PATLATMALI KAZI FAALİYETLERİNİN YIĞMA YAPILARA OLAN ETKİLERİ VE ÖRNEK BİR UYGULAMA Turgay ÇOŞGUN *, Ali KAHRİMAN ** Süleyman DALGIÇ *** Abdülkadir KARADOĞAN ** Ahmet ÇOŞGUN **** * İstanbul Üniv., Müh. Fak., İnşaat Müh. Böl., İstanbul ** İstanbul Üniv., Müh. Fak., Maden Müh. Böl., İstanbul *** İstanbul Üniv., Müh. Fak., Jeoloji Müh. Böl., İstanbul *** Akdeniz Üniv., T.B.M.Y.O, Makine Bilimleri., Antalya ÖZET Ülkemizde şehir merkezleri dışındaki yerleşim alanlarında konut olarak, bölgesel mimari dokuyu yansıtan ve geleneksel tarzda inşa edilmiş yığma yapılar kullanılmaktadır. Maliyeti uygun, halk arasında benimsenmiş ve kültürel yaşam tarzlarını günümüze taşıyan yığma yapıları günümüz standartlarına uygun olarak inşa etmek veya mevcutları korumak gerekmektedir. Gerek Antalya yöremizdeki karayolu inşaatları ile sanayi yapılarının temel kazılarında ve gerekse ülkemizin birçok bölgesindeki inşaatlarda patlatmalı kazı çalışmaları yapılmaktadır Patlatmanın kaçınılmaz olduğu kazı çalışmaları nedeniyle yersarsıntısı ve hava şokundan kaynaklanan çevre problemleri sıkça karşılaşılmakta ve tartışılmaktadır. Bu sorunlardan en önemlisi ise, patlatma yapılan alana yakın yerleşim alanlarındaki yapılarda oluşabilecek hasarlardır. Bu kapsamda sunulan çalışmanın amacı; bir açık ocaktaki dekapaj ve cevher üretimi sırasında, patlatmadan kaynaklanan titreşim ve hava şoku gibi çevresel problemlerin, sahada gerçekleştirilecek yeterli sayıda atım olayı bazında ölçülerek, ocakta geçmiş yıllarda yapılan patlatma çalışmalarının, yerleşim birimlerindeki mevcut yığma yapılarda hasarlara neden olabilecek seviyelere ulaşıp ulaşmayacağının belirlenmesidir. THE EFFECT OF BENCH BLASTING ON MASONRY STRUCTURES AND AN IMPLEMENTATION EXAMPLE SUMMARY In our country, outside city centres, masonry structures, built in line with regional architectural style and tradition are developed. It is important to build or preserve low cost and generally accepted masonry structure according to current standards. Bench blasting
method is utilised both in road constructions and foundation constructions of industrial buildings and constructions in other regions. Environmental problems realised due to quakes and air shocks from bench blasting in excavation sites are frequently encountered and discussed. The most important problem is the potential damages that can occur in nearby buildings in the bench blasting area. The purpose of this study is to determine, whether the environmental problems such as vibration and air shock realised due to bench blasting during the stripping and ore production in open mines, causes damages in masonry buildings in nearby settlements, with adequate number of measurements in the field. Keywords: Masonry structures, Bench blasting, Structural damages 1.GİRİŞ Patlatmanın kaçınılmaz olduğu taş ocakçılığı, madencilik, inşaat altyapı kazıları, kuyu - tünel, boru hattı, baraj gibi çeşitli sektörlerde; yersarsıntısı ve hava şokundan kaynaklanan çevre problemleri sıkça karşılaşılmakta ve tartışılmaktadır. Bu nedenle, patlatma tasarımında yalnızca parçalanma derecesi, eş dağılımlılık, maliyet gibi teknik ve ekonomik unsurlar değil, aynı zamanda söz konusu problemlerin elimine edilmesi de dikkate alınmalıdır. Patlatmadan kaynaklanan titreşim bileşenlerinin tahmin edilmesi çevresel şikayetleri önlemede büyük önem taşımaktadır. Nüfus artışı ve şehirleşmeye paralel olarak bu tür gerçek yada psikolojik rahatsızlıklar giderek de yoğunlaşmaktadır. Dolayısıyla ekonomik ve emniyetli