahası, Aydın ili merkez sınırları içerisindedir. İşletme, Aydın ilinin 20 km. güneydoğu istikametinde Şahinali köyü civarında bulunan İR 2350 ve İR 1646 işletme ruhsatlı sahalarda faaliyetini sürdürmektedir. İşletme

14 İstanbul K A R A D E N İ Z K K ANKARA E G E D E N İ Z İ Aydın A K D E N İ Z km. AYDIN LİNYİT Şekil 1.1. Aydın Linyit İşletmesi yer bulduru haritası 0 6 Ö L Ç E K 12 km

15 Aydın il merkezine 17,5 km uzaklıkta olup, bunun 3,5 km si stabilize şantiye yolu ve diğer kısmı asfalttır. Asfalt yol Aydın-Muğla karayoludur. İşletme Ege Bölgesinin büyük şehirlerine fazla uzak değildir. İşletme, İzmir e 125 km, Denizli ye 128 km, Manisa ya 166 km ve Muğla ya 116 km uzaklıkta bulunmaktadır Sahanın Topografyası Menderes grabeninden itibaren güney yönünde sürekli ve birden yükselen arazi işletme sahasında engebeli bir yapı göstermektedir. En düşük kod 175 m ye kadar inmekte olup en yüksek yer 381 m ile yanık çam tepesidir. İşletme sahasında devamlı su taşıyan akarsu yoktur. Sahanın dışında yataklanmış olan küp deresi (batıda) ve kovacık deresi (doğuda) yağmur sularıyla beslenmekte ve yaz aylarında kurumaktadır Yörenin İklimi ve Bitki Örtüsü Aydın da yazlar sıcak ve kurak, kışlar yağışlı geçmekte ve Akdeniz iklimi sürmektedir. Aylık en sıcak günler Temmuz ayında, en düşük ortalama ısı ise Ocak ayında görülmektedir. Ortalama sıcaklık, yıllık ortalama o C dir. Mevsimine göre en yüksek sıcaklık o C, en düşük sıcaklık -7, -11 o C dir. En fazla yağış Aralık ayında, en az yağış ise Ağustos ayında almaktadır. Yörede genellikle kar görülmemektedir. Nisbi nem yıllık ortalaması %60-65 dir. Ortalama yıllık rüzgar hızı 2.1 m/sn, dir. İşletme sahası içerisinde ve civarında zeytinlik ve çam ormanları bulunmaktadır. Çok az bir alanda tarlalar görülmekte olup, çalışma sahasında yerleşim alanı bulunmamaktadır Sahanın Jeolojisi Sahadaki sedimenter tabakaların istifi şu şekilde sıralanmıştır (Anonim, 2006).

16 - Temel formasyonlar - Miosenin kaide (temel) konglomerası - Kömürlü seviyeler - Kil, marn, kum horizonu (katmanları) - Pliosen çakıl ve kumları Temel Formasyonlar Kömürlü katmanların en altında yer alan temel formasyonlar, Menderes masifinin kristalin şist ve gnayslarından ibarettir. Bu şist ve gnayslar, neojen sahasını kuzeydoğu ve güneyden tamamen çevrelemiştir. Sahanın batısında yer alan pliosen örtü tabakasının kalın oluşu nedeniyle, temel formasyonlar görülememekte, ancak sahanın güneyindeki dere içinde bazı şist ve gnays mostraları sınır tespitini mümkün kılmaktadır (Anonim, 2006) Miosenin Kaide Konglomerası Temel formasyonlar üzerinde bulunan miosen kaide konglomerası, temel formasyonlarının, yani kristalen şist, gnays ve kalker, çakıllarını içermektedir. Konglomera içinde bol miktarda kuvars çakıllarda gözlenmektedir. Alt kısımda iri taneli olan konglomeranın tane boyutu kömür tabanına yaklaştıkça incelmekte ve kum boyutuna inmektedir Kömürlü Seviyeler Kaide konglomerasının üzerinde yer alır ve mikalı kumlardan sonra hemen kömür damarına geçilir Kil, Marn ve Kum Katmanları Kömür horizonunun (katmanlarının) tavanı genellikle açık gri ile beyazımsı kil ve marnlardan oluşmuştur. Kömür tavanından yukarıya doğru çıktıkça, killer marnlara

17 geçer ve bu arada kum taşı, kum ve bazen de ince bantlar halinde kalker görülür. Marnlar ince tabakalı ve bej renkli olup, sahanın güney ve doğusunda daha hâkimdir. Kumlar bol mikalı ve ince tanelidir. Kalker bantları daha ziyade sahanın güney doğusunda görülmektedir Pliosen Yaşlı Kum ve Çakıllar Miosenin marn ve killeri üzerinde pliosenin gevşek yapılı kum ve çakılları bulunmaktadır. Bunlar şist ve gnays çakılları olup, bol mikalı ince kumlardan ibarettir. Kum ve çakıllar sahanın güneyinde ve batısında çok daha kalındır. Kuzeyde ise kalıntılar halinde gözlenmektedir. Güney ve batıdaki pliyosenin kum ve çakılları miyosen ve temel formasyonları arasındaki kontaktı tamamen örttüğünden kömür tabakalarının tespitini zorlaştırmaktadır Sahanın Tektonizması Şahinali havzası büyük çapta bir tektonizma geçirmemiştir. Havza genel olarak sakindir. Havza NW SE eksenli bir tekne durumundadır. Bu teknenin içerisinde kırılmalar gözlenmektedir. Tespit edilen önemli faylardan birisi, eski mezarlık mevkiden başlayarak NE doğrultusunda devam etmektedir. Bu faya dik ve miyosen içerisinde NS doğrultusunda uzanan fayla bağlantılı blok çökmüştür. Sahanın güneyinde miyosenin marn ve killeri güneye, gnays ve şistlere doğru eğilimlidir. Bu bölgede pliyosen örtüsünü dolayısıyla temel formasyonları ile birlikte miyosen kontaktını tam olarak tespit etmek mümkün değildir. Kömür eğimi ile tavan tabakaları eğimleri arasındaki farklılık, kömür oluşumundan sonra bir diskondansın olabileceği görüşünü kuvvetlendirmektedir. Şekil 1.2 de Aydın Linyit İşletmesinin genelleştirilmiş dikme kesiti görülmektedir.

