YERALTI KAZILARINDA MEKANİZASYON MECHANICAL EXCAVATION IN UNDERGROUND WORKINGS

Benzer belgeler
ÖZGEÇMİŞ Doç. Dr. OLGAY YARALI

G.L.İ. TUNÇBİLEK LİNYİT MADENİNDE KULLANILAN GALERİ AÇMA MAKİNASI KAZI PERFORMANSI İLE KAYAÇ ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

O.A.LBEYPAZARI BÖLGESİ KAYAÇLARININ KAZILABİLtRÜK TAYİNİ

KAYAÇLARIN AŞINDIRICILIKLARINJN KESKİ DAVRANIŞLARI ÜZERİNE ETKİSİ

Hidrolik Kazıyla Mekanik Kazıma Birlikle Uygulanması

KESKİ GEOMETRİSİNİN SPESİFİK ENERJİ DEĞERİ ÜZERİNE OLAN ETKİSİNİN İNCELENMESİ Investigation of the Effect of Chisel Tool Geometry on Specific Energy

KAYALARIN DELİNEBİLİRLİĞİNİ ETKİLEYEN JEOLOJİK ÖZELLİKLER. Adil ÖZDEMİR

Kaya Zemin Sınıflamaları Parametre Seçimi Şev Stabilite Sorunları. Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

MADEN VE TÜNEL KAZILARINDA MEKANİZASYON

HAZİRAN JUNE 2000 TAM CEPHELİ TÜNEL AÇMA MAKİNELERİNDE MAKİNE ÇAPI İLE BAZI TASARIM PARAMETRELERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLERİN İRDELENMESİ

ÖZGEÇMİŞ Doç. Dr. OLGAY YARALI

Kayaç Özelliklerinin Keski Aşınmasına Etkileri

KOLLU GALERİ AÇMA MAKİNELERİNİN SEÇİM KRİTERLERİ VE ZONGULDAK HAVZASINA UYGULANMASI MAD 618 MADENCİLİKTE ÖZEL KONULAR-II DERSİ ÖDEVİ

KAYA KÜTLESİ SINIFLAMALARI

MADEN VE TÜNEL KAZILARINDA MEKANİZASYON

Kayaç kazılabilirliğinin tayini için taşınabilir kayaç kesme deney aletinin geliştirilmesi

JEOLOJİK SÜREKSİZLİKLERİN ve YANAL BASINÇLARIN KESKİLERİN KESME PERFORMANSI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

İstanbul Eyüp Tünelinde Galeri Açma Makinesi ile Elde Edilen Sonuçlar ve Bunların Maden Mühendisliği Açısından Önemi

ÖZGEÇMİŞ. : Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü 67100, Zonguldak. :

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

KAYAÇ KAZILABİLİRLİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİNDE CCS TİP MİNİ DİSK KESKİ KULLANILMASI. Ramazan ÇOMAKLI, 2 Cemal BALCI

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

İSTANBUL HALİÇ TÜNELİNİN SÜRÜLMESİNDEN ELDE EDİLEN SONUÇLAR

MECİDİYEKÖY-MAHMUTBEY METROSU

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ DERSİ LABORATUVARI. ( Güz Dönemi) NOKTA YÜK DAYANIMI DENEYİ

SCHMIDT SERTLİĞİ İLE KESİLEBİLİRLİK PARAMETRELERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLERİN İNCELENMESİ

ĐSTA BUL TEK ĐK Ü ĐVERSĐTESĐ FE BĐLĐMLERĐ E STĐTÜSÜ KAYAÇ KAZILABĐLĐRLĐĞĐ Đ TAYĐ Đ ĐÇĐ TAŞI ABĐLĐR KAYAÇ KESME DE EY ALETĐ Đ GELĐŞTĐRĐLMESĐ

STATISTICAL APPROACH FOR THE ESTIMATION OF EXCAVATION SPEED IN THE İSTANBUL METRO EXCAVATIONS

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. TUĞRUL ÜNLÜ

S. Yaşar ve A. O. Yılmaz Karadeniz Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Trabzon

GALERİ AÇMA MAKİNALARININ SEÇİLMESİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER

Kollu galeri açma makinelerinin cevher kazısında kullanımının araştırılması

MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN VE TÜNEL KAZILARINDA MEKANİZASYON LABORATUVAR DENEY FÖYÜ

MEKANİK KAZI MAKİNELERİNİN TİTREŞİM ANALİZİNDE KESKİ KUVVETLERİNİN ANALİTİK YÖNTEMLE HESAPLANMASI

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KÜÇÜKSU TÜNELLERİNDE KOLLU GALERİ AÇMA MAKİNESİNİN PERFORMANS TAHMİNİNİN ARAŞTIRILMASI

