Hidrolik dolgu uygulaması için Zonguldak-Armutçuk çevresi malzemelerinin incelenmesi
Untersuchung des versatzmaterials in der umgebung von Zonguldak-Armutçuk im himblick auf spülversatzverfahren
- Tez No: 39256
- Danışmanlar: PROF.DR. ŞİNASİ ESKİKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1993
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 335
Özet
ÖZET Madencilikte, yeraltı üretim boşluklarında tavan kontrolü için alınacak önlemlerden biri de dolgu uygulaması olmaktadır. Bu uygulamanın değişen şartlara ve amaçlara göre uygulanabilen çeşitli şekilleri bulunmaktadır. Bunlardan, boşlukları kapatma yönünden en uygunu hidrolik dolgu yöntemi olmaktadır. Yangın tehlikesi gösteren kalın kömür damarlarının üretilmesinde bu özelliğin önemi şüphesiz daha da artmaktadır. Bu tezde, TTK Armutçuk Müessesesinde uygulanma aşamasın da olan hidrolik dolgu yönteminde kullanılacak malzeme yönünden çevre olanakları araştırılmış ve seçeneklerin kıyaslamaları yapılmıştır. Birinci bölümde, bölgedeki ilk uygulamada karşılaşılan sorunlar raporlara göre ele alınmış ve ayrıca işletme tanıtılmıştır. ikinci bölümde ise, bu yöntemin Dünya'daki uygulamaları, özellikleri, hesaplama yöntemleri ve yapılan çalışmalar topluca sunulmuştur. Üçüncü bölüm, malzeme temini için çevredeki olanakların ele alındığı, maliyetlerin en aza indirilmesi için yakın ve fazla sorunlu ol mayan malzemelerin arazideki sondajlardan yada etüdlerden yararlanarak incelendiği, numune almanın, hacim-ağırlık bağıntılarının ve ele alınan malzemelerin ince kesit, X-ışınları yansıması, kimyasal analiz ve kil difraktogramlarının incelendiği bir bölümdür. Dördüncü bölümde, ele alınan malzemelerin su geçirimliliği özellikleri üzerinde durulmuş ve yapılan deneyler sonucunda elde edilen neticelere dayanarak ve bilgisayar programlarından yararlanarak, malzemelere özgü geçirimlilik denklemleri elde edilmiş ve irdelemeleri yapılmıştır. Beşinci bölümde, incelenilen malzemelerin, suyla, özel bir karıştırıcıda, belirli hacimsel konsantrasyonlarda karıştırılarak, tasarımlanan ve gerçekleştirilen bir ayak arkası modeline aktarılması esnasında ve sonucunda, hidrolik dolgu yönteminin aksamadan uygulanabilme si için bilinmesi gereken hidrolik eğim, karışım suyunun süzülmesi, sızan malzeme boyutları ve miktarları gibi özelliklerle ilgili olarak elde edilen verilere göre karşılaştırılmaları yapılmıştır. XXV111
Özet (Çeviri)
Eine der Maflnahmen von der Hangendbehandlung im Bergbau ist das Versatzverf ahreri. Als Maftnahme fur die Dachbehandlung bringt es auch einige Vorteile mit sich. Es gibt verschiedene Arten vom Versatzver- fahren; aber im Hinblich auf das Verfüllen der ausgekohlten Hohlraume ist die Spülversatzart von besonderer Bedeutung. Beim Abbau der zur Selbstentzündung neigenden Flöze hat das vollkommene Versetzen der ausgekohlten Raume, das unter anderem die Schleichwetter vermeidet, eine wichtige Bedeutung. Mit hilfe des Spiilversatzes wird aufterdem die Staubbildung verhindert, die Kösten der Bergschaden gesenkt, die Wetterftihrung verbessert, die Standfestigkeit der Abbaustrecken ver- langert, der Wirkungsgrad der Kohlenvorbereitung vergroQert, der Ab- bauverlust verringert und der Gebirgsdruck gleichmaflig verteilt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Umgebung der Schachtanlage TTK Armutçuk im Hinblick auf das Versatzmaterial untersucht, auf der eine Splilversatzanlage zum Projekt praktisch durchgefiihrt werden soil. Durch die Gegebenheiten der Umgebung wurde ein Pilotstreb vorbereitet, in dem das gewahlte Versatzmaterial erprobt wurde. Eine der untersuchten Eigenschaften des Materials war dessen Durch- lMssigkeit. Im Bezug der Durchlassigkeit und seiner KorngrÖ^e wurden Gleichungen ermittelt. Der erste Teil der Arbeit beinhaltet die Probleme, mit denen man von 1961-1967 bei der Erprobung des Spiilversatzes in der o. g. Zone konfrontiert war. Hin und wieder hat man auch Uberlegt, wis die Prob leme zu bewaltigen sind. Schliefllich kamm es zu einem Ergebnis, da/3 die Verarbeitung von zu versetzende Material nicht befriedigend war. Danach wurde das Steinkohlengebiet im Westen vom Schwarden Meer im Himblick auf die Geologie vorzüglich erörtert. Zum Schlufl wurde die geografische Lage, Geologie und die