Zonguldak havzası kömür çevre kayaçlarının öğütülebilirlikleri ile bond iş indeksine göre kazılabilirliklerinin incelenmesi
The investigation of grindability of Zonguldak basin coal environment rocks and their excavability according to the bond work index
- Tez No: 923583
- Danışmanlar: PROF. DR. OLGAY YARALI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 193
Özet
Yeraltı madencilik faaliyetleri kapsamında sürülen galerilerin daha ekonomik açılması için kullanılacak olan mekanize kazı makinalarının (kollu galeri açma makinası, elektro hidrolik delici, vb.) seçimi ile performans tahmin analizlerinde kullanılabilecek ve makine enerji tüketimi konusunda fikir verecek yeni yöntemler geçmişten günümüze araştırılmaktadır. Bu yöntemlerin araştırıldığı çalışmalarda dikkat edilmesi gereken parametrelerden bir tanesi de öğütme işlemi ve öğütmede harcanan enerjinin belirlenmesidir. Madencilik sektöründe öğütme işlemleri enerji tüketimi açısından önemli yer tutmaktadır. Öğütme işleminde verimi arttırmak, enerji sarfiyatının azalışı ile ifade edilir. Bu çalışmada kayaçların öğütülebilirliği ve kazılabilirliği ile diğer parametreler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Bu bağlamda 24 farklı kömür çevre kayacı (kumtaşı, silttaşı) üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Kayaç örneklerinin hepsi kırıntılı, sedimanter kökenlidir. Kayaçların öğütülebilirliğini belirlemek için Hardgrove öğütülebilirlik indeksi (HGI) deneyi, kazılabilirliğini belirlemek içinse Bond iş indeksi (Bwi) deneyi yapılmıştır. HGI ve Bwi ile diğer parametreler arasındaki ilişkilere bakabilmek için, dayanım, sertlik, delinebilirlik ve aşındırıcılık deneyleri yapılmıştır. Ayrıca 14 kayacın petrografik analizleri gerçekleştirilerek, petrografik özelliklerle ile öğütülebilirlik ve kazılabilirlik arasındaki ilişkilere bakılmıştır. Dayanım olarak tek eksenli basınç dayanımı (σc) ve Brazilian çekme dayanımı (σt) deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kayaçların sertlikleri Equotip sertlik deneyi (ESD) ile bulunmuştur. Delinebilirliği belirlemek için S20 kırılganlık deneyi ve SJ Sievers minyatür delme deneyleri yapılarak, Dahl (2003) tarafından önerilen abak yardımıyla kayaçların delme oranı indeksleri (DRI) hesaplanmıştır. Kayaçların aşındırıcılıkları Cerchar aşınma indeksi (CAI) deneyi ile bulunmuştur. Tek eksenli basınç dayanımı (σc) ve Brazilian çekme dayanımı (σt) deneylerinin sonuçları kullanılarak, kayaçların gevreklilikleri (B1, B2, B3, B4) belirlenmiştir ve HGI, Bwi ile gevreklilik arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Ayrıca Bond iş indeksi ile hesaplanan enerji değerleri, ampirik bağıntılar ve kesme teorileri yardımıyla bulunan spesifik enerji (SE) değerleri ile de kazılabilirlik açısından karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar neticesinde kayaçların HGI ve Bwi deneyleri ile diğer parametreler arasında anlamlı ilişkiler elde edilmiştir. HGI ile dayanım deneyleri (σc, σt) arasında kayaçlar kendi serileri (Westfaliyen, Namuriyen) içinde değerlendirildiğinde negatif yönlü anlamlı ilişkiler bulunmuştur. Bwi ile dayanım deneyleri (σc, σt) arasında ise pozitif yönlü yüksek ilişkiler elde edilmiştir. Benzer sonuçlar σc ve σt deneyleri kullanılarak hesaplanan B3 ve B4 gevreklilik değerleri ile HGI ve Bwi deneyleri arasında da ortaya çıkmıştır. HGI ile delme oranı indeksi (DRI) arasında pozitif yönlü güçlü ilişkiler, Bwi ile delinebilirlik deneyleri arasında ise negatif yönlü anlamlı ilişkiler ortaya çıkmıştır. HGI deneyi ile CAI deneyi arasında anlamlı ilişki bulunmuştur. Benzer sonuç Bwi ile CAI deneyleri arasında da ortaya çıkmıştır. HGI ve Bwi deneyleri ile ESD arasında ise anlamlı ilişkiler elde edilememiştir. Petrografik özellikler ile HGI ve Bwi deneyleri arasındaki ilişkiler incelenmiş ve aşındırıcı mineral ortalama tane boyutu ile yüksek ilişkiler bulunmuştur. Ayrıca Bond iş indeksi deneyi sonucu bulunan öğütmede harcanan enerji değeri ile ampirik formüller ve kesme teorileri kullanılarak hesaplanan spesifik enerji değerleri kazılabilirlik açısından karşılaştırılmıştır ve pozitif yönlü yüksek ilişkiler belirlenmiştir. HGI ve Bwi deneyleri ile diğer parametreler arasında çeşitli sınıflama sistemi önerileri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In the context of underground mining activities, research has been ongoing to develop new methods for selecting and performance prediction analysis of mechanized excavation machines (such as boom-type roadheaders, electro-hydraulic drills, etc.) that can provide insights into machine energy consumption. One key parameter to focus on in such studies is the grinding process and the determination of energy consumed during grinding. Grinding processes