Ground control conditions of the mechanized longwall mining at Alpu lignite deposit
Alpu linyit sahasında mekanize uzunayak madenciliği için arazi kontrol şartlarının araştırılması
- Tez No: 496303
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CÜNEYT ATİLLA ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Arazi kontrolü yer altı kömür madenlerninde dört ana ünsurdan biridir. Diğer üçü ise kömürün kesimi, kömürün taşıması ve madenin havalandırmasıdır. Arazi kontrolü tavan kontrolünün yanında, tavan ve taban yollarının duvarlarının stabilitesi, ayna tabanının batması veya kabarması, yürüyen tahkimat tasarımı, arka yukarıda kalan tavanın göçmesi ve yeryüzünde meydana gelen tasmanın tahmin edilmesi işlerini kapsamaktadır. Bu alan geçen 30 yılda gelişmekle birlikte birçok araştırmada önemli rolunu madenciliktede isbat etmişdir. Alpu linyit sahası Türkiye'nin en büyük linyit rezervlerinden biridir ve yakın gelecekte üretilmesi palnmaktadır. Üretilen kömür kurulacak termik santralleri beslemek amaçla kullanılacaktır. Yaklaşık 1,5 milyar ton rezerve sahip olan bu saha ortalama kalori değeri üst damarda 1.950 kcal/kg ve alt damarda kcal/kg dir. Araştırma sahasında ön görülen üretim yöntemi mekanize uzunayaktır. Damar kalınlıkları 0,5 m ile 31,6 m aralıkta değişiklik göstermektedir. Kalın kısımlarda arazi kontrolü mekanize arkadan göçertmeli uzunayakla ve ince damarlarda normal uzun ayak için yapılmıştır. Sahada temel kayaçlar paleozoyik yaşlı metamorfitler ve mesozoyik yaşlı ofiyolitlerden oluşmaktadır. Metamorfik kayaçlar havzanın kuzeyinde ofiyolitik kayaçlarla tektonik dokanaklıdır. Bu tektonik ilişki kuzeyden güneye doğru ekaylı bir yapı şeklinde gelişmiştir. Kıvrımlı, kırıklı ve çatlaklı bir yapı gösteren bu kayaçlarda kesin bir kalınlık söylemek çok zordur. Ancak şistlerin yaklaşık 1000 metre, mermerlerin ise 200 metre kalınlık sundukları gözlenmektedir. Saha zayıf kayaçlardan oluşduğu için sahada üretim esnasında tavanın göçme ihtimali, uzunayak aynasında stabilite durum, tabanın oluşan yükler karşısındaki davranışı ele alınmıştır. Araştırma sahasında arazi kontrolü için izlenen adımlar, kayaçların jeoteknik karekterizasyon, kaya kütle sınıflandırılması, göçme indeksi, gereken yürüyen tahkimat kapasitesi, ayna tavanının taşıma kapasitesi, kritik kesme yüksekliği ve ana galerilerde ve taban yolu tavan yolları için gereken tahkimat sistemlerinin seçilmesi olarak ele alınmıştır. Jeoteknik araştırmalarda sahada dört sondaj yapılmış. Jeoteknik karekterizasyon laboratuvar deneyleri analizi ve loglardan alınan litoloji bilgilerine göre yapılmış. Bu sınıflandırma, kayaçların kömüre göre olan konumları göz önünde bulundurularak yapılmıştır. Jeoteknik karekterizasyon olarak A damarında tavan ve tabanda olan kiltaşı, B damarının tavan ve tabanında olan şeyl, C damarındaysa kumtaşı, kiltaşı ayırt edilmiştir. Kaya kütle sınıflandırması olarak RMR sınıflandırması seçilmiş. Birimler burdada kömür damarına göre konumlandırılmış ve her birim için RMR kaya kütle sınıflandırması yapılmıştır. Sonuç olarak birçok kayaç zayıf kayaç ve bazıları ise orta derecede sağlam kayaç olarak sınıflandırılmıştır. Sahada üretim alternatifleri belirlenmiş ve her alternatif için karşılaşacak durumun şartları araştırılmıştır. Üretim alternatifleri olarak, arkadan göçertmeli uzunayak, topuk bırakılarak yapılan arkadan göçertmeli uzunayak ve normal göçertme olmadan yapılan uzunayak seçilmiştir. Arkadan göçertmeli uzun ayak yönteminde en önemli unsurlardan biri kömürün ve tavanın göçme davranışıdır. Bu araştırmada kömürün göçme davranışı Polonyalı araştırmacılar tarafından geliştirilen yönteme göre hesaplandı ve sonuç olarak kömür ve tavan anında göçecek olan materyal olarak sınıflandırıldı. Ayrıca NIOSH tarafından geliştirilen CMRR tavan sınıflandırma sistemine göre de saha yapılacak muhtemel