4. Maden Makinaları Sempozyumu, Mayıs 2013,..., Türkiye 4 th Mining Machinery Symposium, May 23-24, 2013,..., Turkey

Transkript

1 4. Maden Makinaları Sempozyumu, Mayıs 2013,..., Türkiye 4 th Mining Machinery Symposium, May 23-24, 2013,..., Turkey Elektrikli Maden Yerkazarlarında ve Kaya Taşıtlarında Varılası Yükün İzlenmesi ve Araç Üretkenliğine Etkisi Olay Çalışması Target Payload Monitoring and Its' Importance On The Performance of Electric Mining Shovels and Off-Highway Trucks A Case Study Metin ÖZDOĞAN, İdeal Makine Danışmanlık Ltd. Şti., Ankara ÖZET Bu bildiride, elektrikli yerkazar kepçesi yararlı yükünün önemi, kepçenin ve kaya taşıtının varılası (hedef) yük kavramları tartışılmış ve GLİ Tunçbilek işletmesinde çalışan 15 m 3 kapasiteli yerkazarları ve 154 tonluk kaya taşıtları yüklerinden örnekler çizelgeler halinde verilmiş, ayrıca grafik anlatım sağlanmıştır. Gerek yükleme biriminin kepçesinde ve gerekse kaya taşıtının teknesinde taşıdığı yararlı yük ağırlığının bilinmesi, sürekli ölçülüp izlenmesi kazıp taşıdığımız malzemenin doğrudan belirticisi olduğundan olağanüstü önemlidir. Bir bakıma yerkazı araçlarının, operatörlerin, delme-patlatma işlemlerinin, sonuçta ocağın genel başarısının bir göstergesidir. Varılası yükü etkileyen değiştirgenler, bu yükten sapmaların araç işletme, bakım-onarım, yedek parça giderlerine, örtükazı maliyetlerine etkisine değinilmiş ve tartışılmıştır. Varılası kepçe ve kaya taşıtı yükünü tutturmanın en iyi yollarından birinin gerek yükleme biriminin ve gerekse taşıma biriminin yararlı yük izleme aygıtlarıyla donatılmasından geçtiği bilinmelidir. Bu yük izleme düzeneklerinin yetenekleri, sundukları üretim ve üretkenlik raporlarının içerikleri konusuna ayrıca değinilmiştir. ABSTRACT In this paper, the importance of electric mining shovel's dipper payload and target load concept of dippers and truck-trays are cited and discussed. The concept is illustrated with facts and figures of 15 cu.m. rope shovels and 154 tonnes trucks of GLİ Tunçbilek surface mines which are given in tables and graphs drawn. Knowing, measuring and monitoring

2 of dipper and truck-tray payloads in a continous manner is extremely important. Payload weight is a direct measure of the amount of overburden excavated and moved away. It is performance indicator of earthmoving equipment fleet, operators, drilling and blasting operations in short the overall performance of the mine. Parameters affecting target payloads of dipper and truck-tray, and the effects of target payload variances on operating equipment, maintenance and repair expenses, spare parts consumption and stripping costs are mentioned and discussed. Payload monitors' capabilities and scope of their productivity report outputs are also mentioned. 1 GİRİŞ Yükleme biriminde bir kepçe dolusu kayacın ağırlığına, taşıma biriminde ise kaya-taşıtının teknesini doldurmuş bulunan kaya yüküne yararlı yük adı verilir. Ancak, asıl önemli olan kepçe ve tekne içindeki ölçülen kaya ağırlığının, yapımcı firmanın bu araçların teknik sınırlarına göre önerdiği, hedef yük ağırlığından ne kadar saptığıdır. Genellikle, yerkazarın (3) üç kepçede kaya taşıtını doldurması ve bu üç kepçede aracın hedef yüküne ulaşması beklenir. Taşıma birimi yapımcısı tarafından önerilen yük taşıma kapasitesine hedef yük (varılası yük, erişilesi yük, target payload) denilir. Varılası yük aşılırsa taşıt aşırı yüklenmiş olur ki bu da araç için iyi değildir. Varılası yükten az yüklenmesi durumu da istenmez, çünkü bu durumda araç düşük kapasitede çalıştırılmış olur. Kepçe dolma çarpanının kayaç iriliğine, operatör becerisine bağlı olarak değişmesi nedeniyle her zaman kaya taşıtının varılası yükü tutturulamaz. Varılası yükten sapmanın, varılası yükün ± %5 'ini geçmesi istenmez (Paterson and Özdoğan, 2001). Bunu sağlamanın yolu yararlı yükü sürekli ölçüp izlemek için yerkazı aracını yükölçüm düzenekleri ile donatmaktır. 2 YÜKLEME BİRİMİNDE VARILASI YÜK (Doktan, 2001), kepçe yükünün boşluk oranı ve dolma çarpanına bağlı olarak değiştiğini belirtmektedir. Dolma katsayısı kavramının yazılı (nominal) kepçe haciminin kepçe içindeki kayaç malzemenin hacmine oranıdır. Kepçe yükü, çoğu kez, yükleme yordamına, yerkazı aracı kullanıcısının deneyimine, kepçeyi doldurma isteğine, ve gevşek kayanın kepçe tepesinde oluşan yığılma açısına bağlı olarak değişebilen bir işletme değişkenidir (Doktan, 2001). Elektrikli maden yerkazarı, bir bakıma yük kaldırma araçları olan vinçler gibi çalışır. Yapımcı tarafından belirtilen kaldırmasına izin verilen