18 BİRİM KALINLIĞI(m) KAYAÇ TİPİ AÇIKLAMA :-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- -:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-- IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// ////////////////////////////////////////// IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII ooooooooooooooooooooooo ooooooooooooooooooooooo ooooooooooooooooooooooo DOLGU Gevşek yapılı kum ve çakılları KUM-KİREÇTAŞI İnce bantlar haline kalkerlerde görülür MARN Ara ara açık gri renkli kil ve kum taşları KÖMÜR ZONU Kömür zonunda yaklaşık 20 cm ara kesme kum taşı görülür TABAN TAŞI Kristalin şist ve gnayslar Şekil 1.2. Aydın Linyit İşletmesinin genelleştirilmiş ölçeksiz dikme kesiti

19 2. KAYNAK ÖZETLERİ Patlatma işleminin başlıca iki amacı vardır. Bunlar, parçalama ve kayanın ötelenmesidir. Parçalanmadan amaç kayanın kazı makinesinin kepçesine rahatlıkla girebilecek ve makinenin çalışmasını olumsuz yönde etkilemeyecek ve patar atımı gerektirmeyecek boyutta kırılmış olmasıdır. Kayanın ötelenmesi veya ileri fırlatılması ise daha çok kırılgan kayanın kabarması sonucu gereken hacim artışını karşılayarak, yığını sıkı değil gevşek ve kolay kazılabilir olmasını temin etmek amacıyla yapılır. Bazı durumlarda, kömür üzerindeki son dekapaj diliminin patlatılmasında olduğu gibi, taşıma masraflarını azaltmak amacıyla patlatılan kayanın yandaki kömürü alınmış dilime, patlamayla atılmasıdır. Bu amaçlara ulaşmak ancak iyi bir patlatma tasarımıyla mümkündür. Özkahraman (1994) ve Tamrock (1984) ideal bir patlatmanın amaçları şu şekilde özetlemişlerdir; Açık işletme maliyetini en aza indirmek. Patlatmanın amacına uygun ve homojen kırılmış, büyük hacimli bir malzeme ile kolay kazılabilir (iyi parçalanmış) bir yığın elde etmek. Yükleme, taşıma ve kırma maliyetlerini göz önüne alarak optimum maliyeti belirlemek. Kırılan ve gevşeyen atım kütlesinin parça boyutunu belirlemek. Güvenli bir patlatma yapmaktır. Verimli bir yükleme için atım kütlesinin; Patar yüzdesi az olmalıdır. Kaya iyi ötelenmiş olmalıdır. Eşit ön yayılma gerçekleşmelidir. Taban tırnaksız kolay yüklenebilir olmalıdır. Geri çatlaklar olmamalıdır. Çevreye ve çalışanlara zarar vermemelidir(fırlayan kaya sorunu, aşırı gürültü, binaların duvarlarında çatlak oluşmamalıdır).

20 Yığın verimli bir yüklemeye olanak sağlamalıdır (Özkahraman, ve Şirin, 1996), (Tamrock,1984) Patlayıcı Maddeler Günümüzde, açık işletme maliyetinin yaklaşık %15 20 sini patlatma işlemlerinin maliyeti oluşturmaktadır. İşletme maliyetlerinde bu denli önemli yeri olan patlatma işlemlerinin gerekli hassasiyetle yapılabilmesi ve patlayıcı maddelerden maksimum verimin alınabilmesi ancak doğru patlayıcı madde seçimi ve uygun delik geometrisi ile sağlanabilir (Bilgin vd, 1993). Patlayıcı maddeler, ısı, darbe veya sürtünme sonucu, çok hızlı bir şekilde reaksiyona giren, genellikle gaz ürünleri veren organik veya inorganik bileşimler veya karışımlardır. Patlayıcı maddelerin ayrışması, ani yanma şeklinde olur. Yanma sonucu patlayıcı maddeyi meydana getiren katı, plastik veya sıvı haldeki kimyasal maddeler, patlamada önce kapsadıkları hacme göre kat veya çok daha fazla hacimdeki gaz haline geçerler. Çözünme reaksiyon hızları, patlayıcı maddelerin türünü tayin eder. Reaksiyon hızı, ses altı (subsonik) olursa parlayıcı maddeler, ses üstü (süpersonik) olursa patlayıcı maddeler olarak tanımlanır. Ses üstü reaksiyon ise detonasyon olarak isimlendirilmektedir. Gerçekte patlayıcı maddelerin gücünü ortaya koyan parametre, detonasyon hızıdır. Detonasyon, ateşlemeden doğan patlatma dalgasının bir patlayıcı madde sütununda birim zamandaki ilerleme miktarı olup, m/sn ile ifade edilir. Her patlayıcı maddenin değişik detonasyon zonu (bölgesi) uzunluğu vardır. Bu parametre patlayıcı maddelerin en önemli özelliklerinden biridir.

21 Detonasyon zonu uzunluğu, yüksek olan patlayıcı maddelerin parçalama, düşük olan patlayıcı maddelerin ise itici ve ayırıcı etkisi vardır. Bir patlayıcı maddenin patlayabilmesi için gerekli minimum enerji ihtiyacına duyarlılık denir. Patlayıcılar, kapsüle duyarlı ve kapsüle duyarsız olmak üzere iki gruba ayrılır. Örneğin; dinamitler kapsüle duyarlı patlayıcılar olmalarına karşın, ANFO tipi patlayıcılar ise duyarsızdır ve kapsül ile doğrudan patlatılamaz. Bu tip patlayıcıların patlatılabilmesi için, dinamit gibi şiddeti yüksek patlayıcılar ile yemlemeye ihtiyaç vardır. Patlayıcı maddelerin suya karşı dayanıklılık özelliklerinin iyi bilinmesi ve bu özelliklerine uygun patlayıcı seçimi yapılması, uygulamada çok önemlidir. Yanlış bir seçimle suya karşı dayanıksız patlayıcıların sulu ve nemli ortamda kullanılması durumunda, patlayıcı maddelerin hiç patlamaması veya kısmen patlaması durumu ortaya çıkar. Bu durum, çalışma emniyeti açısından sakıncalı olduğu gibi büyük ekonomik kayıplara neden olur. Bu nedenle sulu ortamlarda yapılan patlatma işlemlerinde genellikle suya karşı dayanıklı patlayıcılar kullanılır veya patlayıcı maddeler su geçirmez naylon torbalara konularak kullanılır. Donmuş patlayıcı maddeler özelliklerini kaybettikleri ve dış etkilere karşı (düşme, çarpma, v.b.) olan duyarlılıkları arttığı için kullanılmaları tehlikelidir. Ayrıca, kapsülün donmuş bir dinamite yerleştirilmesi çok zordur Patlayıcı Maddelerin Sınıflandırılması Gelişen teknoloji ile birlikte, değişik cins ve özellikteki patlayıcı maddeler endüstrinin hizmetine sunulmuştur yılında, nitrogliserinin Alfred Nobel tarafından bulunmasından günümüze kadar, patlayıcı maddeler, değişik kullanım alanlarına cevap verebilecek şekilde gelişimlerini sürdürmüşlerdir.1950 li yıllardan itibaren ANFO patlayıcı madde olarak kullanılmaya başlanmıştır.