hold a significant place in the mining industry due to their impact on energy consumption. Increasing the efficiency of grinding is expressed by the reduction in energy expenditure. In this study, the relationships between the grindability and excavability of rocks and other parameters were examined. In this context, experiments were conducted on 24 different coal-associated rocks (sandstone, siltstone). All rock samples are clastic and sedimentary in origin. To determine the grindability of the rocks, the Hardgrove Grindability Index (HGI) test was conducted, and the Bond Work Index (Bwi) test was used to determine their excavability. To investigate the relationships between HGI, Bwi, and other parameters, strength, hardness, drillability, and abrasiveness tests were also performed. Additionally, petrographic analyses of 14 rocks were carried out to examine the relationships between petrographic properties and grindability and excavability. For strength testing, uniaxial compressive strength (σc) and Brazilian tensile strength (σt) tests were conducted. The hardness of the rocks was determined using the Equotip hardness test (ESD). To assess drillability, the S20 brittleness test and Sievers miniature drilling (SJ) tests were conducted, and the drilling rate index (DRI) of the rocks was calculated using a chart proposed by Dahl (2003). The abrasiveness of the rocks was evaluated using the Cerchar Abrasivity Index (CAI) test. Using the results of uniaxial compressive strength (σc) and Brazilian tensile strength (σt) tests, the brittleness values (B1, B2, B3, B4) of the rocks were determined, and the relationships between HGI, Bwi, and brittleness were analyzed. Furthermore, the energy values calculated using the Bond Work Index were compared in terms of excavability with specific energy (SE) values obtained through empirical correlations and cutting theories. The results of the experimental studies revealed significant relationships between HGI, Bwi, and other parameters. Negative significant relationships were found between HGI and strength tests (σc, σt) when rocks were evaluated within their respective series (Westphalian, Namurian). Positive strong relationships were observed between Bwi and strength tests (σc, σt). Similar results were obtained between B3 and B4 brittleness values calculated using σc and σt tests and HGI and Bwi tests. Strong positive relationships were found between HGI and the drilling rate index (DRI), while negative significant relationships were observed between Bwi and drillability tests. A significant relationship was identified between the HGI and CAI tests. A similar result was observed between Bwi and CAI tests. However, no significant relationships were found between HGI, Bwi, and ESD. The relationships between petrographic properties and HGI and Bwi tests were examined, and high correlations were found with the mean grain size of abrasive minerals. Additionally, the energy value obtained from the Bond Work Index test was compared with specific energy values calculated using empirical formulas and cutting theories in terms of excavability, revealing positive strong correlations. Various classification system recommendations were made based on the relationships between HGI, Bwi and other parameters.
Benzer Tezler
- Zonguldak havzası kömür çevre kayaçlarının kazılabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the cuttability of coal measure rocks in Zonguldak coal basin
KEBİRE KEL
Doktora
Türkçe
2003
Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Karaelmas ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ ALİ AKÇIN
- Zonguldak taşkömür havzası kömür çevre kayaçlarının dayanım ve deformasyon anizotropisi
A study on the strengh and deformation anisotropy of coal measure rocks at Zonguldak basin
KENAN ÇOLAK
Doktora
Türkçe
1998
Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Karaelmas ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. YADİGAR MÜFTÜOĞLU
- Zonguldak taşkömür havzası çevre kayaçlarındaki kil varlığının seramik hammaddesi yönünden incelenmesi
Başlık çevirisi yok
MEFTUN PEHLEVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeoloji MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM BUZKAN
- Zonguldak kömür havzası çevre sorunlarının değerlendirilmesi üzerine bir araştırma
A research about environmental problems of Zonguldak coal mines region
DERYA DİDEM UĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Çevre MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. FETHİ BAYRAKLI
- Zonguldak havzası kömürlerinde gaz depolamasını kontrol eden parametreler
Başlık çevirisi yok
GÜLBİN GÜRDAL
Doktora
Türkçe
1998
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKTAŞ UZ