MDT 1152 Madenlerde Hazırlık Kazısı Ders Notları
Transkript
MDT 1152 Madenlerde Hazırlık Kazısı Ders Notları
Maden Teknolojisi Programı Madencilik ve Maden Çıkarma Bölümü MDT 1152 Madenlerde Hazırlık Kazısı Ders Notları İÇİNDEKİLER 1. GİRİŞ 2. MADENCİLİKTE KULLANILAN TERİMLER 3. MADEN İŞLETMECİLİĞİNİN ANA İŞLEMLERİ 4. MADEN YATAĞININ DEĞERİNİ ETKİLEYEN ETMENLER 5. HAZIRLIK İŞLERİ (BÜYÜK, KÜÇÜK HAZIRLIKLAR) 6. HAZIRLIKLARLA İLGİLİ YOLLARIN AÇILMASI İŞLERİ 7. KAZI İŞLERİ (KAYA ÖZELLİKLERİ, KAZI YÖNTEMLERİ VE ALETLERİ) 8. KUYU AÇMA İŞLERİ 2 KÖMÜRÜN OLUŞUMU KÖMÜR, BİTKİ PARÇALARININ BATAKLIK ALANLARDA BİRİKMESİYLE OLUŞMUŞ TABAKALARIN, ÜZERLERİNDE GİDEREK ARTAN ISI VE BASINÇ SONUCU FİZİKSEL VE KİMYASAL DEĞİŞİKLİĞE UĞRAMASIYLA, 15 MİLYON YIL İLE 300 MİLYON YIL ARASINDA MEYDANA GELMİŞ KATI FOSİL ORGANİK KÜTLEDİR. GENELLİKLE YAŞLI KÖMÜRLER DAHA KALİTELİDİR. KÖMÜRLER ORGANİK OLGUNLUKLARINA GÖRE LİNYİT ALT-BİTÜMLÜ KÖMÜR BİTÜMLÜ KÖMÜR, TAŞ KÖMÜRÜ OLARAK SINIFLANDIRILABİLİR. KÖMÜR DÜNYADA EN YAŞLI OLARAK BULUNAN, GÜVENİLİR AYNI ZAMANDA DÜŞÜK MALİYETLERLE ELDE EDİLEBİLEN FOSİL YAKITTIR. KÖMÜR DÜNYADA 50 DEN FAZLA ÜLKEDE ÜRETİLMEKTEDİR. KÖMÜR KULLANIMI, DEPOLANMASI VE NAKLİYESİ AÇISINDAN EN EMNİYETLİ FOSİL YAKITTIR. ELEKTRİK ENERJİSİ ÜRETİMİNDE UCUZ VE REKABETÇİ BİR YAKIT OLMASI NEDENİ İLE DÜNYA ELEKTRİK ÜRETİMİNİN %40’ı KÖMÜRDEN KARŞILANMAKTADIR. Bataklık ISI TURBA TAŞKÖM TÜRKİYE KÖMÜR HARİTASI 1. MADENCİLİKTE KULLANILAN TERİMLER • YERALTI İŞLETMESİ (KAPALI OCAK) : Her türlü açık işletmelerde kuyu ve diğer girişler, eğimli kuyular, düz ve eğimli galeriler ile birlikte yeraltı kazı ve imalatı, çıkarma, çekme havalandırma, gerektiğinde yeraltında kullanılan elektrik cereyanının üretim ve dağıtımına yarayan tesis ve teçhizat ile birlikte kömür ve cevher çıkartma işlerinde kullanılan diğer yeraltı yollarını, çeşitli iş yerlerini, açılmakta olan kuyuları, yeraltına doğru kazılmakta olan tüm vinç ve varagel yollarını ve galerilerini kapsayan bir işyeridir. • GRİZU : Yeraltında maden kömüründen çıkan metan (CH4) gazının hava ile karışımına denir. ANA LAĞIM : Ana yol anlamına gelir. Genellikle çift demiryolu ve ocağın toplam gereksinimine yetecek miktarda hava geçmesini sağlayacak açıklığı olan taş içinde açılmış galerilerdir. MOSTRA : Cevher yatağı ya da kömür damarının toprak üstünde görünen kısmına denir. AÇIK İŞLETME (AÇIK OCAK): Yer yüzünde yapılan maden çıkartma işidir. 5 • AYAK : Kömür damarı veya cevher yatağı içerisinde, birbirine paralel yada belli ara uzaklıkta sürülmüş iki galeri ve bunların arasında belli uzunlukta, sürekli ve düzenli kazı ile ilerletilen üretim aynasına ve bağlantılarına denir. • ŞÖVELMAN : Kuyu ağzındaki asansör kulesidir. • BÜR : Yeraltında iki katı birleştiren düşey açılmış kuyulardır. • TOPUK : Bazı yapıları korumak amacıyla alınmadan yeraltında bırakılan cevher kısımlarıdır. • BAĞ : Galeri açma işlerinde tavan ve yan duvarların göçmesini önlemek amacıyla yapılan tahkimat birimidir. • TENÖR : Cevherin faydalı mineral yüzdesidir. • VANTÜP : Silindirik hava borularıdır. 