3 bir uç yük miktarı vardır. Kepçenin ölü ağırlığı artı kepçe içine doldurulan parçalanmış kayacın ağırlığı, ki bu yararlı yüktür, izin verilen bu uç yükün miktarını geçmemelidir. Kepçe gövdesi, kepçe tutamağı, halat eşitleyicisi, kepçe kapağı, pimler, kapak yavaşlatıcıları, ayar çubukları, kepçe diş ve kökleri ve koruyucuları, kepçe damak koruyucuları, iç ve dış kepçe aşıntı plakaları kepçe ağırlığını oluşturur (Anon a, 2010). Kepçe içine doldurabilecek kaya ağırlığının tepe değeri, kayacın yoğunluğuna göre, yapımcı firmaca belirtilir, buna hedef yük de denir. Yerkazı aracının yaptığı işten para kazanılabilmesi için aracın verilen bu hedef yükte çalışması gerekir; vardiya sonunda ya da günün sonunda yerinde hacim cinsinden kaldırıp taşıdığımız gerçek örtü katmanı hacmi buna bağlıdır. Bu bakımdan, yararlı yükün sürekli olarak ölçülüp izlenmesi, en uygun duruma getirilmesi, ocak koşullarına uygun kepçe edinmek gibi ayrıntılar önem taşımaktadır. Sezgin (2006), GLİ Tunçbilek açık ocaklarında yaptığı çalışmada, 154 t (75 m 3 ) taşıma yetili kaya taşıtları üstündeki yük ölçme düzenekleri ile yaptığı araştırmada, 15 m 3 kapasiteli P&H 2300XP yerkazarların yararlı yükünü 35 ton/kepçe almıştır, firmanın verdiği yük de budur. Yerkazar bu kaya taşıtlarını, pano yollarının yokuşluk durumuna göre, 15 m 3 kepçesi ile dört ya da beş kepçede doldurmaktadır. Ne yazık ki, bu işletmedeki yükleme birimlerinde, kepçe yükü ölçme ve izleme düzenekleri yoktur. 15 m 3 lük bu yerkazarların işletmede yıllarında ulaştıkları ortalama iş miktarları, kazı hızları, çalışma süreleri, ayakta kalma ve kullanım oranı verileri Çizelge 1. de verilmiştir. Şekil 1. de yıllık ortalama kazıp yükledikleri örtü katmanı miktarı yerinde hacim cinsinden görsel olarak verilmiştir. Yazarın gözlemine göre, özellikle 77 tonluk kaya taşıtı filosu ekonomik ömrünü doldurmuş olup yenilendiğinde daha yüksek iş miktarlarına ulaşmak mümkün olacaktır.

4 Çizelge 1. P&H 2300XP (15 m 3 ) yerkazarların beş yıllık ortalama üretkenlik verileri Yerkazar # Tprg Tg A U Q m 3 /h Q m 3 /yıl x 10 3 YK34 (ort.) 6412± ±100 64±5 84±3 811±12 2,302±147 YK35 (ort.) 5746± ±428 65±4 85±5 750±89 1,993±518 YK36 (ort.) 5327± ± ±6 82±10 779±47 1,761±914 YK37 (ort.) 5976± ±713 67±4 82±10 839±98 2,201±562 YK38 (ort.) 6428± ±403 62±4 85±1 802±47 2,340±224 Genel Ort. 5978± ±290 65±4 84±1 796±30 2,119±216 Şekil 1. Beş adet (15 m 3 ) yerkazarın beş yıllık ortalama kazıp yükledikleri örtü kayacı 2.1 Elektrikli Yerkazar Kepçesi Kazandırıcı Yükü Varılası (erişilesi) yük bir elektrikli yerkazarın belirli bir uygulama için başarması amaçlanan ortalama yararlı yüküdür. Bu yükün, kepçenin ölü ağırlığı da gözönüne alındığında, makinenin kaldırabileceği yük (RSL) sınırını geçmemesine çalışılır. Kazı maliyetinin dip yaptığı üretkenlik yakalanmaya çalışılır. Kepçe ağırlığı artı varılası yük toplamı, makinenin kaldırabileceği yük sınırına eşit ya da bundan küçük olmalıdır (Anon a, 2010).

5 Yararlı yük miktarı, para kazandırması yanında yerkazı aracının sağlıklı çalışması için de önemlidir. Kepçe içindeki yük miktarı makinenin dönüş, kaldırış ve itiş-çekiş deviniminin sağlıklı çalışıp çalışmamasını etkiler. Yapımcının öngördüğü yük aralığında çalışıldığı sürece, bir sorun yoktur. Ancak önerilen yükten sapıldığında olumsuz etkileri görülmeye başlar; az yükle çalışmak nasıl bir para yitimi ise, aşırı yükle çalışmak da aracın bileşen ömürlerinin kısalması demektir. Bu koşullarda yerkazarın bakım-onarım, yedek parça giderleri artar ve öngörülen giderlerin tutturulması çetinleşir. Bu durum ayrıca, yapımcı ile kullanıcı arasında üstünde anlaşılmış çalışma ve bileşen ömür garantileri gibi konularda da sürtüşme çıkmasına neden olabilir. Kepçe içindeki yük (payload) artı kepçe ağırlığı yerkazarın üretici firmasınca belirtilen kaldırılabilen kıyı yük (sınırını) değerini geçmemelidir. Kepçe ağırlığında bir değişiklik yaratılırsa kepçenin yararlı yük ağırlığı da ayarlanmalıdır. Tek tek kepçe içindeki malzeme yüklerinin birikimli (eklemeli) ortalamasının önerilen hedef yükten % 5' den çok sapması istenmez. Buna ek olarak, hedef yükü % 15 den fazla geçenlerinin sayısı da % 5 den fazla olmamalıdır (Anon a, 2010). Yerkazı makinesi, yapımcı firmanın önerileri, biçtiği değerler ve sınırlar içinde kullanılırsa, doğal olarak, ekonomik ömrü uzayacaktır. Buradan araç kullanıcısı eğitim ve geliştirme eğitim programlarının, ve sanal eğitim öğrencelik (benzetimlik)(simulatör) birimlerinin ne kadar önemli olduğu anlaşılmaktadır. 2.2 Kepçe İçindeki Yükü Etkileyen Değiştirgenler Kabarma çarpanı, kayacın birim ağırlığı, kepçe dolma çarpanı, kaya parçalanımı ve parça boyut dağılımı, kepçe iriliği ve biçimi (kepçe tasarımı), öteki kayaç özellikleri, kayacın kepçeye akış ve dolum özellikleri, kullanıcı deneyim ve becerisi, kepçe kocamanlığı ile kaya taşıtı iriliği uyumu gibi etkenler kepçe içindeki yararlı yük ağırlığını etkiler. Çizelge 3'de GLİ Tunçbilek açık ocaklarında çalışmakta olan 15 m 3 yükleme yetili elektrikli yerkazarların, 2011 yılındaki kepçe yükleri örnek olarak verilmiştir. Yükleme-taşıma başarganlığında kaya parçalanımı ile ilişkili olarak bir diğer önemli etken de, basamak patlatması ile oluşmuş yığın kaya malzemesinin yüklenme kolaylığıdır. Yüklenme kolaylığını yerkazı

