Geri Dön

Dekapaj için ekskavatör – kamyon sisteminin incelenmesi ve seçimi – TKİ Soma Eynez sahası örnek çalışması

Investigation and selection of shovel – truck system for overburden removal – a case study of TKİ Soma Eynez field

PDF İndir

  1. Tez No: 555248
  2. Yazar: HACI AHMET GEZGİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SELAMET GÜRBÜZ ERÇELEBİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Madencilik, büyük ekipmanlar kullanıldığı için yüzlerce milyon dolarlık yatırım gerektiren sermaye-yoğun bir endüstridir. Bu yatırımların içerisinde en büyük bölümü hem sabit hem de işletme giderleri %60'lara varan toplamıyla yükleme ve taşıma sistemi oluşturmaktadır. Günümüzde yükleyici ve taşıma sistemlerinden en yaygın olarak kullanılanlarından bir tanesi ekskavatör ve kamyon sistemleridir. Yükleyicinin yapmış olduğu iş; basamakta gevşetilmiş malzemeyi kepçesinin içerisine tam olarak doldurup yanına yaklaşan kamyonun damperine boşaltmaktır. Kamyonlar ise bu malzemeyi içeriğine bağlı olarak önceden belirlenmiş yerlere taşımak ve kasayı boşaltarak bu döngüyü tekrarlamaktan ibarettir. Bu sistemin yaygın olarak kullanılmasının nedenleri çalışma esnekliği, basitliği, koşullara göre uyumluluğu ve sistemin herhangi bir elemanının arızalanmasında işine devam edebilme kabiliyetidir. Madenin ömrü boyunca malzeme yükleme ve taşıma sistemlerinin belirli aralıklarla yenilenmesi gerekmektedir. Bu yenilenmeye neden olan sebepler arasında maden işlerinin sürekli çalışmasından oluşan makine yıpranması, malzemenin fiziksel özelliklerinden ve maden yollarının etkisinden doğan makine arızalanmaları yer almaktadır. Kazı ve taşıma sisteminde ekipman seçme işlemi zorlu bir problemdir. Bunun nedenleri arasında seçilecek olan ekskavatör ve kamyon türlerinin madenin bilinemeyecek derece karmaşık doğası yer almaktadır. Maden yollarının özellikleri, ekipman kullanım oranları, hava şartları, ilerleyen madenlerde artan döküm sahası mesafesi, gibi değişken parametreler her maden ocağına uygun uygulanabilir kesin çözüm üreten bir ekipman türü seçim yönteminin oluşturulmasını kısıtlamaktadır. Ekipman seçme probleminin ana amacı yıllık belirlenmiş olan kazı miktarını en uygun şekilde gerçekleştirebilecek türde, sayıda ve kapasitede ikili sistemi belirleyip, bunu gerçekleştirebilecek sistemin toplam giderinin en düşük olmasıdır. Ekskavatör iş miktarı kazı hedefine ulaşmak için bilinmesi gereken bir parametredir. Ekskavatör iş miktarının belirlenmesi gerekli olan ekskavatör sayısını direk planlanan kazı miktarına bölünmesi ile bulunmaktadır. Bu değişken kepçe hacmi ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Kepçe hacminin artması gerekli olan ekskavatör sayının azalmasına ve doğrudan kazı miktarını belirlemede en önemli değişkendir. Bir diğer değişken ise ekskavatör döngü süresidir ve kepçe hacmi ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Daha sonra, kullanılacak kamyonun iş miktarını ve sayısını belirlemek için ekskavatör verileri ile beraber, sahadaki mesafeler ve bunlara bağlı kamyon döngü süresi yer almaktadır. Kamyon döngü süresi genellikle altı adet evre içermektedir. Bunlar sırası ile yükleme alanında; bekleme, yükleme, dolu gidiş ve döküm sahasında; bekleme, boşaltma ve boş dönüştür. Bu veriler hem kesinlik hem de sabitlik olarak doğası gereği bütün maden ömrü için sabit değildir, değişkenlik içermektedir. Bunların nedenleri arasında maden yolu dirençleri, yol sürtünme katsayıları, yol eğimi, lastiğe gelen yuvarlanma direnci, kamyon operatör tecrübesi, hava koşulları ve öngörülmesi güç beklenmedik afetler yer almaktadır. Ancak maden sahasında gerçekleştirilen zaman ölçüm analizleri ve sahadaki yol durumunun incelenmesi daha gerçekçi kamyon iş miktarına ulaşmaya ve buna bağlı gerekli olan kamyon sayısını belirlemekte hataya daha az yer vermektedir. Ekipman seçiminde günümüze kadar pratik çözümler sunmuş bazı yaklaşımlar maden literatüründe yer almaktadır. Bunlar arasında en yaygın olan yöntemler ise matematiksel programlama, simülasyon ve sezgisel yöntemlerdir. İlk yöntem olan matematiksel programlama bir amaç fonksiyonu oluşturularak bunu bazı kısıtlar ile sınırlandırıp, en optimum çözümü elde etmeyi amaçlamaktadır. Bu yöntemde amaç fonksiyonu genellikle işletme giderlerimi azaltmayı hedeflemektedir. Bunun için oluşturulan fonksiyonlar her bir kombinasyon için irdelenerek kısıtlar gereğince çözümü verebilecek en optimum seçime ulaşmayı elde eder. Kısıtlar arasında genellikle ekskavatör kullanılabilirliği, yıllık üretim hedefi, kamyon ile ekskavatör eşleşmesi, her iki ekipmanında boş durma zamanlarını azaltmak, ekskavatör çalışma yerini belirleme, kamyon yönlendirme olasılıklarını çözümleme gibi kısıtlar yer almaktadır. Bir diğer yöntem ise simülasyon programlarını kullanarak gerçek maden operasyonlarını bilgisayar ortamında taklit etmektir. Bunun için gerekli olan süreçlerden bir tanesi değişkenliği olan parametrelerin olasılıksal yoğunluk fonksiyonlarını elde etmek ve sistemin akış sürecini doğru olarak belirtmektir. Eğer