4 • TAHKİMAT: Yeraltı yapılarının tavanlarını tutmak için destekleme işlemidir. • ARIN (AYNA): Bir ocakta her türlü baca, ayak, galeri, kuyu veya yolların ilerlemekte olan yüzlerini tanımlar. • HAVALANDIRMA: Yeraltında yeterli miktarda ve uygun kalitede havanın dolaştırılması için yapılan tüm işlemlerdir. • KONSANTRE : Cevher hazırlama tesislerinde zenginleştirilmiş cevherdir. • ROSET : Kuyu dip ve başlarının veya ara katların yatay yollarla üretim yerlerine bağlantısını sağlayan mahaldir. • KAFES : Maden kuyularında insan malzeme ve ocak arabası naklinde kullanılan tek veya çift katlı çelik konstrüksiyonlu kabin. Çalışanların yeraltı ocağına giriş ve çıkışları da bu kafeslerle yapılır. Diğer bir deyişle kuyu içinde nakliyatı sağlayan asansördür. 7 Üst Halat Alt Halat Kuyu Şövelman SKİP : İhraç kuyusunda taş veya yeraltında üretilen madenin yerüstüne naklinde kullanılan ve altındaki otomatik kapak ile boşaltma yapabilen çelik kova. MOLET Kuyu Ağzı Hareket Tamburları Skip veya Kafes 8 • • • • KAMA : Arazi boşalmasına karşı bağların üstüne ve arkalarına konan, kullanıldığı yerdeki koşullara bağlı olarak kalınlığı 3-8 cm., boyu 1-4 m. arasında değişen ağaç parçalarına denir. ÇATAL DİREK : Normal olarak sarma altına, tavan basınçlarının fazla olduğu yerlerde boyunduruk ve çıplak tavan altına konan takviye direktir. BOYUNDURUK : Ağaç bağda iki yan direk üzerine konan ve esas tavan yükünü taşıyan çintili yatay direğe denir. TAKOZ : Direk başı ile tavan arasına yerleştirilen, tavanın yükünü direğe ileten ve esneklik sağlayan küçük ağaç parçasına denir. • DEKAPAJ : Açık işletmelerde cevher yatağı ya da kömür damarının üstünde bulunan örtü tabakasının kazılarak kaldırılması işidir. • POSTA : Lağım ve diğer galeri arınlarından çıkan taş ve toprağa denir. 9 • GİDAJ : Kuyularda kafesin ya da skibin aşağı yukarı inerken sağa sola sallanmasına engel olan ve kafese kızaklık yapan çelik ray yada halatlara denir. • ARA KESME : damar içinde bulunan bant halindeki kayaç tabakalarıdır. • DESANDRE : Belirli bir kottan aşağı doğru sürülen yatımlı damar içi yada taş yollarıdır. • DEPRESYON : Ocak içindeki galerilerde iki nokta arasında ölçülen hava basıncı farkıdır. • FIRÇA : İki bağ arasına vurulan ince direklere denir. • BACA : Ocaklarda kömürün kazılarak çıkartıldığı yere denir. 1 0 • BARET: İş güvenliği amacıyla madencilerin giydiği özel yapılmış şapkalardır. • DAMAR : Uzunluğu, derinliği ve kalınlığı bulunan ve genel olarak kalınlığı diğerlerine nazaran çok az olan yeraltı tabakaları yada kayaçlar arasına sıkışmış genellikle düzgün kalınlıktaki kömür ve düzensiz bir yapı görünümünde olan cevher kütlesine denir. • DOMUZDAMI: Özellikle göçertmeli uzun ayaklarda uygulan ve ayak arkasını göçertmeye yarayan tahkimat elemanıdır. • POTKOPAÇ : Arında kömür kazısını kolaylaştırmak için derinlemesine açılan dar boşluğa denir. Genellikle damarın yumuşak tabakası içinde açılır. • REKUP : Damar yada ya da yatağı kesesiye sürülen taş galerilerle, damar içinde birbirine paralel sürülmüş iki kılavuzu dik olarak birleştiren galerilerdir. • PASA : Cevherin işe yaramayan kısmına denir. 