Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek

Transkript

1 8.Uluslararası Kırmataş Sempozyumu, Ekim 2016, Kütahya-Türkiye 8.International Aggregates Symposium, October 2016, Kütahya-Turkey Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice A.M. Kılıç, E. Kahraman Çukurova Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Adana ÖZET Açık ocak madenciliğinde geniş kullanım alanı olan patlatma, çeşitli çevresel sorunlara sebep olmaktadır. Bu sorunlar; titreşim (yer sarsıntısı), hava şoku (gürültü), kaya fırlaması, toz ve kirletici gazlardır. Oluşan çevresel etkiler bölgedeki halkta korku ve endişe yaratmaktadır. Bu çalışmada Adana ili, Karaisalı ilçesi, Karapınar bölgesinde bulunan taş ocağında yapılan patlatma işlemlerinin çevresel etkileri incelenmiştir. Bu etkilerin ülkemizdeki yasa ve yönetmelikler çerçevesinde, kabul edilebilir sınırlarda olup olmadığı değerlendirilmiştir. ABSTRACT Blasting which has a wide usage area in opencast mining cause environmental problems. These problems are vibration (tremors), air shock (noise), fly-rock, dust and polluting gases. Consisting of environmental impacts is creating fear and anxiety in people of the region. This study examined of environmental problems resulting from blasting operations at limestone quarry in Adana, Karaisalı, Karadiken region. These effects are evaluated whether the acceptable limit with laws and regulations in our country. 1 GİRİŞ Özellikle mekanik mukavemeti yüksek ve kazıcı makinalar kullanılmak suretiyle üretim işlemi gerçekleştirilemeyen madencilik faaliyetlerinde en önemli işlem delme ve patlatmadır. Ayrıca delme ve patlatma işleri yol, tünel, köprü, inşaat faaliyetleri gibi daha birçok alanda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat yapılan patlatma işlemlerinde önemli olan malzemenin yerinden sökülmesi olamamalıdır. Özellikle yerleşim yerlerine yakın olan çalışmalarda patlatmadan kaynaklı çevresel etkilerin en aza indirilmesi gerekmektedir. Çevresel etkilerin azaltılması iyi bir patlatma paterninin oluşturulması ile mümkündür. Çevrede yaşayan halkın huzuru ve üretimin sağlıklı ilerlemesi için patlatmalar (atımlar) incelenmeli ve gerekli ölçümler yapılarak uygun olan patlatma parametreleri belirlenmelidir. Patlayıcı madde ile yapılan üretimlerde üreticiyi ve çevre halkını endişelendiren ana konu patlatmadan kaynaklı yer sarsıntısı ve hava şokudur. Özellikle yerleşim yerlerine yakın olan işletmelerde çevre halkından pek çok şikayet gelmektedir. Şikayetlerin başlıca kaynakları (Barutsan, 2001): Haklı Şikayetler: Büyük atımlarda yerleşim yerine yakın olan bölgede, yapılara zarar verecek boyutta titreşim ve gürültü oluşabilmektedir. Bu atımlardan kaynaklı sorunlardır. Psikolojik Şikayetler: Yakın yerde patlama yapıldığının bilen kişinin patlama ne kadar zararsız olursa olsun psikolojik olarak olaydan etkilendiğini düşünmesinden kaynaklı sorunlardır. Bilgisizlikten Kaynaklanan Şikayetler: Patlatmadan kaynaklanan ses ve hava şoku sınır değerlerin altında da olsa olayın etkisini bilmeyen insanlar düzenli olarak yapılan atımlardan etkilenebilmektedirler. Kötü Niyetli Şikayetler: Bazı şikayetleri ise insanlar belirli bir menfaat sağlamak için yapmaktadır. Yukarıda sayılan şikayetlerin girişimciyi mağdur etmemesi için bir mühendislik çalışması ile patlatmada oluşan çevresel etkilerin azaltılması 103