HİDROMEKANİK VE MEKANİK KESİCİLERİN ÇEŞİTLİ KAYAÇLARDA PERFORMANSLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Kaya Kütlesi İndisi Sistemi (RMI)

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

ĐSTA BUL TEK ĐK Ü ĐVERSĐTESĐ FE BĐLĐMLERĐ E STĐTÜSÜ DEĞĐŞĐK KAYAÇ VE DĐSK KESKĐLERĐ KAYAÇ KAZILABĐLĐRLĐĞĐ ÜZERĐ E ETKĐSĐ Đ ARAŞTIRILMASI

Kazılabilirlik Tayininde Aşınma ve Aşınma indeksleri Abrasivity and Abrasivity Indices for Determination of Excavability

G. FİZİKSEL ÖZELLİKLER (ISRM, 1977) Set Olarak (Yoğunluk + Gözeneklilik + Nem Oranı)

Bomlu kazı makinalarının stabilite analizi için geliştirilen yeni bir yöntem

Asma işletmesi Yeraltı Delik Delme İşlerinde Kullanılan Burguların Performansını Etkileyen Faktörler

KAYA MEKANİĞİ DENEYLERİ

Mekanize kazı makinalarının seçiminde küçük ve tam boyutlu kazı deneylerinin karşılaştırılması

Bu ders notunun çıkarılmasında değerlendirilen ve okunması tavsiye edilen kaynaklar

SAHA BİLGİLİ-II DERS NOTLARI Hafta ( ) -

LABORATUVARLARINDA YAPILAN DENEY, ÖLÇÜM VE ANALİZLERİN 01 OCAK ARALIK 2012 DÖNEMİ FİYATLARI (KDV HARİÇTİR)

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs 2002

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. YADİGAR VASFİ MÜFTÜOĞLU

ÇATI KONSTRÜKSİYONLARINDA GAZBETON UYGULAMALARI Doç.Dr.Oğuz Cem Çelik İTÜ Mimarlık Fakültesi Yapı Statiği ve Betonarme Birimi

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

NOKTA YÜKLEME DAYANIM İNDEKSİ TAYİNİ. Bu deney, kayaların nokta yükleme dayanım indekslerinin tayinine ilişkin bir deneydir.

S. Yaşar, A. O. Yılmaz, M. Çapik Karadeniz Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Trabzon

S. Yaşar, A. O. Yılmaz, M. Çapik Karadeniz Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Trabzon

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. YADİKAR VASFİ MÜFTÜOĞLU

Tüneller Yrd. Doç. Dr. Sercan SERİN

ENDİREKT (DOLAYLI) ÇEKME DAYANIMI (BRAZILIAN) DENEYİ

KÜÇÜK BOYUTLU KAYA KESME DENEYİNİN TAŞINABİLİR BİR KESME SETİNDE UYGULANMASI

ENDÜSTRİYEL VE DOĞAL HAMMADDELER BİRİMİ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ADANA

ENDÜSTRİYEL VE DOĞAL HAMMADDELER ANALİZLERİ

Anıl ERCAN 1 Özgür KURUOĞLU 2 M.Kemal AKMAN 3

A-Kaya Birimlerinin Malzeme ve Kütle Özellikleri B-Patlayıcı Maddenin Cinsi, Özellikleri ve Dağılımı C-Patlatma Geometrisi

TTK ASMA-DİLAVER KÖMÜR ÇEVRE KAYAÇLARININ CERCHAR AŞINDIRICILIK İNDEKS ÖZELLİKLERİNİN VE MEKANİK KAZILABİLİRLİKLERİNİN İRDELENEMSİ

ELİ Eynez Bölgesi M2 Marnının Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Mekanize Kazı Bakımından İncelenmesi

Ders Notları 3 Geçirimlilik Permeabilite

ÖZGEÇMİŞ Doç. Dr. OKAN SU

INS4812 İNŞAAT MAKİNELERİ Arş. Gör. Dr. Hande ALADAĞ

2. Zonguldak Kömürlerinin Briketlenmesi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Araştırma Fonu Projesi, , Proje Yöneticisi, 1996.

JEO302 Kaya Mekaniği

SELÇUK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Zonguldak Havzası'nda galeri açma makinası kullanımının araştırılması

T.C SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Seyrantepe Yaya Tünelleri Seyrantepe Pedestrian Tunnels

NEVŞEHİR BÖLGESİ TÜFLERİNİN KAZISINDA KOLLU GALERİ AÇMA MAKİNELERİNİN KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI. A. Emre DURSUN 1, M.