9 • AKROSAJ : Dik ve eğimli kuyuların dip ve başlarında çalışmakta olan katlardaki manevra yollarını ve bunlara bağlı açıklıkları ifade eder. • KARTİYE : En çok 300 kadar işçinin bir yeraltı üretim birimidir. • KAVLAK : Kazı yapılan alanlarda ya da diğer galerilerde, özellikle tahkimatsız kısımlarda tavanda ve yanlarda kabarıp kolayca sökülebilen ve hatta kendiliğinden düşebilir durumdaki taşlara denir. • ATIM : Ateşleme işlemi sonunda serbestleşen maden veya örtü tabakası kitlesine denir. 12 • GALERİ : Bir tarafı kapalı olan tünel ya da arazi içinde sürülmüş yoldur. • GÖÇÜK : Yeraltı işyerinde yapılan tahkimatın yetersiz olması yada eskimesi veya başka bir nedenle devrilmesi sonucu tavanın kırılarak aşağı düşmesi (boşalması) olayına denir. • FAY : Bir tabaka serisini bölen değiştiren çatlaklara denir. • ve bölümlerin konumunu KILAVUZ : Damar yada yatağın tavan ve taban taşları arasında genellikle yatay sürülen yollara denir. 13 • PABUÇ : Demir bağları ve demiryolları birbirine bağlayan bağlantı parçasına denir. • PARAŞÜT : Asansörlerde çekici halatın koptuğu zaman kafesi gidajlar arasında sıkıştırıp sağa sola sallanmasına engel olan, tırnaklar vasıtasıyla kafesin kayıtlara artan bir basınçla tutunmasını sağlayan düzen. • LAĞIM ATMA : Taşta ve kömürde galeri açma ile cevher ya da kömür kazı işlerinde, kazıyı kolaylaştırmak için arına delinen deliklerin patlayıcı madde ile doldurulup ateşlenmesi işidir. • LAVVAR : Cevher-kömür yıkama tesisidir. • TABAN YOLU : Cevher içinde açılan hazırlık galerileridir. Üst kottan sürülene “üst taban yolu”, alt kottan açılana ise “alt taban yolu” denir. • TARAMA : Yeraltı galerilerinde üst ve yan basınçlar nedeniyle daralmış olan açıklıkların genişletilmesi işine denir. • SARMA : Ayaklarda, baca tahkimatlarında tavan altına konan yuvarlak ve ortadan bölünmüş 3 veya 4m. uzunluktaki direğe denir. • BAŞAŞAĞI : Üst taban yolundan eğim aşağı sürülen bağlantı galerisine verilen addır. 14 2. MADEN İŞLETMECİLİĞİNİN ANA İŞLEMLERİ Tipik bir maden işletmesinin ana işlemlerinin toplu durumda gösteren şematik bir açıklama Şövelman Üretim tesisi Atık Sahası Havalandırma kuyusu Kazısı Tamamlanmış Açık işletme Başaşağı Kazısı Tamamlanmış Ve doldurulmuş bölüm Terkedilmiş Kafes Kat Arakat Üretim yapılan Topuk Cevher Nakliye Feresi Skip Anakat Üretim için hazırlanan Topuk Su Havuzu Nakliye katı Arakat Kelebesi Cevher Silo Pompa İstasyonu Band Konveyör Tartı Cebi Arama Sondajları Klavuz Galeri Şlam Havuzu Gelecekte Kullanılacak Rezervler 15 Yeraltı işletmesi ve yerüstü tesisleri Açık işletme genel görünümü Açık işletme kazı ve yükleme 16 MADENCİLİKTE YAPILAN BAŞLICA İŞLER ARAMA (Prospeksiyon) DEĞERLENDİRME (Fizibilite) HAZIRLIK (Üretime Hazırlık) ÜRETİM KAZI TAHKİMAT SU ATIMI HAVALANDIRMA ULAŞIM (NAKLİYAT) İHRAÇ CEVHER HAZIRLAMA 17 2.1 ARAMA Arama, yeryüzüne çıkmamış bulunan maden yatağının yerini saptamak üzere yapılan araştırma işlemidir. Bu işlemler; çeşitli jeolojik çalışmalar, uçak yada uydudan alınan hava fotoğraflarının değerlendirilmesi (fotojeoloji), haritalama, petrografik tayinler ve maden yatakları çalışmalarını kapsar. Bu bağlamda çeşitli bilgisayar programları ile pek çok jeolojik, jeofizik, jeokimya bilgileri değerlendirilmekte ve yeraltında saklı olan maden yatakları keşfedilmektedir. Arama aşamasında maden yatağının mostra alınan yada kuyu, galeri veya sondajlarda elde edilen temsili numuneler kimyasal, spektrografik, radyometrik ve benzeri analizlere tabi tutularak cevher yatağının yayılımı ve kalitesi hakkında kapsamlı ve detaylı bilgiler elde edilmeye çalışılır. Yatağın boyut ve geometrisi, şekil ve lokasyonu nitelik ve nicelik yönünden ortaya konur. Ekonomik değeri belirlenir. 