MADEN İŞLETME TASARIM DERSİ YERALTI PROJELERİNİN HAZIRLANMASI

Transkript

1 MADEN İŞLETME TASARIM DERSİ YERALTI PROJELERİNİN HAZIRLANMASI

2 BÖLÜM 1 YERALTI İŞLETME PLANLAMASI ve ÖNEMİ 1.1 Giriş Doğal kaynakların tükenebilirliği dikkate alındığında, maden rezervlerinin optimum şekilde değerlendirilmesi zorunlu hale gelmektedir. Bu bağlamda yeraltı işletme planlaması ve buna bağlı üretim yöntemi seçimi büyük önem kazanmaktadır. Planlama yapılırken hedef, olası yöntem seçenekleri arasından teknik, ekonomik, ulusal fayda ve emniyet açısından en uygununu belirlemek olmalıdır. Böylece işletme maksimum karla çalışırken rezerv kaynaklar verimli bir şekilde işletilebilecektir. Üretim yöntemi seçimi bir yeraltı işletmesi planlamasının en önemli adımlarından birini oluşturmakta ve çoğu zaman başka bir üretim yöntemine geçiş imkansız hale gelebilmektedir. Modern ve iyi bir üretim yönteminin aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır; 1. Teknik uygulama açısından - Teknolojik makinaların iyi bir şekilde kullanılabilmesi - Üretim yönteminin cevher yatağının boyutlarına uygun olması - Üretim yönteminin kaya mekaniği açısından yatağın özelliklerine uygun olması 2. Emniyet açısından - Çalışma koşullarının emniyetli, sağlığa uygun ve rahat olması - Yatağın ve içerisinde çalışılan boşlukların(odaların) emniyetli olması - Kullanılan makina ve teçhizatın iyi korunabilmesi 3. İşletme ekonomisi açısından - Uygun tenörlü cevher üretiminin gerçekleştirilebilmesi - Yatırım masraflarının mümkün olduğu kadar az olması - Makina kapasitelerinin en iyi randıman sağlayacak şekilde kullanılabilmesi - Kazı ve yan proseslerdeki işçilik ve malzeme giderinin az olması 4. Ulusal ekonomi açısından - Cevher kaybının mümkün olduğu kadar az olması - İstihdam sorununun gözönünde tutulması - Çevre kirliliğine ve doğanın bozulmasına neden olmaması 2

3 BÖLÜM 2 ÜRETİM YÖNTEMİ SEÇİMİ 2.1 Giriş Üretim yöntemi seçilirken maksimum kar esas amaç olmakla beraber nihai yöntem seçimini etkileyen teknik ve teknik olmayan pek çok faktör bulunmaktadır. Örneğin yüksek üretim verimliliği, cevher kazanma randımanı, emniyetli çalışma koşulları yöntem seçiminde göz önünde bulundurulması gereken faktörlerden bazılarıdır. Bazı durumlarda cevher kütlesinin geometrik özellikleri ve cevher kütlesi ile çevreleyen yankayaçların jeolojik, jeomekanik özellikleri spesifik bir üretim yönteminin seçimini zorunlu kılmaktadır. Örneğin cevher ve yantaşın çürük (çok zayıf) olması durumunda kübik tahkimatlı sistemin uygulanması gibi. Birkaç üretim yöntemi alternatifinin uygulanabileceği durumlarda ise nihai seçim teknik ve emniyet koşullar irdelendikten sonra ekonomik açıdan en uygun yöntemin belirlenmesini kapsamaktadır. Başlıca üretim yöntemlerinin birbirlerine göre göreceli ve mutlak birim maliyetleri Çizelge 2.1 de görülmektedir. Çizelge 2.1 Üretim yöntemlerinin göreceli ve birim maliyetleri Üretim yöntemi Göreceli maliyet Birim maliyet ($/ton) Oda Topuk Ambarlı ayak Arakatlı kazı Dolgulu tavan arınlı ayak Kübik tahkimatlı yöntem Uzunayak Arakatlı göçertme Blok göçertme Çizelge 2.2. Cevher kütlesinin eğimi ile üretim yöntemleri arasındaki ilişki Damar eğimi Üretim yöntemi Uygulama Yatay damar Oda Topuk Sağlam yatay cevher kütlesi Yatay damar Uzunayak İnce damar tipi cevher kütlesi Eğimli damar Oda Topuk Sağlam cevher kütlesi Eğimli damar Uzunayak İnce damar tipi cevher kütlesi Eğimli damar Dolgulu tavan arınlı ayak Kompakt cevher kütlesi, seçimli ve mekanize üretim Eğimli damar Kübik tahkimatlı yöntem Yüksek tenörlü cevher, yoğun işçilik Dik damar Arakatlı kazı Sağlam ve sınırları düzenli cevher kütlesi Dik damar Ambarlı ayak Sağlam ve sınırları düzenli cevher kütlesi Dik damar Dolgulu tavan arınlı ayak Kompakt cevher kütlesi, seçimli ve mekanize üretim Dik damar Arakatlı göçertme Geniş cevher kütlesi, yoğun hazırlık işlemleri Dik damar Blok göçertme Masif cevher kütlesi, yoğun hazırlık işlemleri Dik damar Uzunayak İnce damar tipi cevher kütlesi Dik damar Kübik tahkimatlı yöntem Yüksek tenörlü cevher, yoğun işçilik 3

