Zonguldak havzası kömür çevre kayaçlarının öğütülebilirlikleri ile bond iş indeksine göre kazılabilirliklerinin incelenmesi

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.