6 makinasının kazı süresi belli eder. Kazı süresi ne kadar kısa ise, o yığın malzeme o kadar kolay yüklenilgendir. Şayet kazı süresi yüksek ise bu kez kaya yığını yüklenilgenliği düşüktür (Doktan, 2001). Çizelge yılı 15 m 3 'lük yerkazarların yıllık ortalama kepçe yükleri Yerkazar No. YK34 yükü Aylar (t) YK35 yükü (t) YK36 yükü (t) YK38 yükü (t) Ortalama Aylık (t) Ocak ± ±1.92 Şubat 33.24± ±4.46 Mart 34.34± ± ± ±2.43 Nisan 27.16± ± ± ±0.29 Mayıs 29.68± ± ± ±0.02 Haziran 29.34± ± ± ± ±0.05 Temmuz 29.37± ± ± ± ±0.38 Ağustos ± ±1.31 Eylül ± ±1.25 Ortalama yıllık (t) 30.52± ± ± ± ±0.79 Sezgin (2006)' nın çalışmasına göre, Tunçbilek açık işletmesinde çalışan 15 m 3 kepçeli yerkazarların ölçülen ortalama yararlı yükü tondur. Oysa önerilen varılası kepçe yükü 35 tondur. Hedef kepçe yüküne göre ve 0.95 dolma çarpanına göre 2.46 ton/m 3 olan sıkışık birim ağırlık, yerkazarda ölçülen ton yüke göre ve 0.95 dolma çarpanına göre gerçekte 2.61 t/m 3 olmaktadır. Çizelge 3. de görüldüğü gibi 2011 yılı kayıtlarına göre, beş yıl sonra aynı yerkazı araçlarının ortalama kazandırıcı yükleri 30.08±0.79 ton olarak gerçekleşmiştir. Bu yüke göre ve 0.95 dolma çarpanına göre 15 m 3 olan kepçe hacmi olmakta ve kepçe içindeki sıkışmış kaya malzeme birim ağırlığı 2.11 t/m 3 olmaktadır. Bu yük ağırlığı değişimi kayacın özelliklerinin panolara göre değişiminden ve kaya parçalanma boyutundaki değişikliklerden de kaynaklanabilir. Daha önce belirtildiği gibi, bu yükleme birimlerinde kepçe yükünü ölçme düzenekleri olmadığından kepçe yükleri kamyon yüklerinden dolaylı olarak hesaplanmıştır. Kepçe-kaya taşıtı teknesi uyumunu sağlamak için her türlü çaba gösterilmelidir. Çok değişken kayaç özellikleri olan açıkocaklarda, kepçe hacimlerini ayarlamak, gevşetilmiş kaya yığın yoğunluklarının

7 öngörülebildiği ocak panolarında kepçe değişimi yapmak bile yararlı olabilir (Knights and Paton, 2010). Kepçe içindeki yük ağırlığının yerkazı makinasına etkileri şunlardır; yerkazarın döndürüş, kaldırış ve itiş-çekiş dizgelerinin düzgün çalışmasına etkisi; yerkazarın bileşenlerinin ömrüne etkisi; yerkazarın yaşam boyu bakım-onarım giderleri, bileşenlerin ve ana makinaya verilen garantiyi, yapımcı ile maden işletmesi arasında yapılan bakım-onarım sözleşmelerinin bedellerine etkisi (Anon a, 2010). Kuşkusuz, kepçe yükü kaya taşıtı teknesindeki yararlı yükü de etkiler. Bu etkileri, kaya taşıtı bileşenlerine etkisi (motor, şasi, aktarma organları, dişli kutuları), yakıt tüketimine etkisi, lastik ömrüne etkisi, bakım-onarım giderlerine etkisi, yol bakımına etkisi diye sayabiliriz. Şekil 2. GLİ Tunçbilekte yerkazarların (15m 3 ) yıllık ortalama kepçe yükleri 3 KAYA TAŞITINDA VARILASI YÜK Yerkazı makinesi kepçesi yükü yerine, kaya taşıtı teknesi yükünü ölçmek de yaygın bir uygulamadır. Ancak, yükleme birimi yük ölçme sistemleri, araç çalışırken düzgün bir yüzeyde devinimsiz durduğundan, daha duyarlı olup ölçtükleri değerler gerçek yükten sadece ±% 2 yöresinde bir sapma

8 gösterirler. Oysa, kaya taşıtı yük ölçme düzeneklerinde bu sapma miktarı ± % 10 civarındadır. Bunun da nedeni, kaya taşıtının devingen ve sarsıntılı yüklerle karşı karşıya kalan bir araç olmasıdır (Hansen, 2001). Hansen (2001)' e göre, kaya taşıtı yük ölçme düzeneklerinin bakım-onarım giderleri, yükleme aracının yük ölçme dizgesine göre daha yüksektir. Nedeni, ölçüm aygıtı ve düzeneğinin daha çok sarsıcı yüklerle karşı karşıya kalması olup bu yüklerin basınç algılayıcılarının ömrünü kısaltmasıdır. Kaya taşıtları taşıdıkları elektronik aygıtlar için yüksek titreşim, aşırı ısı salınımı, boşaltılan kayanın döküntü ve tozundan kabloların etkilenmesi gibi çetin bir ortam oluştururlar. Elektrikli yerkazarlar ise, kaya taşıtlarının tersine, çoğunlukla motorlardan ve kodlayıcılardan aldıkları sinyallerle çalışan yük ölçme düzenekleri kullanırlar. Bu sinyalleri taşıyan kablolar, korumalı kablo kanalları içinde ve yerkazar kabininin korunaklı ortamında çalışırlar. Yerkazar yük ölçme izleme dizgesinin bir yararı da, taşıma dizesini oluşturan dört beş adet kaya taşıtı yük izleyicisinin bakım-onarımı ile uğraşmak yerine, tek bir yükleme aracının ölçme ve izleme düzeneği ile ilgilenilmesi kolaylığıdır. Yukarıda belirtildiği gibi, yükleme birimi yük ölçerleri gerçeğe daha yakın ölçüm yapmaktadırlar. Bu nedenle, yerkazarda yük ölçme düzeneği varsa kaya taşıtında olmasına gerek yoktur (Hansen 2001). Sezgin (2006), G.L.İ. Tunçbilek açık ocaklarında çalışan 154 tonluk kaya taşıtlarında, ve bunlara yükleme yapan elektrikli yerkazarlarda (15m 3 ) bir çalışma yapmıştır. Bu yerkazarlarda yük ölçme düzeneği yoktur. Ancak, işletmede sayısı (10) on adet olan 154 tonluk bu kaya taşıtlarında, yük ölçme ve izleme düzenekleri vardır. 34 (YK34) ve 38 (YK38) kapı no.lu P&H 2300XP model 15 m 3 kapasiteli yerkazarlar, bu kaya taşıtı teknesini (4) dört kepçede doldurmaktadır. Sezgin (2006), bu kaya taşıtlarının hedef yükünü 145±35 ton olarak almıştır. YK34(15m 3 )'de 2005 yılında Vardiya I' de yapılan gözleme göre, yerkazar (3) üç adet kaya taşıtı dizesine yükleme yapmış, vardiya boyunca toplam (48) kırksekiz adet kaya taşıtı doldurmuştur. Kaya taşıtlarının yük ölçme düzeneklerinin kayıtlarına göre, ortalama yararlı yük değeri 138.0±23.2 ton olarak gerçekleşmiştir. Hedef yükten sapma %5 olmuştur. Gene 2005 yılında Vardiya 3' de YK38(15m 3 )'de yapılan gözlemde, yerkazar kullanıcısı (3) adet kaya taşıtını vardiya boyunca toplam 63 kez doldurmuştur. Ölçüm ve kayıtlara göre ortalama kaya taşıtı yükü 134.6±17.2 ton olmuştur. Hedef yükten sapma %7 olmuştur.