2 The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice gerekmektedir. Dünya genelinde yapılan değerlendirmelerde birinci grup şikayetlerin azınlıkta kaldığı ve diğer gruptaki şikayetlerin çoğunlukta olduğu anlaşılmıştır (Barutsan, 2001). Bu çalışmada Adana İli, Karaisalı İlçesi, Karapınar Mahallesinde A.Y.C. İnş. Taahhüt San. ve Tic. Ltd. Şti ne ait kireçtaşı ocağının patlatmadan kaynaklı çevresel etkiler incelenmiştir. 2 PATLATMADAN KAYNAKLI ÇEVRESEL ETKİLERİ Patlayıcı maddelerin kaya kütlelerini kırma amacı ile kullanımlarında çevreye verebilecekleri başlıca dört olumsuzluk bulunmaktadır (Şekil 1). Bu olumsuzluklar aşağıda sıralanmıştır (Barutsan, 1999); Taşsavrulması, Hava şoku, Toz emisyonu, Yer sarsıntısı. Olumsuz çevresel etkilerin önlenmesi için üzerinde durulması gereken temel husus uygun patlatma tasarımıdır. Kayaç özellikleri ve jeolojik yapıyı da dikkate alarak, bilimsel verilere dayalı patlatma tasarımı belirlenmeli, özellikle basamak patlatmasında uygun gecikme aralıklı ateşleme gerçekleştirilmelidir (Hüdaverd ve Kuzu, 2005). Şekil 1. Patlatmanın çevresel etkileri (Dick ve ark., 1983) 2.1 Taş Savrulması Taş savrulması, patlatma işlemi sırasında patlayıcı madde kaya kütlesi içinde yeterince hapsedilemezse reaksiyon sonucu oluşan yüksek basınçlı gazların atmosfere erken deşarj olması sırasında bazı kayaların kütleden ayrılarak uzağa savrulması olayıdır (Değerli, 2012). Patlatma esnasında ses üstü hızda gelişen kimyasal reaksiyonun yarattığı şok enerjisi etkin olur. İkinci olarak da reaksiyon sonucu oluşan gaz ürünlerin çok büyük basınçlar ile çatlaklara doluşması parçalama işlemini tamamlar ve parçalanmış kütleyi öteler. Patlayıcımaddenin kaya kütlesi içinde iyi bir şekilde hapsedilmediği durumlarda, reaksiyon sonucu oluşan yüksek basınçlı gaz ürünler bulabildikleri çatlaklardan atmosfere erken deşarj olurlar. Çok yüksek hızla oluşan gaz boşalımı kaya kütlesinde bir kısım yırtılmalara neden olur ve beraberinde kaya parçalarını da hareketlendirir. Böylece savrulan kaya parçalarıçevrede tehlike yaratırlar. Taş savrulmasının kontrol edilebilmesi için delme patlatma tasarımı esnasında aşağıdaki hususların göz önüne alınmasıgerekir (Barutsan, 1999); Patlayıcı madde, uygun çap ve boyutta delikler kullanılarak kaya yapısı içinde olabildiğince homojen dağıtılır ve hapsedilir. Patlayıcının büyük miktarlarla odaklaştığı ve parçalanma mekanizmasının kontrol edilemediği galeri patlatması uygulanmamalıdır. En az, dilim kalınlığı boyutunda sıkılama boyu bırakılır ve uygun bir malzeme kullanılarak sıkılama yapılır. Patlatma sonucu oluşan şok dalgasının enerjisinin tamamının kayayı parçalamada kullanılabilmesi için ve çok sıralı atımlarda patlatma sırasının düzenlenerek düzgün ötelemenin oluşabilmesi için gecikmeli kapsüller kullanılır. 2.2 Hava Şoku (Gürültü/Ses) Patlatmada önlemler alınmadığı durumlarda kaya çatlaklarından dışatmosfere hızla ve erken boşalan, reaksiyon ürünü gazlar önemli düzeyde gürültü oluştururlar. Önlemlerin alınmadığı koşullarda gürültü düzeyi yüksek boyutlaraulaşarak hava şoku dalgalarına dönüşür. Şok dalgalarının oluşmasında diğer bir etkenin de, hızla harekete geçen kaya kütlesi olduğu savları bulunmaktadır. Harekete geçen kaya kütlesi bir piston görevi görerek şok dalgaları yaratmaktadır. Şok dalgaları çoğunlukla insanlarda psikolojik rahatsızlıklara neden olmakta, patlatmanın kendilerine zarar vereceği endişesi yaratmaktadır. Atmosferde yol alarak binalara ulaşan şok dalgaları, cam ve gevşek çerçevelerin titreşimine yol açmakta insanlarda patlatmanın çok şiddetli olduğu kanısını uyandırmaktadır. 104

3 Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek Şok dalgalarının insanlar üzerine etkisi, insanların o andaki psikolojik durumlarına göre değişmektedir. Keyifli ve mutlu olduklarında çok şiddetli hava şokunu umursamayan insanlar, keyifsiz ve kızgın oldukları durumlarda en ufak şok dalgalarına aşırı tepki verebilmektedirler. Zaman zaman hava şok dalgalarışiddetli olabilmekte ve yapılarda hasara yol açabilmektedir. En belirgin hasar cam kırılmasıdır. Bununla beraber cam kırılmalarında, camların iyi tespit edilmemiş olması, çerçeve ve kasaların gevşek olması gibi bina sahiplerinin de kusurları bulunmaktadır. Şok dalgalarının daha yüksek şiddetlerinde bacalarda hasar ve duvarlarda sıva çatlakları gözlendiği de görülebilmektedir. Hava şokunun önlenebilmesi için alınması gereken önlemler, taşsavrulmasının önlenmesi için alınması gereken önlemlerle aynı olmakla birlikte, ayrıca, delme öncesi, patlatma aynası incelenerek, gaz deşarjına yol açabilecek bir jeolojik olgu olup olmadığı incelip, böylesine bir jeolojik olgunun varlığında o bölgeye az patlayıcı madde yerleştirilmesi de gerekmektedir (Barutsan, 1997). 