bir patlatma, aynı zamanda bu tür sorunları da elimine etmek durumundadır. Bu nedenle, iyi bir patlatmadan beklenen en önemli unsurlardan biri de atımın çevresel etkiler açısından emniyetli olmasıdır. Bu tür çevresel duyarlılıklar dikkate alındığında, patlatma kaynağından belirli bir uzaklıkta bulunan bir yerleşim biriminin yada tesisin; patlatma sonucunda oluşacak yersarsıntısı, fırlayan kaya ve hava şoku gibi sonuçlardan etkilenmemesi bakımından; patlatma tasarımında yanıt aranacak bir diğer konu da; herhangi bir gecikme aralığında kullanılabilecek en fazla patlayıcı madde miktarını önceden belirleyebilmek ve kontrollü atımlar gerçekleştirebilmektir. 2.ÇALIŞMA YÖNTEMİ Patlatmadan kaynaklanan çevresel problemler, gelişmiş ülkelerde; ülkemize göre daha çok önceleri yaşanmıştır. Bu nedenle bu konuların çözümü ve konuyla ilgili bazı standartların oluşturulması amacıyla çeşitli sistematik araştırma programları yürürlüğe konulmuştur. Bu programların sonucunda "Kontrollü Patlatma Tekniğinin İlkeleri" ortaya konulmuştur. Günümüzde patlayıcı madde üreticileri ve tüketicileri ; patlatma sonucu oluşan yersarsıntıları ve hava şokunun etkilerini belirlemek ve gerekli önlemleri alabilmek için deneysel çalışmaları sürdürmektedirler. Çeşitli araştırmacılar tarafından geliştirilen patlatma hasar kriterleri günümüze kadar değişik başarı dereceleriyle uygulana gelmiştir. Bu araştırmaların çerçevesi iki ana başlık altında ifade edilebilir[1,2] i. Patlatma sonucu oluşan titreşim ve hava şokunun tanımlanması, ölçümü ve ilgili
parametrelerin analizi. ii. Çeşitli yapılar için hasar kriterlerinin belirlenip, bu kriterlerin patlatma sonrasındaki parametrelerle eşleştirilerek uygun patlatma tasarımı. Geliştirilen bu kriterler arasında, kullandıkları parametreler açısından benzerlik arz eden ve yaygın kabul görerek uygulamada başvuru ve mukayese kaynağı olarak kullanılan normlardan en önemli iki tanesi ABD Madencilik Bürosu nun hasar kriteri ve Alman DIN 4150 normudur. Amerika Birleşik Devletleri Madencilik Dairesi nin (USBM) koyduğu hasar sınıflaması Çizelge 1. de verilmiştir. Öte yandan Çizelge 1 de konut tipi yapılarda hasar yaratmayacak emniyetli sarsıntı düzeyleri yapı türlerine göre verilmiştir. Burada verilen değerler binalardaki taşıyıcı elemanlarda çatlaklar yaratmayacak düzeylerdir. Ayrıca binaların tekniğine uygun olarak yapılmış temeller üzerine oturtulduğu iki kattan daha yüksek olmadığı, zemindeki dalgaların patlatma kaynaklı kısa süreli (bir kaç saniyeden fazla sürmeyen) dalgalar olduğu kabulleri için geçerlidir. Çizelge 1. Frekanslı yer titreşimleri yaratan patlamalar için emniyet sınırı Yapı Yer sarsıntısı en yüksek parçacık hızı Türü Düşük frekans(<40 Hz) Yüksek frekans (>40 Hz) Modern Evler 19.0 mm/s 50.8 mm/s Eski Yapılar (Ahşap elemanlı) 12.7 mm/s 50.8 mm/s 2.1. Ölçekli Mesafe Kavramı Çeşitli araştırmacılar, yapmış oldukları literatür çalışmalarında; tipik patlatmaların, geometrik ve jeolojik şartlardaki değişimler nedeniyle, en iyi yersarsıntısını tahmin şeklinin, gerçek atımların gözlenmesi sonucu elde edilebileceğini belirtmişlerdir. Öne sürülen çeşitli ampirik ilişkilerden en çok ölçekli mesafe ve sarsıntı hızını esas alanlara güvenilmektedir. Ölçekli mesafe kavram olarak, yer hareketlerinin değişik uzaklıklardaki patlatma seviyelerinin miktarları ile ilişkilidir. Ölçek, uzaklığa bağlı olarak kullanılan birimsiz bir faktördür. Ölçekli mesafe, uzaklık ve sismik dalgaların temelini etkileyen veya hava şoklarındaki enerjiyi yaratan