16 Maden arayıcısı gerekli ve yeterli jeolojik bilgiye sahip olmalıdır. Arama yapılacak bölge sistemli ve düzenli bir biçimde araştırılır, bulgular jeolojik haritalara işlenir. Araziden numuneler alınır ve laboratuvar analizleri yapılır. Maden aramada geçirilen bazı safhalar; • Mostraların ve arazinin iyice incelenmesi • Jeolojik oluşumların ve onların yapısal değişimlerinin harita üzerine titizlikle işlenmesi • Sondajlarla arama • Yeraltı aramaları • Jeofizik aramaları Madenlerin aranması ve işletilmesi hakkı Devlete aittir. Devlet bu hakkını belli bir süre için, gerçek ve tüzel kişilere devredebilir. Bu durumda gerçek ve tüzel kişilerin uyması gereken şartlar, Devletçe yapılacak gözetim, usul ve esaslar kanunda gösterilir. Madencilik faaliyetlerine ilişkin izin ve ruhsat alınırken aranacak veya işletilecek madenin cinsi, arama veya işletme alanının yeri ve büyüklüğü, işletme ve arama süreleri kanun ve yönetmeliklere göre belirlenir. Örneğin; maden kanununa göre bor ve radyoaktif özellikli ve stratejik madenlerin (uranyum ve toryum gibi) arama ve işletme izin ve ruhsatları özel veya tüzel kişilere verilemez. Arama ruhsatının düzenlenmesinden sonraki ilk bir yıl ön arama dönemidir. Ön arama süresi sonuna kadar, maden arama projesinde belirtilen faaliyetlerin tamamlandığını ve bu faaliyetlere ilişkin yatırım harcamalarını gösteren ön arama faaliyet raporunun verilmesi zorunludur. Aksi takdirde ruhsat iptal edilir. Yükümlülüğünü yerine getiren ruhsat sahipleri aranan madenin türüne göre bir veya iki yıl daha genel arama dönemine hak sağlar. 19 Devletin hüküm ve tasarrufu altındaki madenlerde, işletmeye elverişli ekonomik bir cevherin bulunması durumunda ruhsatların verilmesi, denetimi, projelerinin incelenmesi ile ilgili madencilik faaliyetleri Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı adına Maden İşleri Genel Müdürlüğü (MİGEM) tarafından yürütülmektedir. 20 2.1.1 Aramaya Hazırlık : Aramaya başlamadan önce aranacak saha ve maden konusunda olabilecek her türlü bilgi toplanmalı ve incelenmelidir. Arama süreci, önceden üretilmiş verilerin yorumlanmasıyla başlar, madenin üretilmesi sırasında devam eder ve madenin tüketilmesine rağmen bir süre daha devam eder. • Aranacak maden sahası ile ilgili yazılmış raporlar, • Daha önce yapılmış jeolojik haritalar, • Ön arazi araştırmalarının olup olmadığı dikkatlice araştırılmalı ve bunlardan yararlanılmalıdır. Herhangi bir madenin aranması, o bölgede gerçekleşmiş jeolojik olayların, etkili oldukları alanların, kayaç türlerinin ve geometrisinin çözümlenmesini gerektirmektedir. Cevher yatakları genellikle belirli tip kayaçlarla bir arada bulunurlar. Arama sırasında bu kayaçların yeryüzünde görülmesi cevherin mostra verdiğini gösterir. Bazı maden yataklarının aranmasında aşağıdaki bilgilerden yararlanılır. • Krom, elmas ve platin çoğunlukla peridotit ya da bunun değişiminden oluşan «serpantin» içerisinde bulunur. • Manyetit, nikelli pirit ve kalkopirit ise diorit içinde bulunur. Bazende kalkopirit, diabaz veya gabrolarla bulunabilir. • Altın, kuvars damarlarında piritle birlikte bulunur. Bulunan mostraların istikameti, yatımı ölçülür ve haritaya işlenir. Mostranın devamlılığı araştırılır ve cevherleşme olabilecek sahalar belirlenir. 