22 Gerek kullanım kolaylığı ve emniyetli olması, gerekse ekonomik açıdan üstün olması nedeni ile ANFO ve benzeri emülsiyon çeşitleri toplam patlayıcı tüketiminin %90 ını oluşturmaktadır. Dünyada olduğu gibi ülkemizde de patlayıcı maddelerin büyük çoğunluğu açık işletmelerde kullanılmaktadır. Patlayıcı maddeler yüksek patlayıcılar ve patlayabilir karışımlar olmak üzere iki ana gruba ayrılır (Tamrock, 1984) Yüksek Patlayıcılar Yüksek detonasyon hızı, yüksek basınçlı şok dalgası, yüksek yoğunluk ve kapsül ile ateşlenebilme hassasiyetleri şeklinde karakterize edilebilir. Yüksek patlayıcıları üç gruba ayırabiliriz Nitrogliserin Bazlı Patlayıcılar Alfred Nobel in insanlığın kullanımına sunduğu nitrogliserin bazlı patlayıcılar, günümüzde bile temel patlayıcı madde olarak kullanılmaktadır. Değişik amaçlar için değişik türleri üretilmektedir. İlk önceleri diatomit toprağı ile karıştırılıp duyarlılığı (dengesizliği) kontrol altına alınan nitrogliserin esaslı patlayıcılarda, daha sonraları jelâtinleştirici, donmayı önleyici katkılar katılmaya başlanmıştır. Zaman zaman gereğinden kuvvetli patlayıcı üretmemek, buna bağlı olarak gereksiz maliyet artışından kaçınmak için, Amonyum Nitrat katkılı olanları üretilmeye başlanmıştır (Anonim, 1987). Genel kabul olarak patlatma ile uğraşanlar, kullanacakları patlayıcı maddeyi düz dinamit ile kıyaslarlar. Birçok uluslararası kaynak, değişik patlayıcı ürünlerin kuvvetlerini buna göre verirler. Düz dinamit, %92-94 Nitrogliserin içeren ve %8-6 Nitroselüloz ile jelatinleştirilmiş bir karışımdır. Kuvveti 100 veya bazen da 1 olarak kabul edilir. Nitrogliserin bazlı dinamitlerde, depolama şartları hayati önem göstermektedir. Uygun şartlarda yapılmayan depolamalarda veya süresinden uzun bekletilmiş

23 ürünlerde, Nitrogliserin kusması görülebilmektedir. Serbest kalan nitrogliserin ise en ufak bir darbeye karşı duyarlıdır. Nitrogliserin bazlı dinamitlerin yarattığı diğer bir olumsuz olayda, insanlarda şiddetli baş ağrısına neden olmasıdır. Tüm bu nedenler ile günümüzde nitrogliserin bazlı dinamitlerden vazgeçilmekte, harç patlayıcılar veya emülsiyon patlayıcılar kullanılmaktadır Watergel Patlayıcılar Temel hammaddesi Amonyun Nitrat olan karışımlardır. Amonyum Nitrat oksijen verici bir rol oynamakta olup karışım %10-30 arasında su içermektedir. T.N.T., Alüminyum veya Methylamin Nitrate (M.A.N.) gibi organik bileşiklerle duyarlı hale getirilmiştir. Kapsüle duyarlı veya kapsüle duyarlı olmayan türlerde üretilmektedir. Watergel patlayıcılar slurry patlayıcılar olarak da isimlendirilmektedir Emülsiyon Patlayıcılar Suya dayanıklı Amonyum Nitrat esaslı patlayıcı üretebilme çabaları sonucu emülsiyon patlayıcılar gündeme gelmiştir. Genelde organik veya mineral yağların çok büyük bir yüzdesi, su içinde çözünmezler. Ancak özel katkı maddeleri aracılığı ile emülsiyon haline getirilebilirler. Emülsiyonlar iki tür oluşurlar; Birinci türde esas ortamı su oluşturur ve yağ zerrecikleri bu ortam içerisinde bulunur (su içinde yağ emülsiyonu). İkinci türde ise esas ortam yağdan oluşur ve su zerrecikleri bu ortam içerisinde bulunur (yağ içinde su emülsiyonu). Yüksek konsantrasyondaki Amonyum Nitrat çözeltisi, yakıt olarak kullanılan yağ (veya mazot) içerisinde ikinci tür bir emülsiyon haline getirilebilirse, suya dayanıklı bir karışım haline gelirler. Böylesine elde edilen emülsiyon kıvamı, yağ ve emülsiyon oranı ile ayarlanabilmektedir. Eğer emülsiyonun yüzdesi düşük ise akıcı, pompalanabilir bir kıvam elde edilmektedir. Tersine emülsiyonun yüzdesi yüksek