Flb'zbeschaffenheit des Steinkohlen- bergwerks Armutçuk im Deteil untersucht. XXIXDer zweit Teil der Arbeit beinhaltet allgemeine Merkmale des Spülversatzverf ahrens. Unter dessen wurden die Definition, kurze geschichtliche Entwicklung und Vor-und Nachteile des Verf ahrens dargestellt; die Voraussetzungen fiir einen Vorzug diskutiert. Die wichtigen Arbeitsvorgânge des Spülversatzver- f ahrens wurden thematisiert. Die das Verfahren praktisch durchführenden Lander wurden genannt und Ausschnitte Uber deren Ausführung dargestellt. Wahrend die weltweit praktische Erfahrungen durchgesehen waren, wurden die modern anwendende Verfahren mit Bildern erklârt. Die mit diesem Verfahren erreichten Leistungen und die tâglichen Abbaufördermengen tabellarisch zusammengestellt. Au/3erdem wurden die Schwierig- keiten, die beim Ausführen des Verf ahrens aufgetreten sind, diskutiert. Das hydraulische Profil, das beim Funktionieren der Anlage eine gro/je Rolle spielt, wurde angeschnitten und theoretisch behandelt. Dieser Abschnitt endet mit dem Kosten- verfahren einer Splilversatzanlage. Der dritte Abschnitt umfa/jt die örtliche Gegebenheiten im Himblick auf die Materialversorgung. Aufgrund dessen wurde das weltweit verwendete Versatzmaterial und dessen Eigenschaf- ten untersucht. Da das Versatzmaterial von der Annahmestelle bis zum Verwendungsort einige Verarderungen erfMhrt, ist die Feststellung der Einfluyjgrönen von besonderer Bedeutung. Hier wurden nicht nur die Materialeigenschaften behandelt, sondern dabei auch die örtliche Gegebenheiten berücksictigt. Au/jerdem wurden die Vorbereitung des Versatzmaterials, dessen hydrau lische Förderung und die Voraussetzungen von zu verfüllenden Hohlraumen hier behandelt. Anschlienend wurden die Material eigenschaften einzel ausflihrlich behandelt. Die ehemalige Einnahmestelle des Versatzgutes, die Bergehalde, der Velibey- Sandstein und Quarzsand, Kalkstein-und Konglomeratgebiete einzel in-situ im Deteil untersucht. Urn die Menge, Entfernung zum Bergwerk und das Brechen des Versatz-materials und deren Eigenschaften ausflihrlich festzustellen, wurden Proben genommen. Nach den Versuchbedingungen sollte man in unterschiedlichen Perioden Proben nehmen. In diesem Zusammenhang wurde eine graphische Darstellung vorbereitet, aus der die erforderliche Probemenge nach dem grö/jten Korndurchmesser zu entnehmen war, urn die Menge zu bestimmen. Dabei wurde der Rohrdurchmesser in Bezugnahme auf die Korngrö/je nicht auner Acht gelassen. Die bei der Probeentnahme erforderlichen Bedingungen und die Probemenge nach vorgesehenem Versuch sind tabellarisch zusammengestellt. Anschlie/jend wurden die proben genommen und die Stufen dieser Arbeit beschrieben. XXXAuf dem Gebiet, wo Sandstein und Quarzsand vorkommen, wurden Messungen mit Schmidt Hammer durchgeflihrt, urn die geeignete Stelle fur das Material festzustellen. Die Ergeb- nis dieser Messungen und die Me/jstellen mit tabellarischer Zusammenstellung wurden angegeben. Die mit Schmidt Hammer durchgefuhrten Versuche wurden bei den Velibey-Sandsteinen und Karbon-Sandsteinen ausgefuhrt. Als nâchste stufe wurden die Korngro/3e des Versatzmaterials analysiert und die parametrischen Grcyjen festgestellt. Die mechanische Analyse wurde nass und trocken durchgeflihrt. Die feinen Fraktionen wurden hydrometrisch analysiert. Nach den Zersetzungsindexen hat man versucht, das Verhalten des Mate rials beim Wasser zu bestimmen. Die Ergebnisse sind als Tabelle und Kurve dargestellt worden. Au/jerdem wurde die Beziehung zwischen Masse und Volumen des Versatzmaterials ermittelt und graphisch dargestellt. Die Feuchtigkeit, in- situ Hohlraumverhâltnisse und spezifische Volumenmasse der einzelnen Proben wurden durch Versuchen festgestellt und die Durchschnittswerte ermittelt; Messungen für die spezifische Volumenmasse wurden durchgeflihrt. Die Proben wurden mikros- kopisch untersucht und fotografiert. Die Mineralart, -menge und die Tonmenge im Versatzmaterial mit dem Verfahren von X-Strahlen bestimmt. Nach diesen Untersuchungen wurden die Durchlâssigkeit und Zusammendrückbarkeit des Versatzmaterials in diesem Abschnitt behandelt. Das Versatzmaterial wurde mit Hilfe von Versuchen iiber die Durchlâssigkeit untersucht und deren kurve