1-BASAMAK PATLATMA TASARIMINDA GÖZ ÖNÜNE ALINMASI GEREKEN ETKENLER. A-Kaya Birimlerinin Malzeme ve Kütle Özellikleri B-Patlayıcı Maddenin Cinsi, Özellikleri ve Dağılımı C-Patlatma Geometrisi
A-Kaya Birimlerinin Malzeme ve Kütle Özellikleri Yoğunluk Basınç, çekme, darbe dayanımları Sismik dalga hızı Empedans (bir kütlenin direnci aynı zamanda onun geçirgenliğidir) Süreksizlik durumu ve kütlesel olarak sağlamlık derecesi Su durumu Elastik modülü (gerilme altında şekil değiştirme) Değişkenlik durumu (homojenlik, anizotropi ve izotropiklik) Sertlik
B-Patlayıcı Maddenin Cinsi, Özellikleri ve Dağılımı Yoğunluk Patlatma hızı Kudret (güç) Hassasiyet Suya dayanım Dona dayanım Gaz özellikleri Patlatma ısısı ve özgül gaz hacmi Depolanma süresi ve şekli
Patlatma Geometrisi Delik çapı, yeri, eğimi ve boyu Delik düzeni Dilim kalınlığı, delikler arası mesafe Basamak aynasının şekli, durumu, yüksekliği, eğimi Sıkılama payı Delik taban payı Şarj şekli, delik içi dağılımı Atım grubu boyutları Yemleme, ateşleme şekli ve düzeni Gecikme tipi ve süresi
Şekil Basamak delik geometrisi
2. PATLATMA VE KIRILMA MEKANİZMASI Patlatma sırasında meydana gelen olaylar 4 zaman evresine ayrılarak incelenebilir 1.evre : Detonasyon 2.evre : Şok ve basınç dalgalarının yayılması 3.evre : Gaz basıncının yayılması 4.evre : Kaya kütlesinin hareket etmesi
2.1. Detonasyon Detonasyon, patlatma olayının başlangıcıdır. Bu aşamada patlayıcı maddenin bileşenleri çok hızlı bir şekilde yüksek basınç ve sıcaklıkta gaza dönüşerek delik duvarını parçalayarak delik çapını bir miktar genişletebilir. Detonasyon un başlangıcında basınç 9-275 kbar, sıcaklık ise 3000-7000 F (1650-3870 c) değerlerine ulaşır. Detonasyon sırasında oluşan basınç genelde detonasyon hızı ve patlayıcı yoğunluğuna bağlı olarak verilir. Detonasyon hızı ise genelde tek değer olarak alınmasına karşın yemleme şarjları ve sıkılama zonlarının bulunduğu yerlerde farklılık gösterir.
2.2. Şok ve Basınç Dalgalarının Yayılması Detonasyonun başlamasından sonra ikinci aşama kaya kütlesi içinde şok ve basınç dalgalarının yayılmasıdır. Patlatma sonucu açığa çıkan gaz hacminin yarattığı basınç kaya kütlesi içinde yayılır. Yayılma şekli, ateşleme noktasının yeri, detonasyon hızı, basınç dalgalarının kaya kütlesi içinde yayılma hızı vb. bazı faktörlere bağlıdır. Örneğin şarj boyu çok kısa ise (şarj boyu, delik çapı oranı 6:1 den az veya eşit)dalgaların yayılma şekli küreseldir. Oran 6:1 den büyük ise silindirik bir yayılma şekli gösterir. Basamak patlatmalarında genelde ateşlemenin delik dibinden başladığı silindirik delikler kullanılır. Bu tip delikte basınç yayılması Şekil 2. de görülmektedir.
Şekil 2. Kayaç İçerisinde Basınç Yayılması
Şekil 3 Patlatma Deliği Çevresi
Delik çeperine etki eden basınç en yüksek değere doğru çok hızlı bir şekilde yükselir ve daha sonra hızla düşer. Genel olarak en yüksek basınç, kırılma, tozlanma ve dalga enerjisinin en yüksek değerde olduğu delik çeperi çevresinde meydana gelir. (Şekil 3) Kayaç içerisinde hareket eden basınç dalgası bir süreksizliğe veya ara yüzeye rastladığında enerjinin bir kısmı süreksizliğe aktarılırken geriye kalanı kaynağa doğru geri döner. Geri dönen enerji miktarı süreksizliğin iki tarafındaki yoğunluk ve ses hızına bağlıdır. Serbest yüzey veya süreksizlikten yansıyan bu basınç dalgası kaya içerisinde bir gerilme kuvveti oluşturur. Bu gerilme kuvveti kayanın gerilme dayanımını aştığında burden bölgesinde çatlaklar meydana gelir.
2.3. Gaz Basıncının Yayılması Basınç dalgasının yayılması sırasında ve sonrasında, yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklıktaki gaz, delik cidarında basınç nedeniyle meydana gelen çatlaklara ve süreksizliklere hızlı bir şekilde yayılır. Bazı araştırmacılara göre parçalanmanın olduğu aşama bu safhadır. Gazın kaya kütlesi içinde izlediği yol kesin olarak belli olmamakla birlikte dayanımın en düşük olduğu yolu izlediği düşünülmektedir. Yani gaz öncelikle kaya yapısında mevcut kırıklar, çatlaklar ve süreksizliklere doğru yayılır. Eğer patlatma deliğimiz yumuşak bir damar veya çatlaklı bir zondan geçiyorsa ve bu damar ile çatlak zonu serbest yüzey ile bağlantılı ise gaz bu zayıflık zonundan sızar. Bu durum parçalanmayı ve kaynın yer değiştirmesini önemli derecede etkiler ve iri bloklar ortaya çıkar.
2.4. Kaya Kütlesinin Hareketi Kırılma ve parçalanma olayının son aşamasıdır. Patlatma sonucu oluşan gerilme basıncı ve gaz basıncı kuvvetlerinin etkisi ile parçalanma tamamlanır ve kaya kütlesi öne doğru hareket eder. Bu hareketin miktar ve şekli de değişik şekillerde olabilir. Örnekleri şekil 4 te görülmektedir.
Şekil4 Kaya Kütlesinin Değişik Durumlarda Hareketi
Peki neden optimize etmeliyiz?
Boyut-Maliyet ilişkisi grafiği
Grafik neyi anlatıyor?
Örneklendirelim! YAPILAN İŞ MİKTARI (Ton) 2.058.438,10 TOPLAM DELİK BOYU (Metre) 49.797,00 TOPLAM MALİYET (YTL) 757.766,22 Özgül delme (Ton/Metre) 41,34 Birim delme (YTL/Metre) 15,22
1 metreden alınan tonaj 41,34 Yani S*B*2,4*1,2 =41,34 S*B = 14,35 S = 1,25 B idi 1,25B*B =14,35 B*B = 11,48 ise Paternimiz B = 3,39 metre S = 4,24 metre imiş
Baştan planlarken paterni 4*3 olsun dedik Tonaj=4*3*1,2*2,4 =34,56 Ton/metre Toplam tonajımız =2.058.438,1 ton idi Kaç metre delmemiz gerekli? 2.058.438/34,56 = 59.561,28 metre delik Daha önce 49.797 metre delmiştik Fark= 59.561,28-49.797 = 9.764,28 metre Metredeki maliyetimiz neydi? 15,22 YTL/metre Ekstra maliyet = 148.612,34 YTL