2.3 Toz Oluşumu Patlatma ile kayaların kırılması aşamasında, büyük miktarlarda kaya kütlesi harekete geçirilmektedir. Söz konusu hareket sırasında da bir kısım iç öğütme oluşur. Bu nedenler ile belirli bir miktar toz emisyonu kaçınılmazdır. Büyük açık ocak maden işletmelerinde yapılan gözlemlerde, patlatma ile verilen toz emisyonu, diğer toz kaynaklarına kıyasla ihmal edilebilecek kadar az miktarda ve kısa süreli olmaktadır. Toz oluşumu hem işçi sağlığı, hem de makine ve ekipmanların ekonomik ömürleri üzerinde etkili olan ciddi bir sorun olup, hafife alınmamalıdır (Barutsan, 1995). Basamak patlatması sırasında toz oluşumuna karşı alınabilecek teknik önlem patlatma öncesinde delikler şarj edilip hazırlandıktan sonra patlama yapılacak kısmın sulanmasıdır. Sulama işlemi patlatma deliklerinin yakınından basınçlı su püskürtmek şeklinde, basınçlı su püskürtme özelliği bulunan tankerlerle, patlatmadan çok kısa bir süre önce yapılmalıdır. 2.4 Yer Sarsıntısı Patlatmanın çevreye olan en önemli etkisi yer sarsıntısıdır. Çünkü taş savrulması hava şoku, toz oluşumu patlatma noktasına yakın bölgelerde etkin olabilirken yer sarsıntısı çok uzaklarda da kendini hissettirebilmektedir. Yer sarsıntısı, kaya patlatma sürecinin kaçınılmaz bir sonucudur. Patlatmalıkazı işlemlerinde patlatmanın asıl amacı kayayı kırarak gevşetmek veya ötelemektir. Ancak detonasyon süresince açığa çıkan ve kayaya uygulanan enerjinin en azından bir kısmı, sismik dalga ve hava şoku şeklinde verimsiz artık enerjiye dönüşür(barutsan, 1999). Bu enerji, patlatma kaynağından uzaklaştıkça ihmal edilebilir bir düzeye iner ve tamamen sönünceye kadar uzun bir mesafe kat edebilir. Titreşimler, patlatma kaynağına yakın bölgelerde, mesken, sanayi, tesisleri ve diğer yapılarla birlikte kaya yapılarına hasar verebilir, kaya şev stabilitesinde problemlere neden olabilirler (Barutsan, 2001). İlk başta ortama yeni gelen enerji ortamdaki konumunu bozarak yer değiştirmeye neden olur. Dalga hareketi sırasında toplu bir hareket veya madde taşınması söz konusu değildir. Ortamı oluşturan parçacıklar denge pozisyonlarında salınım ve dönme hareketini yaparlar. Sismik dalgaların taşınması katettiği mesafe, hareket ettiği formasyon, frekans, süreksizlikler, kaynak yapısı ve ortamın elastik özelliğine bağlıdır (Yağanoğlu,1995). Yer sarsıntıları depremler ile benzer etkiler yaparlar. Dolayısı ile oluşan yapı hasarları benzerlik gösterirler. Bu nedenle deprem veya patlatma sarsıntısı ile oluşan hasarları, diğer nedenler ile oluşan hasarlardan ayırmak, teknik olarak mümkündür. Yer sarsıntısının problem yarattığı patlatmaların planlamalarında mesafe, şarj, jeolojik yapı ve yer sarsıntıları arasındaki ilişki göz önüne alınmalıdır. 3 ÇALIŞMA SAHASI GENEL BİLGİLER 3.1 Sahanın Cografik Konumu Kalker üretimi yapılacak olan, A.Y.C. İnş. Taahhüt San. ve Tic. Ltd. Şti adına Ruhsat Numaralı, II-A Grup Maden (Kalker) sahası, Adana İli, Karaisalı İlçesi, Karapınar Mahallesi civarında yer almaktadır (Şekil 2). Proje alanı Adana İli nin 38km kuzeybatısında, Karaisalı İlçesi nin 620m kuzeybatısında yer almaktadır. Proje alanına en yakın yerleşim birimi, proje alanının 500m doğusunda yer alan ve Karaisalı İlçesi ne bağlı Karapınar Mahallesi dir. 3.2 Çalışma Sahasının Jeolojisi 105