4 İster tahkimatlı isterse tahkimatsız olsun, kayaç dayanımı açılacak olan üretim boşluklarının boyutlarını doğrudan etkilemektedir. Eğer açılan boşluklar çok büyük olursa çalışma koşulları güvensiz olacak, göçükler oluşabilecektir. Bunu önlemek için açılan boşlukların boyutlarının azaltılması gerekir. Üretim yöntemi seçimi üzerinde cevher rezervi ve cevher tenörünün de etkisi büyüktür. Aşağıdaki çizelgede dik bir eğime sahip bakır madeninde 3 farklı durum için rezerv ve tenör değerleri verilmiştir. Çizelge 2.3. Cevher rezervi ve tenörleri arasındaki ilişki Durum Sınır tenör (%) Ortalama tenör (%) Cevher rezervi (ton) A 4,0 5, B 1,5 2, C 0,5 0, A durumunda, yüksek tenörlü ve düşük rezervli bir cevherleşme durumu gözlenmektedir. Kübik tahkimatlı yöntem, yoğun işçilik gerektiren damar madenciliği gibi, düşük yatırım maliyetli, küçük ölçekli bir madencilik faaliyetinin A durumu için daha uygun olacağı göze çarpmaktadır. B durumunda, cevher rezervi açısından dolgulu tavan arınlı ayak veya arakatlı kazı yöntemi gibi normal ölçekte bir madencilik faaliyetinin yapılması daha uygun olacaktır. C durumunda ise, blok göçertme gibi oldukça büyük ölçekli, yüksek yatırım maliyetli ve yüksek kapasiteli bir üretim yönteminin tercih edilmesi beklenmektedir. 2.2 Yeraltı Üretim Yöntemlerinin Sınıflandırması Yeraltı üretim yöntemlerinin sınıflandırması pek çok araştırmacı tarafından ele alınmıştır. Tüm sınıflamalarda gözönünde tutulan kriteler cevher yatağının geometrik özellikleri (şekil, eğim, kalınlık), tenör dağılımı ve jeomekanik özellikleri olarak sıralanabilir. Bu kriterlere göre yapılan sınıflandırmalar ilk olarak Peele (1941) tarafından oluşturulmuş, ardından Young (1946), Lewis ve Clark (1964) tarafından modifiye edilmişlerdir. Yeraltı üretim yöntemlerinin sınıflandırılması üzerine yapılan daha sonraki araştırmalar Morrison ve Russell (1973), Boshkov ve Wright (1973), Thomas (1973), Hamrin (1982) ve Nicholas (1981) şeklinde sıralanabilir. Kabul gören sınıflandırma sistemi Şekil 2.1 de verilmiştir (Hartman, 2002). Şekil 2.1 Yeraltı üretim yöntemlerinin sınıflandırılması (Hartman, 2002). 4

5 Thomas (1978) tarafından yeniden modifiye edilen cevher yatağının özelliklerine göre üretim yöntemi seçimini denetleyen 5 ana faktör vardır. Yatağın şekli Yatağın kalınlığı Ortalama eğim Tenör dağılımı Cevher, tavan ve taban formasyonlarının jeomekanik özellikleri 2.3 Üretim Yöntem Seçimi ve Planlaması Üretim yöntemi seçiminde ve planlamasında gözönünde bulundurulması gereken detaylar; Üretim yönteminde emniyeti sağlayabilmek için cevher ve yankayacın fiziksel özelliği önemlidir. Maden yatağının eğiminin kazı işine, cevher nakliyesine, tahkimata, malzeme taşınmasına etkileri vardır. Cevherin damar kalınlığı arttıkça kazı giderleri de azalmaktadır. Cevher kütlesi yataklanması içerisinde faydalı olmayan kısımlar olabileceği gibi tektonizma sonucu kırıklar ve süreksizlikler de olabilir. Cevherin mineralojik ve kimyasal bileşiminin üretim yöntemi seçiminde etkisi vardır. Kendi kendine yanabilme özelliği ile sülfürlü cevherin kolaylıkla okside olabilmeleri çok önemlidir. Kazının yapıldığı derinlik arttıkça artan derinlikle birlikte kayaç basıncı ve sıcaklığı arttığı için tavan kontrolü ve havalandırma prosesi zorlaşır. Tavan arızaları ve kazı sonucu yeryüzünde oluşan çökmeleri(sübsidans) önlemek amacıyla göçertmeli yöntemler uygulanmamaktadır. Cevheri alınan yerin tavanı uzun süre kendini tutabiliyorsa yöntem daha serbestlikle seçilebilir. Oda-topuk, arakatlı kazı vb. Değerli cevherlerde cevher kaybı az olan yöntemler tercih edilirken, ucuz cevherlerde ise kazı maliyeti düşük cevher kaybı yüksek olan yöntemler seçilir. Metan gazı içeren damarlarda eğim yükselme yönünde çalışma yapılamaz. Maden yatağı fazla tektonizmaya maruz kalmışsa veya su geliri fazla ise topuk bırakılarak üretim bölgesi tehlikeli bölgeden ayrılmış olur. 5