ZEMİN MEKANİĞİ DERS NOTLARI

YENİLME KRİTERİ TEORİK GÖRGÜL (AMPİRİK)

ÜSKÜDAR-ÜMRANİYE-ÇEKMEKÖY METRO TÜNELİNDE KULLANILAN PASA BASINÇLI TÜNEL AÇMA MAKİNESİNİN (EPB-TBM) PERFORMANS ANALİZİ

XXV. Sayı No. Volume Cilt. Haziran June MADENCİLİK. Developments in Hydromechanic Mining. Hürriyet AKTAŞ (*) ÖZET ABSTRACT

Uluabat Kuvvet Tüneli Projesindeki Segment Üretimi

KAYAÇLARIN AŞINDIRICILIKLARININ ÜÇ FARKLI DENEY YÖNTEMİYLE DEĞERLENDİRİLMESİ DETERMINATION OF ABRASIVENESS OF ROCKS WITH THREE DIFFERENT TEST METHODS

Tünel Açma işlerinde Paralel Delik Düzeni İle İlgili n

Maden İşletmeciliğinde Üretim Verimliliği Çalışma Grubu

2. MİKRO İNCELEME ( PETROGRAFİK-POLARİZAN MİKROSKOP İNCELEMESİ)

N.A. Akçın ZKÜ Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Zonguldak. E. Akkaş Maden Y. Müh. Serbest, Zonguldak

OTOJEN ÖĞÜTMEYİ ETKİLEYEN KRİTERLER

ÖZGEÇMİŞ Prof. Dr. HASAN GERÇEK

E-Berk. Makine Metalürji. Tünel Teknolojileri

MÜHJEO 2017: Ulusal Mühendislik Jeolojisi ve Jeoteknik Sempozyumu, Ekim 2017, ÇÜ, Adana

KAYA MEKANİĞİ DENEYLERİ

Büro : Bölüm Sekreterliği Adana, 22 / 04 /2014 Sayı : /

ADANA BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2014 Yılı DÖNER SERMAYE FİYAT LİSTESİ

INM 305 Zemin Mekaniği

JEO 302 KAYA MEKANİĞİ

1 GERİLME-BİRİM DEFORMASYON

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İnşaat Mühendisliği Bölümü. TÜNEL DERSİ Ergin ARIOĞLU İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ M ÇEŞİTLİ UYGULAMALAR. Yapı Merkezi AR&GE Bölümü

ÖZGEÇMİŞ HASAN GERÇEK

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

GAL-SİLOPİ ASFALTİTLERİNİN GAZ İÇERİĞİ, KENDİLİĞİNDEN YANMA RİSKİ VE KESİLEBİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Transkript:

YERALTI KAZILARINDA MEKANİZASYON MECHANICAL EXCAVATION IN UNDERGROUND WORKINGS Nuh BİLGİN H ANAHTAR SÖZLÜKLER Roadheadcr, TBM Tam cepheli Tıınel Açma Makinesi Mekanize Kazı,Cerchar Aşındıncılık indeksi, Schımazek Aşındırıcılık indeksi ÖZET Bu tebliğde, yeraltı kazılarında mekamzasyonun nasıl geliştiğine kısaca değinilmiş, mekanize sıstemleıın avantaj ve dezavantajlarından bahsedilmiştir Roadheadei \e 1BVTleım seçim krıteılerı ıçm geliştirilen modeller detaylandııılnnştn Uygulamadan bazı örnekler venleiek mekanize sistemlerin perfoımanslarmın nasıl kestıı ilebileceği özetlenmiştir ABSTRACT In this article, historical development of mechanical excavation systems are briefly given and advantages and disadvantages of these systems are summarized Diffeient models to pi edict the loadheader and TBM performances, cuttei consumption and optimum cuttei head design aie explained in detail "Pi of Di ITU Maden Fakültesi 49