2.1.2 Jeolojik Etüt : Cevherleşme olabilecek sahalar belirlendikten sonra, ümitli sahaların ayrıntılı jeolojik yapısının, tektonik ve mineralojik unsurlarının belirlenebilmesi amacıyla yapılan jeolojik çalışmalardır. 19 Bu çalışmalar 1/25 000’den daha büyük ölçekli olmaktadır. Temel amaç; cevherleşme ve çevre kayaçlar için daha verimli ve ayrıntılı bilgiler sunarak çalışma alanını daha da sınırlamaktır. 3.Jeokimyasal Yöntemle Arama : Aranacak madenin ne olduğunu içindeki elementlerin tespiti yapılır. Bu amaçla maden yatağının yakın çevresindeki kaya, toprak, bitki veya dere kumlarından örnekler alınarak kimyasal analizleri yapılır. 4. Jeofizik Yöntemle Maden Arama Özellikle derinlerde cevherleşme hakkında daha ayrıntılı bilgilerin edinilmesi ve işletme dönemine ışık tutacak muhtelif işletme problemlerinin çözümü, tektonik yapının ortaya çıkarılması, cevher kalitesinin ve büyüklüğünün bir ölçüde belirlenmesini esas alan çalışmalardır. Sondaj, galeri, yarma vb. madencilik çalışmalarının maliyetine kıyasla daha küçük maliyetli olması nedeniyle tercih edilen bir yöntemdir. Maden ve minerallerin ölçülebilir fiziksel büyüklüklerinden yararlanılır. Eğer aranacak maden birden fazla baskın fiziksel özelliğe sahipse birden fazla jeofizik yöntem uygulanır. Maden veya minerali çevreleyen yan veya ana kayacın fiziksel özellikleri madenin fiziksel özelliklerinden daha baskın ise, maden dolaylı olarak aranır, yani önce yan veya ana kayaç saptanmaya çalışılır. Jeofizik uygulamalarının madencilik faaliyetlerinin tüm evrelerinde (arama ve işletme) yer alması, bilimsel ve verimli bir madencilik için zorunludur. Örneğin; damar tipi metalik bir maden yatağının işletme evresinde, damarın kesintiye uğraması halinde, damarın devamının, yön ve uzanımının saptanmasında jeofizik yöntemlerden elektrikelektromanyetik yöntemler galeri veya kuyu içinde bile uygulanarak başarılı sonuç alınabilmektedir. Böylece, işletme faaliyeti jeofizik sonuçlara göre yönlendirilmektedir. 20 Maden veya kayaçların fiziksel özellikleri genel olarak şunlardır: • ısı veya ışığı yayma, geçirme, kırma ve yansıtma özellikleri; • elastik dalgaları iletme, yansıtma ve kırma özellikleri; • farklı özgül ağırlıklara sahip olma özellikleri; • mıknatıslanabilme özelliği; • yüksek veya düşük elektriksel geçirgenlik veya elektriksel özdirenç veya iletkenlik farkına sahip olma özellikleri; • elektromanyetik alana ikincil elektrik ve elektromanyetik alanla karşılık verme özellikleri; • doğal elektriksel gerilim üretme özellikleri; • doğal radyoaktiviteye sahip olma özellikleri, vb. Maden aramalarında kullanılan başlıca jeofizik yöntemler şunlardır. 