6 BÖLÜM 3 ULUSAL YERALTI PROJE UYGULAMALARI 3.1 KASTAMONU KÜRE BAKIR MADENİ Üretim Halen uygulanmakta olan üretim yönteminde 932m kotundan başlayıp yaklaşık % 6-7 eğimle en alt kat olan 792m kotuna kadar helezonik bir şekilde ulaşan servis rampasından cevher yatağına doğru, katlar arası mesafe m arası olacak şekilde kat galerileri açılmaktadır(şekil 3.1). Yedişer metre genişliğinde ve 12 şer metre yüksekliğinde dizayn edilen panolara ulaşan kat galerilerinden panonun üst ve alt katından pano genişliğine eşit olacak şekilde 7m genişliğinde ve 4,5m yüksekliğinde pano hazırlık galerileri açılmaktadır. Hazırlık galerileri panoya ulaştıktan sonra sağlı ve sollu T şeklinde açılarak pano sonuna kadar sürülmektedir(şekil 3.2). Alt kattaki panonun tavan galerisi bir üst katta üretilecek olan panonun taban galerisi olarak tekrar kullanılacağından, bu galeri hem kendinin hemde üretimi yapılmış olan pano boşluğunun duraylılığını sağlamak bakımından tavan cıvatası, çelik hasır ve püskürtme beton yöntemi ile tahkim edilmektedir. Şekil 3.1 Yeraltı İşletmesinin Üç Boyutlu Görünümü Pano hazırlık galerilerinin geniş açılmış olması, cevher içerisinde açıldığından(yani galeri açılırken cevher üretildiğinden) maliyeti fazla etkilememekte ve panoda cevher üretimi sırasında delme-patlatma ve yükleme işlerini kolaylaştırmaktadır. Pano içerisindeki tavan ve taban galerileri Atlas Copco çift boomlu Elektrikli Jumbo Rocket Boomer 282 delik delme 6

7 makinası ile 45mm çapında ve 3,5 m boyunda açılan parallel deliklerin gecikmeli kapsül ve Power gel PM 365 patlayıcı madde ile patlatılması ile açılmaktadır. Şekil 3.2. Yeraltı İşletmesi için Şematik Genel Ocak Planı Panonun sonuna kadar açılmış olan tavan ve taban galerileri bir baş yukarı ile iki aşamalı patlatma yoluyla bağlandıktan sonra panonun tüm ön cephesini kapsayacak şekilde (7m) genişletilmektedir. Panodan cevher üretimi, üst kattaki pano genişliğinde açılmış olan tavan galerisinden Atlas Copco Simba H1254 marka delik delme makinası ile yukardan aşağıya açılan 7,5m(tavan galerisi tabanından taban galerisi tavanına kadar) uzunluğunda ve 76mm çapında parallel deliklerin, ANFO ile doldurularak (yemleme dinamidi PM 365) gecikmeli kapsül ile patlatılması ile yapılmaktadır. (Şekil 3.3) Şekil 3.3 Hazırlık, Üretim ve Dolgu İşlemlerinin Şematik Görünümü 7

8 Pano boşluğu içerisindeki patlatılmış cevher, taban galerisinden Atlas Copco Wagner ST -6C marka 4.6m 3 kapasiteli uzaktan kumandalı lastik tekerlekli yükleyici ile yüklenerek cevher başyukarısına taşınmakta oradan da kırıcı besleme silosuna aktarılan cevher bant konveyor yardımı ile düşey bant konveyöre (flexowell) beslenmektedir.(şekil 3.4) Şekil 3.4. Cevher Nakliyesi İşlemi Pano boşluğunun tavanı, iyi tahkim edilmiş tavan galerisinin tavanından oluştuğu için güvenli olmasına rağmen, pano yan duvarlarından oluşabilecek tehlikelere karşı (kavlak düşme gibi), pano boşluğundan cevherin yükleme işinin uzaktan kumandalı yükleyici ile yapılması iş güvenliği açısından olumludur. Yükleyici uzaktan kumanda yardımı ile pano boşluğundan güvenli olan kat galerisine çıktıktan sonra operatör kanalı ile manuel olarak cevher başyukarısına götürülmektedir. Cevher kaybının ve seyrelmesinin asgari seviyede tutulabilmesi için üretim yapılmış olan pano boşlukları dolgu malzemesi ile doldurulmaktadır. İki pano boşluğu %5 çimento katkılı dolgu malzemesi ile aradaki pano boşluğu ise ekonomik olması bakımından çimentosuz dolgu malzemesi ile doldurulmaktadır. Cevher sınırındaki pano boşluklarının çimento katkılı dolgu ile doldurulmasına özen gösterilmektedir. Açık işletmelerden gelen kırılmış basalt, dolgu malzemesi olarak kullanılmak üzere 1080m kotundan dolgu kuyusuna dökülmektedir. 940m kotundaki kuyu dibinden bantlı konveyörle dahili dolgu kuyularına taşınan dolgu malzemesi desandreler vasıtası ile üretim yapılan katlara iletilmektedir. Desandre dibinden Atlas Copco Wagner MT 2000 Tipindeki 7m 3 kapasiteli arkadan boşaltmalı kamyona yüklenen 0-125mm tane iriliğindeki dolgu malzemesi, pülp boruları kanalı ile iletilen çimento şerbeti ile karıştırılarak tavan galerisinden pano boşluğuna aşamalı olarak boşaltılmaktadır. Bir üretim panosunun dolgu süresi panonun boyunun büyüklüğüne bağlı olarak değişmekle beraber yaklaşık 10 gündür. (Şekil 3.5) 8