patlayıcı madde miktarı kullanılarak ortaya konulmuş bir kavramdır. Kayada meydana gelen dalga hareketlerini yaratan toplam enerji bir seferde ateşlenen patlayıcı madde miktarına bağlı olarak değişmektedir. Patlatma kaynağından itibaren oluşan dalgalar ileriye doğru yayılırken, basınç dalgası etkisinde kalan kaya hacmi artmaktadır. Ölçekli mesafe, sismik gelişimi ve hava şoku enerjisini etkileyen gecikme başına şarj miktarı ve patlatma ile ölçüm noktası arasındaki mesafenin kombinasyonlarından türetilmektedir. Parçacık hızını, ölçekli mesafeye bağlı olarak tahmin etmeyi esas alan yaklaşımlar, yersarsıntısı ölçüm aletlerinin gelişmesi ve kullanılmaya başlanmasıyla ortaya atılmıştır. Literatürde ölçekli mesafenin belirlenmesinde en sık kullanılan formül aşağıda verilmektedir. Burada; SD : Ölçekli mesafe R : Patlatma noktasından uzaklık (m) SD = R. W 0.5 (1)
W : Gecikme başına maksimum patlayıcı madde miktarı (kg) Kazı çalışmalarında kullanılan şarj şeklinin genel olarak silindirik olması nedeniyle (şarj boyu-delik çapı oranı 6 ise silindirik, < 6 ise küresel şarj olarak kabul edilmektedir), kolon şarjından oluşan dalgalar bu silindirin genişleyen biçimiyle ilerler. Bu basınç silindirinin hacminin, yarıçapının karesiyle değiştiği kabul görmüş bir yaklaşımdır. Buradan hareketle ve yapılan araştırmalar sonucu ölçekli mesafe için; SD = R / W 0.5 şeklindeki ampirik ilişki geniş bir kabul görmüştür. SD = R / W 0.33 ilişkisi de yine birçok araştırmacının kullandığı bir formüldür. 2.2. Maksimum Parçacık Hızı Tahmini Patlatmadan kaynaklanan yersarsıntılarının önceden tahmin edilmesi, yersarsıntılarının önlenmesinde büyük önem taşımaktadır. Birçok kişi ve kuruluş bu amaçla çeşitli araştırmalar yapmış ve ölçekli mesafeye bağlı maksimum parçacık hızı tahmininin en iyisi olduğu sonucuna varmışlardır. Maksimum parçacık hızı tahminine yönelik geliştirilen ve yaygın olarak kullanılan ampirik ilişki aşağıda verilmiştir. PPV = K. SD - β (2) Burada; PPV : Maksimum parçacık hızı (mm/sn) SD : Ölçekli Mesafe, K, β : Saha sabitleridir. Çalışma sahasının sabitleri, ölçülen maksimum parçacık hızı ve ölçekli mesafe değerlerinin (en az 30 nokta yada atımla) ilişkilendirilmesi sonucunda belirlenmektedir. Bulunan bu değerler, kontrollü patlatma tasarım ve uygulamalarında, titreşim ölçüm aletinin olmadığı durumlarda; bazı pratik tabloların hazırlanması suretiyle uygulayıcılara büyük kolaylıklar sağlamaktadır [3-5] 2.3. A.B.D. Açık Ocak Madencilik Bürosu (OSM) Kuralları: OSM tarafından patlatmalarda önerilen üç yöntemden sadece birisi sunulan çalışma kapsamında kullanılmıştır. Titreşim Ölçer Cihazı Kullanılması Durumunda Ölçekli Mesafe Eşitliği Kriteri: Her patlatmanın, maksimum parçacık hızını izleyebilecek kapasitede bir sismograf tarafından izlenmesi gerekmektedir. Maksimum parçacık hızı Çizelge 2 de gösterilen seviyelerin altında kaldığı sürece gerekli emniyet düzeyi sağlanmış olmaktadır. Her gecikme için patlayıcı madde miktarını hesaplamada izin verilen değerler; çok sıkı bir biçimde ölçekli mesafe faktörüyle sınırlandırılmamıştır. Böylelikle uygulayıcı daha büyük atımlar tasarlayabilmekte, daha büyük çapta delik açabilmekte ve daha büyük basamak veya daha geniş delik paterni kullanabilmektedir. Patlatma sonucunda aşağıda belirtilen uzaklıklar için öngörülen titreşim seviyesinin aşılması istenmemektedir. Patlatma noktasının en yakın yapıya mesafesi arttıkça, izin verilen hız artmaktadır. Bu durum uzak mesafelerde parçacık hızından daha çok baskın olan düşük frekansların zarar verme potansiyeline sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Çizelge 2. Patlatmada noktasından belirli uzaklıklarda maksimum parçacık hızları