1. GİRİŞ Son elli yılda dünya nüfusunun, beklenenden çok daha hızlı bir şekilde artması.büyük şehirlerde yapılan yer alt kazılarım hızlandırmıştır. Kanalizasyon şebekeleri, metro vs. için planlanan tünellerin emniyetli, ekonomik ve hızlı açılabilmeleri ise mekanizasyonu gündeme getirmiş ve bu konudaki çalışmalar artmıştır. Bugün artık 7-8 m çaplı bir tünelde, eğer mekanize sistemler gereği gibi seçilmişse günde 30-40 m'lik ilerlemeler olağan karşılanmaktadır. Bir çok durumda şehirleşmenin getirdiği problemlerin çözümünde yer altı yapılarının hızlı kazısı ve bir an evvel devreye sokulmaları esas alınmaktadır. Çok özel koşulların dışında, şehirlerin altında delme patlatma kazı yöntemine müsaade edilmemesi roadheader veya tam cephe tünel açma makinelerinin (TBM) kullanılmalarını ön plana çıkartmaktadır (Şekil 1,2,3). Bu tür kazı makinelerinin kazılacak formasyona uygun seçilmemden ise kazı maliyetini beklenenin çok ötesinde artumjakta bazenda proje bitim sürelerini kabul edilemeyecek sürelere çıkartmaktadır (1). Bu nedenle proje fizibilite çalışmaları sırasında laboratuvarda yapılan tam boyut kazılabilirlik deneyleri önemini gittikçe arttırmıştır. Roadheader 1 1er Macaristan'da I950*de ilk olarak kömür ocaklarında kullanılmalarından beri büyük teknolojik gelişmelere uğramışlardır. Masif formasyonlarda üst kullanım sınırı 500 kg/cm 2 iken bugün bu sınır 900 kg/cm"ye kadar çıkmıştır, kınkh ve çatlaklı formasyonlarda ise 1500-1600 kg/cm 2 'ye kadar basınç dayanımına sahip kayaç formasyon lan ekonomik olarak kazılabi I inektedir (2). Kesici kafanın, arma dik veya paralel hareket etmesi kazı verimini önemli ölçüde etkiler (3). Tambur şeklindeki kazıcı kafalar (arma dik hareket), spiral (arma paralel hareket) şekilde tasarımlandırmış kesici kafalara nazaran sert formasyonlarda daha verimli kazı yapabilmektedir (Şekil 4). Buna rağmen, Şekil 5 den de görüldüğü gibi tambur tipi kesici kafaya sahip roadheaderlerde keski sarfiyatı daha fazla olmaktadır. Roadheaderler sert formasyonlarda kesici kafaya gelen reaksiyon kuvvetlerim dengelemek ve makine gövdesinin stabilitesini sağlamak üzere güçlerine bağlı olarak daha ağır yapılmaktadırlar (4). Jeolojik süreksizliklerin fazla olduğu durumlarda ise şildli makinelerin kullanılması kaçınılmaz olmaktdadır. TBM lerin ilk uygulamaları ise roadheader'den sonra olmuştur. Şekil 6'de görüldüğü gibi, 1970 lerden sonra teknolojik gelişmelerin bir sonucu olarak TBM lerin performansları senelere bağlı olarak gittikçe artmıştır (5). TBM 1er bugün en sert kayaçlarda bile başarı ile kullanılmaktadır. Basınç dayanımı 2500 kg/cm 2 olan bir granit formasyonunda, 7 m çapında bir makine günde kolaylıkla 8-9 m'lık kazı hızlarına ulaşabilmektedir Makine arkasındaki -50-

-51-

erektörler yardımı ile, prekast segmanlar kolaylıkla yerleştirilebilmekte ve ikinci bir kaplama işine gerek kalmayabilmektedir. Mekanize sistemin en büyük avantajlarmdan biri de, kazı, pasa nakliyesi ve tahkimat sistemlerinin bir birlerinden bağımsız olarak sürekli yapılabilmesidir. Tektonik yönden aktif olan jeolojik birimlerde çift şiltli makineler, makine sıkışmadan, kazının sürekli olarak yapılabilmesini sağlamaktadır. Killi, akıcı ve sulu zeminlerde arın basıncının, sulu veya basınçlı hava ile dengeledikten sonra, kazırım yapıldığı şiltli makineler son 7-8 senede teknolojik olarak büyük gelişim göstermişlerdir. Bu tür uygulamalarda yer üstü taşınanları en az olmaktadır. Konu uzun ve karmaşık olduğu için burada sadece değinilmekle yetinilecektir. 2. MEKANİZE KAZI SİSTEMLERİNİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI Mekanize kazı sistemlerinin, delme-patlatma yöntemine nazaran en önemli avantaj larmdan biri, kayaç formasyon lartmn kırılıp çatlamaması ve aşın sökülmenin en az olmasıdır (Şekil 7). Buna bağlı olarak tahkimat masraftan önemli ölçüde azalmaktadır (6) Şekil 8 ve 9, İsviçre Teknoloji Enstitüsü araştırmacı lan ndan Dr.H.Wanner'in bir araştırmasını özetlemektedir. Tünel açılmadan önce arazi basınçtan, p karşı basınçla dengelenmekte, tünel açıldıkça deformasyon zamana bağlı olarak artmaktadır (6). Şekil 7'de görüldüğü gibi iç sürtünme açısı 35, kohezyonu c= 1-2 kp/cm 2. Elastisite modülü '=(4-5)x]0 6 kp/cm 2 olan bir kayaç formasyonunda 1000 m dennlikte açılan 4m çaplı bir tünelde, kabul edilebilir deformasyon 40 mm ise, TBM. için yapılan kaplama beton hesabında dizayn kriteri olarak 25 kp/m 2 'lık,t25 kp/m 3 Tık bir basınç almak gerekmektedir. Bu da TBM uygulamalarında, kaplama masraflarının klasik tünel açma yöntemlerine kıyasla ne kadar azalabileceğini kanıtlamaktadır. Lugano yakınlannda aynı formasyonda açılan iki tünel buna tipik örnektir TBM ile açılan tünelde her 100 m için 9 tavan cıvatası gerekirken delme patlatma yöntemiyle açılan tünelde tavan civatası sayısı 100 m için 31'e çıkmıştır, her 100 m ilerleme için ilk yöntemde 5 çelik iksa gerekirken diğer yöntemde bu sayı 25 olmuştur (6). Bunra rağmen jeolojik süreksizliğin fazla olduğu formasyonlarda, şiltsiz bir TBM'de Şekil 10'de görüldüğü gibi olumsuzluklar y aş an ab ilmekte, sık sık göçük olayları olmakta ve.»riperler tünel cidarlarına gömülerek ilerlemeyi aksatmaktadır -52-