uzunayakta tavan pozisyonunda olan bütün birimler sınıflandırıldı. Sonuç olarak araştırılan bütün birimler zayıf olarak kabul edildi. Yürüyen tahkimat için gereken kapasite tavandan kopmuş blok metoduna göre yapılmıştır. Bu bloğun yüksekliğini kontrol eden faktör yalancı tavanın yüksekliğidir. Yalancı tavanın yüksekliği, göçük malzemenin kabarma faktörüne göre hesaplanmıştır. Bu hesaplamalarda kömürün kabarma faktörü 1,4 ve tavan ise 1,3 olarak kabul edilmiştir. Hesaplanan yük, güvenlik katsayısı olarak 2,0 katına yükseltilmiştir. Elde edilen yük tabanın taşıma kapasitesini aşmamalı. Hesaplamada alınan kömür dilimi kalınlığı artıkça yükün artışı izlemektedir. Sahada taban zayıf kayaçlardan oluşmakta olup tavan tarafından oluşan yükün bu taşıma kapasitesinin altında olması gerekmektedir. Bu yüzden sahada dilim kalınlığı kontrol eden unsur tabanın taşıma kapasitesidir. Yapılan değişik üretim alternatiflerine göre arkadan göçertmeli yöntemlerde uygulana bilecek dilim kalınlığı 5 ve 6 metre olarak tespit edilmiştir. Normal uzun ayak ise kritik kesme yüksekliğini göz önünde bulundurarak üretim alternatiflerinde tavan oluşan yükün karşısında taşıma kapasitesine sahiptir. Taşıma kapasitesiyle ilgi hesaplamalarda yürüyen tahkimatın ayağında yük dağılımı üçgen dağılım olarak alınmıştır. Arazi kontrolünde bir diğer önemli konu ise aynada olan kömürün göçmemesidir. Bu göçmeler tavanda oluşan yüksek gerilimlerden kaynaklanıyor ve kesim yüksekliği artıkça gerilimler artmaktadır. Sonlu eleman metoduyla yapılan analizlerde değişik ayna yüksekliklerine göre aynada göçme ihtimali olan bölge derinlikleri tespit edilmiştir. Bu derinliklerin günlük ilerleme hızın altında olduğu sürece kesim yüksekliği stabil olarak kabul edilip ve günlük ilerleme miktarından daha çok bir göçme ihtimali olan yükseklikler elenmiştir. Kritik kesme yüksekliği 3 metre olarak seçilmiştir. Madende açılacak olan galerilerde tahkimat seçimi için de sonlu eleman metoduyla tahkimat tasarımı yapılmıştır. Kaya kütlü sınıflandırmaları ve rezervin jeolojik durumu göz önünde bulundurarak ana galerilerin Şeyl formasyonunda sürülmesi önerilmektedir. Tavan ve taban yolları ise kömürün içinde açılacaktır. Açıklık olarak alanı yaklaşık 25 m2 olan bir kesit seçilmiştir. Ana yollar yaklaşık 325 m, tavan taban yolları ise yaklaşık 300 metre derinliktedir. Oluşturulan model bu koşulları göz önünde bulundurarak hazırlanmıştır. Tahkimat sistemi olarak ana galerilerde iksa, çelik hasır ve püskürtme beton seçilmiştir. Çelik tahkimat olarak GI 140 profilleri 0,5 m aralıklarda, çekil hasır olarak 0,01 m kalınlığında ve 0,1 m aralıklarla, püskürtme beton ise 0,12 m kalınlıkta uygulunması önerilmiştir. Tavan ve taban yollarında tahkimat sistemi olarak ana galeriler gibi iksa, çelik hasır, püskürtme beton seçilmiştir. Çelik tahkimat olarak GI 140 profilleri 0,7 m aralıklarda, çekil hasır olarak 0,004 m kalınlığında ve 0,15 m aralıklarla, püskürtme beton ise 0,1 m kalınlıkta uygulunması önerilmiştir. Yapılan değerlendirmelere göre, tavan göçmesini önlemek amaçlı yürüyen tahkimat ilerleme anında tavana basarak ilerlemesi gerekiyor. Ayrıca kesici yükleyici kömürü kestikten sonra yürüyen tahkimat anında ilerlemelidir. Başka bir konu ise, kesme yüksekliğinde kritik kesme yüksekliği göz önünde bulundurulmalıdır. Yalancı tavanın oluşan yükte önemli bir rolü vardır. Sahada planlanacak olan her pano için ayrıca yalancı tavanın jeoteknik açıdan araştırılması ve sınıflandırılması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Ground control is one of the four subsystems of underground coal mining. Beside the roof control, it covers also rib control, floor control, pillar design, shield design, overburden failures and subsidence. Ground control condition of the presumed mechanized longwall mining in study area was taken into the consideration in