1.Gravimetrik yöntem : Kayacın yoğunluğuna bağlı olarak, yerçekimi özelliklerinden yararlanılarak geliştirilen aletlerle 2.Manyetik yöntem : Yerkürenin manyetik alanındaki değişimlerden yararlanılarak manyetit demir yatakları ve mıknatıs gibi hassas diğer cevher yataklarının aranmasında 3.Elektrik ve Elektromanyetik(EM) yöntemler : Metalik minerallerin elektrik iletkenlikleri ile öziletkenlikleri arasındaki farktan yararlanılır. 4.Sismik yöntem : Ses dalgalarının kayacın içerisinde ilerleme hızlarından yararlanarak, düz arazilerde ve kayaçların çok farklı sismik hızlara elverişli olduğu yerlerde uygulanır. 23 2.DEĞERLENDİRME : Maden yatağının değerini saptamak için yapılan birtakım işlemleri kapsar. Bunların başında da sondaj gelir. Sondaj ile maden yatağının jeotermik boyutları, lokasyonu, derinliği ortaya çıkmakta, yatım, tenör dağılımı ve neticede rezerv denilen maddi varlık belirlenmektedir. Günümüz teknolojisinde bilgisayar işlemlerinin uygulanması ile bu dağılımlar hızlı ve doğru bir biçimde saptanabilmekte, iki ve üç boyutlu profiller ortaya çıkarılabilmektedir. Maden değerlendirmesi, madencilik işlerinin en önemlisi işlerinden olup doğru değerlendirilmesi halinde ocağın gelecekteki gelişmesi kolayca yapılabilmektedir. Yanlış değerlendirmede ise, tüm yatarımlar büyük bir hüsran ve zararla sonuçlanabilmektedir. Modern maden işletmecileri bu işi ciddi olarak yerine getirmekte, uzman kişilerin çalışmalarını şart koşmakta ve yerine yatırım yapmaktadırlar. Aksi düşünüş, az yatırım ile sonuçlanan yanlış değerlendirme, neticede çok büyük kayıplara neden olmaktadır. Bu konuda pek çok acı tecrübeler madencilik literatüründe mevcuttur. 3.HAZIRLIK : Sondajlarla değerlendirilmiş bir maden yatağına erişmek için yapılan tüm işlemlere hazırlık denir. Bu işlemler tipik olarak, meyilli galeri (desandre) sürülmesi, kuyulardan düz galerilerin açılması şeklinde yapılır. Bu işler daha çok cevher olmayan yan kayaçlar içerisinde yürütülür ve yerine göre yıllar alan işlerdir. Dolayısıyla hazırlık işleri büyük bir yatırım gerektirir ve uygulandığı sürece cevher çıkarılıp satılamadığı için maden işletmesine ağır bir finansman getirir. 24 Hazırlık işlemleri, normal kuyu ve galeri açma yöntemleri olan delme, dinamit doldurma, ateşleme, çıkan taşları yükleme ve taşıma, açılan yeri tahkim etme işlerini kapsar. Modern teknolojinin gelişmesiyle bu işlemler ateşleme yapılmadan galeri açma makinaları ile kazı yapılması yönteminde de uygulanmaktadır. 2.4 ÜRETİM-KAZI : Hazırlık galerileri ile cevhere erişildikten sonra cevherin yerinden çıkarılması için yapılan işleri kapsar. Genellikle bu işler kömür ve cevher içinde düz galeriler veya dikey kuyular (bür) yapılması ile başlar. Çalışmada önemli etken olan hava akımı sağlanır. Cevher içinde bu ön hazırlıktan sonra cevher kazı işlemleri yapılır. Maden yatağının fiziksel ve jeolojik özelliklerine göre çeşitli «üretim yöntemleri» mevcuttur. En uygun olan sistem deneyim ile saptanır. Çoğu zaman çıkarılan cevherin bıraktığı boşluklar doldurulur. Kazı işlemini takiben açılan boşluğun belirli bir süre tutulması zorunludur. Bu işlemler madencilikte «tahkimat» terimi ile belirlenmektedir. Tahkimat devamlı olmayıp belirli bir süre tutulduktan sonra sökülüp ileri alınır ve değersiz ise yerinde bırakılır. Kazı işlemleri metal madenlerinde delme-patlatma ile yapılır. Kömür yataklarında, özellikle az yatımlı damarlarda çeşitli kazı makinalarıyla bu işlemi verimli bir şekilde yürütmek mümkündür. Modern teknolojinin geliştirdiği çeşitli kazı makinaları ve «yürüyen tahkimat» üniteleri mevcuttur. Hatta bu teçhizatı elektronik olarak uzaktan kumanda etmek mümkündür. 