24 tutulur ise pompalanamayan, ancak kartuşlar şekline getirilebilen, katı bir kıvam elde edilmektedir. Emülsiyon patlayıcıların duyarlandırılması için içi boş mikro balonlar ile karıştırılması gerekmektedir. Bu yapılmadığı sürece detonasyona girmezler. Yine enerjilerini artırmak için, yüzdelerde alüminyum tozu da katılabilmektedir. Yoğunluk ve emülsiyon patlayıcıların duyarlılığını kontrol eden gaz veya cam baloncukların görevi detonasyon şok dalgasındaki enerjinin kimyasal reaksiyon üretmek için ısı enerjisine dönüşmesini sağlamaktır. Diğer geleneksel patlayıcılar (dinamit) kimyasal duyarlaştırıcılarla (Nitrogliserin-Nitroglikol) harekete geçmektedir Patlayabilir Karışımlar Bu grup içerisinde üretilmekte olan patlayıcılar Amonyum Nitrat bazlı patlayıcılar olup değişik katkı maddeleri ile emülsiyon haline getirildikten sonra hassaslaştırılarak patlayıcı özelliği kazandırılan patlayıcılardır. Ancak bu tür patlayıcılarda da katkı maddelerinin emülsiyon içindeki oranları değişik yüzdelerle artırılarak yüksek hassasiyetle patlayıcıların elde edilmesi mümkün olduğundan genel bir yaklaşım olarak patlayabilir karışımlar başlığı içinde önemli bir yeri olan ANFO nun özelliklerine değineceğiz ANFO (Amonyum Nitrat-Fuel Oil) ANFO, Amonyum Nitrat ile Fuel Oil in (veya mazot) ağırlıkça yüzde olarak 94.3/5.7 oranında karıştırılması ile elde edilen bir patlayıcı karışımıdır. Karışımın en önemli girdisi olan Amonyum Nitrat, Amonyak ile Nitrik asidin reaksiyonundan elde edilen bir organik tuz olup, önceleri sadece suni gübre olarak kullanılmıştır. Daha sonra 1947 yılında meydana gelen ve çok sayıda kişinin ölümüne yol açan infilaklı bir kaza ile patlayıcı olarak kullanımı ortaya atılmıştır. Patlatma konusunda ucuz ve güvenli alternatiflerin peşinde olan madencilik sektörü, bu maddeyi tamamen formen

25 düzeyindeki kişilerin deneme yanılma yöntemleri ile kullanmaya başlamışlardır. Sonraları akademik kariyerli kişilerin ve üniversitelerin de ilgisiyle ile günümüzdeki kullanım tekniğine ulaşılmış ve Amonyum Nitrat patlayıcı sektöründe yer almıştır. Şekil 2.1. Patlatma işleminde kullanılan ANFO 2.3. Ateşlemeye Yardımcı Elemanlar Başlıca ateşleme elemanı kapsüllerdir. Kapsüllerde aşağıdaki guruplara ayrılır; - Adi Kapsül - Elektrikli Kapsül - Gecikmeli Kapsül - Milisaniyeli Kapsül - NONEL Kapsül (Tamrock, 1984).

26 2.4. Manyetolar Ateşleme araçlarının en başta geleni manyetolardır. En fazla kullanılanı, dinamo yardımıyla akım oluşturan, dinamo tipi ateşleme elemanıdır. Ateşleme işinde pil ve aküler ile normal elektrik şebekesi de kullanılmaktadır. Dinamo tipi manyetolar, prensip olarak elle hareket ettirilen bir dinamodur. Dinamoya hareket verme, bir kolu bastırmak veya bir kolu çevirmek suretiyle olur. Bu hareketi her zaman aynı kuvvetle yapabilmek için, önce aletteki yay gerdirilir sonra düğmeye basmakla dinamo harekete geçirilmiş olur. Ancak bu tip makinelerde, yayın her 500 ateşlemeden sonra değiştirilmesi gerekir. En fazla kullanılan tipleri, elle hareket ettirilenleridir. Bu da büyük ateşlemeler için dişli kollu, küçük işler için döner kollu manyetolar şeklinde olmaktadır. Manyetolar bir anda ateşleyebileceği kapsül sayısına göre yapılır. Bu sayı manyetonun üzerindeki bir plakada yazılıdır. Patlatılacak delik sayısı veya kullanılan kapsül sayısının manyeto üzerindeki sayıya uyması halinde, ateşleme yapılabilir. Kapsül sayısı fazla ise hiçbir zaman ateşleme yapılmamalıdır. Ateşleme telleri, manyetonun elektrikli kapsüllerle bağlantısını sağlayan bakır veya demir tellerden yapılır. Tellerin mutlaka yalıtkan bir madde ile kapatılmış olması gerekir. Aksi halde kaçak akım, kısa devre yaparak zamansız patlamalara neden olacağı gibi, başka yerlere değmesiyle direnç büyüyeceğinden, manyeto etkisiz kalabilir. Gidiş ve dönüş tellerinin muhakkak ayrı olması gerekir. İkisinin aynı muhafaza içinde bulunması yasaklanmıştır. 2.5.Ateşleme Telleri Ateşleme telleri, manyetonun elektrikli kapsüllerle bağlantısını sağlayan bakır veya demir tellerden yapılır. Tellerin mutlaka yalıtkan bir madde ile kapatılmış olması gerekir. Aksi halde kaçak akım, kısa devre yaparak zamansız patlamalara neden olacağı gibi, başka yerlere değmesiyle direnç büyüyeceğinden, manyeto etkisiz kalabilir. Gidiş ve dönüş tellerinin muhakkak ayrı olması gerekir.