4 The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice Çalışma alanının jeolojisi incelendiğinde ruhsat alanı batısında Çakıt suyunun geçtiği bölümlerde Kuvaterner yaşlı çökel birimler gözlenmektedir. Çalışma sahası içerisinde miyosen yaşlı kireçtaşı, alanının batısında oligosen-miyosen yaşlı çakıl taşı ve devoniyen yaşlı kireçtaşı bulunmaktadır (Görür, 1979). Çalışma sahasında geniş bir yüzlek veren Karaisalı kireçtaşı; kalın tabakalı, biyoklastik, mercanlı veya küçük foraminiferli, açık gri renkli, beyaz-krem renkli, algli, mercanlı, sıkı dokulu tabakalanmasız biyoklastik kireçtaşından oluşur. Karaisalı resifal kireçtaşları genellikle beyaz, açık gri, orta, kalın katmanlı, keskin köşeli kırıklı, algli, mercanlı, gastropodlu ve ekinidli, yer yer killi, erime boşluklu biyoklastik kireçtaşıdır. ve çevresinde geniş bir yayılıma sahip Karaisalı kireçtaşı yer almaktadır. Karaisalı Kireçtaşı altı alt fasiyese ayrılabilir. Bunlar; Mercanlı-algli istif taşı ve bağlam taşı, Küçük bentonik foraminiferli-algli istif taşı, Mercanlı-algli vaketası ve istif taşı, Büyük bentonik foraminiferli-algli istif taşı Globijerinli-algli istif taşı, Globijerinli killi vaketası Şekil 2. AYC kireçtaşı işletmesine ait yer bulduru haritası 3.3 Patlatma Tasarım Parametreleri Madencilik faaliyetlerinde delme patlatma işlemlerinde en uygun paterni oluşturmak için sahanın kontrol edilemeyen parametrelerinin belirlenmesi ve tüm hesaplamaların bu parametrelere uygun yapılması gerekmektedir. Kontrol edilemeyen parametrelerin başında sahanın jeolojik yapısı (çatlak, kırık, fay sistemleri) gelmektedir. Ayrıca kayaç özelliklerinin de göz önünde bulundurulması önemlidir. Çalışma sahası masif kireçtaşı oluşumludur. Saha genel olarak homojen bir oluşum sergilemektedir. Bundan dolayı sahanın her yerinde aynı patlatma tasarımının uygulanmasında bir sakınca yoktur. Sahada uygulanan patlatma parametrelerinin uygun olup olmadığını gözlemlemek için farklı pek çok tasarım denenmiştir. Her tasarımın ekonomikliği ve çevresel etkileri tek tek değerlendirilerek en uygun tasarım parametresi seçilmiştir. Çizelge 1 de patlatma tasarım parametreleri verilmiştir. Patlatma maliyeti göz önüne alındığında patlatmadan kaynaklı çevresel etkinin yanı sıra parçalanmanın yeterli olup olmadığı etkin bir patlatma için önem arz etmektedir. Çizelge 1. Taş ocağında gözlemlenen patlatmanın tasarım parametreleri Delik Düzeni Şeş Beş Delik Çapı 89 mm Delikler Arası Mesafe 2,5 m Max. Dilim Kalınlığı 2,75 m Delik Eğimi 90 o Basamak Yüksekliği 10 m Şarj Miktarı (1 Delik) 30 kg Delik Taban Payı 1 m Delik Boyu 11 m Basamak Eğimi 80 o Sıkılama Boyu 3,5 m Su Durumu Susuz Patlayıcı Madde ANFO Yemleme 1 kg (Jelatinit Dinamit) Kapsül Gecikmeli Elektriksiz Özgül Spesifik Şarj 0,45 g/m 3 106

5 Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek 4 TAŞOCAĞINDA PATLATMADAN KAYNAKLANAN OLASI ÇEVRESEL ETKİLERİN BELİRLENMESİ Patlatma sonucu oluşan şok dalgalar havada ve ateşlenen kaya birimi içinde belirli bir hız, frekans ve genlikte yayılmaktadır. Bu yayılım atım yerinden uzaklaştıkça sönme eğilimi göstermektedir. Şok dalgalarının çevrede bulunan hassas noktalara (yerleşim birimleri, yol vb) hasar verebilmektedir. Bu meydana gelebilecek olan zararların Türkiye de mevcut bulunan yasa ve yönetmelikler çerçevesinde olması zorunludur. AYC Madencilik kalker işletmesinin bazı hassas noktalara uzaklığı Çizelge 2 de ve Şekil 3 de verilmiştir. Çizelge 2. A.Y.C. Madencilik Kalker (Taş Ocağı) İşletmesinin bazı hassas noktalara olan uzaklıkları Nokta Patlatma yapılacak olan yere olan uzaklığı (m) Tali Yol 462 Karapınar Mahallesi 500 Karaisalı İlçesi 575 Aşağı Belemedik Köyü 1175 Şekil 3. Kalker İşletmesinde patlatma yapılacak olan ruhsat sahasının bazı hassas noktalara olan uzaklıklar Hesaplanan patlatma tasarımına göre patlatmadan kaynaklı olası çevresel etkiler hesaplanmıştır. Bir patlatma için (50 delikten oluşan) toplam 1550 kg olmak üzere, her deliğe 31.0 (30.0 kg AN FO+1.00 kg dinamit) kg patlayıcı konulacaktır. Yapılan patlatmada 8937,5 ton malzeme çıkarılacaktır. Patlatmalar her bir deliğe, elektriksiz gecikmeli kapsül düzenekleri kullanılarak yapılacaktır. Böylelikle her bir deliğin farklı gecikme aralıklarında patlaması (her bir delik bağımsız olarak tek başına patlayacak dolayısıyla maksimum anlık şarj 31.0 kg olacaktır) sağlanacaktır. Böylece ortaya çıkabilecek çevresel etkiler minimize edilecektir. 