Geri Dön

Bazı kayaç özelliklerinin kollu galeri açma makineleri ve hidrolik kırıcıların kazı performansındaki etkilerinin incelenmesi

Investigation into the effect of some rock properties on cutting performance of readheaders and hydraulic hammers

  1. Tez No: 100696
  2. Yazar: TURGAY DİNÇER
  3. Danışmanlar: PROF.DR. NUH BİLGİN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1999
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

BAZI KAYAÇ ÖZELLİKLERİNİN KOLLU GALERİ AÇMA MAKİNELERİ VE HİDROLİK KIRICILARIN KAZI PERFORMANSINDAKİ ETKİLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET Son otuz yıldır madencilik ve inşaat sektöründe, galerilerin ve tünellerin hızlı mekanize kazı sistemleri ile açılması büyük bir gelişme göstermiştir. Yeni bir bilim dalı olan kazı mekaniği ise, bu sistemlerin daha verimli tasarımlancurilabilmesinde önemli katkılar sağlamaktadır. Bu durum, kazı işlerinin daha çabuk bitmesi ve maliyetlerin düşmesini beraberinde getirmektedir. Proje mühendisleri yapacakları işleri doğru planlayabilmeleri için kazı makinelerinin performanslarım önceden tahmin edebilmelidirler. Bu nedenlerle, rasyonel kararların alınabilmesinde performans tahmini modelleri önemli bir rol oynamaktadır. Buna rağmen, kayaç yapısının homojen olmaması ve çoğu kere karmaşık yapısı, üniversel bir performans modelinin geliştirilmesini engellemiştir. Bu nedenler rasyonel bir uygulama için tünel veya galeri açılacak formasyonların laboratuvarda kesme deneylerine tabi tutulması; keskiler arası mesafe, kesme derinliği, keski geometrisi gibi değişkenlerin incelenerek, optimum şartların belirlenmesi, bu sonuçlara göre keski kafası tasarımı ve makine seçimi kaçınılmaz olmaktadır. Kollu galeri açma makinelerinin doğru seçiminde en çok kullanılan yöntemlerden birisi Fowell ve McFeat Smith'in önerdiği küçük boyutlu kesme deneyidir. Fakat bu yöntem tünel eğimini ve yeraltı su gelirinin kazı performansı üzerine etkisini göz önüne almamaktadır. İşte bu nedenle, bu tez çerçevesinde bir kollu galeri açma makinesinin performansına tünel eğiminin ve yeraltı su gelirinin etkisinin incelenmesi için Nuh Çimento Hereke Tüneli pilot tünel seçilmiş ve burada detaylı çalışmalar yapılmıştır. Tünelin başlangıçta düz olması ve kuru killi marnda açılması, sonra eğimin 12° olması ve su gelirinin fazla olduğu killi marnlı seviyeye girilmesi, nihayette aynı eğimde ve kuru ortamda marnlı kalkerde tünelin devam etmesi, karşılaştırmalı bir çalışmanın yapılmasını mümkün kılmıştır. Çalışma sırasında yerinde devamlı veri toplanmış ve belirli zonlardan alman kayaç numuneleri laboratuvarda bir seri deneye tabi tutulmuş ve bunların jeomekanik ve kesilebilirlik özellikleri tespit edilmiştir. Sonuçta; Fowell ve McFeat Smith'in önerdiği kazı performans tahmin modeline, tünel eğimini ve yeraltı su gelirini de ilave etmek mümkün olmuştur. Kazı performansını etkileyen en önemli faktörlerden biri de jeolojik süreksizliklerdir. Süreksizliklerin laboratuvarda modellenmesindeki zorluklar, araştırmacıları, yerinde toplanan verileri değerlendirerek ampirik modellerin geliştirilmesine yönlendirmiştir. Bunun yanında NATO-TU Excavation Projesi çerçevesinde tasarımlandırılan ve inşaa edilen tam boyutlu kesme deney seti süreksizliklerin laboratuvarda kısmen de olsa modellenmesi imkanını yaratmıştır. Bu amaçla İstanbul Metrosu Tünellerinden, Trakya Formasyonuna ait birçok numune toplanmış, değişik kalınlıklarda kesilerek, tam boyutlu deney setinin numune kutusuna beton içerisine oturtulmuştur. Bu işlem sırasında betonun, oluşturulan suni süreksizliklerin içine girmemesine özen xnıgösterilmiştir. Beton sadece kesilip hazırlanan numuneleri bir arada tutabilmek için kullanılmıştır. Böylece % 0, 18, 37, 63'lük RQD (kayaç kalite değeri) değerini temsil eden blok numuneler, değişik kesme derinliklerinde ve keskiler arası mesafede, kesme deneyine tabi tutulmuş ve 78 adet deney gerçekleştirilmiştir. Sonuçta jeolojik süreksizliklerin, keskilerin kesme performansı üzerindeki etkileri daha iyi anlaşılabilmiştir. İlk yatırımların kollu galeri açma veya tünel açma makinelerine göre daha az olması, hidrolik kırıcıların tünel ve galeri açımında kullanımını son yıllarda hızla aturmıştır. İstanbul Metrosu Tünellerinin hemen hemen tamamı hidrolik kırıcılarla açılmıştır. Bu tünellerde daha önce yapılan çalışmalarda, hidrolik kırıcıların net kırma hızlarını, kayacın basmç dayanımı, RQD değeri ve kırıcının gücü ile açıklayan bir ampirik model geliştirilmiştir. Proje ve uygulamacı mühendis ise genelde daha az karmaşık modelleri tercih etmektedir. Bu nedenle İstanbul Metro Tünellerinin belirli bölgeleri pilot bölgeler seçilmiş ve buralarda Schmidt çekici ölçümleri yapılmış ve hidrolik kırıcıların performansları ile ilgili veriler toplanmıştır ve bunlar istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, Schmidt çekici okuma değerlerinin hidrolik kırıcıların kazı hızlarının tayininde kullanılmak istendiğinde muhakkak RQD değerlerinin gruplandırılması gereğini ortaya koymuştur. xıv