9 Panoların üretim sıralaması alt katlardan üst katlara doğru olmakla beraber, bir üst kattaki panoların üretimine geçmek için alt kattaki panoların tümünün üretilmiş olması beklenmemektedir. Bunun iki önemli nedeni vardır. Birincisi alt kattaki panonun tavan galerisi üst kattaki panonun taban galerisi olarak tekrar kullanıldığı için dolgu malzemesi ile doldurulmamaktadır. Şekil 3.5. Panoda Dolgu İşlemi Yani üst kat panolarının taban galerilerinin tabanı dolgu malzemesinden oluşmaktadır. Bu durumda tüm galeriler yan yana gelince (galeri genişliği pano genişliği ile aynı olduğundan) henüz üretilmemiş panoların altında destek kalmayacağı için duraylılık sorunu oluşacaktır. İkincisi ise, aynı katta çok sayıda pano bulunduğundan aynı kat galerilerinden çok sayıda panonun üretimi zor olacaktır. Bu nedenlerle bir kaç kattan aynı anda üretim yapmak hem panoların duraylılığı ve makina -ekipmanların trafik organizasyonu hem de cevher tenör optimizasyonu açısından uygun olmaktadır. Genelde alt kattan yukarıya doğru pano üretim sıralaması ya üçgen yada diyagonal şeklinde olmaktadır Cevher Nakliye Yöntemi Halen 945m ve 792m kotları arasında üretilmekte olan doğu ve batı cevherinin nakliyesi şu şekilde yapılmaktadır. Her katta panolardan üretilen cevher Atlas- Copco ST- 6C marka 4,6 m 3 kepçe kapasiteli lastik tekerlekli yükleyicilerle pano alt galerilerinden yüklenilerek cevher başyukarısına boşaltılmaktadır (cevher başyukarısı 912m kotundan 804m kotuna kadar devam etmekte ve 60 o eğime, 3,05m çapına sahiptir). Cevher başyukarısının altından yükleyici ile alınan cevher çeneli kırıcıya verilmekte orada kırılan cevher, sarsak besleyici yardımı ile 920m ile 792m kotu arasında yer alan nakliye kuyusu içerisindeki 140ton/saat taşıma kapasitesine sahip dikey bantlı konveyöre (flexowell) beslenmektedir (Şekil 3.6). Dikey bantlı konveyör vasıtası ile 920 kotuna çıkarılan cevher, 985 desandresindeki (bu desandrenin uzunluğu 700m, kesiti B18 ve eğimi %9 civarındadır) 800mm bant genişliğinde 9

10 ve 560m uzunluğundaki bantlı konveyöre aktarılmakta oradan yeryüzündeki döküm sahasına dökülmektedir. Şekil 3.6 Cevher nakliye sistemi 10

11 3.1.3 Dolgu (Ramble) Yöntemi Açık işletmeden kamyonlarla gelen 0-125mm tane iriliğindeki kırılmış bazalt, dolgu (ramble) malzemesi olarak kullanılmak üzere 1080m kotunda dolgu kuyusuna dökülmektedir. 940m kotuna kadar ulaşan bu dolgu kuyusu 140m derinliğe ve 3,05 m çapına sahiptir. 940m kotundaki dolgu kuyusunun dibinden bir bantlı konveyörle taşınan dolgu malzemesi dahili kuyulara boşaltılmakta oradan da desandreler vasıtası ile üretim yapılan katlara ulaştırılmaktadır. Desandrelerden 7m 3 kasa kapasiteli arkadan boşaltmalı kamyona ağırlıkça %5 oranında çimento şerbeti ilave edilerek (püskürtülerek) yüklenen dolgu malzemesi, pano tavan galerilerinden üretimi yapılmış olan pano boşluklarına doldurulmaktadır (Şekil 3.7). Tavan galerisinden pano boşluğuna doldurulan dolgu malzemesi yeterli stabiliteyi kısa sürede sağladığından, kamyon bir önceki seferde döktüğü dolgunun üzerine çıkarak bir sonraki dolguyu boşaltmaktadır. Odaların ve topukların duraylılığı açısından bir sorun oluşturmadığından ve ekonomik olması bakımından iki beton karışımı dolgu ile doldurulan panoların arasında kalan pano ise, çimento katmadan bazalt dolgu ile doldurulmaktadır. Tavan galerilerinden arkadan boşaltmalı kamyonlarla çimento katkılı dolgu malzemesi panolara doldurulmaktadır. Odaların, geçici olarak bırakılan ve sonradan üretilen topukların ve de genel anlamda yeraltı işletmesinin duraylılığı sorunsuz olarak sağlanmaktadır. 11