4.1 Hava Şoku Etkisi Hesabı Bilindiği üzere patlatma etkilerinden bir tanesi de hava şoku etkisidir. Özellikle hava şoku etkisine maruz kalınmaması için patlatma esnasında patlatma için hesaplanan hava şoku etki mesafesine dikkat etmek gereklidir. Patlatma sonucu oluşan hava şoku etkisi eşitlik (1-2 ve 3) ile hesaplanmaktadır (Calzia, 1969). Şiddetli Etki Zonu= D<5 WT (1) Orta Şiddette Etki Zonu= 5 WT<D<10 WT (2) Hafif Şiddette Etki Zonu= 10 WT<D<15 WT (3) D= Etkili Zon Aralığı (m) WT=Bir Gecikme Aralığında Kullanılan Patlayıcı Madde Miktarı (Anlık Şarj) (kg) Hava şoku hesaplamaları ruhsat alanlarında yapılacak maksimum anlık şarj miktarları dikkate alınarak yapılmaktadır. Bu hesaplamayı patlatma tasarımı yapılan kalker (taş) ocağı için yapacak olursak: Sahada gecikmeli elektriksiz kapsül düzeneği ile patlatma yapıldığındaki hava şoku etki alanı aşağıdaki eşitliklerin sonucuna göre ortaya çıkmaktadır. Patlatmada Kullanılacak Maksimum Anlık Şarj (WT) 30.0 kg AN-FO+1.00 kg olarak belirlenmiştir. Şiddetli Etki Zonu D<5 WT5x 31.0 = m Orta Şiddette Etki Zonu 5 WT<D<10 WT10x 31.0= m Hafif Şiddette Etki Zonu 10 WT <D<15 WT 15x 31.0= m Hesaplamalarda da görüldüğü üzere anlık şarj miktarı çok fazla olmadığından, 0 ile metre arasında hava şoku etkisi şiddetli olurken, bu etki metreden sonra sönümlenerek etkisiz bir hale gelmektedir. İşletmeye en yakın hassas nokta 462 m uzaklıktaki tali yoldur. Hava şoku etkisi bakımından değerlendirme yapıldığında patlatma yapılan 107

6 The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice bölgeden kaynaklı olarak hiç bir hassas yerin etkilenmeyeceği görülmektedir Taş Savrulması (Fırlaması) Hesabı Patlatmalarda dilim kalınlıkları ve/veya sıkılama boyu ve malzemesi yetersiz olunca fırlayan kaya sorunlarıyla karşılaşılır. Bu durum can ve mal güvenliği bakımından önemlidir. Uygun çap ve boyutta delikler kullanılarak kaya içinde patlayıcı maddelerin dengeli homojen dağıtılması, uygun delik geometrisi hesaplanarak deliklere uygun yük verilmesi, en az, delik-ayna (yük) mesafesi boyutunda sıkılama boyu bırakılması ve uygun bir malzeme kullanılarak ağız sıkılaması yapılması ve gecikmeli ateşleme yönteminin uygulanması gerekmektedir. Literatürde (İsveç Patlatma Araştırma merkezi- SVEDEFO) 1 m 3 kayaç kırmak için kullanılacak patlayıcı madde miktarı ile en fazla fırlatma uzaklığı arasında verilen ilintiden yararlanmak sureti ile spesifik patlayıcı madde tüketimi (kg/m) için söz konusu uzaklık kestirilebilir. Yeterli dilim ve sıkılama uzunlukları için aşağıdaki değerler kestirim değerleri olarak kabul edilebilir (Şekil 3). Kalker işletmesi (taş ocağı) için taş savrulma (fırlaması) mesafesi hesaplanacak olursa, öncelikli olarak özgül şarjın hesaplanması gerekir. Özgül şarj Özgül şarj daha önceki bölümde 0.45 kg/m 3 dır. O halde taş savrulma (fırlama) mesafesi Şekil 4 den 35 metre olarak bulunur. Ayrıca, bir patlatma sırasında ortaya çıkabilecek olan maksimum taş savrulması (fırlaması) aşağıdaki eşitlik 4 ile de bulunabilir. Savrulan taş parçasının Çapı ise Eşitlik 5 yardımı ile hesaplanabilir (Arıoğlu ve Yılmaz, 2001). Lm= 260Xd 2/3 (4) (ϕ)=0,1xd (2/3) (5) Burada; Lm=Maksimum taş savrulma (fırlama) mesafesi (m) d=delik çapı (m) Lm=260X /3 = metre olarak elde edilir. (ϕ)= 0.1X0,089 (2/3) = cm olacaktır. Sonuç olarak taşın savrulacağı (fırlayacağı) mesafe 35.0 metre ile metre arasında değişir. En yakın yer olarak tali yol 462 m, Karapınar Mahallesi 500 metre ve Karaisalı İlçesi 575 metredir. Bu nedenle herhangi bir sorun yoktur. Patlatma esnasında iyi ve düzgün bir delik sıkılaması yapılır ise patlatma sonucunda taş savrulması (fırlaması) tehlike yaratacak boyuta gelmeyecektir. 