Şekil G 7 m Çapında \ v ılan Tüllülerde Senelere Gore IBM lenn Performanslarının Gelişmesi ( ) Şekil 7 IBM \e Delme PaıUmn>einen ıu t Viuı Sckl1 s Dengc Bisinu (PI u Daorma^on ( Sï Tünellerdi El dienen Bolçtlcr &J Vasin&iki ll^ki (' ) Şekil ') Denge Basıncı (P) ve Dde Tirgon (& ArnMiulakı İlişki (<>) Ş^kıl 10 >ılhızhır l BMde Jeolojik Surtk-azlıklcnn Flkhi (dl

Balta limanı tünelinde benzer bir durum ortaya çıkmış,makineden yararlanma oranı %7 1ère kadar düşmüştür (7). Bu nedenle makinenin seçimi ve tasarımında, jeolojik süreksizliklerin Önemi büyük olmaktadır. Şekil ll'de görüldüğü gibi arazinin kendi kenidini tutma özelliği makine ilerleme hızına bağlı olarak L mesafesi (LI+L2+L3) içersinde ise, şiltsiz makinelerin seçimi uygun olabilmektedir. Kazı aynası (A) stabil değilse düz kesici kafalar daha uygundur. B ve C bölgeleri göçükten etkilenebilecek uzaklıktaysalar, tektonik hareketlere göre tek şiltli veya çift şiltli TBM 1er daha verimli sonuçlar vermektedir. Birçok durumda D bölgesine kazı esnasında koyulan prekast segmanlar, ikinci bir kaplamayı gerektirmeyebilmektedir. TBM veya roadheader uygulamalarının diğer avantajları, hızlı kazı hızı, zemin titreşimlerinin minimum olması, emniyet, sürekli pasa nakli ve tahkimat sistemlerinin kullanılabilmesi ve havalandırma kolaylığıdır. Mekanize sistemlerin en büyük dezavantajı ilk yatırımlarının yüksek olması, makinelerin nakil ve montaj süreleridir. Bugün bir roadheader'in fiyatı kullanılma durumuna güç ve ağırlığa bağlı olarak US$ 700.000 ile 2.000.000 arasında TBM'in fiyatı ise US$ 2.000.000 ile 8.000.000 arasında değişmektedir. 3. ROADHEADER'LERİN SEÇİM KRİTERLERİ Herhangi bir kazılabilirlık sınıflamasında, kayacın dayanım özellikleri jeolojik süreksizleri içerin kütlesel özellikler ve keskilerle kayaç kütlesinde aktarılabilecek güç göz Önüne alınmalıdır. Bugüne kadar birçok model üzerine çalışılmış buna rağmen birkaçı uluslararası düzeyde kabul görmüştür. Bunlardan önemli görülen 3 ayn yönteme aşağıda değinilecektir. 3.1. Pilot Kazı Setinde Yapılan Karot Kesme Deneyleri 1987'da Montreal'da toplanan, Uluslararası Kaya Mekaniği Cemiyeti (ISRM) kazılabilirlık sınıflama komisyonu üyeleri, Newcastle Üniversitesi Karot Kesme Deneyim standart deney olarak önermişlerdir (8). Bu yöntem uzun yıllar Iaboratuvar ve in-situ deney sonuçlarına dayanılarak geliştirilmiştü" (9,10). Laboratuvarda, şekil 12'da görüldüğü gibi karotlar kesme deneylerine -54-