27 2.6. Patlayıcı Madde Seçimi Patlayıcı madde seçimine etki eden faktörleri, patlayıcı madde cinsi ve özellikleri, maliyet, istenen parçalanma derecesi, kaya koşulları, emniyetlik ve temin edilebilirlik, su durumu, iklim durumu gibi şantiye koşulları şeklinde sıralayabiliriz. Teknik randımanı ve parçalama verimi yeterli olmak koşuluyla maliyeti en ucuz olan patlayıcıyı kullanmak en doğru yoldur. İstenen parçalanma derecesi ve yığın gevşekliği kazı makinesine bağlıdır. Ayrıca istenen parçalanma derecesi ekskavatörün kepçe büyüklüğüne göre değişir. Küçük kepçeli ekskavatör randımanlı yükleme için iyi kırılmış (küçük) parça gerektirir. Kaya koşulları da önemlidir. Yumuşak veya çok çatlaklı kayalarda düşük yoğunluklu, düşük güçlü patlayıcılar, sert ve masif kaylarda ise yüksek yoğunluklu ve güçlü patlayıcılar iyi sonuç verir. Kil gibi plastik formasyonlarda da fiziksel kavrama oranını düşürmek veya daha çok gaz basıncı verebilen patlayıcı kullanmak gerekebilir. Mevcut delik makinesinin delebileceği bir delik çapı vardır. Kullanılacak patlayıcı madde bu çap ile uyum sağlayabilecek biçimde seçilmelidir. Bugün 2 inç ile 15 inç arasında değişen çaplarda delik delen makineler vardır. Delik çapı küçüldükçe daha hassas ve gücü yüksek patlayıcılar, delik çapı büyüdükçe daha az hassas, daha az güçlü patlayıcılar (ANFO) en ucuz ve en verimli patlamayı sağlarlar. Kullanılacak patlayıcı madde seçiminde delik delme maliyeti de önemlidir. Ayrıca kayanın sertliği, yoğunluğu ve masifliği arttıkça delik delme maliyeti de artar. Böyle kayada ucuz olduğu için ANFO kullanmak, delik maliyetinin fazlalığı nedeniyle toplam maliyetin artmasına neden olur. Bu durumlarda delme patlatma maliyetini en aza indirecek optimum çözümün bulunması gereklidir. Çoğu hallerde patlayıcı madde gücü ve yoğunluğunu ayarlayarak (ANFO ya Alüminyum ilave etmek ve basınçlı havayla şarj etmek gibi) da optimum çözüm bulunabilir.

28 Kuru deliklerde kaya koşullarına uyum sağlayan her türlü patlayıcı madde kullanılabilir. Ancak büyük çaplı deliklerin düşük maliyetle delinebildiği kuru formasyonlarda en ucuz patlatma ANFO ile gerçekleştirilebilir. Sulu patlayıcı karışımları ancak çok sulu deliklerde kullanmak gerekir. Eğer seyyar bir pompa ile suyu atmak mümkün olursa deliklerde ANFO kullanılabilir. Patlayıcı maddelerin seçiminde depolama, hazırlama, taşıma kolaylıkları ile mevcut personelin eğitim durumu da göz önüne alınmalıdır. Bu özellikle emniyet açısından önemlidir. Bir diğer faktörde patlayıcının kolay temin edilebilirliğidir. İklim durumu da hem depolama ve hem de kullanılış bakımından önemlidir.

29 3. MATERYAL VE YÖNTEM S.D.Ü. maden bölümü kaya mekaniği laboratuarlarında hem dekapaj örtüsünün hem de kömürlü seviyelerin mukavemetleri ölçülecektir. Dekapaj malzemesi ile kömürün dayanımından patlatmada kullanılan bir m 3 malzeme başına özgül şarj belirlenecektir. Daha sonra delik geometrisi, delik çapı ile delik boyu belirlenecektir. Burada şevlerde tırnak kalmaması için delik taban payları da tespit edilecektir. En son olarak ta delikler arası mesafe ile dilim kalınlığı belirlenecektir. Teorik olarak yapılan bu hesaplamalardan sonra elde edilen teorik değerler kullanılarak deneme atımlarına geçilecektir. Deneme atımlarından alınan sonuçlara göre de en ideal patlatma düzeni tayin edilecektir. Bu çalışmada materyal patlatılacak olan kömür ile dekapaj tabakalarıdır. Yöntem ise bu materyalin en iyi ve en ideal bir şekilde patlatılmasıdır Kömür Hakkındaki Bilgiler Kömür Kalitesi Aydın Linyit kömürü, siyah parlak görünüşlü ve kırılgan yapılı bir linyittir. Kömür analiz değerleri incelendiğinde, tüvenan kömürünün orijinal nem oranının, % 20 olduğu görülmektedir. Linyit kömürü sınıflandırılmasında, orijinal nem oranı % 25 in altında olan linyitler, parlak sert linyit olarak tanımlanmaktadır. Buna göre, Aydın Linyit kömürünün sert linyit olarak kabul edilmesi gerekir. Sert linyitlerin, depolanma ve kuruma esnasında, diğer linyit türlerine göre, çok daha az tozlandıkları ve ısıtma sektörü için en uygun linyit türü oldukları kabul edilmektedir Kömür Rezervi Rezerv hesaplama yöntemi, sondajlı aramalar ve madencilik çalışmalarının (yeraltı galeri, açık işletme yarma kazıları) birlikte değerlendirilmesi esasına dayanmaktadır. Rezerv hesaplama projesi yöntemi, başlıca 6 ana bölüm altında incelenebilir, Bunlar;

30 - Haritalama - Sondaj çalışmaları - Jeolojik kesit çizimi - Örnekleme - Laboratuar testleri - Raporlama 3.2. Aydın Linyit İşletmesi Genel Akım Şeması Aydın ilinde bulunan Şahinali Linyit kömürü ocaklarındaki üretim 1910 yılında verilen imtiyazla başlamıştır. Bugünkü Aydın Linyit A.Ş. nin temelini oluşturan o zamanki işletmede yeraltı üretimi çok ilkel koşullarda yapılmakta idi. Kuyulardan çıkrıklar ile çıkarılan kömürler develer ile Aydın Tren Garı na ulaştırılırdı. O zamanki üretim kapasitesi ton/yıl iken 1974 yılında açık işletmenin de devreye girmesiyle ton/yıl seviyesine ulaşmıştır yılı sonunda çıkan 2840 sayılı yasa ile işletme hakkının iade edilmesinden sonra yapılan köklü hamleler ve büyük yatırımlar ile açık işletme makine donanım parkı yeni yapılanmaya uygun olarak çeşitlendirilmiş ve kapasiteleri büyütülmüştür. Böylece 1987 yılında açık işletmede toplam dekapaj kapasitesi m 3 /yıl seviyesine, kömür üretimi de ton/yıl seviyesine ulaşmıştır (Anonim, 2006). Yeraltı işletmesinde ise ayakların tahkimatında sürtünmeli demir direk ve mafsallı çelik sarmalar, ayakların nakliyesinde zincirli konveyör, ana nakliye yollarında ise bant konveyör yatırımları gerçekleştirilmiştir. Bunun sonucunda yeraltı üretimi de ton/yıl seviyesine çıkarılmıştır. Ocaklardan gelen tüvenan kömür genellikle eleme-paketleme tesisine beslenmektedir. Kış aylarında stok sahalarında zaman zaman tüvenan kömür de toplanmaktadır. Eleme-paketleme tesisi eleme, triyaj (ayıklama),iki adet baum jig ve paketleme kısımlarından oluşmaktadır. Eleme tesisinde tüvenan kömür 3 boyuta ( , , -25 mm) ayrılmaktadır. 25 mm nin altındaki kömürde -25+8, -8+3 ve -3 mm olmak üzere üç boyuta ayrılmaktadır. Isınma amaçlı fındık