9 Çizelge 3. Sezgin (2006) verilerine göre YK34 ve YK38 de hedef yükten sapmalar Yerkazar No. YK VI YK VI YK VII YK VII YK VIII YK VI Kepçe Yükü (t) Sapma (t) Sapma % TekneYükü (t) Sapma (t) Sapma % 34.5 ( )0.5 ( ) ±23 ( )7 ( ) (+)3.23 (+) ±22 (+)7.9 (+) (+)1.53 (+) ±21 (+)1.1 (+) (+)1.7 (+) ±22 (+)1.8 (+) ( )1.25 ( ) ±17 ( )10 ( ) (+)2.25 (+) ±16 (+)4 (+)2.76 Ortalama 36.16± ±6.24 Not : Hedef kepçe yükü 35 (t), hedef taşıt tekne yükü 145 (t) Araştırmacı Sezgin (2006), 2006 yılında yerkazar kullanıcılarına yararlı yük konusunda bir dizi eğitim verdikten sonra, 2006 yılında yaptığı ölçüm ve izleme çalışmalarında durumun geliştiğini, hedef yükten sapmanın azaldığını görmüştür. YK34(15m 3 ) de, 2006 yılında değişik gün ve vardiyalarda yapılan gözlemlerde 244 adet kaya taşıtı yükü izlenmiş ve incelenmiştir. Buna göre, ortalama kaya taşıtı yararlı yükü 148.6±3.74 olmuştur. Hedef yükten sapma +%3 olarak gerçekleşmiştir. YK38(15m 3 )'de ise 2006 yılında Vardiya I'de yapılan gözlemde, yerkazar 5 adetlik bir kaya taşıtı dizesine vardiya boyunca toplam 80 yükleme yapmış ve ortalama 148.8±15.9 ton yüke ulaşmıştır. Hedef yük olan 145 ton'dan sapma +% 3 olmuştur. 3.1 Kaya-Taşıtı Teknesi Yararlı Yükü Çizelge 4. de, Tunçbilek açık ocaklarında çalışan 154 ton yararlı yük kapasiteli kaya taşıtlarının 2011 yılı tekne yükü verileri görülmektedir. Ulaşılan ortalama yük ±3.35 ton olup Sezgin (2006) da sözü edilen hedef yük 145 tondan daha düşüktür. En yakın ortalama değer ±14.56 olup YK38 makinenin kaya taşıt dizesinde Mart 2011

10 ayında gerçekleşmiştir. Kaya taşıtı yükleri yol eğimlerine göre değişebilmektedir. Düz yollarda hedef yük ton arasında olabilirken eğimli yollarda, örneğin 2011 yılı yolları %7-8 yöresinde yokuştur, bu miktar azalabilmektedir (Taksuk, 2012). Şekil 3. GLİ Tunçbilek işletmesinde yıllık ortalama kaya taşıtı ( 154 ton) yararlı yükleri Artık yaşlanan kaya taşıtları için hedef yükleri yokuş yukarı taşımak çetin bir iş olup kepçe sayısı ve kepçe dolma yüzdesi ayarlanarak yokuşu daha az yükle çıkmaları sağlanmaktadır. Panolara göre kayaç yoğunluğu ve parçalanma boyutu farklılıkları da yararlı yük miktarını etkileyebilmektedir. Hedef yük değerlerinden sapış, literatürde izin verilen sapma yüzdelerini aşmaktadır. Maden işletmesi yetkilileri bunu, kaya taşıtlarının hedef yükte ocakların %7-8'i bulan eğimli yollarını çıkamadığı ve bu yüzden buna göre yüklendiğini belirtmektedir. Ayrıca, her panonun fiziki koşulları, örtü katmanı özellikleri ve parçalanma başarısının farklı olabildiğini belirtmektedirler.