12 Şekil 3.7 Dolgu sistemi Teknik ve Ekonomik Değerlendirme Yeraltı üretim yöntemi seçilirken dikkat edilmesi gereken üç önemli parametre vardır. Yöntem ulusal ekonomiye maksimum katkı sağlamalı İşletme ekonomisi açısından verimliliği ve rantabilitesi yüksek olmalı İş güvenliği ve yöntemin duraylılığı açısından uygun olmalıdır. 12

13 Şu anda uygulanmakta olan Dolgulu Oda yöntemi ulusal ekonomiye katkısı bakımından uygun bir seçimdir. Maden yatakları yenilenebilir doğal kaynaklar olmadıkları için ne kadar az kayıpla üretilebilirlerse ulusal ekonomiye o denli katkıları olmaktadır. Bu yöntemin uygulanmasında klasik oda topuk yönteminde olduğu gibi tavan kontrolünü sağlamak için yeraltında cevher topuk olarak bırakılmamakta üretim yapılan pano boşlukları çimento katkılı dolgu malzemesi ile doldurulmakta ve tavan kontrolü yapay bir şekilde oluşturulan ve yeterli dayanıma sahip (yaklaşık 60 kg/cm 2 tek eksenli basınç dayanımına sahip dolgu malzemesi) topuk görevi yapan beton dolgu sütunları ile sağlanmaktadır. Böylece topuk olarak yeraltında bırakılacak cevher ekonomiye sunulmuş olmaktadır. Çimento katkılı dolgu yapılan iki oda arasındaki oda ise ekomomik olması bakımından çimento katkısız olarak yapılmaktadır. Kıymetli cevherlerin üretilmesinde dünyada yaygın olarak uygulanılan bu üretim yöntemi %100 e yakın üretim verimi ile (cevher kayıpsız) uygulanabildiğinden ulusal ekonomi açısından uygun olarak değerlendirilmektedir. Işletme ekonomisi açısından değerlendirildiğinde, makina ve ekipmanların mekanizasyon derecesinin ve randımanının yüksek oluşu, kazı yükleme, nakliye ve diğer proseslerdeki işçilik ve malzeme giderlerinin az oluşu, uygun tenörlü ve selektif cevher üretimin gerçekleştirilebilmesi, yatırım ve işletme giderlerinin düşük olması gibi nedenlerle işletme ekonomisi açısından da uygun olduğu görülmektedir. Delme patlatma, yükleme, nakliye ve dolgu gibi tüm operasyonlar tavan kontrolü sağlanmış galeriler içerisinden yapıldığından iş güvenliği açısından emniyetli bir yöntemdir. Oda ve dolgular kaya mekaniği açısından duraylıdır. Makinalar ve ekipmanlar da yönteme uygundur ve pano içerisindeki yükleme işleri dışında emniyetli ortamda çalışmaktadır. Pano boşluklarının tavanının tavan cıvatası ile tahkim edilmiş olması, pano yan duvarlarının ya sağlam cevher kütlesinden yada çimento katkılı dolgudan oluşması ve aynı zamanda pano içerisinden yükleme işleri operatörsüz uzaktan kumandalı yükleyicilerle yapılması yöntemi emniyetli kılmaktadır. 13

14 3.2 TURGUT SAHASI YERALTI PROJESİ Yeraltı İşletmesi Büyük ve Küçük Hazırlıklar Turgut kömür yatağının ana hazırlığı Şekil 3.8 den görüldüğü gibi aralarında 50m mesafe bulunan biri 586m, diğeri 717m uzunlukta 17,75m 2 faydalı enkesit alanına sahip iki adet desandrenin açılması ile başlayacak, sonra aynı enkesit alanında iki ana galeri ile devam edecektir. Desandrelerin ve hazırlık galerilerin kesitlerinin geleneksel yeraltı kömür işletmelerine göre büyük seçilmesinin nedeni mekanize kazı yapılan ayaklara şild tahkimat ünitelerinin ve kesici yükleyicilerin kolayca taşınabilmesi amacı içindir. Bu ana galerilerden biri ana nakliye galerisi görevini üstlenecek diğeri ise havalandırma, malzeme ve insan nakliyesi için kullanılacaktır. Şekil 3.8 1/ ölçekli vaziyet planı ve hazırlık planlaması Desandreler galeri açma makinaları ile açılacaktır. Desandre, içerisinden geçtiği formasyonun gevşek zemin özelliği göstermesinden dolayı daire şeklinde açılacak önce tel hasır ve GI rijit profil ile ivedilikle ring şeklinde tahkim edilecek ve beton kalıp tahkimat ile desteklenecektir. Ana hazırlık galerileri galeri açma makinası ile 17,75m 2 faydalı enkesitte ve kömür içerisinde açılacaktır. Kömür damarı mukavemeti de düşük olmasına rağmen yan kayaçlara göre göreceli olarak biraz daha iyi olduğundan burada galeri öncelikle ring şeklinde tel hasır 14