31 (-25+8 mm) ve ceviz ( mm) olarak tabir edilen kömürlerin tamamı yıkanmakta, portakal ( mm) ve parça (+150 mm) olarak tabir edilen kömürlerin ise tamamı elle ayıklama işlemine tabi tutulmaktadır. Kömür üretimi ile ilgili olarak tüm arama, faaliyetlerin fiziksel kontrolünün sağlayıcı ve üretim verimini arttırıcı teknolojik yenilikleri uygulama konularındaki araştırma ve projelendirme çalışmaları da bizzat Aydın Linyit A.Ş. tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmaların kapsamı, çevre sağlığı ve tüketici sorunlarına, çözüm getirilmesine kadar genişletilerek, satış sonrası hizmet fonksiyonu en iyi şekilde yerine getirilmektedir. İşletmenin genel akım şeması, şekil 3.1 de görülmektedir. TÜVENAN KÖMÜR (AÇIK VE KAPALI OCAKTAN) SATIS SABIT IZGARA 500 mm x 500 mm PASA STOK SATIS STOK SATIS SATIS STOK TOZ 0-20 mm ANA ELEK 20 mm - 80 mm -120 mm PARÇA PORTAKAL ELLE AYIKLAMA ELLE AYIKLAMA IZGARA 350 x 350 mm SATIS KIRICI ELEK 20 mm -80 mm CEVIZ TOZ 0-20 mm PORTAKAL SATIS SATIS SATIS SATIS ILAVE SU STOK STOK STOK 0-8 mm TOZ 8-15 mm PIRINÇ mm FINDIK ELEK 8 mm -15 mm CEVIZ YIKAMA (BAUM JIG) STOK PASA PASA STOK Kirici ayari ile Ceviz STOK SATIS PORTAKAL SATIS YIKANMISTOZ 1-10 mm HELEZON (Klasifikatör) Su SATIS Su mm Kömür STOK SATIS SUSUZLANDIRMA ELEGI (10 mm) SATIS Temiz Su DINLENDIRME HAVUZU YIKANMIS FINDIK ELEK (20 mm) SLAM YIK. TOZ- YIK. FINDIK PAKETLEME YIKANMISCEVIZ CEVIZ PAKETLEME PORTAKAL PAKETLEME SATIS SATIS SATIS STOK SATIS SATIS STOK SATIS Şekil 3.1. Aydın Linyit İşletmesi genel akım şeması

32 3.3. Aydın Linyit Madencilik Sanayi Ve Ticaret A.Ş Açık İşletme Çalışmaları Açık işletmedeki yataklanma, topoğrafya, örtü miktarı, cinsi ve içerikleri, çalışma koşulları, eğimler, istenen çalışma esnekliği ve hareketlilik gibi parametrelerinin oluşu ve bu nedenlerden dolayı en iyi verimin alınabileceği yöntem olarak ekskavatör kamyon yöntemi düşünülüp uygulamaya konulmuştur. Şekil 3.2 de Aydın Linyit İşletmesi açık ocağı görülmektedir. Açık işletmedeki genel şev açısı 35, basamak şev açıları da yaklaşık 70 dir. Yıllık dekapaj miktarları kömür üretim miktarına bağlı olarak yapılan hacim hesapları sonucunda belirlenmektedir. Açık işletme de patlatma yapılarak dekapajı yapılan formasyonlar genellikle sahanın üst kısımlarında bulunan kireçtaşı ve daha alt kısımlarda bulunan marn formasyonlarıdır. Şekil 3.2. Aydın Linyit İşletmesi açık ocağının genel görünümü

33 Çizelge 3.1 de daha önceki yıllara ait açık ocağın üretim ve dekapaj miktarları görülmektedir. Çizelge 3.1. Yıllara göre Aydın Linyit İşletmesinde dekapaj ve kömür üretimi (Anonim, 2006) Yıllar Kapalı Ocak Üretim (ton) Açık Ocak Üretim (ton) Toplam Üretim Dekapaj (m 3 ) (ton) Kullanılan Makine ve Ekipmanlar Aydın Linyit İşletmesinde dekapaj ve üretim çalışmalarında kullanılan makine ve ekipmanlar, makine parkı listesinde görülmektedir. Makine Parkını oluşturan ekipmanlar: 1 adet Hitachi EX 550 Hidrolik Ekskavatör 1Adet Liebherr 954 B Hidrolik Ekskavatör 1 Adet Hitachi Zaxis 520 Hidrolik Ekskavatör 2 Adet Cat 350 LME Hidrolik Ekskavatör 1 Adet Kawasaki 95 ZV Lastik Tekerlekli Yükleyici 1 Adet Volvo 180 C Lastik Tekerlekli Yükleyici 4 Adet Kawasaki 85 ZIV Lastik Tekerlekli Yükleyici 2 Adet Volvo N 10 Kamyon (30 35 ton kapasiteli) 1 Adet Komaatsu HD 325 Kaya Kamyonu 30 Adet Mercedes 3031, 3028 Kamyon (30 35 ton kapasiteli) 1 Adet Tamrock R 30 Delik Makinesi

34 Şekil 3.3. Aydın Linyit İşlemesinde yükleme ve nakliye çalışmaları (kömürde) Şekil 3.4. Aydın Linyit İşletmesi yükleme ve nakliye çalışmaları (marn)

35 Şekil 3.5 de işletmede çalışan Tamrock R 30 delik makinesi görülmektedir. Şekil 3.5. Aydın Linyit İşletmesinde Tamrock delik makinesinin çalışması