$ &/ //- fi/f TBM'de Jeolojik Süreksizliklerden Etkilenebilecek Bölge Şekil 12, Laboratlivarda Yapılan Karat Kesme Deneyi (9. 10) -55-

Şekil 13 Raadheadeı Kazı Hızı ite Lahoraîmaı Spesifik Sneıjı Değeı len Arasındaki İlişki (9,10) -56-

tabi tutulmakta, keskilere gelen FC, ve FN kuvvetleri, buna ilaveten de birim hacimdaki kayacı kesmek için gerekli enerji olarak tarif edilen spesifik enerji (SE t MJ/m 3 ) tespit edilebilmektedir. Böyle bir deney seti Î.T.Ü. Maden Fakültesi, Maden Müh. Laboratuvannda mevcuttur. 90 kw kesme gücünün altındaki makineler için uygulama sının 10 MJ/m 3, 90 kw kesme gücünün üzerindeki makinelerde ise uygulama sının 15 MJ/m 3 alınmaktadır. Ayrıca Şekil 13'den de görüldüğü gibı,spesifik enerjiye bağlı olarak orta ağır ve ağır makinelerde kazı hızı hesap edilebilmektedir. Bu yöntem, kayaç kütlesi Özelliklerini ve aynaya aktarılabilecek kesme gücünü tam yansıtmadığı için eleştirilmektedir. 3.2. Laboratuvarda Yapılan Tam Boyut Kesme Deneyleri Teorik olarak, net ilerleme hızı, makine kesme gücü ve spesifik enerji arasında aşağıdaki bağıntı mevcuttur. (1) Bu bağıntıda K.H, deneyin yapıldığı keskilerle donatılmış roadheader'in net ilerleme hızıdır. Günlük ilerleme hızının bulunması için günlük çalışma vardiyası ve makineden faydalanma oram göz önüne alınmalıdır. G, roadheader'in kazı gücü, SE ise laboratuvar tam boyut kesme deneylerinden elde edilen spesifik enerji değeridir. K kayaç kütlesinin özelliklerine bağlı olarak 0,4-0,8 arasında değişen bir katsayıdır. 3.3. Yerinde Yapılan, Ölçmelere Dayanarak Geliştirilen Modeller Fowel va arkadaştan Şekil 14'de görüldüğü gibi RMR sınıflama sistemine bağlı olarak, orta ağırlıktaki roadheader için bir performans tahmin grafiği geliştirmişlerdir. Bu grafikte 3 bölge tarif edilmiştir (11). 1 inci bölge de, formasyonun tamamen parça dayanımı hakimdir, 2 cı bölgede kayacm parça dayımının etkisi kayaç kalitesi düştükçe artmaktadır, 3. cü bölgede ise, kayaç kütle özellikleri makine performansına tamamen hakimdir. Bu yöntem sadece orta ağırlıktaki makınelen için geliştirilmiş, uygulaması unıverselleştinle memıştır -57-

Şekil 14. RMR Sini (lama Değerleri ile OrU Ağırlıktaki Roadheaderlerin Kazı Hızı Arasındaki İlişki ( 11) Keskiler arası izin optimum mesafede kopması s/p oranı Şekil 15 Spesifik Enerjinin Optimum Keskiler Arası Mcsafe/Kcsme Derinliği Oranı (s/p) ile Değişimi -58-