Uzaklık Maksimum Parçacık Hızı ft m inç/sn mm/sn 0 300 0 90 1.25 31.75 301 5000 91 1500 1.00 25.40 >5001 >1500 0.75 19.05 3. BULGULAR 3.1. İnceleme Konusu Bölgedeki Yapıların Genel Özellikleri Patlatmalı kazı faaliyetleri nedeni ile yapılarda hasarların oluştuğu belirtilen bölgede yapılan incelemelerde; yapıların genellikle yığma kagir, yığma yarı kagir ve ahşap-taş duvarlı (çamur harçlı) vasfında olan binalardan oluştuğu saptanmıştır. Ayrıca bölgede birkaç adet betonarme karkas binada mevcuttur. Yapılar genellikle kısmi bodrum veya tam bodrum ve 1 veya 2 kattan oluşmaktadır. Taşıyıcı duvar elemanı olarak taş, tuğla ve beton briket, bağlayıcı malzeme olarak da genelde çamur harcı ile çimentolu kireç harcı da kullanılmıştır. Binaların çatıları ahşap oturtma çatı üzeri marsilya tipi kiremit örtüsü ile kapatılmıştır. İncelenen yapıların temelleri genelde 60-130cm derinliğinde ve taş duvar olarak yapılmıştır. 3.2. Yerleşim Bölgesindeki Yapılarda Gözlenen Yapım Hataları İncelenen yapılarda Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik de belirtilen kuralların çoğuna uyulmadığı belirlenmiştir [6-7]. Yerinde yapılan incelemelerde belirlenen yönetmeliğe aykırılıklar şu şekilde verilebilir; Taşıyıcı duvar yapımında kullanılan doğal taş, tuğla (TS-2510,TS705) ve briket malzemeleri standartlara uygun değildir. Taşıyıcı duvarda harç malzemesi olarak, çimento takviyeli kireç harcı veya çimento harcı kullanılması koşuluna genelde uyulmamıştır. Kullanılan bağlayıcı harç malzemesinin kalitesi çok düşüktür. Taşıyıcı duvarlarda uyulması gereken minimum duvar kalınlıklarına genelde uyulmamıştır. Döşeme altı yatay hatılları yerinde inşaa edilmemiş veya yüksekliği 20cm den az olacak şekilde yapılmıştır. Beton kalitesine ise hiç uyulmamıştır. Binaların taşıyıcı duvar ara kesitlerinde, kapı ve pencere boşluklarında yapılması gereken düşey hatıllar çoğunlukla yapılmamıştır. Pencere ve kapı lentolarının en kesit özelliklerine yerinde uyulmamıştır. Bina köşesi ile kapı-pencere boşluğu arasındaki mesafe için verilen 1.5 m az olmaması koşulu ile pencere ve kapı boşlukları arasında kalan duvarın plandaki uzunluğunun 1.00 m den az olamayacağı koşuluna uyulmamıştır. Birbirini dik olarak kesen duvar ile boşluk arası duvar uzunluğunun 50 cm den az olamayacağı kuralına yapıların tamamında uyulmamıştır. 3.3. Yığma Yapılarda Gözlenen Hasarlar Yerinde yapılan incelemelerde; yığma binalarda taşıyıcı elemanlar ile bağlayıcı malzemenin gevrek olması duvarların oturmalara karşı duyarlı olmasına neden olmuştur.
Zemin özellikleri nedeni ile temelde oluşabilecek bir oturmanın etkisi ile de duvarlarda hasarlar gözlenmiştir (Resim 1-2 ). Farklı oturma nedeni ile oluşan çatlak biçimleri de gözlenmiştir. Resim 1-2. Yığma yapılarda oluşan oturma çatlakları Ayrıca kapıya yakın pencere köşelerinde hasarlar oluşmuştur (Resim3). Resim 3-5. Köşeye yakın pencere yapılması ve düşey yükler altında oluşan hasarlar Yığma yapılarda taşıyıcı duvar elemanlarında düşey yüklerden dolayı da hasarlar oluşabilmektedir. Bu tür hasarlar düşey yönde olmakta ve duvar düzlemine dik yönde genişlemektedir. Tuğla duvarlarda malzemenin basınç dayanımının yetersiz kalması nedeni ile düşey doğrultuda kesme çatlakları veya şakülün den sapma, taş duvarlarda ise düzlemi dışında şişme şeklinde hasarlar meydana gelebilmektedir [8] (Resim 4-5).