15 ve TH esnek çelik profil ile tahkim edilecek ve püskürtme beton ile takviye edilecektir. Pano içi tavan ve taban galerileri de galeri açma makinası ile 13,70m 2 faydalı enkesitte açılacak ve tel hasır, TH esnek çelik profil ve püskürtme beton ile tahkim edilecektir. Kömür damarı ve yan kayacın mukavemetinin çok düşük olması nedeni ile uzunayak boyları 100m olarak seçilmiştir. Tavan ve taban kayaçlarının zemin özelliği gösteren zayıf formasyonlardan oluşmasından dolayı galerileri ayakta tutabilmek için panolar arasına 25m genişliğinde topuk bırakılacaktır. Pano boyları da 781m ile 1163m arasında değişmektedir. Sahanın olumsuz jeomekanik özelliklerinden dolayı pano boyları kısa seçilmiştir İşletme Yöntemi Kömür damarlarının üretilmesinde genellikle uzunayak üretim yöntemi uygulanmaktadır. Kalın kömür damarları ise genellikle ya dilimlere ayrılarak dilimler halinde yukardan aşağıya doğru üretilir yada ayak boyu kadar aynadan üstte kalan bölümü ise arkadan göçertilerek üretilir. Zira bir seferde tamamı üretilebilecek kömür damarı kalınlığı kullanılan mekanize sisteme bağlı olarak değişmekle beraber 5m olarak kabul edilebilir. Dilimlere ayrılarak üretilen kömür damarlarında her bir dilim oluşturulan ayrı bir uzunayakla, aralarında yaklaşık 30m mesafe olacak şekilde üretilir. Dilimler arasına tel hasır döşenerek yapay tavan sağlanmış olur. Bu yöntemde kömür kaybı ve seyrelme (kömüre tavan taşı karışması) az olmasına karşılık ton kömür başına yatırım tutarı ve hazırlık galerisi miktarı artmaktadır. Turgut sahasında kömür rezervi 2 metre ile 10 metre kalınlığı arasında değiştiğinden ve 80m ile 250m arasında derinlikte bulunduğundan yeraltı işletmesi ile üretilmesi öngörülmüştür. Kömür damarı üretiminin geri dönümlü uzunayak üretim yöntemi ile yapılması planlanmaktadır. Kömür damarı kalınlığı 2m ile 10m arasında değiştiği için, 2m ile 3,5m arasındaki kalınlığına sahip panolar geri dönümlü uzunayaklar yardımı ile, bu kalınlığın üzerindeki panolar ise geri dönümlü arkadan göçertmeli uzunayak yöntemi ile kazanılacaktır. Longwall Top Coal Caving (LTCC) olarak adlandırılan ve ilk önceleri Fransa kalın kömür madenciliğinde uygulanmaya başlanan ve sonraları Çin, Avustralya ve Türkiye gibi bir çok ülkede (Soma ve Tunçbilekte) yaygın uygulama alanı bulan bu yöntemde kömürün 2.5m. lik kalınlığı aynadan direk olarak kazanılmakta, ayağın üzerinde kalan bölümü ise (2m ile 6.5m arası) ayağın arkasından göçertilerek kazanılmaktadır. Arkadan göçertmeli uzun ayak üretim yöntemi düşük ilk yatırım ve işletme giderlerinden dolayı kalın kömür damarlarının üretilmesinde yaygın olarak uygulanmaktadır. Bu yöntemde 15

16 kalın kömür damarının tabanında tavan ve taban galerileri (damar içi galerileri) açılarak birleştirilmek sureti ile uzunayak oluşturulur. Tam mekanize sistemlerde tavan kontrolünü sağlamak için ayak içerisine pencere tipli yada ayak arkası konveyörlü yürüyen kalkan (şild) tahkimat, kömür kazısı için kesici yükleyici yada kömür sabanı, kömür nakli için ise zincirli konveyör kullanılır. Uzunayak üretim yönteminde tek dilim halinde çalışılması durumunda pano içerisindeki kömür kaybı %5 olarak kabul edilmektedir. Uzunayak, kalın kömür damarında arkadan göçertmeli olarak uygulandığında, kömür damarının kalınlığı, derinliği, kömür ve tavan tabakalarının jeomekanik özelliklerine bağlı olarak değişmekle beraber burada yapılan hesaplamalarda kömür kaybının %15 civarında olacağı tahmin edilmektedir. Ayrıca panolar arasında tavan ve taban galerilerinin güvenliğini sağlamak amacı ile 25m genişliğinde topuk bırakılacaktır. Ana nakliye galerisi ile ana havalandırma galerisi arasındaki emniyet topuğu kalınlığı ise 50m dir. Havzada bulunan ton kömürden, panoların planlanması sonucu bırakılacak emniyet topukları dışında ton kömür kalmaktadır. Kömürün üretimi sırasında oluşacak kayıplar da düşüldüğünde ancak tonu üretilebilecektir. Pencere tipli yürüyen tahkimatlarda kesici yükleyici ayna kömürünü ürettikten sonra yürüyen tahkimat ötelenmekte, açılan tahkimat penceresinden tavanda askıda kalan kömür ayak önündeki zincirli konveyöre akıtılmaktadır. Bu tahkimat türünün kullanıldığı işletmelerde, kömür kaybının fazla olması ve tavan kömürünün pencereden çekilirken bir kısmının ayna önünde bulunan zincirli konveyöre yüklenememesi gibi sebepler, arka konveyörlü yürüyen tahkimatların kullanılmasını cazip hale getirmiştir. Avustralya ve Çin de kalın kömür damarlarının üretiminde başarılı bir şekilde uygulanan ayak arkası konveyörlü kalkan tahkimatın çalışma sistemi aşağıdaki gibidir. -Aynadan kesici yükleyicinin kazı yapması -Ayak içi zincirli konveyörün ötelenmesi -Tahkimatın ilerletilmesi -Kuyruk sarmasının açılarak tavan kömürünün arka konveyör üzerine dökülmesi. -Arka zincirli konveyörün ilerletilmesi Bu yöntem ile kömürün 2,5m lik bölümü ayak içerisinden kazılıp ayak konveyörü ile taşınacak, kalan 2m 6,5m lik bölümü ise arkadan göçertilerek arka konveyörüne yüklenerek taşınacaktır. Uzunayak plan ve kesit görünüşleri Şekil 3.9. ve Şekil 3.10 da verilmiştir. 16