4.3 Titreşim (Vibrasyon) Hesabı Patlatmanın çevresel etkilerinin (titreşim etkisinin) hesaplanmasında Dewine bağıntısı kullanılmıştır (Devine et al, 1966). 1, 6 D V= kx (6) W Bu bağıntıda, V= Kayaç İçinde Yayılan Titreşim Hızı (inç/sn) k= Kayaç Türüne Bağlı Katsayı (26 260) D= Patlatma Noktası ile Çevre Yerleşim Birimleri Arasındaki Etkili Mesafe (feet) W= Bir Gecikme Aralığındaki Patlayıcı Miktarı (libre) dir. 1 feet = m 1 libre = kg 1 inç = 25.4 mm Şekil 4. Özgül şarja bağlı olarak en fazla savrulma (fırlama) uzaklığı Ayrıca bu bağıntıda, k katsayısı kayacın titreşimi iletme kapasitesi olarak alınmaktadır. Patlatma kaynağı ile hassas nokta arasındaki birimlerin değişkenliği, kırık, fay, çatlak gibi süreksizliklerin yoğunluğu k katsayısını etkilemektedir. Homojen birimlerde katsayı 260 sayısına yaklaşırken, tektonik etkilerin yoğunluğu ve geçilen her farklı birim 108

7 Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek katsayıyı 26 sayısına yaklaştırmaktadır. Ocak sahasında görülen ve muhtemelen Miyosen yaşındaki kalkerlerin kırıklı, yer yer erime boşluklu olması süreksizliklere işaret olup, k katsayınsın 50 olarak alınmasında fayda olduğunu göstermektedir. Uluslararası ölçekte kabul gören Devine kurallarına göre hesaplanan güvenli bölge mesafelerinin mutlaka karşılanması gerekmektedir. Ayrıca Madencilik faaliyetlerinin yapılacağı bölgenin depremsellik durumunun da incelenmesi gerekir. Gerek patlatma sırasında ölçülen Vo değerleri ve gerekse kaya cinsine göre Devine bağıntısı ile hesaplanan anlık şarja göre belirlenen deplasman değerleri karşılaştırılarak en küçük değer baz alınmalıdır. Gecikmeli elektriksiz kapsül (şok tüp) düzeneği ile patlatma yapıldığında her bir delik tek başına (bir birini takip ederek) farklı zaman aralıklarında patlayacak (25 ile 42 milisaniye) ve böylece de aynı anda patlayan patlayıcı madde miktarı bir delikteki patlayıcı madde miktarına eşit olacaktır. Patlatma tasarımı gerçekleştirilen kalker (taş) ocağında patlatma işlerinde Gecikmeli elektriksiz kapsül düzeneği ile ateşleme (yemleme) yapılacağında 23 adet patlatma deliği olmasına rağmen her bir delik ayrı ateşleneceğinden (yemleneceğinden) maksimum anlık şarj 31.0 (30.0 kg AN-FO+1.0 kg dinamit) olacaktır. Bu nedenle Devine bağıntısı kullanılarak yapılan patlatma tasarımı hesaplamalarında toplam (anlık) şarj kg olarak alınmıştır. Patlatma sonucunda mesafeye bağlı olarak ortaya çıkabilecek titreşim değerleri Devine bağıntısına göre hesaplanarak Çizelge 3 de verilmiştir. Binalardaki hasarların titreşim genliği yönünden incelenmesi: Patlatma sonucu oluşan titreşimlerin genliği aşağıdaki bağıntıdan hesaplanmaktadır (Armac Printing Company). K A= W D (7) A= Patlatma sonucu oluşan titreşimlerin azami genliği (mm) W= Bir gecikme aralığında ateşlenen patlayıcı miktarı (kg) D = Patlatma kaynağı ile çevre yerleşim birimleri arasındaki etkili mesafe (m) K = Kayaç türüne bağlı katsayısı Patlatma yapılan kaya türü ve bina temeli altındaki kayaç türüne bağlı olarak değişim gösteren K katsayısı asgari ve azami değerleri Çizelge 4 de verilmiştir. Çizelge 3. Kalker İşletmesinde mesafeye göre patlatma sonucunda kayaç içi (V) ve bina temelinde (Vo) oluşabilecek titreşim hızının mesafeye bağlı değişimi D (Mesafe) metre feet inç/sn V (Kayaç titreşim hızı) mm/s n V o (Bina temeli titreşim hızı) (mm/sn) %50 V (1/2V ) %2V (1/5) 10 32,81 5, ,9 69,97 27, ,02 1, ,30 16,15 6, ,04 0, ,65 5,328 2, ,06 0,2193 5,57 2,785 1, ,08 0,1384 3,51 1,757 0, ,13 0,0723 1,83 0,918 0, ,17 0,0456 1,15 0,579 0, ,21 0,0319 0,81 0,405 0, ,25 0,0238 0,60 0,303 0, ,29 0,0186 0,47 0,236 0, ,34 0,0150 0,38 0,191 0, ,38 0,0124 0,31 0,158 0, ,42 0,0105 0,26 0,133 0, ,46 0,0090 0,22 0,114 0, ,50 0,0078 0,19 0,099 0, ,59 0,0061 0,15 0,078 0, ,67 0,0049 0,12 0,063 0, ,76 0,0041 0,10 0,052 0, ,84 0,0034 0,088 0,044 0, ,92 0,0029 0,075 0,037 0, ,01 0,0025 0,065 0,032 0, ,09 0,0022 0,058 0,029 0, ,18 0,0020 0,051 0,025 0, ,26 0,0018 0,046 0,023 0,