süreci ve verileri doğru olarak girilmesi gerçekleştirilirse, o maden sahasına uygun olası senaryolar bilgisayar ortamında değerlendirilerek en uygun çözümü ulaşmayı sağlayıp kararları daha etkili vermeyi kolaylaştırmaktadır. Burada en yaygın kullanılan yöntem ekskavatör – kamyon sistemini için ayrık olaylı simülasyon tekniğidir. Her bir olay ayrık olarak tanımlanarak bir akış döngüsü oluşturulur ve değişkenlerin örneğin yükleme süresi, dolu gidiş süresi, ekipman iş miktarı gibi sisteme olasılık yoğunluk fonksiyonu olarak eklenir. Daha sonra sistemin kullanımı ve verimi olası senaryolar ile karşılaştırılır. Bir diğer yöntem ise sezgisel olarak ekipman seçimini yapmaktır. Burada öncelikli olarak ekskavatör iş miktarı belirlenir ve sayısı hesaplanır. Daha sonra kamyon iş miktarı ekskavatöre bağlı olarak belirlenerek gerekli olan sayı bulunur. Ekskavatör ve kamyonun en uygun birlikte çalışılabilirliği eşleşme faktörü ile hesap edilmektedir. Bu faktörün bir olması en uygun birlikteliği, birden düşük olması ekskavatörün boşta kalma süresinin artmasına ve birden büyük olması ise kamyonların kuyrukta bekleme süresinin artmasına neden olmaktadır. Ekipman giderlerinin belirlenmesi için yaşam döngüsü süresi yöntemi kullanılmaktadır. Burada giderler iki tür olarak görülmektedir. Bunlardan satın alma ile oluşan amortisman, faiz, vergi, sigortalama sabit giderleri, diğeri ise operasyon ile zamanla değişkenlik gösteren tamir-bakım, yakıt, yağ, lastik, elektrik ve operatör ücretlerinden oluşmaktadır. Amortisman, ekipmanların, aşınma, yıpranma veya eskime payını ifade etmektedir. İşletmeler kullanmak üzere aldığı maddi duran varlıkları normal şartlarda bir yıldan daha uzun sürelerde kullanırlar. Bu nedenle, maddi duran varlıkların ekonomik ömrü boyunca gider yazılması gerekir. Bu değer sabit lineer ilk satın alma değeri ile hesaplanmıştır. Faiz gideri ise yıllık yüzde 10 miktar kullanılarak hesap edilmiştir. Diğer satın alma türleri ise yıllık amortisman giderinin küçük yüzdelik kısmı ile çarpılarak hesap edilmiştir. Operasyon giderleri ekipmanın satın alınmasında sonra ekipmanın iş yapabilmesi için harcanması gereken zorunluluklardır. TKI sahasının mevcut ekipmanların operasyon giderleri gerçek veriler kullanılarak hesap edilmiştir. Önerilen ekipmanların operasyon giderleri ise yine eski başka maden sahalarının giderlerini kullanılarak yapılmıştır. Bu giderlerin ekskavatör ve kamyon sayıları ile çarpılarak kazı miktarına bölünmesi ile oluşan birim gider ekipman seçiminde bir kıyas olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, TKİ ELİ Soma Eynez aynasında hali hazırda çalışan halatlı ekskavatör ve dekapaj kamyonlarının performans analizi yapılmıştır. Bunun için yukarıda bahsedilen geleneksel yöntem kullanılmıştır. Geleneksel yöntem formülleri Python programı kullanılarak bir genel kod yazılmıştır. Kodun içeriğinde ekskavatör ve kamyon teknik bilgilerini içeren bir veri tabanından gerekli bilgiler aktarılmıştır. Bu bilgiler sayesinde ekskavatör iş miktarı, gerekli olan ekskavatör miktarı, kepçe sayısı, kamyon döngü süresi, kamyon saatlik iş miktarı, gerekli olan kamyon sayısı ve uyum faktörü yer almaktadır. Ekipman birim gider hesabı da ayrıca kodun içerisinde yer almaktadır. Buradaki birim giderin belirlenmesi için satın alım giderleri ve işletme giderleri içermektedir. Formüller için gerekli olan veriler maden bilgilerinden ve sahada yapılan zaman ölçüm çalışmalarından elde edilmiştir. Maden sahasının ekipman değiştirmesinin altında yatan iki tane neden vardır. Bunlardan bir tanesi mevcut ekipmanların yirmi beş yıldan fazla süredir çalışmalarını gerçekleştirmeleri ve olumsuz hava koşullarında mevcut ekipmanların maden yollarında yaşadıkları problemlerden ötürü işi bırakma zorunda kalmalarıdır. Bu yüzden bu çalışma ile daha küçük kapasiteye sahip farklı ekskavatör ve kamyon sistemleri ile gerekli olan kazı işlemini yapabilecek sistemler karşılaştırılmıştır. Burada önerilen iki adet ekskavatör ve iki adet kamyon sistemi verileri gerçek maden sahalarından elde edilmiştir. Hesaplamalar için yine farklı bir Python kodu yazılarak, mevcut ekipman ile önerilen sistem karşılaştırılmıştır. Mevcut sistemde dekapaj işlemini en uygun olarak 3 adet ekskavatör ve 20 adet kamyon gerekli olduğu hesap edilmiş ve sistemin uyum faktörünün mükemmele yakın olduğu bulunmuştur. Önerilen ekipman sistemi için ise 7 adet ekskavatör ve 27 adet kamyona ihtiyaç olduğu hesap edilmiş ve sistemin uyum faktörünün birden düşük çıkmaktadır. Bu durum sistemdeki ekskavatörün bekleme süresinin artmasına neden olacaktır ancak kamyonların verimi yüzde yüze ulaşmaktadır. Ayrıyeten, maden ekipmanlarının sayısının artmasına rağmen birim üretim gideri %18 oranında azalma göstermektedir. Sonuç olarak etkili ve etkin dekapaj işlemini devam ettirmek için madenin eski ekipmanları önerilen sistem ile değişikliğe gitmesi hem mevcut ekipmanların olumsuz havalarda işi bırakma problemini çözecek hem de aynı işi daha düşük maliyet ile gerçekleştirebilmesini sağlayacaktır.