Diğer başka yaklaşımda ise istanbul'da açılan kanalizasyon tünelleri temel alınarak, makine performansının ve kayaç kütlesi özelliklerinin yerinde tespit edilmesi, çok katlı regresyon analiz yöntemleri kullanarak bir model geliştirmesi' şeklinde olmuştur. (12,13). Yöntem diğer uygulmalarla desteklenmiş ve sonuçlar genelleştirilmiştir. Bu model USA'da Maden (SME) Mühendisleri Odasının 1992 yılında yayınladığı Maden Mühendisliği El Kitabın'da standart yöntem olarak tavsiye edilmektedir (14). Bu modelde makine performansı, kayaç kütlesi kazılabitirlik indeksi ve makine kazı gücü arasında aşağıdaki bağıntı vardır. y = JC x 0.31 x 0.97 r (2) Bu bağıntıda, Y- Roadheader'in net kazı hızı (mvh), K= Roadheaderin'in kesme gücü (HP). kayaç kütlesi kazılabilirlik indeksi = kayaç basınç dayanımı, MP = kayaç kalite değeri. 4. TBM'LERİN SEÇİM KRİTERLERİ TBM'lerin performanslarının hangi kayaç formasyonunda nasıl değişeceği, kesici kafanın tasarımının nasıl olması gerektiği en iyi Şekil 17 de gösterilen tam boyut kesme deney serinde yapılan deneylerle kestirilebilmektedir. Bu deney setinde tam boyutlu disklere gelen kuvvetler ve spesifik enerji tespit edilmekte, yukarıda verilen (1) nolu bağıntı ile de TBM'lerin net kazı hızlan hesap edilebilmektedir. Bu tür bir deney seri "NATO Science for Stability" programı çerçevesinde NATOTU Excavation projesi için İTÜ Maden Mühendisliği Laboratuvarlan'nda inşaa edilmektedir. Şekil 15 ve 16 dan görüldüğü gibi her bir kayaç formasyonu için optimum spesifik enerjiyi veren bir keskiler arası mesafe, makine itme kuvveti ve tork söz -59-

Şekil 16 TBM'lenn Perfoımansında Hei lerne Hızının Makine, itme Kuvveti, Spesifik Eneıjı ve Torkîle Değişimi (17) Şekil 17 Disk Keskıleıını Tam Boyutta Şekil 18 Cetchaı Aşındıııcılık Test Denendiği Bu Pilot Kazı Seti Cihazı (15) -60-

konusudur. Her bir formasyon için ayn ayn tespit edilen bu grafikler yardımı ile kazılacak formasyon için en uygun TBM seçilebilmektedir. 5. ROADHEADER VE TBM'LERDE KESKİ SARFİYATININ ÖNCEDEN BELİRLENMESİ VE MALİYETLER Çok sert ve aşındırıcı formasyonlarda keski sarfıyati kazi maliyetini önemli ölçüde etkileyebilmektedir. Bu nedenle tünel fizibilite çalışmalan sırasında, keski sarfiyatını önceden belirlemek önemli olmaktadır. Bu iş için ise laboratuvarda kayaçlann Cerchar veya Schimazek aşındıncılık indeksleri bulunmalıdır. Cerchar aşındıncılık indeksi Şekil 18'de görülen bir cihazla ölçülür. 1 nolu mengeneye sıkıştınlan kayaca 10 kg'lık bir kuvvetle sivri çelik bir uç bastınlır ve 1 cm çekilir. Uç üzerindeki aşınma yüzeyi mikroskop altında ölçülür ve her bir 1/10 mm'lık aşınma bir birim indeks olarak tanımlanır. Şekil 19,20 ve 21 den 'de görüldüğü gibi Cerchar Aşındıncılık indeksi ile Moh's sertliği, kayaç kuvars miktan ve roadheader'lerdeki pik sarfiyatı arasında lineer bir ilişki vardır. Schimazek aşınma indeksi ise aşağıdaki bağıntı ile hesap edilebilmektedir (16). (3) Bu bağıntıda; F = Schimazek aşındıncılık indeksi, Q = Aşındırıcı minerallerin eşdeğer kuvars yüzdesi, <j t = Kayacın çekme dayanımı (kg/cm 2 ) ve d = Aşındırıcı minerallerin ortalama tane çapı (cm). Şekil 22 ve 23'den görüldüğü gibi, roadheader uygulamalarında Schimazek aşındıncılık indeksi keski sarfiyatı ve keski maliyetleri arasında çok açık ilişkiler vardır. (3,17). Şekil 24'de ise kayaç basınç dayanımı ve kayaç aşmdırıcılı'na bağlı ulaıak TBM uygulamalarında m 3 kazı başına disk maliyeti -61-

Cerchar aşındırıcı lık indeksi Ktnars mıktan Şekil 19 Cerchar Aşındıncılık tndcksı ılc Şekil 20 Kuvars Mıktan ılc Cerchar Aşındıncılık Mohs Sertliği Arasındaki İlişki (15) tndcksı Arasındaki İlişki (15) Cerchar aşındırıcı lık indeksi Sekil 2l Cerchar Aşındıncıiık tndcksı ılc Keski Sarin atı Arasındaki ilişki (1) Schımazck aşınma indeksi F Şekil 22 Schımazck Aşınma indeksi ıfe Roadhcadcrlcrdckı Keski Sarfiyatı Arasındaki Itışkı (3) Schımazck indeksti-, Basınç dayanımı MPa Şekil 23 Ka\acm Basınç Dalanımı, Schımazck Aşındıncılık İndeksi Keski Sarfiyatı \c Keski Malışetı Arasındaki İlişki (ti) Şekil 24 TBM U>gulamalanndam' Kazı İçin Disk Mahsctı (s) -62-