Ayrıca duvarların birbiri ile yeterli biçimde bağlantı yapılamaması nedeni ile birleşim bölgelerinde de hasarlar meydana gelmektedir (Resim 6) Resim 6-7. Duvar birleşim bölgelerinde ve hayvan barınaklarında gözlenen hasarlar Yerinde yapılan incelemelerde yetersiz bir şekilde bağlayıcı malzeme kullanılarak tekniğine aykırı olarak yapılmış olan hayvan barınaklarında hasarları oluştuğu gözlenmiştir (Resim 7). Yapım hataları genelde ön plana çıkmaktadır (Resim 8). İncelenen yığma yapıların temellerin don derinliğinin altında inşa edilmediği saptanmıştır (Resim 9). Resim 8-9. Yığma yapılardaki yapım hataları 3.4. Belirlenen Hasarların Nedenlerinin Saptanması Yerleşim bölgesindeki yığma yapılarda gözlenen hasarların açık ocaktaki dekapaj ve cevher üretimi sırasında yapılan patlatmadan kaynaklanan titreşim ve hava şoku gibi nedenlerden oluşup oluşmadığının belirlenmesi için gerekli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Çalışma kapsamında, öncelikle uygulana gelmekte olan patlatma düzeni ile ilgili gözlem ve incelemeler yapılmıştır. İncelemeler sonucunda uygulanan patlatma modelinin, esas olarak basamak patlatması olduğu anlaşılmıştır. Bu kapsamda, çalışılan ocaktaki patlatmalı kazıda durum tespiti amacıyla, öncelikle genel olarak sahada gerekli gözlem ve incelemeler yapılmış, uygulanan patlatmalı kazı modeli incelenmiştir. Geçmiş dönem atım patern ve protokolleri de incelenerek, üretici firmanın açık ocakta geçmişte genelde uyguladığı paternlere uygun 11 adet atım düzenletilmiş, değişik zamanlarda 4 adet titreşim ölçer cihazı ile incelenen yerleşim birimleri istikametinde belirli aralıklarla
konumlandırılmak suretiyle izlenmiştir. Her bir atımda; ölçüm noktaları (4 ayrı cihazın belirli aralıklarla kurulduğu istasyon noktaları), patlatma atım yerleri ve yerleşim bölgesindeki yığma yapıların yer aldığı mahaller aynı istikamette kalacak şekilde sistematik bir yaklaşım izlenerek kayıtlar alınmıştır. İşletme normal üretim faaliyetine geçtikten sonra da ayrıca 2 adet üretim halindeki atımları da benzer yaklaşımla izlenmiş ve spontane olarak 4 ayrı cihazla yine titreşim kaydı alınmıştır. Açık Ocaktaki atımlarda uygulanan patlatma paterni, delik düzeni ve patlayıcı şarjı; şantiye yetkililerince sistematik olarak uygulana gelen şekliyle gözlemlenmiş ve ölçümler bu şekildeki çalışmalara spontane olarak uygulanmıştır. Titreşim ölçümlerine esas olacak söz konusu atımlarda, sadece gerekli kantitatif ölçüm ve gözlemler yapılmıştır. Sahada değişik zamanlarda gerçekleştirilen toplam 13 atım için ölçekli mesafe unsurları kaydedilirken, yer sarsıntısı ve hava şoku ölçümleri de 4 ayrı (1 adet Instantel Minimate Plus ve 3 adet White Mini-Seis Model) titreşim ölçer cihazı ve ekipmanıyla ölçülmüştür. Daha sonra elde edilen ölçüm sonuçları bilgisayar destekli data değerlendirme ünitesine aktarılarak yorumlanmıştır. Titreşim ölçer cihazı ile elde edilen kayıtlar; ülkemizde konuyla ilgili standart ve kriterlerin bulunmaması dolayısıyla, uluslararası standartlarla karşılaştırılarak yığma yapılarda hasar oluşturacak düzeyde olup olmadığı belirlenmeye çalışılmıştır. 3.5. Yerinde Yapılan Ölçüm Sonuçları ve Değerlendirilmesi Konumu, paterni ve patlayıcı tüketimleri, detaylı olarak açıklanan toplam 13 atım sonucunda, kayaç içi titreşimlerin oluşturduğu parçacık hızı, deplasman, ivme ve frekans değerleri, kayıt cihazları ile tespit edilmiştir. Atımlardaki kayıt alımlarında kullanılan 4 jeofon ve hava şokunu ölçen mikrofon belirlenen yönlerde muhtelif uzaklıklı olarak keyfi şekilde (yerleşim birimlerine doğru) seçilen ölçüm istasyonuna yerleştirilmiştir. Ölçülen değerler Çizelge 3 de ayrıntılı olarak verilmiştir. Çizelge 3. Atımlar sonucunda