Özet (Çeviri)

Mining is a capital-intensive industry that requires hundreds of million-dollar investment in large equipment. Mine loaders and trucks are the most important mining equipment for material loading and hauling. The equipment selection of overburden removal is a complex problem that have been studied to come up with a robust solution strategy. An overview of the current studies reveals that heuristic method used in the selection of fleet can still be used to get good results of size and number of shovel and truck system. Also, life cycle costing technique can be used to determine the unit production of system including ownership and operational costs. This thesis aims to replace the current shovel-truck system working at TKI ELI Soma Eynez section for the overburden removal with a new smaller size in capacity mining equipment. For this reason, heuristic method approach formula has coded using Python with achieving desired annual production target with minimum unit cost of possible shovel-truck matching. Firstly, current mine system performance has investigated using real field data including cycle time of both shovels and truck in their processes, then a pre-defined suitable shovel-truck type information has gathered. After that, proposed mine fleet productivities, required numbers, matching factors, and unit cost results are obtained from the code. A comparison of current and proposed system has done using the result of heuristic method. Based on the result, smaller in capacity fleet can save up to 18% of unit cost even though total quantity of new system (7 number of shovels and 27 numbers of dump trucks) is higher than the current system (3 number of shovels and 20 number of dump trucks). As a conclusion, the current system can effectively and efficiently be replaced with proposed system in order to reduce the unit production cost and maintaining the annual stripping target.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    259712

    GLİ Tunçbilek açıkocak işletmesinde matemetiksel programlama yöntemiyle işgücü planlaması üzerine bir araştırma

    A research vion manpower planning with mathematical programming method at the GLI Tunçbilek open pit coal mine

    ADEM GÖREN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Maden Mühendisliği ve MadencilikDumlupınar Üniversitesi

    Maden İşletme Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NECMETTİN ÇETİN

  2. Tez No

    315228

    Konya-Ilgın Çavuşçu linyit sahasının bilgisayar destekli tasarımı ve planlaması

    Konya-Ilgin Çavuşçu lignite field computer aided open pit design and planning

    KUANYSH DAUTOV

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELAMET G.ERÇELEBİ

  3. Tez No

    57967

    Bir açık işletme kömür ocağında üretimde kullanılan ekipmanların verimlilik analizi

    Başlık çevirisi yok

    NURAY TOKGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. AYHAN KESİMAL

  4. Tez No

    215888

    Dekapaj işlerinde kullanılan iş makinelerinin yenilenmesi zamanına yönelik maliyet analizleri

    The cost analysises of the heavy construction equipment for excavation at the time of renewal

    MERİÇ BARÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Makine MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. YUSUF ZEREN

  5. Tez No

    564105

    Garp linyitleri işletmeleri açıkocaklarında makina ekipman verimliliğinin analizi

    Analysis of machine equipment efficiency in open pits of western lignite corporation

    MAHMUT ERGÜN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Maden Mühendisliği ve MadencilikKütahya Dumlupınar Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEM ŞENSÖĞÜT

Geri Dön