verilmiştir. Buradan da görüldüğü gıbi.basınç dayanımı 2000 kg/cm 3 olan çok aşındırıcı bir kayaç formasyonunda 70 m 2 kesitli bir tünelde keski maliyeti m ilerleme basma 1000 $*a kadar çıkabilmektedir (5). 6. SONUÇLAR Yeraltı kazılarında mekanizasyon uygulmalan son 25 senede büyük gelişmelere sahne olmuş ve bunun yanında da birçok problemleri yanında getirmiştir. Roadhear veya TBM seçimi için fizibilite çalışmalan sırasmda yapılacak detaylı çalışmalar uygulamanın getireceği riskleri ortadan kaldırmaktadır, özellikle laboratuvarda gerçekleştirilen tam boyut kesme deneyleri pahalı ve zahmetli olmalarına rağmen uygun seçim ve tasarım için önemle tavsiye edilmektedir. KAYNAKLAR 1. FOWELL, R.J., The Mechanics of Rock Cutting, Comprehensive Rock Engineering, Pergamqn Press, 1993, pp. 155-176. 2 BÎLGlN, N., İnşaat ve Maden Mühendisleri İçin Uygulamalı Kazı Mekaniği, Birsen Yayınevi, 1989, s. 192 3. GEHRJNG, K H, Roadheaders - A Cutting Comparison, Tunnels and Tunnelling, November, 1989, pp 27-30 4. BİLGİN, N., SEYREK, T., ERDİNÇ, E., Kuzey ve Güney Haliç Projeleri örneği ve Tünel Açma Makinelerinin Seçimi İçin Bazı Yeni Kriterler, 2. Ulusal Kaya Mekaniği Sempozyumu, Ankara, 5-7 Kasiml990, s. 113-133. 5. ROBBÏNS, R.J, Tunnel Machines in Hard Rock, Civil Engineering for Underground Rail Transport, Butterworth Scientific Ltd. Surrey, V.K, 1990 6. WANNER, H., Rock Mass Classification for Tunnel Boring Machines, Congress of Tunneling, Düsseldorf, 1981, pp. 365-382. 7. BİLGİN, N, NASUF, E, ÇIĞLA, M, Stability Problems Effecting the Performance of a Full face Tunnel Boring Machine in İstanbul Baltalunam Tunnel, Assesmenl and Prevention of Failure Phenomena m Rock Engineeiiiig, Balkama 199**, pp 501-506 -63-

8. PAMFORD, W, E., Minutes of the Meetingof ISRM Commission on boreability, cuttability and drillability, Montreal, 1987. 9. McFEAT, S., FOWELL, R.J., Rock Property Testing and the Cutting Performance of Tunneling Machines, Tunnels and Tunneling, March 1977, pp 29-32. 10. McFEAT, S, FOWELL, R.J, The Selection and Application of Roadheaders for Rock Tunneling, Proceedings of Rapid Excavation and Tunnelling Conference, 1979 U.S.A, Vol. 1, pp 261-279. 11. JOHNSON, S.M, FOWELL, R.J, A Rational Approach to Practical Performance Assessment for Rapid Excacation using boom-type tunnelling machines, Proceedings Twenty-Fifth Symposium on Rock Mechanics, USA, 1984, pp. 759-766 12. BÎLGÎN, N., SHAHRIAR, K, Roadheaders in Istanbul, Golden Horn Clean-up Contributes Valuable Data, Tunnels and Tunnelling, 1988, pp41-44. 13. BÎLGÎN, N., SEYREK, T, ERDİNÇ, E., SHAHRIAR, K, Roadheaders Glean Valuable Tips for Istanbul Metro, Tunnels and Tunnelling, October 1990, pp. 29-32. 14. BREEDS, CD, CONWAY, J.J., Rapid Excavation, Chapter 22.1 SME Mining Engineering Handbook, USA, 1992, pp. 1871-1907 15. WEST, G, Rock Abrasiveness testing for tunnelling, Int. J. Rock Mech. Min. Sei and Geomech. Abstr. Vol 26, No. 2, 1989, pp. 151-160. 16. SCHIMAZEK, J, KNATZ, H, The Influence of Rock Structure on the Cutting Speed and Pick Wear of Heading Machines, Glückauf 106, pp. 274-278. 17. MAIDL, R, HANDKE, D Application Areas for Modern Boom - Type Roadheaders of Vaorious Power Classes in Tunnelling, World Tunnelling, April 1989, pp 47-50 -64-