11 Çizelge yılı yerkazara (15m 3 ) bağlı kaya taşıtı dizesi ortalama yararlı yükleri Kaya Taşıtı Filosu Aylar YK34 Kaya Taşıtları (t) YK35 Kaya Taşıtları (t) YK36 Kaya Taşıtları (t) YK38 Kaya Taşıtları (t) Ay Ortalaması (t) Ocak ± ±7.69 Şubat ± ±17.82 Mart ± ± ± ±9.33 Nisan ± ± ± ±3.16 Mayıs ± ± ± ±0.05 Haziran ± ± ± ± ±0.17 Temmuz ± ± ± ± ±1.53 Ağustos ± ±5.26 Eylül ± ±5.00 Ortalama Yıllık ± ± ± ± ±3.35 Kaya taşıtı yüklerini düzenli ve dengeli bir biçimde tutturmanın yolu, yükleme aracı kullanıcılarının her kaya taşıtı teknesini kaç ton ağırlıkla doldurdukları bilgisinin kendilerince görülüp izlenmesidir. Bu kaya taşıtının sürücü kabininde bulunan yük ölçme aygıtının bir radyo bağlantısı ile ya da kaya taşıtının yanına, yerkazı makinası kullanıcısının göreceği biçimde kaya taşıtı teknesindeki yükü gösteren bir ekran yerleştirmek gibi çözümler olabilir (Knights and Paton, 2010). Doktan (2001)' e göre patlatmada kayacın parçalanış biçimi kaya taşıtıyerkazar dizesinin yükleme-taşıma başarısını iki şekilde etkiler: Lağımlama kazı makinesinin hem kepçe doldurma süresini, hem de boşluk oranı ve kepçe dolma çarpanını, dolayısıyla kepçesinin içindeki yararlı yükü etkiler. Lumley (2008)'e göre ise kaya parçalanma boyutu ve dağılımı da doldurulmuş kaya taşıtı teknesi yararlı yükünü de etkilemektedir. Lumley (2008), yüklenen kayanın yığın açısının kaya taşıtı hedef yükü üstünde de önemli etkisi olduğunu belirtmektedir. 3.2 Kaya Taşıtı Teknesi Yükünü Etkileyen Değiştirgenler Taşıma birimi teknesindeki yararlı yük miktarına etki eden değiştirgenler ise şunlardır:

12 Kaya taşıtı teknesi hacmi ile kepçe hacminin uyumlu olması; bu uyumdan kasıt kepçenin kaya taşıtı teknesini kesirsiz sayıda kepçe sayısı ile doldurabilmesi ve hatta mümkünse (3) üç kepçede yükleyebilmesidir. Bu husus yapımcı firmaların önerisidir (Anon b., 2010). Yükleme birimi kepçesinin dolma çarpanı, kepçenin ve kaya taşıtının yükünü etkiler. Taşıma birimi hedef yükünden sapma da, ±% 5 'i geçmemelidir. Taşıma birimi teknesinin biçimi, ve teknenin ortalanarak dengeli yüklenmesi de çok önemlidir. Yükün kaya taşıtı teknesinin sağına ya da soluna doğru kayık yüklenmesi, kaya taşıtının bileşenleri, şasisi, lastikleri için iyi değildir. Bu durum, yükleme yüksekliği ve dökme yarıçapı elektrikli maden yerkazarlarına göre daha küçük olan, hidrolik maden yerkazarları tarafından yüklenen kaya taşıtlarında daha sık görülür, Şekil 4. Bu tür yükleme, araç devrilebileceği için, gerek araç sürücüsünün ve gerekse kaya taşıtının güvenliği için tehlikelidir. Şekil 4. Dengesiz yüklenmiş bir kaya taşıtı (Klink, 2011) Kepçe yükünde sapma, kaya taşıtı teknesinde yığılmayı etkiler. Kepçe içindeki kayanın hedef yükten sapma yüzdesinin daraltılma yolu, delme

13 patlatma işleminde en uygun kaya parçalanma dağılımının belirlenmesinden geçer. Dağılımda ince parça yüzdesi yüksek ise, yerkazar kepçesi aşırı yüklenme eğiliminde olup kaya taşıtı teknesinin aşırı yüklenmesine neden olur. Dağılımda iri kaya parça oranının yüksek olması ise, kaya parçalarının arasındaki boşluk hacminin yüksek olması anlamına gelir. Bu durum, yükleme birimi kepçesinde yük ağırlığının yeğni olması demek olup kaya taşıtının da hedef yükün altında yüklenmesi demektir (Knights and Paton, 2010). Kaya taşıtı teknesindeki yükün ağırlığı da, kaya parça iriliğine bağlı olarak, var olan tekne hacmini doldurduğunda oluşan boşlukların hacmine bağlıdır. Bir başka deyişle, kaya taşıtı teknesinde varolan hacmin ne kadar etkili ve iyi kullanıldığına bağlıdır. Bunu da kaya parçalanışı belirler. 4 YARARLI YÜKÜN ÖLÇÜLÜP İZLENMESİNİN ÖNEMİ Yararlı yük ölçme dizgesi ilke olarak döngü belirleme, yararlı yük ölçme ve bu verilerin veritabanına yazılmasından oluşur (Patterson ve Schroeder, 2003). Gösterge panosunda genellikle yükleme süresi, dönüş süresi, iş döngüsü süresi, dönüş açısı, tarih, yüklenen kaya taşıtları, kepçe yükü,t, kaya taşıtı kapasitesi,t, kaya taşıtı yükü,t, varılası yükten sapma, biçilmiş yük, t (rated tons) gibi bilgiler bulunur. Yeni kuşak elektrikli maden yerkazarları ve bunlarla birlikte çalışacak iri kaya taşıtları kepçe ve tekne yüklerini ölçme ve izleme sistemleri ile donatılmış olarak satılmaktadır. Ancak, kaya taşıtı yük izleme düzenekleri, elektrikli yerkazar yük izleme düzenekleri kadar duyarlı ölçüm yapamazlar ve daha çok bakım gerektirirler. Yerkazar yük ölçme sistemi elektriksel olup motorların sinyallerinden yükü hesaplar, daha duyarlı ölçüm yapar, daha az bakım-onarım gerektirir. Aslında, yükleme biriminde yük ölçme düzeneği varsa kaya taşıtında olmasına pek de gerek yoktur. Bir yerkazarın ortalama olarak 4-5 kaya taşıtından oluşan bir taşıt dizesine yükleme yaptığı varsayılırsa, dört beş kaya taşıtı yük izleyicisi ile uğraşmak yerine, yalnız yükleme biriminin yük ölçme düzeneği ile uğraşmak yeğlenebilir. Çünkü kaya taşıtına takılı olanlar yük hücreleri, uzama ölçerler ile ölçüm yaparlar, mekanik sarsıntılar ve tozla karşı karşıya kalırlar, bu yüzden çabuk bozulurlar. Yükleme birimi yük izleme sisteminin bir diğer yararı da, operatörün kendi yükleme başarısını anında etkileşimli olarak ekranda görebilmesidir. Yük ölçme düzenekleri olmayan yükleme-taşıma araç dizelerinde, özellikle kaya taşıtı filolarında üretim düşüklüğü, işçilik verimsizliği, motor ömründe kısalma, lastik ömründe

