Yeraltı madenciliğinde bilgisayar destekli havalandırma tasarımı
Computer aided ventilation design in underground mining
- Tez No: 948469
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DENİZ ADIGÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Yeraltı madenciliğinde havalandırma sistemleri, çalışanların güvenliği ve sağlığı açısından hayati bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, Horzum kurşun-çinko madeninin havalandırma şebekesinin performansını artırmaya yönelik kapsamlı bir optimizasyon süreci gerçekleştirilmiştir. Temel hedef; enerji tüketimini azaltmak ve hava akımının dağılımını daha verimli şekilde yönlendirmektir. Bu doğrultuda, hava akışını modellemek amacıyla Ford–Fulkerson algoritması uygulanmış; galeriler arasındaki her bir bağlantının kapasitesi ayrı ayrı değerlendirilerek sistemin maksimum hava debisi hesaplanmıştır. Elde edilen optimizasyon verileri, Ventsim™ yazılımına entegre edilerek üç boyutlu maden geometrisi üzerinde başarılı bir biçimde görselleştirilmiştir. Optimizasyon öncesinde toplam enerji ihtiyacı saatte ortalama 90.235 kW iken, bu değer 79.309 kW seviyesine düşürülmüş; böylece yaklaşık %12 oranında enerji tasarrufu sağlanmıştır. Bireysel fanlar özelinde de benzer iyileştirmeler elde edilmiştir; örneğin, 18.235 kW güç tüketen bir fanın enerji sarfiyatı 13.709 kW düzeyine indirilmiştir. Ayrıca, yangın senaryoları altında yürütülen simülasyonlar, acil durum yönetimi açısından dikkate değer faydalar sağlamıştır. Eski havalandırma konfigürasyonunda bir yangının tamamen kontrol altına alınması ortalama 6 saat sürerken, optimize edilmiş sistem ile bu süre 4,5 saate düşürülmüş; böylece yangınla mücadele ve soğutma sürecinde yaklaşık 90 dakikalık bir kazanım elde edilmiştir. Çalışma kapsamında geliştirilen özel yazılım aracı sayesinde, Ford–Fulkerson algoritması ile optimize edilmiş yeni havalandırma yapısının mevcut sistemle arasındaki performans farklılıkları detaylı biçimde analiz edilmiştir. Söz konusu araç her bir kaçıș yolunun en geç hangi saniyede geçilmesi gerektiğini de hesaplayarak, tahliye planlarının zaman tabanlı olarak optimize edilmesini mümkün kılmaktadır. Ventsim™ yazılımından elde edilen sensör verileriyle entegre çalışan bu sistem, mühendislerin gerçek zamanlı verilere dayalı olarak dinamik, zaman duyarlı ve etkili tahliye stratejileri geliştirmesine olanak tanımaktadır. Bu sayede, acil durumlarda hızlı ve isabetli kararlar alınması desteklenmektedir. Sonuç olarak, yapılan optimizasyon çalışmaları hem enerji verimliliğinde önemli kazanımlar sağlamış hem de acil durumlara müdahalede sistemin etkinliğini artırarak iş güvenliği açısından önemli katkılar sunmuştur. Ancak, bir saat süresince aktif yangın senaryosu altında yapılan değerlendirmelerde, tahliye süreleri açısından mevcut sistemle karşılaştırıldığında anlamlı bir fark gözlemlenmemiştir.
Özet (Çeviri)
Ventilation systems in underground mining play a vital role in ensuring worker safety and health. In this study, a comprehensive optimization process was conducted to enhance the performance of the ventilation network in the Horzum lead-zinc mine. The primary objective was to reduce energy consumption and direct airflow more efficiently throughout the mine. To achieve this, the Ford–Fulkerson algorithm was implemented to model airflow, where the capacity of each connection between galleries was individually evaluated to determine the system's maximum flow rate. The resulting optimization data were integrated into the Ventsim™ software and successfully visualized over a three-dimensional representation of the mine geometry. Prior to optimization, the total energy demand was approximately 90,235 kW per hour; following the optimization, this value was reduced to 79,309 kW, yielding an energy saving of roughly 12%. Similar improvements were observed at the level of individual fans—for instance, one fan consuming 18,235 kW was reduced to 13,709 kW after optimization. Furthermore, simulations conducted under fire scenarios demonstrated significant advantages in emergency response management. While extinguishing a fire under the previous ventilation configuration took an average of 6 hours, the optimized system reduced this time to 4.5 hours, resulting in a 90-minute improvement in firefighting and cooling operations. Within the scope of the study, a specialized software tool was developed to analyze the performance differences between the existing and optimized ventilation networks designed using the Ford–Fulkerson algorithm. This tool not only identifies optimal escape routes but also calculates the latest possible time each route must be passed, allowing evacuation plans to be optimized with a time-sensitive approach. The system, which operates in integration with real-time sensor data obtained from the Ventsim™ software, enables engineers to develop dynamic, time-aware, and effective evacuation strategies. Consequently, it supports quick and well-informed decision-making during emergency situations. In conclusion, the optimization efforts led to notable improvements in energy efficiency and significantly enhanced the system's performance in emergency scenarios, thereby contributing positively to occupational safety. However, under a one-hour active fire scenario, the optimized and existing systems showed no substantial difference in terms of evacuation time.
Benzer Tezler
- Yer altı maden işletmelerinde havalandırma ve bilgisayar destekli optimizasyonu
Ventilation and computer aided optimization in underground mining facilities
ALİ DARTICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Yeraltı madenciliğinde bilgisayar kontrollü ayarlı hava kapıları ile hava akımının düzenlenmesi
Regulation of air flow in underground mining through computer controlled air regulators
ŞAHİN YUVKA
Doktora
Türkçe
2010
Maden Mühendisliği ve MadencilikDumlupınar ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL GÖKTAY EDİZ
- Örnek bir bakır madeninin SURPAC programı ile modellenmesi
Modeling of a sample copper mine with the SURPAC program
ŞENER ALİYAZICIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Maden Mühendisliği ve MadencilikKaradeniz Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN KESİMAL
- Basınçlı hava şebekelerinin bilgisayar destekli tasarımı
Computer aided design of underground compressing air lines
İBRAHİM SERDAR ÖZKÜTÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Maden Mühendisliği ve MadencilikEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE GÖKTAN
- Yeraltı ocaklarında bilgisayar destekli maden tasarımı ve kazı arınlarının optimizasyonu
Computer based mine design and stope boundary optimization in underground mines
GAMZE ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Maden Mühendisliği ve MadencilikEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT YAVUZ