17 Bu sahadaki kömür damarı 2,5m ile 10m arasında değiştiği için 3,5m kalınlığına kadar olan panolarda arkadan göçertme yapılmayacağından tahkimat üniteleri arka konveyör takılmadan çalıştırılacak, daha kalın damara sahip olan panolarda damarın 2,5m lik bölümü ayak arınından kalan kısmı ise ayak arkasından kazanılacaktır. Şekil 3.9. Üretim panosu plan görünüş Şekil 3.10 Uzunayak üretimi kesit görünüşü Bir ayakla üretilebilecek damar kalınlığına sahip panolarda normal şild tahklimat daha sonra, kalın damarlara sahip panolarda arka konveyörlü tahkimat kullanmak mümkün olmakla beraber, işletme ömrünün on yıl civarında olması, ekonomik ömrü henüz tamamlanmamış yüksek maliyetli tahkimatların yaklaşık beş yıl sonra değiştirilmesi zorunluluğundan dolayı arka konveyörlü tahkimatlar önceleri arka konveyörsüz olarak, kalın damarlı panolara geçince arka konveyör takılarak çalıştırılacaklardır. Uzunayak tahkimatı olarak arkadan kömür göçertmeye uygun, biri ayna tarafında diğeri göçük tarafında olmak üzere iki tane zincirli konveyörü bulunan yürüyen kalkan tipi (şild) tahkimat kullanılacaktır. Uzunayaklarda üretim çift tamburlu kesici yükleyicilerle kazanılacak, 17

18 ayak önü üretimi ayna zincirli konveyörü ile ayak arkasından göçertilen kömür ise ayak arkasındaki zincirli konveyör ile toplayıcı konveyöre aktarılacak, kırıcıdan geçtikten sonra da taban galerisindeki bantlı konveyöre iletilecektir Yeraltı İşletmesi Termin Planı Aşağıdaki tabloda termin planında ana hazırlıklardan başlayıp (iki adet desandre ve iki adet ana galeri), tavan ve taban galerilerinin açılması ve 32 panodan oluşan kömür damarının üretimi gösterilmiştir(şekil 3.11). Şekil 3.11 Yıllara göre kömür üretimi ve hazırlık çalışmaları 18

19 BÖLÜM 4 DÜNYA DAKİ YERALTI PROJE UYGULAMALARI 4.1 İSVEÇ KİRUNA DEMİR İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Arakatlı göçertme yöntemi Üretim kapasitesi : 10 milyon ton/yıl Katlar arası mesafe : 30 m Delik çapı : 115 mm Dilim kalınlığı : 3 m 19

20 4.2 ŞİLİ EL SOLDADO BAKIR İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Arakatlı kazı yöntemi Üretim kapasitesi : ton/yıl Tenör (% Cu) : % 2 Pano genişliği : m Pano boyu : m Katlar arası mesafe : m Delik çapı : 165 mm Yeraltı personel sayısı : 107 kişi Toplam personel sayısı : 286 kişi Yeraltı kamyon kapasitesi : 50 ton 20

21 4.3 AVUSTRALYA OLİMPİK DAM BAKIR İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Arakatlı kazı yöntemi Üretim kapasitesi : ton/yıl Pano üretim süresi : 10 ay Pano dolgu süresi : 1 ay Katlar arası mesafe : m Delik çapları : mm Dilim kalınlığı : 3 m Delikler arası mesafe : 4 m Özgül şarj oranı : 0,25 kg/ ton 21

22 4.4 İSVEÇ ZINKGRUVAN KURŞUN ÇİNKO İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Arakatlı kazı yöntemi Üretim kapasitesi : ton/yıl Tenör (% Zn + %Pb) : % 9 + %4 Pano boyutları : 75m yükseklil 15m genişlik 50 uzunluk Primer dolgu : %6 çimento katkılı agrega dolgu Sekonder panolarda : %1,5 çimento agrega katkılı dolgu 22