14 düşme, şasisinde hasar, ve taşıtın bileşenlerinde aşırı aşınma gözlendiği ocağın üretim ve bakım-onarım belgelerine yansımaktadır (Hansen, 2001). Yararlı yük izleme aygıtı aşağıdaki bilgileri içeren bir üretim çıktısı verme yetisindedir: Geçerli kepçe yükü,t; Vardiya ortalama üretimi, t/h; Kepçe yük miktarı eğilimi; Geçerli kaya taşıtı yükleme süresi, s ; Hedef kaya taşıtı yükünden anlık sapış durumu,%; Vardiya ortalama kaya taşıtı doldurma süresi, s ; Güncel katlanık (katlamalı) kaya taşıtı yükü; Şimdiki iş döngüsü, s ; Vardiyadaki ortalama kaya taşıtı yükü, t ; Vardiyadaki ortalama iş döngüsü, s; Vardiyada yapılan ortalama saatlik iş miktarı, t/h ;Dönüş açısı, º ; Vardiyada yapılan toplam iş, t (Anon b, 2010). Bu yazılı bilgi hazırlama paketi, SQL Server-temelli bir program olup üretim belgeleri yazımında ve kaya taşıtı yükleme işlemlerinin ayrıntılı olarak çözümlenip anlaşılmasında işe yarayabilir. Bu tek ya da çok sayıda yerkazara uygulanabilir ve Microsoft SQL Server uyumlu belgeler üretebilir. Kepçe yükü izleme düzenekleri, üretkenlik bilgi ve belge düzenleyen programlar ile de donatılmakta olup bilgi çıktılarında; vardiyalar arası ortalama iş döngüsü karşılaştırması (x-ekseninde vardiya no.su y-ekseninde döngü süresi olan bar grafik biçiminde), vardiyalara göre ortalama kaya taşıtı yükleme başarısını gösteren çubuk çizge (x-ekseninde vardiya no. y-ekseninde ise hedef yükten sapma yüzdesi); üretim miktarındaki ortalama eğilimi gösteren çubuklu çizge (x-ekseninde yılın hafta no.ları, y-ekseninde ise yapılan tonaj); yılın haftalarına göre ton ve m 3 olarak yapılan iş miktarı, kepçe başına gerçekleşen ortalama yararlı yük gibi bilgiler içeren çizelgeler oluşturulabilir (Anon b, 2010). En az bir vardiya en çok bir aylık eklemeli kepçe yük kayıtlarındaki verilerden yararlanılarak ve veriler çözümlenerek; elektrikli maden yerkazarı bileşenlerinden, (çatkı, yatak, şaft, dişli gibi), beklenen ömür hatta bundan yola çıkarak yerkazı aracının kendisinden beklenen ekonomik ömür öngörülebilir, (Lang and Chang, 2009). Bu yöntem, yapımcı firma tarafınca önerilen yararlı kepçe yükünden artı/eksi sapma yüzdelerine dayanmaktadır. 5. İRDELEME Sezgin (2006)'nın GLİ açık ocaklarında YK34(15m 3 ) ve YK38(15m 3 ) yerkazarlarda 2005 ve 2006 yıllarında yaptığı sınırlı çalışmaya göre ortalama kepçe yükü 36.16±1.55 ton, ortalama kaya taşıtı tekne yükü ise ±6.24 tondur, Çizelge 4. Ortalama kepçe yükünün hedef yük 35

15 ton'dan sapma yüzdesi (+) % 3.31 dir. Kaya taşıtı ortalama tekne yükünün hedef yük olan 145 ton'dan sapması ise ( ) % 2.28 dir yılı gerçek yıllık ortalama verilere göre, YK34(15m 3 ), YK35(15m 3 ), YK36(15m 3 ) ve YK38(15m 3 ) yerkazarlar, ortalama kepçe yükü 30.08±0.79 ton, hedef yükten sapma ( ) % 14.06; ortalama kaya taşıtı tekne yükü ±3.35 ton olup ve hedef yükten sapma ( ) % olarak gerçekleşmiştir. Sezgin (2006) tarafından yapılan çalışma hedef yükten sapma yüzdeleri yönünden teknik yazında belirtilen sapma sınırları içinde yer almaktadır. Ancak bu veriler, hem eskiyi ve kısa bir süreyi (6 vardiya) temsil etmekte, hem de yükleme araç dizesinin hepsini kapsamamaktadır. Ayrıca, o günkü pano, örtü ve kayaç parçalanma koşullarının bugünden çok farklı olabileceği de varsayılabilir. Araştırma sırasında, yerkazarların ve kaya taşıtlarının sürekli izlenmesi, bir bakıma denetim yapılıyor izlenimi vermiş olup operatörlerin daha özenli çalışmasını sağlamış olabilir diye düşünülmektedir. Yükleme birimi kepçe yükü ölçme sistemleri gerçek yükü ±%2 sapma ile ölçebilirler. Yerkazar yük ölçerleri, çoklukla, elektrik motorlarının sinyallerini izleyerek çalıştığından, kolay kolay bozulmazlar, fazla bakım gerektirmezler. Taşıma birimindeki yük ölçme sistemlerinde ise yükölçerler, uzama ölçerler kullanılır. Bunlar, sürekli olarak sarsıcı yükler, titreşimler, tozla karşı karşıya kaldıklarından daha az duyarlı olup kaya taşıt yükünü ±%10 kesinlikle ölçebilirler. Kaya taşıtı daha çetin koşullarda (sarsıntılı, tozlu, vb) çalıştığı için, doğal olarak daha çok bakımonarım ve ayar gerektirirler (Hansen, 2001). Yalnızca yükleme biriminde yük izleme düzeneği olması bile yeterlidir. Bu durumda kamyonlarda yük izleme düzenekleri olmasa da olabilir. Yerkazarların yük ölçme düzenekleri ile donatılmamış olması hem yükleme hem de taşıma biriminde üretkenliği düşürür, bakım-onarım giderlerini arttırır, araç bileşenlerinde aşınma ve ömür kısalmasına neden olur. Bunun da nedeni, genellikle, varılası yükün aşılmasının ayırdına varılamayışıdır. Hansen (2001)'e göre elektrikli yerkazarın nitelikli, ince ayarlı, yanlışsız, doğruyu gösteren bir kepçe yükü ölçme sistemi ile donatılmış olması yüklediği her kaya taşıtı yükünde % 10 yöresinde bir tutum sağlamaktadır. Giderden yapılan bu ekonomi varılası yükün altında ve üstünde yüklemenin neden olduğu verimsizliklerin azalmasıyla açıklanmaktadır. Varılası yükten sapmalar üretim kayıplarının gizli nedenidir. Bu sapmalar, işçilik verimsizliği, motor ömründe kısalma, lastik ömründe kısalma, taşıt çatkısında yıpranma ve süresinden önce kaya taşıtı