8 The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice *****(K=50; W=31.0 kg; 68libre; 1 libre = kg; 1 feet = m; 1 inç = 25.4 Çizelge 4. Patlatma yapılan kaya türü ve bina temeli altındaki kayaç türüne bağlı olarak değişim gösteren K katsayısı asgari ve azami değerleri (Armac Printing Company) Patlatma yapılan birim Temel altı kayaç türü Genlik değerinin 0.05 mm nin altında olması durumunda binalarda hasar olmadığı bilindiğinden maksimum patlayıcı miktarı ile yapılan atımlarda etki mesafesi; Patlatma yapılan temel birim kaya olduğu için ve temel altı kayaç türü kaya+toprak olduğu için K katsayısı tablodan 1.15 alınmıştır. Yukarıdaki eşitlik yardımı ile etkili mesafe değeri (D) aşağıda hesaplanmıştır. K W D= A 1, D= 128,05m 0, 05 Minimum K katsayısı Maksimum Kaya Kaya Kil 2.30 Kaya 1.15 (toprak) Kil Kaya (toprak) Kil Kil (toprak) (toprak) (8) Patlatma kaynağı ile çevre yerleşim birimleri arasındaki etkili mesafe (D) metre olarak bulunmuştur. Bulunan bu rakam ( m) tasarımı yapılan patlatma programının uygulanacağı yere güven içinde yaklaşabilecek minimum uzaklığı göstermektedir. Bu uzaklık başta insan olmak üzere canlıların patlatma sırasında yaklaşabilecekleri minimum güvenli mesafedir. Yani başka bir deyişle patlatmanın yapıldığı noktaya, bu mesafeden daha yakın ( m) yaklaşılmamalıdır. Patlatma sonucunda titreşim (vibrasyon) etkisinin belirlenmesi amacıyla da tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanarak yürürlüğe giren Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliğine göre değerlendirme yapmak gerekmektedir. Bu yönetmeliğin Madde 25-a bendinde yer alan ve tarih ve sayılı Resmi Gazete de yayımlanarak yürürlüğe giren Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği, Madde 25-a bendinde yer alan, Maden ve taş ocakları ile benzeri faaliyette bulunulan alanlardaki patlatmaların çevredeki çok hassas kullanımlarda oluşturduğu zemin titreşim seviyesi bu Yönetmeliğin ekindeki Ek-VII'de yer alan Tablo- 6'da verilen sınır değerleri aşamaz hükmüne bakmak gerekmektedir. Yönetmelik Ek-VII de verilen değerler Çizelge 5 de verilmektedir. Çizelge 5. Maden ve taş ocakları ile benzeri alanlarda patlama nedeniyle oluşacak titreşimlerin izin verilen en yüksek değerleri (Yönetmelik, 2010) İzin Verilen En Yüksek Titreşim Titreşim Hızı (Tepe Değeri Frekansı (Hz) mm/sn) ******(1 Hz - 4 Hz arasında 5 mm/s den 19 mm/s ye; 10 Hz 30 Hz arasında 19 mm/s den 50 mm/s ye, logaritmik çizilen grafikte doğrusal olarak yükselmektedir). En yakın yer olarak tali yol 462 m, Karapınar Mahallesi 500 metre ve Karisalı İlçesi 575 metre dir. Buradaki titreşim değerleri ise 31.0 kg lık anlık sarj için sırasyla 0.303, ve mm/saniye olacaktır. Bu değerler Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği Ek VII da belirtilen değerlerle karşılaştırıldığında bunların çok altında kaldığı görülmektedir. Yapılacak olan patlatmalarda hassas bölgelere olan etkiler Çizelge 6 da verilmiştir. Çizelge 6. Patlatma sonucunda oluşacak olan titreşimlerin hassas bölgelere etkileri a Oluşacak b Oluşacak Nokta Mesafe Kayaç Bina temeli (m) Titreşim titreşim Hızı V (mm/sn) Hızı Vo (mm/sn) Tali Yol Karapınar Mahallesi