ölçülen titreşimlerin veri kaydı Atım No 1 2 3 4 Titreşim Ölçer Cihaz Modeli En Yüksek Parçacık Hızı PPV (mm/sn) Frekans F (Hz) Ölçüm Sonuçları Hava Gecikme Şoku Başına Toplam N Şarj W (Desibel) (kg) Mesafe R (m) Ölçekli Mesafe SD Mini Mate Plus 8.00 12 128 102 132 13.07 Mini Seis (1455) 0.25 0 112 102 526 52.08 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 102 2485 246.05 Mini Seis (1454) Kayıt Alınamadı* 102 3220 318.83 Mini Mate Plus 1.78 5.6 121 102 382 37.82 Mini Seis (1455) Kayıt Alınamadı* 102 561 55.55 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 102 728 72.08 Mini Seis (1454) Kayıt Alınamadı* 102 4348 430.52 Mini Mate Plus 24.9 5 130 153 51 4.12 Mini Seis (1455) Kayıt Alınamadı* 153 65 5.25 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 153 116 9.38 Mini Seis (1454) 17.27 8.1 *** 153 112 9.05 Mini Mate Plus 10.90 5.8 126 204 118 8.26 Mini Seis (1455) Kayıt Alınamadı* 204 103 7.21 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 204 163 11.41 Mini Seis (1454) 6.86 6.4 *** 204 179 12.53 Mini Mate Plus 24.9 5.2 132 255 99 6.20
Mini Seis (1455) Kayıt Alınamadı* 255 89 5.57 5 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 255 149 9.33 Mini Seis (1454) 19.81 6.8 *** 255 160 10.02 Mini Mate Plus 2.16 2.3 *** 153 55 4.45 Mini Seis (1455) 4.82 6.4 122 153 62 5.01 6 Mini Seis (1457) 24.89 128 *** 153 117 9.46 Mini Seis (1454) 5.84 7.6 *** 153 144 11.64 Mini Mate Plus 9.91 8.8 132 306 81 4.63 Mini Seis (1455) Kayıt Alınamadı* 306 89 5.09 7 Mini Seis (1457) Kayıt Alınamadı* 306 144 8.23 Mini Seis (1454) 4.06 5.7 *** 306 171 9.78 Mini Mate Plus 23.50 5.2 126 204 60 4.20 Mini Seis (1455) 41.65 5.1 *** 204 72 5.04 8 Mini Seis (1457) 53.85 5.9 *** 204 91 6.37 Mini Seis (1454) 25.15 4.5 *** 204 111 7.77 Mini Mate Plus 134 15 139 204 38 2.66 Mini Seis (1455) 44.70 15.5 *** 204 73 5.11 9 Mini Seis (1457) 42.67 12.4 *** 204 88 6.16 Mini Seis (1454) 20.06 9.4 *** 204 108 7.56 Mini Mate Plus 52.80 17 136 255 45 2.82 Mini Seis (1455) 24.38 12.4 *** 255 80 5.01 10 Mini Seis (1457) 23.11 12.1 *** 255 95 5.95 Mini Seis (1454) 13.21 11.9 *** 255 115 7.20 Mini Mate Plus 21.5 14 132 296 52 3.02 Mini Seis (1455) 18.03 12.8 *** 296 87 5.06 11 Mini Seis (1457) 17.78 13.1 *** 296 102 5.93 Mini Seis (1454) 10.41 12.1 *** 296 122 7.09 Mini Mate Plus Kurulamadı** 77 - - Mini Seis (1455) 45.72 16 *** 77 54 6.15 12 Mini Seis (1457) 23.62 11.9 *** 77 73 8.32 Mini Seis (1454) 50.80 16 *** 77 34 3.87 Mini Mate Plus 136 27 109 76 29 3.33 Mini Seis (1455) 104.65 11.1 *** 76 49 5.62 13 Mini Seis (1457) 36.58 18.2 *** 76 69 7.91 Mini Seis (1454) 47.75 13.1 *** 76 84 9.64 * Cihaz kurulum değerlerinin altında oluştuğu için kayıt alınamamıştır.** Cihaz kablosunda meydana gelen problemden dolayı kurulamamıştır. *** Mikrofon bağlanmadı. Atımların Hasar Riski Değerlendirmesi Açık Ocakta patlatmadan kaynaklanan yer titreşim hareketiyle ilgili parametrelerin, özellikle de literatürde genel kabul görmüş olan maksimum parçacık hızının genliklerini, (geçmişe yada geleceğe yönelik) tahmininde eşitlikler kullanılarak bir değerlendirme yapılmıştır. Bu değerlendirmede eşik hasar limiti olarak en olumsuz koşullar düşünülerek, daha muhafazakar limitler öngören DIN 4150 Alman Normu esas alınmıştır. Burada da yapı tipleri için yıpranmış eski yapılarla ilgili kriter düşünülmüş ve ölçülmüş olan değerler genelde yüksek olmasına karşın, titreşim frekansı içinde düşük değerler (10 Hz altı olacağı