16 bileşenlerinde aşınmaya neden olur. Lang and Chang (2009), toplamalı (kümülatif) kepçe yüklerinin belirli bir zaman diliminde incelenip çözümlenmesinden elektrikli maden yerkazarları bileşenlerinin ve ana ünitenin kendisinin ekonomik ömrünün öngörülebileceğini belirtmektedir. Önerilen varılası yükler geçilmez ise yerkazar ve kaya taşıtından beklenen ekonomik ömür alınır, bakım-onarım, yedek parça ve tüketim malzemesi giderleri en uygun düzeyde olur. Bu ağırlıkların aşıldığı durumlarda ise, makine ve kaya taşıtının bakım-onarım ve yedek parça giderlerinde artış, bileşen ve araç ömürlerinde kısalma beklenir. Kepçe kaya taşıtı uyumu çok önemli olup mutlaka bu uyum sağlanmalıdır, ya kepçe ya da taşıma birimi değiştirilerek uyumlu hale getirilmelidir, Şekil 5. Kural, kaya taşıtının en çok üç ya da dört kepçede doldurulmasıdır. Şekil 5.'de görülen uygulamada 7.5 m 3 kepçeli bir elektrikli yerkazar 40 tonluk karayolu türü boşaltgan taşıta yüklemektedir. Bu uygulama, kaya taşıtı eksikliği yüzünden yapılmış bir deneme uygulamadır. Olağan uygulamada, bu yerkazarlar 37.5 m 3 tekne hacimli 77 tonluk kaya taşıtlarını yüklemekte olup bunları (5) beş kepçede doldurmaktadır. Bu deneme uygulama beklendiği gibi başarısız olmuştur. Operatör her ne kadar bu taşıtı (2) iki kepçede doldurabiliyorsa da, kepçeyi dengeleyebilmek, tekne dışına dökmemek ve taşıta ve sürücüsüne zarar vermemek için olağanüstü çaba harcarken döngü süresi uzamakta ve kepçeyi daha uzun süre havada tutmak zorunda kaldığı için de yerkazarın tükettiği birim enerji artmaktadır. Belki de en önemlisi, bu uygulamanın taşıt sürücüsü için hiç de güvenli olmadığıdır.

17 Şekil 5. Yükleme ve taşıma birimi arasındaki uyumsuzluk (Özdoğan 2006) Kaya-taşıtı teknesine, yararlı yük sapma aralığını daraltıp sürdürebilecek biçimde yükleme yapmanın önemi tartışılamaz. Ancak bunu başarma ve sürdürmenin yolu, en uygun parça boyutu dağılımı için çok dikkatli delme-patlatma işlemi uygulamasından geçer. İnce parçaların yüzdesinin çok olması kepçenin aşırı ağırlıkta dolmasına ve dolayısıyla kaya taşıtının da aşırı ağırlıkta yüklenmesine yol açar. İri parça yüzdesinin yüksek olması ise, kepçenin ve kaya taşıtı teknesinin yeğni yüklenmesine neden olur. Yükleme birimindeki operatörün kaya taşıtı yükünün ağırlığını bir biçimde görebilmesi iyi olur (Knights and Paton, 2010). GLİ Tunçbilek örneğinde düz yollarda kaya taşıtı varılası yükü ton yöresinde; yokuş yollarda ise ton aralığında olmaktadır. Bu ise kepçe kaya taşıtına dört ya da beş kepçe yüklemek suretiyle ayarlanmaktadır. Kaya taşıtı yokuş yukarı çıktığı durumlarda dört kepçede, düz yolda çalıştığı koşullarda ise beş kepçe yüklenerek ayarlanmaktadır de örtükazı panosunun yol eğimi % 7-8 civarındaydı. Yükleme birimi kepçesi hacmi 15 m 3, taşıma biriminin tekne hacmi ise 75 m 3 olup olağan koşullarda beş kepçede dolmaktadır. Kaya taşıtı yararlı yüklerindeki farklılıklar kaya taşıtlarının yolların durumuna göre dört ya da beş kepçede doldurulmasından kaynaklanmaktadır (Taksuk, 2012). 6 SONUÇLAR Anında yararlı yük bilgisini görebilmek, yerinde ve süresinde araya girerek düzeltme yapılabilmesi aracın üretkenliğini arttırır, bakım-onarımı sayısını azaltır, ve aşırı yükleri önler (Patterson ve Schroeder, 2003). Araç kullanıcısının arayüz dizgesi sayesinde anında geribildirim (feedback) alması, hem kullanıcının hem de yerkazarın başarısını arttırır ve yerkazar arızalarının anında görülmesini sağlar. Gerek araç kullanıcısının ve gerekse yönetimin zamanında tepki gösterip yanlışları düzeltmesi üretkenliğin ve başarımın arttırılmasına katkı sağlar. Verilerin toplanması ve veritabanında biriktirilmesi bilgiye ulaşımı kolaylaştırmakta, ve istendiğinde yararlı yük izleme aygıtından elle çıktı alınabildiği gibi dilenirse, seçenek olarak, ana ofise uzaktan algılama ile iletilebilmektedir. Her kaya taşıtı ve kepçe yükünde, giderlerin dip, kazancın tepe yaptığı bir hedef ağırlık bulunur (Anon b, 2010). Bu yüzden, hem kayataşıtı hem de yerkazarın hedef yükü sapması ± % 5'i geçmemelidir. Varılası yük ağırlığı, yerkazı ve kaya taşıtı üreticisi tarafından önerilir. Önerilen bu yükte çalıştığımız sürece, kazançlı bir çalışma yapılmış olur. Sezgin

