YRD. DOÇ. DR. OLGAY YARALI

Kayaçların delinebilirlik, aşındırıcılık ve petrografik özellikleri arasındaki ilişkilerin araştırılması

Hidrolik kırıcılar, kollu galeri açma makineleri, tam cephe galeri açma makineleri, deliciler gibi mekanik kazı makinelerinden beklenen yararlara ulaşabilmek için, bu makinelerin kazılacak kayaçların özelliklerine uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Bu nedenle, mekanik kazı makinelerinin seçilmesinden ve uygulanmasından önce, kayaçların delinebilirlik, dayanım ve aşındırıcılık özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Delinebilirlik, aşındırıcılık için çok fazla yöntem ve standartlar geliştirilmiştir. Her bir deney yöntemi için özel ekipmanlar gerekmektedir. Bu deneyler sonucunda elde edilen değerlere bağlı olarak, kayaca uygun kazı makinesi seçimi yapılabilmekte ve makine performansı (ilerleme oranı, keski tüketimi) önceden tahmin edilebilmektedir. Ancak, delinebilirlik ve aşındırıcılık için geniş kapsamlı laboratuvar olanaklarına gereksinim duyulmaktadır. Bu olanakların elde bulunmadığı durumlarda, kayaç delinebilirliği ile kayaçların aşındırıcılığının tahmini ve makine seçimi için bazı deneysel tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu modellerin oluşturulması sürecinde mineral bileşimi, kayaç dokusu kavramlarını içeren birçok parametreyle birlikte bazı petrografik kayaç özelliklerinin yeterince dikkate alınmadığı belirlenmiştir.Bu nedenle, bazı petrografik kayaç özelliklerini dikkate alan delinebilirlik ve aşındırıcılık modellerinden elde edilen sonuçların, uygulamada elde edilen değerlerden farklı olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında, çoğunluğu Zonguldak Bölgesine ait farklı kökenli (sedimanter, metamorfik ve magmatik) kayaçların delinebilirlik ve aşındırıcılık özelliklerini belirlemek için laboratuarda deneyler yapılmıştır. Önce kayaçların delinebilirliği ve delme oranı indeksi (DRI) hakkında kısaca bilgi verilmiştir. Sonra Cerchar aşıma indeks deneyi ve Norveç aşınma deney yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. Ülkemizde, Cerchar aşınma indeks deney aletiyle yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Kayaçların delinebilirlikleri delme oranı indeks deneyine göre belirlenmiştir. Kayaçların aşındırıcılıkları ise Cerchar aşınma indeks deneyi ile Norveç aşınma deney yöntemi kullanılarak bulunmuştur. Elde edilen deney sonuçlarına bağlı olarak petrografik özelliklerinin kayaçların aşındırıcılık özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, seçilen çeşitli kayaç türleri (sedimanter, magmatik, metamorfik) üzerinde ayrıntılı mineralojik ? petrografik analizler, delinebilirlik (delme oranı indeks deneyi, kırılganlık, Sievers minyatür delme deneyi), aşındırıcılık (Norveç aşınma deneyi, Cerchar aşınma deneyi), deneyleri yapılmıştır. Kayaçların mineralojik ? petrografik analizlerinden, aşındırıcılık ve delinebilirlik deneylerinden elde edilen veriler arasındaki ilişkiler, regresyon ve kolerasyon analizi yöntemini içeren EXCEL programıyla değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonuçlara göre, kayaçların petrografik özelliklerinin (aşındırıcı mineral içeriği, kuvars içeriği, ortalama kuvars tane boyutu, çimentolanma derecesi ve çimento türü) kayacın aşındırıcılığı üzerine etkisinin fazla olduğu belirlenmiştir. Ayrıca kayaçların aşındırıcılığının kayaçların delinebilirliği üzerinde etkili olduğu da saptanmıştır.

Kayaçların dayanım ve pertografik özelliklerinin delinebilirliğine etkisinin araştırılması

Hidrolik kırıcılar, kollu galeri açma makineleri, tam cephe galeri açma makineleri, deliciler gibi mekanik kazı makinelerinden beklenen yararlara ulaşabilmek için, bu makinelerin kazılacak kayaçların özelliklerine uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Bu nedenle, mekanik kazı makinelerinin seçilmesinden ve uygulanmasından önce, kayaçların delinebilirlik, dayanım ve aşındırıcılık özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Delinebilirlik için çok fazla yöntem ve standartlar geliştirilmiştir. Her bir deney yöntemi için özel ekipmanlar gerekmektedir. Bu deneyler sonucunda elde edilen değerlere bağlı olarak, kayaca uygun kazı makinesi seçimi yapılabilmekte ve makine performansı (ilerleme oranı, keski tüketimi) önceden tahmin edilebilmektedir. Ancak, delinebilirlik için geniş kapsamlı laboratuvar olanaklarına gereksinim duyulmaktadır. Bu olanakların elde bulunmadığı durumlarda, kayaç delinebilirliğinin tahmini ve makine seçimi için bazı deneysel tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu modellerin oluşturulması sürecinde mineral bileşimi, kayaç dokusu kavramlarını içeren birçok parametreyle birlikte bazı petrografik kayaç özelliklerinin yeterince dikkate alınmadığı belirlenmiştir. Bu nedenle, bazı petrografik kayaç özelliklerini dikkate alan delinebilirlik modellerinden elde edilen sonuçların, uygulamada elde edilen değerlerden farklı olduğu görülmüştür. Bu tez çalışması kapsamında, mekanik kazıda kayaçların petrografik özelliklerinin delinebilirlik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, seçilen çeşitli kayaç türleri (sedimanter, magmatik, metamorfik) üzerinde ayrıntılı mineralojik ? petrografik analizler, dayanım deneyleri (tek eksenli basınç, dolaylı çekme dayanımı), indeks deneyleri (Schmidt sertlik, Shore sertlik, eksenel ve çapsal nokta yükü dayanımı), delinebilirlik (delme oranı indeks deneyi, kırılganlık, Sievers minyatür delme deneyi) deneyleri yapılmıştır. Kayaçların mineralojik ? petrografik analizlerinden, kaya mekaniği ve delinebilirlik deneylerinden elde edilen veriler arasındaki ilişkiler, regresyon ve korelasyon analizi yöntemini içeren EXCEL programıyla değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, kayaçların delinebilirliğine, kayacın sertliğinin, dayanımının ve kırılganlığının etkilerinin fazla olduğu, petrografik özelliklerin etkisinin ise oldukça az olduğu belirlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Delinebilirlik, delme oranı indeksi, dayanım deneyleri, indeks deneyleri, petrografik özellikler Bilim Kodu: 607.01.02