kabul edilmiştir) olarak kabul edildiğinde, hasar normuna göre eşik hasar için 3 mm /s lik maksimum parçacık hızı söz konusu olmaktadır. Çizelge 4. Hasar başlangıç limitine göre hesaplanan gecikme başına kullanılması gereken maksimum patlayıcı madde miktarı Yer Ocak Mesafesi Eşik Hasar Başlangıç Limiti Gecikme Başına Kullanılması Gereken Maksimum Patlayıcı Madde Miktarı (kg) (m) (mm/s) %50 Tahmin Hattına Göre % 95 Tahmin Hattına Göre Mahalle 1 2800 3 13900 710 Mahalle 2 3000 3 16000 815 Mahalle 3 3500 3 21800 1110 Buna ilaveten, yine yukarıda elde edilen veriler kullanılarak Çizelge 4 de % 50 ve %95 tahmin hatlarına göre elde edilen miktarların Açık Ocakta yapılan patlatmalarda kullanılması durumunda, değişik mesafelerde elde edilecek maksimum parçacık hızları da Çizelge 5 de verilmiştir. Çizelge 5. Değişik mesafeler için hesaplanan maksimum parçacık hızı Hesaplanan Maksimum Parçacık Hızı, PPV (mm/s) Mesafe (m) Mahalle 1 Yönünde Mahalle 2 Yönünde Mahalle1 Yönünde Mahalle 1 Yönünde Mahalle2 Yönünde Mahalle 3 Yönünde % 50 Tahmin Hattına Göre % 95 Tahmin Hattına Göre 13900 kg 16000 kg 21800 kg 710 kg 815 kg 1110 kg 100 375 415 519 234 257 316 300 76 84 105 58 63 78 500 36 40 50 30 33 40 1000 13 15 18 12 13,3 16,6 3000 2.7 3 3.7 3 3,3 4,1 3500 2.1 2.4 3 2,5 2,7 3,3 Bu veriler ışığında. bu çalışma esnasında yapılan atımların, gerek çok uzaktaki yerleşim birimleri gerekse atıma yakın seçilen diğer istasyonlarda herhangi bir hasar riski taşımadığı anlaşılmaktadır. 4. SONUÇ Nüfus artışı ve kentleşmeye paralel olarak, modern dünyanın ihtiyacı olan büyük inşaat ve tesislerin yapımı ile birlikte endüstrinin ihtiyacı olan maden kaynaklarının üretilerek insanlığın hizmetine sunulması sırasında geçmişte olduğu gibi günümüzde, hatta gelecekte de patlatmalı kazı çalışmalarının kaçınılmaz olduğu bilinmelidir. Bu yüzden; patlamadan kaynaklanan çevre etkilerinin belirlenmesine yönelik yer sarsıntısı ve gürültü ölçümleri büyük önem taşımaktadır. İncelenen açık ocaktaki patlatmalı kazı sırasında titreşim ölçer cihazları ile izlenen 13 ayrı atıma ait toplam 38 titreşim ve hava şoku kayıtlarından elde edilen veriler ışığında ortaya çıkan sonuçlar aşağıdaki gibi sıralana bilinir:
Yapılan atımlarda, ölçekli mesafe hesabında kullanılan gecikme başına düşen en fazla şarj miktarları ve ölçüm istasyonu uzaklıkları Çizelge 3 deki gibi olmuştur. Ölçüm istasyonu seçiminde mümkün olan yakın ve kayıt alabilecek kadar da uzak mesafeler keyfi olarak inceleme konusu yerlerin yönünde tercih edilmiştir. Bazı ölçüm noktaları olarak da çok daha uzak mesafeler olmasına rağmen inceleme konusu olan mahalleler seçilmiştir. Titreşim ölçerle ölçülen maksimum parçacık hızları ve frekansları Çizelge 3 deki gibi sonuçlanmıştır. Titreşim ölçer kayıtlarının, uluslararası kabul görmüş Alman DIN 4150 ve ABD USBM Normuna göre alınan bilgisayar çıktıları, dalga formunu da içerecek şekilde elde edilmiştir. Elde edilen titreşim parametrelerinin (parçacık hızı. frekans vs); USBM ve Alman DIN 4150 normlarına göre yapılan mukayesede, inceleme konusu yığma yapılarda herhangi bir hasar yaratabilecek seviyelerde olmadığı anlaşılmıştır. DIN 4150 Alman Normu na göre, hasar başlangıç sınırı olan 3 mm/s lik maksimum parçacık hızı dikkate alınarak yapılan analiz sonuçları Çizelge 4 de verilmiştir. Buna ilaveten, elde edilen eşitlik kullanılarak Çizelge 4 de elde edilen miktarların Açık Ocakta yapılan patlatmalarda kullanılması durumunda, değişik mesafelerde elde edilecek maksimum parçacık hızları da Çizelge 5 de verilmiştir. Çizelge 4 de verilen değerlendirme sonuçlarına göre, inceleme konusu yapıların bulunduğu mahallelerde yukarıda belirtilen eşik hasar limitinin oluşabilmesi için, söz konusu ocakta yapılan patlatmalarda gecikme başına kullanılması gereken maksimum patlayıcı madde miktarı, %50 tahmin hattına göre, Mahalle 1 için 13900 kg, Mahalle 2 için 16000 kg ve Mahalle 3 için 21800 kg olarak bulunmuştur. Araştırma kapsamında