Özet (Çeviri)

INVESTIGATION INTO THE EFFECT OF SOME ROCK PROPERTIES ON CUTTING PERFORMANCE OF ROADHEADERS AND HYDRAULIC HAMMERS SUMMARY Roadways or tunnel drivages using rapid excavation systems have progressed significantly over the last 30 years, both in Mining and Civil Engineering sectors. Rock cutting mechanics, a new developing science, has been contributing tremendously to more efficient design of these systems leading to higher productivity and lower project cost. One of the most important factors in determining the job duration time of a tunnel or a mining project is the performance of the mechanical excavator used and the prediction of the performance plays a major role in decision making for the contractor. It should be also mentioned that there is not an universally accepted model to predict machine performance for any type of rock formation. The questions concerning the optimum cutter spacing, depth of cut, tool geometry, power and tool layout of cutting heads for special rock formations still need to be studied and evaluated because of non-homogeneous characteristics of rocks. One of the accepted solution for the proper selection of roadheaders is the small scale cutting tests proposed by Fowell and McFeat Smith. They classify the cuttability of the rock formations according the specific energy values obtained from small cutting tests realised in laboratories. However this method does not include any information concerning the effect of the tunnel inclination and water income on the cuttability of the rocks. Within the scope of this thesis Nuh Çimento Hereke Tunnel was chosen to investigate the effect of water income and tunnel inclination on the cutting performance of a roadheader. This gave us a unique opportunity to make a comparative study since the tunnel had three main characteristics. The first part of the tunnel was horizontal with clay-marl formation, the second part was 12° inclined with a high and small water income within clay and marl formation and the third 12° inclined part consisted of dry calcareous marl formations. In situ data were collected continuously during tunnel drivages and rock samples were collected for small scale rock cutting tests including some rock mechanical properties tests. The performance comparison of the roadheader was later made to see the effect of water and tunnel inclination on the machine performance. As a conclusion same recommendations were made for modification to rock cuttability classification made by Fowell and McFeat Smith. One of the main factors effecting cutting machine performance is geological discontinuities. The difficulties of modelling rock discontinuities in the laboratories led the researchers to create empirical models based on insitu investigations. However the full scale cutting facilities obtained through NATO TU excavation xvproject gave us to create a model to investigate the effect of rock discontinuities on the cutting tool performance. For this purpose several rock samples were collected from Istanbul Metro tunnels and these were cut in several thickness to model rock formations having RQD values of 0, 18, 37, 63. These specimen were later cast in concrete blocks to make possible the full cutting tests. The four blocks modelling different geological discontinuities were subjected to a large number of the cutting tests, with different depth of cut and tool spacing using a commercially available rock cutting tool. These tests made possible to understand more clearly the effect of rock discontinuities on the cutting forces and specific energy values. The use of hydraulic impact breakers for tunnel drivages are increasing steadily in mainly fractured rock formations like Trakya formation since the initial investment of these hammers are relatively cheep compared to roadheaders or other tunnel boring machines. They may be used with any type of excavators having hydraulic power. Almost all the tunnel drivages in Istanbul Metro were realised with these impact hammers. A research programme was already realised in these tunnels for the performance prediction model of these machines, which include the power of the machine, RQD and compressive strength values of rock formations. However practicing engineers always prefer to use less complicated models or systems for quick evaluation. For this purpose some pilot tunnels were chosen in Istanbul metro to see the applicability of Schmidt hammer. Several data were collected and Schmidt hammer tests were realised in these tunnels. A statistical analysis was carried out to achieve more realistic conclusion and some recommendations were made to use Schmidt hammer test values for a performance prediction. xvi

Benzer Tezler

  1. Tez No

    393054

    Suggestion of performance prediction models for impact hammer used in Levent-Hisarüstü metro tunnel

    Levent-Hisarüstü metro tünelinde kullanılan darbeli kırıcı için performans tahmini modellerinin önerilmesi

    SHAHABEDIN HOJJATI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DENİZ TUMAÇ

  2. Tez No

    237872

    Kayaçların dayanım ve pertografik özelliklerinin delinebilirliğine etkisinin araştırılması

    Investigations on the effect of strength and petrographic properties of rocks on their drillability

    EREN SOYER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. OLGAY YARALI

  3. Tez No

    276353

    Kayaçların delinebilirlik, aşındırıcılık ve petrografik özellikleri arasındaki ilişkilerin araştırılması

    Investigation on amoung of relationships of drillability, abrasivity and petrografhic properties of rocks

    ANIL KANDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. OLGAY YARALI

  4. Tez No

    127183

    Kollu galeri açma makinelerinin veya benzer makinelerin cevher kazısında kullanımlarının araştırılması

    Investigations into application of boom type machines for mineral excavation

    HAKAN TUNÇDEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NUH BİLGİN

  5. Tez No

    592521

    Kömür ocaklarında kullanılan kollu galeri açma makineleri performansının dolaylı deneylerden tahmin edilmesi

    Estimating the performance of roadheaders used in coal mines from the indirect tests

    MASOUD ROSTAMI GHABANKANDI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAİR KAHRAMAN

Geri Dön