18 (2006) tarafından yıllarında yapılan çalışmada varılası yükten sapma kepçe yükü için ( )0.5 ton ile (+)3.23 ton arasında değişmiştir; sapma yüzdesi ise ( ) %1.43 ile (+) %9.23 arasında değişmektedir. Tekne yükü ise ( )10 ile (+)7.9 ton arasında değişmiş olup sapma yüzdesi ( ) %6.90 ile (+) %5.45 arasında olmuştur. Yükleme biriminde varılası yükten sapma yüzdesi, 2011 yılı verilerine göre ( ) % 14 tür. Varılası yük 35 t, ortalama gerçek yük ise tondur. Taşıma biriminde ise varılası yük 145 tondur. Gerçekleşen ortalama yük tondur. Bu durumda varılası yükten sapma ( ) % 17 olmuştur. 15 m 3 yerkazarların yazılı kepçe yükleri 35 tondur. Sezgin 2005 ve 2006 yıllarında, YK34(15m 3 ) ve YK38(15m 3 ) no.lu yerkazarlarda yaptığı dört ölçümde yararlı yükün ortalaması 35.63± 1.58 ton/kepçe çıkmaktadır yılı verilerine göre ise, bu iki yerkazarda ulaşılan kepçe yükü ortalaması 30.17±0.36 tondur. Aradan geçen altı yılda yerkazı makinesi kepçesi yararlı yükü o günkü değerin %85'i düzeyine ulaşabilmiştir. Bu iki 15 m 3 yerkazarın yüklediği 154 tonluk (630E) kaya taşıtlarında ise Sezgin (2006) tarafından 2005 ve 2006 yıllarında yapılan gözlemlerde, kaya taşıtı yararlı yükü ortalaması ±6.32 tondur yılı kayıtlarına göre bu iki makinenin yüklediği 154 tonluk taşıma birimlerinin ortalama yararlı yükü ±2.13 ton çıkmaktadır. Bugün, o yıllardaki değerin % 85' ine ulaşılmıştır. Bu durum, panodan panoya kaya yoğunluk ve parçalanış özelliklerinin değişimi, ocakların gittikçe derinleşmesi, bu yüzden kaya taşıtlarının sürekli yokuş tırmanması, taşıtların yaşlanıp çekiş yetilerinin düşmesi gibi etkenlerle açıklanabilir. Varılası yükü sürekli tutturabilmek kolay bir iş değildir, ancak, en azından bu yüke yaklaşmaya çalışılmalıdır. Bu sapma ± %5 'i geçmemelidir. Sapma olması kaçınılmaz olup hiç olmazsa bu aralık daraltılmaya çabalanmalıdır. Yükleme birimi kepçe yükü ölçme düzenekleri, gerçek yükü %2 sapma ile ölçebilirler. Kaya taşıtı yük ölçme dizgeleri ise, sürekli olarak sarsıcı yükler, titreşimler, tozla karşı karşıya kaldıklarından daha az duyarlı olup kaya taşıt yükünü % 10 kesinlikle ölçebilirler. Lang and Chang (2009), toplamalı kepçe yüklerinin belirli bir zaman diliminde incelenip çözümlenmesinden, elektrikli maden yerkazarları

19 bileşenlerinin ve ana ünitenin kendisinin ekonomik ömrünün öngörülebileceğini belirtmektedir. Önerilen varılası yükler geçilmez ise yerkazar ve kaya taşıtından beklenen ekonomik ömür alınır, bakım-onarım, yedek parça ve tüketim malzemesi giderleri en uygun düzeyde olur. Bu ağırlıkların aşıldığı durumlarda ise, makine ve kaya taşıtının bakım-onarım ve yedek parça giderlerinde artış, bileşen ve araç ömürlerinde kısalma beklenir. Kepçe yükü izleme düzenekleri, hem yük hem de üretim belirtgeni olarak ikili bir işlev görmektedirler. Ayrıca, kaya-taşıtı başarganlığını da izlemektedir. Kepçe yükü izleme düzenekleri üretkenlik raporu düzenleyen programlar ile de donatıldıklarında; vardiyalar arası ortalama iş döngüsü karşılaştırması; vardiyalara göre ortalama kaya taşıtı yükleme başarısını gösteren çubuk grafik ; üretim miktarındaki ortalama eğilimi gösteren bar grafik; yılın haftalarına göre ton ve m 3 olarak yapılan iş miktarı, kepçe başına gerçekleşen ortalama yararlı yük gibi bilgi çizelgeleri içeren üretim ve üretkenlik çıktıları verebilmektedir. KAYNAKLAR Anon (a)., P&H Electric Mining Shovels Payload Guidelines Brochure. P&H Mining Equipment, Milwaukee,USA Anon (b)., P&H Payload Systems Brochure. P&H Mining Equipment, Milwaukee,USA Doktan, M., Impact of blast fragmentation on truck shovel fleet performance, 17 th International Mining Congress and Exhibition of Turkey,- IMCET 2001, pp Hansen, J., Electric rope shovel monitoring (Technical Paper), CIM Bulletin, Vol. 94, No. 1052, Canada, pp Klink, D., Kişisel görüşme; P&H Mining Equipment, U.S.A. Knights, P.F. and Paton, S., Payload variance effects on truck bunching,7 th Large Open Pit Mining Conference, Perth, WA, July 2010, editor Australian IMM, pp Lang, D.M. and Chang, S.S., Method of estimating life expectancy of electric mining shovels based on cumulative dipper loads, U.S. Patent Application Publication

20 Lumley, G., Selecting the right trucks for a mine, Best Practices in Mine Haulage Conference, November, 2008, Brisbane, Australia, Viewed at Özdoğan, M., Yayınlanmamış fotograf. Paterson, L.B. and Özdoğan, M., Performance of the Bigger, Faster and Smarter New Generation Electric Mining Shovels. Türkiye 17. Maden Kongresi, Ünal, (eds), Ankara, pp Paterson, D. and Schroeder, C., AccuWeigh TM. Production Monitoring Systems, DCS, Inc.,Texas, U.S.A., available online at Accuweight System DCS %20projects.pdf Sezgin, A., GLİ Müessesesi açıkocaklarında çalışan elektrikli ekskavatörlerin yükleme performanslarının istatistiksel süreç kontrol yöntemi ile denetlenmesi. Yüksek Lisans Tezi (yayınlanmamış), DPÜ Maden Mühendisliği Bölümü, Kütahya. Taksuk, M., Kişisel Görüşme, GLİ Tunçbilek