bis zu einer bestimmte Grenze graphisch dargestellt. Die unregel- mâssigen Stellen der kurven wurden als die Endgrenze der turbulenten Strömung bewertet. Eine hohe Durchlâssigkeit beim Spiilversatz, das heint eine gewisse turbulante Strömung wird als Normalfall angenommen. Die Beziehung zwischen dem Hohlraumverhâltnis und der Durchlâssigkeit zeigt uns, dan der Zusammendruck das Verhalten des Versatzmaterials beeinflu/jt. Der fiinfte Abschnitt beinhaltet die Durchführung der untersuchten Versatzmaterialien in einem Strebmodel. Nachdem das Versatzmaterial mit einem Durchmischverfahren konzentriert worden ist; wurde es in das Strebmodel geführt. Mit hilfe des Models können die Durchlâssigkeit des Gemenges, die Material- menge und der grcyjte Korndurchmesser ausführlich erlâutert werden. Unterdessen wurden die örtlichen Bedingungen wie Temperatur, atmosphârischer Druck, Feuchtigkeit festgestellt. Mit der Heranziehung des Verhaltens vom Versatzmaterial XXXIhinter dem Streb-das hei/jt an der Aufgabestelle-ist es möglich, zu einer realistischen Lösung des Problems zu erlangen. Abschie/Jend wurden die Untersuchungen der um die Schachtanlage Armutçuk beschaffenen Versatzmaterialien bis zu Ende durchgef ührt. Bei der Anwendung der Karbonsands teine und Sande kommt demzufolge zum Teil Schlamme zustande, falls sie mit oder auch ohne Wasser be- nutzt werden. Andererseits beinhaltet manche seiner Schichten grob- körnige Quarzkieselsteine. Mit zunehmender Tiefe ist eine Zunahme an deren Festigkeiten festzustellen. Der Anteil quartzhaltiger Schotter vermehrt sich, wobei es zur Verschlei/jzunahme führt, falls der Sandstein mit auf der Sohle befindlichen Konglomerat eine Ver- wendung findet. Es ist allgemein bekannt, dayj die Waschberge aus dem Hangenden, Liegenden und den Bergemitteln stammen. Da sie sich mit grobkörnigen Material bef inden, werden sie unter Berücksichtigung der Rohrabmessung und Absetzung zerkleinert. Der feinkörnige Anteil im gefilterten Wasser wird bei der Förderung des Sand-Wasser Gemisches in den alten Mann grbVjer. Die Herabsetzung der Wassermenge vergroy3ert die Abset zung in unerwunschten Stellen. Diese Situation wiirde den Durchflu^ des Versatzgutes im Rohr verhindern. Ein weiteres Zerkleinern des Versatzgutes auf feinere Körnung, um eine Absetzung zu unterbinden, wurde die Feinanteil im Wasser heraufsetzen. Durch die verhâltnis- mâ/jige Grobkörnung des Versatzgutes soil eine hohe Durchlâssigkeit gewahrleistet werden. Das gefilterte Versatzgut bildet jedoch hin ter dem Streb eine vergrb'rterte Böschung. Die unterschiedliche Gesch- windigkeit des Versatzgutes am Rohrmund verursacht eine ungleich- mMrtige Ablagerung. Das führt hinter dem Streb bei Selbstentzündung der Kohle, durch Hereinbrechen der mit Kohle gelagerten Dachsshicten, nicht zu einem gewunschten Ergebniss. Velibey Sandsteine und die quartzhaltige Sande zeigen sich mit unterschiedlichen Festigkeiten. Im Himblick auf die Gewinnung des Versatzgutes unterscheidet sich zwei der Schichten von den anderen. Das erste von denen bildet die jüngste Serien. in den Grenzzonen dieser Schicht ist jedoch tonartig feinkörniges Material festzustel len. Mit Hilfe von X-Strahlen kann man sich von dem Einflu/j der Nachbarschichten ein Bild machen. Bei der Förderung des mit Wasser gemischten Versatzgutes in den Alten Mann stellt man fest, da/j ein hydrophilisches Charakter zeigt. xxx 11Die zweite Schicht der Velibey Sandsteine und quarzhaltiger Sande hat einen weichen Aufbau, infolgedessen ist ihre Gewinnung leichter. Die DUhnschliffbilder zeigen, da^j die Bröckelung bei mittel und fein- kornigen Sandsteinen Uberdurchschnittlichen Werten liegen. Nach Powers Rundungsgeometrie liegen die kugelformignahen Korner dicht beieinander. Die aus diesen Schichten genommenen und untersuchten Proben haben hoch iibereinstimmende Werte von der Durchlassigkeit gezeigt. Das Wasser im Gemenge klârt sich sehr rasch und das iibrige verdunstet. Die geringen Feststoffe im geklarten Wasser ist hierider wichtige Vorteil. Im Hinblick auf den Vorrat zeigen die Untersuchun- gen, dan sogar nur die Schichten in Alacaağzı ausreichende Versatzgut flir die Betriebsdauer besitzen. xxxi 11
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