this study. Ground control condition of the study area was obtained by the following steps. Classification of the geotechnical units, rock mass classification, cavability index, required shield capacity, floor bearing capacity, critical cutting height and support design of gateroads. Geotechnical classification of the strata layers and rock mass classification was done due to the lithology of the boreholes and laboratory test analyses of them. According to layers position to the lignite seam and their lithological data, they separated into the geotechnical units. RMR rock mass classification was applied. Results classified major part of the structure as“poor rocks”and in some cases“fair rocks”. Caving behavior of the roof strata was predicted by polish scientists' method. In addition, by applying the US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) roof rating system in possible roof strata results are compared. In conclusion roof strata is classified as“immediately caving”strata in all production alternative. Required shield capacity was estimated by detached roof method. The caving height, calculated due to the bulking factor of the lignite and roof strata. Low strength floor strata act as a limitation to mining height increasing in all production alternative. Possible mining height was determined as five and six meter at LTCC method. In normal longwall method inside the critical cutting height, floor strata in all production alternatives can provide the required bearing capacity. Required shield capacity in each production alternative is rising by increasing in cutting height. Stability of the coal wall in face analyzed in numerical model at different cutting height. Face daily advance was accepted as two meter per day. In this condition, critical cutting height was determined as three meter. Support design for main road and longwall panel headgate and tailgate was designed in numerical model. As a result, recommended support system in main road is selected as GI 140 profiles with 0.5 m spacing, wire mesh with 0.1 m spacing and 0.01 thickness and Shotcrete with 0.12 m thickness. In headgate and tailgate, support system is selected as GI 140 profiles with 0.7 m spacing, wire mesh with 0.15 m spacing and 0.004 thickness and shotcrete with 0.1 m thickness. To avoid failure during the production supports should be advance with pressure by touching the roof and right after the cutting. In addition cutting height should be control to the critical height.
Benzer Tezler
- Nehir geçiş harekâtının mekanize tabur görev kuvveti seviyesinde modellenmesi ve simülasyonu
Modelling and simulation of river-crossing operations for mechanized task force
AKIN ZENGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu KomutanlığıGüvenlik Bilimleri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. TEVFİK AYTEMİZ
- Yeraltı kömür madenciliğinde alçıtaşlarının yangın barajı malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
ZEKAİ TUNCEL
Doktora
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDİL AYVAZOĞLU
- Heyelanların izlenmesinde esnek hesaplama yöntemleri
Investigation of landslides with soft computing methods
MUSTAFA ACAR
Doktora
Türkçe
2009
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEVFİK AYAN
- Tünellerde ön araştırma zemin iyileştirmesi ve stabilite analizleri
Preliminary investigations, ground treatment and stability analysis for tunnels
MUSA ALPHAN BAHAR
- Yoğun deprem risk bölgesindeki bir okul binasının türkiye bina deprem yönetmeliği 2018'e göre değerlendirilerek güçlendirilmesi
Evaluation and reinforcement according to the turkey building earthquake code 2018 of a school building in the intensive earthquake region
SELMA GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiGümüşhane Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ÇAVDAR