Alpu linyit sahasında mekanize uzunayak madenciliği için arazi kontrol şartlarının araştırılması

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.