23 4.5 AVUSTRALYA MOUNT İSA BAKIR-KURŞUN-ÇİNKO İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Arakatlı kazı yöntemi Rezerv : ton Üretim kapasitesi : ton/yıl Tenör (% Cu) : % 3-4 Pano genişliği : 40 m Pano boyu : 40 m Katlar arası mesafe : 40 m Delik çapları : mm 23

24 4.6 SLOVEKYA JALSAVA MANYEZİT İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Oda topuk yöntemi Cevher yataklanması : Düzensiz geometri Blok boyutları : 100 m(boy) x 30 m(genişlik) x 50 m(yükseklik) Oda boyutları : 12 m(genişlik) x 5 m(yükseklik) Topuk boyutları : 5 m(genişlik) x 5 m(yükseklik) 1.Temiz hava giriş 3. Cevher bür 2. Hava çıkış 4. Dolgu bürü 5. Topuklar 6. Dolgu 4.6 ALASKA PEBBLE İŞLETMESİ Üretim yöntemi : Blok göçertme Güney batı Alaskada Clark gölünün yanında bulunan Pebble madeninin doğu damarı 2004 yılında bulunmuştur. Cevher damarı 900 milyon ton düşük tenörlü bakır altın ve molibdenden cevherlerinden oluşmaktadır. Düşük tenörlü ve büyük bir alana yayılan cevherin üretimi için en uygun yöntem olarak blok göçertme yöntemi seçilmiştir. 24

25 4.7 KANADA MOUSKA ALTIN MADENİ Üretim yöntemi : Dolgulu tavan arınlı ayak Mouska altın madeni 1990 yılından beri Qubec, Kanada da altın üretimi yapmaktadır. Yıllık ton cevher üretim kapasitesi olan madenin üretiminin % 72 si cevher dolgulu tavan arınlı üretim yöntemi ile yapılmaktadır. Günlük üretimi 400 ton cevher ve 200 ton pasadır. 25

26 BÖLÜM 5 SONUÇLAR Yeraltı üretim yöntemi seçilirken dikkat edilmesi gereken üç önemli parametre vardır. Yöntem ulusal ekonomiye maksimum katkı sağlamalı İşletme ekonomisi açısından verimliliği ve rantabilitesi yüksek olmalı İş güvenliği ve yöntemin duraylılığı açısından uygun olmalıdır. Maden yatakları yenilenebilir doğal kaynaklar olmadıkları için ne kadar az kayıpla üretilebilirlerse ulusal ekonomiye o denli katkıları olmaktadır. Modern ve iyi bir üretim planlaması, teknik uygulama, işyeri emniyeti ve işçi sağlığı, işletme ekonomisi ve ulusal ekonomi açısından optimum avantajları sağlamalıdır. KAYNAKLAR Araz, C., Gönen, A., Köse, H., AHP ve TOPSIS Tabanlı Bulanık Değerlendirme Yöntemi ile Yeraltı Madenciliğinde Uygun Üretim Yönteminin Seçimi. Yöneylem Araştırması ve Endüstri Mühendisliği 29. Ulusal Kongresi, Haziran 2009, İstanbul. Boshkov, S.H., Wright, F.D., (Basic and parametric criteria in the selection, design and development of underground mining systems). SME Mining Engineering Handbook. SME-AIME, New York. Clayton, C., Pakalnis R., Meech J., Aknowledge-based system for selecting a mining method. IPPM conference, Canada. Gönen, A., Etibakır A.Ş. Küre Bakır Madeni Yeraltı Üretim Yönteminin Teknik ve Ekonomik Açıdan İrdelenmesi. Yürütülmekte olan doktara tezi çalışması, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir. Hamrin, H., Choosing an underground mining method, Sec. 1.6 in Underground mining methods handbook, SME, Newyork. Hartman, H.L., Mutmansky, J.M., Introductory Mining Engineering. John Wiley, New Jersey. Köse, H., Yalçın E., Gönen A., Etibakır A.Ş. Aşıköy Yeraltı Bakır İşletmesi İkinci Etap (792m-605m kotu arasındaki cevher rezervi için) Yeraltı Projesinin Teknik Açıdan Değerlendirilmesi. Proje Raporu, Dokuz Eylül Üniversitesi Vakfı, İzmir. Köse, H., Tatar, Ç., Madenlerde Yeraltı Üretim Yöntemleri, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Basım Ünitesi, İzmir. Lewis, R.S., Clark, G.B., Elements of Mining, 3th ed. John Wiley & Sons, New York. 26

27 Morrison, R.G., Russell, P.L., Selecting a mining method: Rock mechanics, other factors, Sec 9 in SME Mining Engineering Handbook, Newyork. Nicholas, D.E., Method Selection A Numerical Approach. Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping Mines. SME-AIME, New York. Thomas, LJ., A Intruduction to Mining. Hicks Smith & Sons, Sydney. William A. Hustrulid, Richard L. Bullock, Underground Mining Methods SME yayınları, 2003-USA