9 Patlatmadan Kaynaklı Çevresel Etkilerin İncelenmesi ve Uygulamaya İlişkin Bir Örnek Karaisalı İlçesi Aşağı Belemedik Köyü *****a ve b Hesaplamalar Devine bağıntısına göre yapılmıştır Bina Temelinde meydana gelen titreşim hızı (Vo) değerlendirmesine bağlı olarak patlatma nedeniyle hasar görebilecek bina türleri Çizelge 7 de verilmiştir. Çizelge 7. Patlatmada oluşan titreşimden hasar görecek bina türleri (Forssbland, 1981) Bina Türü Vo (mm/sn) a. Yıkılmaya yüz tutmuş çok eski tarihi binalar 2 b. Sıvalı biriket, kerpiç, yığma tuğla evler 5 c. Betonarme binalar 10 d. Fabrika gibi çok sağlam yapıda endüstriyel binalar Çizelge 6 da hesaplanmış olan tüm titreşim değerleri 2 mm/sn (a. Yıkılmaya yüz tutmuş çok eski tarihi binalar) değerlerinin altındadır. Bu bakımından tasarımı yapılan patlatma parametrelerinin uygulanması hiçbir tehlike arz etmemektedir. 4.4 Toz Emisyonu Patlatma ile kayaların kırılması aşamasında, büyük miktarlarda kaya kütlesi harekete geçirilmektedir. Hareket sırasında bir kısım iç öğütme meydana gelir. Bu aşamada oluşacak toz emisyonları patlatma öncesi sulama yapılarak indirgenmeye çalışılır. Patlatma çok anlık bir olaydır. Toz kütlesi büyük ölçüde yoğunluğundan dolayı direk çökme eğilimi göstermekte ve hassas bölgelerde çevresel olarak olumsuz bir etki yaratmamaktadır. 5 SONUÇLAR Bu çalışmada AYC madenciliğe ait kalker ocağında uygulanan patlatmalar incelenmiştir. İncelenen patlatmalar sonucunda oluşan çevresel etkiler değerlendirilmiş ve oluşum prensipleri incelenmiştir. Bu etkilerin azaltılması amacıyla işletme için pek çok patlatma tasarımı yapılmıştır. Bu tasarımlar tek tek denenmiş ve en uygun olan patlatma parametreleri oluşturulmaya çalışılmıştır. Böylelikle hem maliyet hem de çevresel etki bakımından en uygun olan tasarımın uygulanması amaçlanmıştır. Patlatmanın düzenli ve emniyetli bir şekilde yapılması halinde çevresel olarak yaşanan sorunların azaltıldığı gözlenmiştir. Ocağa yakın olan hassas noktalarda yapılan ölçüm ve incelemelerde olumsuz bir çevresel etki gözlenmemiştir. Maden (taş ocağında) sahasında gerçekleştirilecek olan patlatmaların; zararlı titreşim, hava şoku ve taş fırlaması gibi etkisi olmayacağı öngörülmüştür. Sahada meydana gelecek patlatmalardan kaynaklanan etkiler Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği kapsamında değerlendirildiğinde meydana gelen titreşim değerlerinin ilgili yönetmelikteki sınır değerlerin altında olduğu görülmüştür. Yerleşim yerlerinde patlatmadan kaynaklanan şikayetlerin oldukça azaldığı gözlenmiştir. KAYNAKLAR Arıoğlu, E., Yılmaz, A. O., Pratik Madencilik Problemleri, TMMOB Maden Odası, Ankara, s Armac Printing Company, Expolosives safe practice and storage, ICI-Nobels expolosives comp. Limited, Ayrshie. Barutsan, Barutsan A.Ş. İnfilaklı Fitil Kullanım Kılavuzu, Elmadağ, Ankara. Barutsan,1997. Barutsan A.Ş. Ürün Kataloğu Elmadağ, Ankara, 24 s. Barutsan, Barutsan A.Ş. Ürün Broşürleri Elmadağ, Ankara. Barutsan, Barutsan A.Ş. Ürün Broşürleri Elmadağ, Ankara. Calzia, J., 1969, Les subsantances explosives at levis nuisances, Dunod ed., Paris. Dıck ve ark., Explosives and Blasting Procedures Manuel, USBM, USA. Değerli, E., Açık Ocak İşletmeciliğinde Basamak Patlatması Tasarımı. s63. Devine, J.F., et al., Effect of Charge Weight on Vibration Levels from Quarry Blasting. RI, 6774 U.S. Bureau of Mines, Forsbland, L., Vibratory soil and rock fill com Görür, N., Karaisalı Kireçtaşmm (Miyosen) sedimantolojisi, TJJC. Bült., 22/2, s Hüdaverdi, T., Kuzu, C., Madencilik Faaliyetlerinde Patlatma Kaynaklı Çevresel Etkilerin Ölçülmesi ve Analizi, İstanbul Teknik 111

10 The Investigation of Environmental Impacts Induced by Blasting and An Example of Practice Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, İstanbul. Yağanoğlu, A., Patlatmada Oluşan Titreşimlerin Analizi ve İncelenmesi, 1. Delme ve Patlatma Sempozyumu, ss , Ankara. Çevresel Gürültünün Değerlendirilmesi ve Yönetimi Yönetmeliği, 2010., sayılı Resmi Gazete, Ankara. 112