36 4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Gerek madencilik ile taş ocakçılığı gerekse inşaat sektörlerinde kazı gerektiren alt yapı çalışmalarında, delme ve patlama faaliyetleri kaçınılmaz olarak geniş bir uygulama alanına sahiptir. Delme patlatmanın üretim maliyeti içindeki payı işletmede küçümsenmeyecek düzeydedir. Bu nedenle patlatma sonuçlarının analiz edilerek, ekonomik bir patlatma tasarımının yapılması gerekmektedir. Buda ancak kaya özelliklerini ve patlatma geometrisini (konfigürasyonlarını) içine alan uygun bir modelle değerlendiren tasarımlarla gerçekleşebilir. Patlatma tasarımı bilimle tecrübe arasında oldukça karmaşık bir iştir. Olayın tecrübe kısmı patlatma mühendisinin tayin ve kontrol edemediği kaya özellikleri (dayanımı, yapısı, su durumu) gibi jeolojik etkenlerin iyi tanınması, anlaşılması ve doğru yorumlanmasında yatar. Örneğin kullanılacak patlayıcı madde cinsinin kaya özelliklerini göz önünde tutularak seçilmesi, yeni açılacak bir ocakta kullanılacak delik çapını ve delik makinesini bir mühendisin seçebilme imkanı olabilir. Ama eskiden beri çalışan bir ocakta görevlendirilen patlatma mühendisinin mevcut makine ve delik çapıyla en iyi sonucu alacak şekilde diğer tasarım parametrelerini seçmesi de bir tecrübe konusudur. Patlatma tasarımının bilimsel yönü daha çok mühendisin kontrolünde olan etkenleri kapsar. Her ne kadar belli kaya ortamında özgül şarj ve uygun dilim kalınlığını önceden esas alan ön tasarımlara, gerçeğe çok yakın bir değerle başlamak, patlatma maliyeti açısından önem taşımaktadır. Sadece delme patlama maliyetlerinde hedeflenecek maliyet minimizasyonu düşüncesi, birbirini izleyen teknolojik işlemlerin maliyetinde önemli artıların olmasını görmemezlikten gelecektir. Patlatma sonrası işlemlerin maliyeti genel olarak parçalanma derecesinin bir fonksiyonudur (Şekil 4.1), (Hoek and Bray, 1981).

37 Şekil 4.1. Parçalanma derecesi maliyet ilişkisi 4.1. Patlatma İle Parçalanma Mekanizması Delikteki patlayıcı madde ateşlendiğinde bir saniyenin binde biri gibi çok kısa bir sürede olan hidrodinamik reaksiyon sonucu patlayıcı enerjisi, çok yüksek basınç ve sıcaklıktaki gaz şeklinde ortaya çıkmakta böylece deliği çevreleyen kayaya uygulanan çok büyük basınçlar kayanın kırılıp parçalanmasına yol açmaktadır (Bilgin, 1986). Deliğe konulan ve sıkılaması yapılan patlayıcı maddenin parçalanma ve ötelenmeye kadar geçen süredeki aşamalar 4 aşamada oluşur. - Detonasyon - Şok ya da birim deformasyon dalgalarının yayılması - Gaz basıncının yayılması - Kütle taşınması

38 4.1.1 Detonasyon Kırılma işleminin başlangıcıdır. Fuel ve oksitleyici kombinasyonlarını içeren bir patlayıcı karışım, detonasyondan hemen sonra yüksek basınç ve sıcaklıktaki gazlara dönüşmektedir. Detonasyondaki sıcaklık aralığı yaklaşık olarak o F ( o C) ve basınçlar ise kbar arasındadır. Çizelge 4.1 de bazı patlayıcıların detonasyon basınçları verilmiştir (Kahriman, 2001). Detanasyonun ardından birim deformasyon dalgalarının yayılması Şekil 4.2 de görülmektedir. Çizelge 4.1. Patlayıcı madde yoğunluk ve detonasyon ilişkisi Patlayıcı madde Yoğunluk(gr/cm 3 ) Detonasyon hızı(kbar) Detonasyon basıncı(psi) ANFO 0, , Powermax420 1, , Hi-Prime 1, , "G"Booster 1, , ANFO nun özellikleri içinde empedans çok önemli bir parametredir. ANFO nun empedans değerinin patlatma yapılan örtü kayacın empedans değeri ile uyum içinde olması gerekmektedir. Aydın Linyit İşletmesi açık ocağındaki patlatma uygulamalarının sık olarak yapıldığı örtü kayacının marn olması sebebiyle marnın empedans değeri 306,000 kg.s/m 3 olarak hesaplanmıştır. (Marnın empedansı = Marnın kütle yoğunluğu 2000 kg/m 3 / 9,81 m/s² x Sismik dalga hızı 1500 m/s). ANFO nun delik içindeki yoğunluğu 800 kg/m 3 ve detonasyon hızı da 152,4 mm delik çapı için 3800 m/s alınarak empedansı bulunmuştur. ANFO nun empedansı 310,000 kg.s/m 3 olarak hesaplanmıştır. (ANFO nun Empedansı=ANFO nun kütle yoğunluğu 800 kg/m 3 / 9,81 m/s² x Detonasyon hızı 3800 m/s).

39 Şekil 4.2. Detonasyonun ardından birim deformasyon dalgalarının yayılması Şok Birim Deformasyon Dalgalarının Yayılması Detonasyonun hemen ardından şok ya da birim deformasyon dalgaları kaya kütlesi içerisinde yayılır. Ortaya çıkan yüksek basınçlı gazlar delik cidarına çarparak basınç dalgalarının oluşmasına neden olur. Bu durum aşağıda Şekil 4.3 de gösterilmiştir. Delik cidarındaki basınç anlık olarak tepe değerine ulaşacak ve daha sonra exponansiyel olarak bozulacaktır. Boşluk genişlemesi malzemede çatlamalara, ufalanmalara ve/veya malzemenin yer değiştirmesine neden olmaktadır (Anonim, 1987) Gaz Basıncının Yayılması Arazi gerilmeleri haline dönüşen yüksek sıcaklıktaki gazların basıncı süreksizlikler içerisine girerek radyal çatlakların ilerlemesine ve orijinal deliğin bozulmasına neden olmaktadır (Olofsson, 1988). Şekil 4.3 de gaz basıncı ile çatlak oluşumu, Şekil 4.4 de delik çevresindeki parçalanma mekanizması görülmektedir.