yapılan atımlar ve incelenen ocakta firmaların geçmiş dönemlerde yaptıkları patlatmaların protokolleri incelendiğinde, gecikme başına kullanılan patlayıcı madde miktarının yukarıda elde edilen değerlerden çok daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yukarıda belirtilen miktarların tek bir atımda kullanılabilmesi oldukça fazla deliğin aynı gecikmede ateşlenmesi gerekmektedir. Bu durum ocak koşullarına uygun olmamaktadır. Kaldı ki, yukarıda belirtilen miktarlarda veya bu miktarlara yakın patlayıcı madde, geçmiş dönemlerde kullanılsa idi, inceleme konusu dışında bulunan ve de Açık Ocağa yaklaşık 500 m mesafede olan, köy ile ocak içindeki bina ve tesislerinde yıkıcı ve can kaybı yaratan olayların olması gerektiği, Çizelge 5 de elde edilen maksimum parçacık hızlarından anlaşılmaktadır. Sonuç olarak, basamak patlatması ilkelerinin uygulandığı anlaşılan açık ocaktaki patlatmalı kazı faaliyetlerinin (100-200 m) yakın çevrede bulunan yerleşim birimlerindeki yığma yapılarda hasarlar meydana getirebileceği ancak incelenen bölgedeki yerleşim bölgelerindeki (2800m-3500m) yığma yapılarda ise hasar yaratma riski açısından etkili olamayacağı belirlenmiştir. Patlatmalı kazı faaliyetleri nedeni ile yığma yapılarda hasarların oluştuğu belirtilen bölgede yapılan deneysel ölçümler, arazi ve laboratuar çalışmaları, tespitler ve bölgesel incelemeler sonucu, incelenen yapılarda oluşan hasarların gerçek nedenlerinin ise; Yapıların, yapım tarzı ve tekniğine uygun yapılmaması, Yapı temellerinin yeterli boyutlarda inşa edilmemesi, Temellerin don derinliğinin altında inşa edilmemesi, Bölgede meydana gelen depremler,olabileceği hususu belirlenmiştir. Gelişmiş ülkelerde bu tür çevresel problemlerin çözümüne dönük araştırma programları uzun süreden beri sürdürüldüğü ve muhtelif standartlar ve kriterle oluşturulduğu dikkate
alındığında; ülkemizin bu konuda oldukça yetersiz ve geri kalmış olduğu görülmektedir. Bu nedenle, benzer çalışmaların yaygınlaştırılarak, ülkemiz koşullarına uygun standart ve kriterleri elde edebilmek için üniversiteler ile patlatmalı kazı çalışmalarını yürüten gerek özel sektör gerekse devlet kuruluşları arasında ciddi ilişkiler kurulmalıdır. KAYNAKÇA [1] Costa, E., Silva, V., Ayderes Da Silva. L. A., 1996, Practical Ways to Reduce Environmental Rock Blasting Problems, Environmental Issues and Waste Management in Energy and Mineral Production. SWEMP., Cagliari, Italy. [2] Dowding, C.H., 1985, Blast Vibration Monitoring and Control, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, pp. 119-126. [3] Kahriman, A., 2002, Analysis of ground vibrations caused by bench blasting at Can open - pit lignite mine in Turkey, International Journal of Geosciences Environmental Geology, Springer Press, Vol:41, No: 6, pp. 653-661. [4] Kahriman, A., 2001, Prediction of Particle Velocity Caused by Blasting for an Infrastructure Excavation Covering Granite Bedrock, Mineral Reseources Engineering, Vol. 10, No. 2 205-218, Imperial College Press. [5] Kahriman, A., Görgün, S., Tuncer, A., Karadoğan A.K., 1998, Patlatmalı Kazılardan Kaynaklanan Titreşimlerin Kentsel Yerleşim Alanlarına Etkileri ve Alınacak Önlemler, Jeoloji ve Kentleşme Sempozyumu, İstanbul. [6] Anonim, 1998, Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul. [7] M., Altan, İ.Eren, ve K. Güler, 2002, Yığma Binalarda Taşıyıcı Duvar Düzenlerinin Deprem Davranışına Etkisi Prof. Dr. Kemal ÖZDEN i Anma Semineri-Yapıların Onarım ve Güçlendirilmesi Alanında Gelişmeler, Sayfa : 89-98, İTÜ: İnşaat Fakültesi, İstanbul. [8] Bayülke, N., Depremde Hasar Gören Yapıların Onarım ve Güçlendirilmesi, 5. Baskı, İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi, Yayın No: 15.