40 Şekil 4.3. Gaz basıncı ile çatlak oluşumu (Olofsson, 1988) Şekil 4.4. Parçalanma mekanizması (Anonim, 1987)

41 Parçalanma malzemenin yer değiştirmesini bu yüksek gaz basınçları sağlamaktadır. Gazların hareket yönleri direncin en düşük olduğu yöne doğru (çatlaklar, eklemler, faylar, süreksizlikler, düşük kohezyonlu tabakalar) olacaktır. Eğer bu süreksizlikler yüzeye kadar devam ediyorsa gaz basıncı atmosfere çıkacak, basınç düşecek, malzemenin parçalanması ve kırılmış malzemenin yer değiştirmesi azalacaktır Kütle Taşınması Parçalanma işlemindeki son aşama malzemenin hareketidir. Gaz basıncı ya da basınç ve çekme dalgaları sonucu temel parçalanma oluşmaktadır. Parçalanan malzeme etki hızına bağlı olarak basamak tabanına düşmektedir. Kütle taşınmasında en önemli parametre delik önündeki malzeme miktarı olmaktadır. Şekil 4.5 de değişik koşullarda kütle taşınmaları görülmektedir Delme Patlatma Tasarım Parametreleri Madencilikte patlamanın önemi bilindiğinden farklı araştırmacılar tarafından uzun süreden beri yoğun çalışmalar yapılmıştır. Konunun karmaşıklığı, koşulların zorluğu ve parametrelerin çokluğu nedeniyle hala yanıtlanması gereken birçok soru bulunmaktadır. Teknik, emniyet ve ekonomiklik açısından iyi ve güvenli bir patlama üzerinde etkili olan parametreler aşağıdaki şekilde sıralanabilir (Hoek ve Bray, 1981; Anonim, 1986; Olofsson, 1988; Bilgin vd, 1994). Kaya birimlerinin malzeme ve kütle özellikleri aşağıdaki gibidir; Yoğunluk Basınç, çekme, darbe dayanımı Sismik dalga hızı Empedans Süreksizlik durumu ve kütlesel olarak sağlamlılık derecesi Su durumu Elastik modülü

42 Şekil 4.5. Değişik koşullarda kütle taşınmaları (S:Sıkılama, E:Patlayıcı, D: Delik taban payı) (Anonim, 1987)

43 Poisson oranı Sertlik Kaya özellikleri atım sonucunu önemli ölçüde etkiler. Örneğin formasyon kil gibi plastik özellik gösteriyorsa kovan yapma ihtimali vardır. Bu durumda darbe enerjisinden çok yıkma enerjisi fazla olan bir patlayıcı kullanmak, dilim kalınlığı ve delikler arası mesafeleri dikkatle seçmek ve mümkün olduğunca az tutmak gibi önlemler gerekebilir. Kaya kırılgan fakat masif ise kayanın parçalanmasında birincil kırılma mekanizmalarının iyi iş görmesi bakımından patlayıcı maddenin yüksek kudretli ve yüksek patlama hızlı olmasına özen gösterilmelidir. Çok eklemli ve çatlaklı zayıf kayalarda formasyon zaten parçalanmış olduğundan düşük yoğunluklu ve düşük patlama hızlı fakat fazla gaz çıkaran patlayıcı maddeler tercih edilmelidir. Formasyonun su durumu da önemlidir. Sulu deliklerde kullanılacak patlayıcı maddenin suda çözünmeyen ve sudan etkilenmeyen cinsten olmasına özen gösterilmelidir. Kayaların dayanıklılığı, eklem, fay, tabakalanma gibi yapısal unsurları ve su durumu patlatma tasarımı için önemlidir. Esen vd. (2000), parçalanma işlemine etki eden kaya özelliklerini yoğunluk, dalga iletim hızı, karakteristik empedans, enerji yutma özelliği, basınç dayanımı, çekme dayanımı, değişkenlik durumu (homojen ve isotropik olmayışı), yapısal durumu (eklem, tabakalanma v.b.) olarak sıralanmaktadır. Uygulamalarda da görüldüğü gibi kayanın yoğunluğu arttıkça patlatılabilirliği de güçleşmektedir. Bilgin vd. (1993) bunların dışında kayanın elastik modülü (elastik katsayısı) arttıkça kayanın direncinin arttığını ve kırılmasının zorlaştığını, Poisson oranının düşük olmasını ise kayanın önceden çatlatılabilirliğini kolaylaştırdığını söylemektedir. Tamrock kayanın patlatılabilirliğine etkiyen unsurlardan yapısal durumu, sağlamlığı, homojenitesi yanında kayanın kırılabilir, dövülebilir, çekilebilir veya esneyebilir olmasının da önemli olduğuna işaret etmektedir.

44 Marnın basma dayanımı ortalama 350 kg/cm² (35 MPa) bulunmuştur. Bu değer 50 MPa küçük olduğu için marn yumuşak kayaç sınıfına girmektedir. Kömürün basma dayanımı ise ortalama 200 kg/cm² (20 MPa) olduğundan kömürde yumuşak kaya sınıfına girmektedir. Marn ve kömürün fiziko-mekanik özellikleri Çizelge 4.2 de verilmiştir. (Marnın fiziko-mekanik özellikleri Süleyman Demirel Üniversitesi Maden Mühendisliği Laboratuarlarında yapılmıştır.) Yoğunluk: g/cm 3 (Empedans hesaplamasında marnın yoğunluğu 2000 kg/m 3 alınmıştır. (Günlenme nedeniyle nisbi ayrışmadan dolayı ) Basınç dayanımı:350 kg/cm Çekme dayanımı: 15 kg/cm² Patlatma katsayısı: 23 Empedans: kgs/m 3 (Marnın empedansı = Marnın kütle yoğunluğu 2000 kg/m 3 / 9,81 m/s² x Sismik dalga hızı 1500 m/s). Çizelge 4.2. Marn ve kömürün fiziko-mekanik özellikleri Yoğunluğu (kg/m 3 ) Basınç dayanımı (kg/cm²) Çekme dayanımı (kg/cm²) Patlatma katsayısı Empedans (kgs/m 3 ) Marn Kömür Patlayıcı maddenin cinsi, özellikleri ve dağılımı şöyledir; Yoğunluk Patlama hızı Kudret (güç) Hassasiyet