25 2.5 ULAŞIM-NAKLİYAT : Kazılan cevher, kömür ve personelin yeryüzüne çıkarılması işidir. Çeşitli nakliye araçlarını kullanan geniş bir işlem grubudur. En basit nakliye aracı vagondur. Madencilikte taşıma işleri ocağın yapısına göre; • yeraltında • yerüstünde • yeraltı ile yerüstü arasında, kuyu veya desandreden olmak üzere üç ortamda yapılmak zorundadır. Vagonları çeken dizel, akülü ve trloey lokomotifler yeraltının ana nakliyat araçlarıdır. Büyük üretimler için daimi nakliyatı temin eden bant konveyörler ve üretim yerlerinde zincirli olurlar çeşitli kömür işletmelerinde kullanılmaktadırlar. 26 6.İHRAÇ : Nakliyatın son devresi kuyu içinde olan ulaşım olup ihraç terimi ile tanımlanmaktadır. İhraç en basit olarak arabanın kafes içine konulup vinç ile yeryüzüne çekilmesi işidir. Daha büyük kapasiteler için sırf cevher taşımak üzere özel kovalara «skip» inşa edilmiştir. İhraç sistemini yeryüzünde sağlayacak maden kuleleri (şövelman) ve vinç daireleri maden işletmelerinin en bariz ve görkemli tesisleridir. 7.HAVALANDIRMA : Çalışma yerine temiz, serin, kuru hava sağlanması madenciliğin en önemli işidir. Bu hava çalışanların teneffüs, makinaların oksijen gereksinimini karşılar. Havanın ikinci önemli görevi, metan gibi patlayıcı gazların %1’in altında, patlamaz orana düşürülmesini sağlamaktır. Ayrıca, derin ve sıcak ocaklarda, ısının 32 °C altına düşürülmesi, rutubetin azaltılması ile işçilerin randımanlı şekilde çalışmaları mümkün olmaktadır. Metan geliri çok yüksek ve üretimi fazla olan kömür ocakları için havalandırma oldukça önemli olup metanın çalışma yerlerinde %1’den az olması istenir. Bu yüzden yeraltında metan çok yakından izlenmelidir. Bu amaçla yeraltına uzaktan izlemeli ve kumandalı sensörler monte edilmekte ve tüm gazlar yeryüzündeki bilgisayarlar ile emniyetli bir şekilde kontrol 27 edilmektedir. Havanın ihraç kuyusundan girip, ocak çalışma yerlerinin dolaşıp, baka bir kuyu veya desandreden çıkması basit bir havalandırma sistemidir. Hava akımını temin edecek, bir biri ile yedek çalışacak çift vantilatör keza bir maden ocağının kaçınılmaz teçhizatıdır. 2.8 SU ATIMI : Su, maden işletmesinin kaçınılmaz bir ürünüdür. Yeraltı suyu veya çeşitli çatlaklardan sızan dere nehir, göl, deniz suları gravite ile çalışma yerlerine gelir. Üretim ilerledikçe açılan boşluğa sızan suların dışarı atımı önemli bir sorun halini alır. Maden işletme tesisinde işletilecek yatağın bulunduğu bölgenin detaylı hidrojeolojik etüdü yapılmalıdır. Bu etüt sonucuna göre en uygun su atım tesisi planlanır. Su atım tesisinin gerek teknolojik açıdan gerekse ekonomik açıdan işletmeye uygunluğu, üretimin sürekliliğini ve maliyetini etkileyecektir. Genellikle sular hazırlık galerileri kenarlarına yapılan kanallara %0,3 meyil ile kendiliğinden akarak kuyu dibine gelirler. Burada suların kuyu dibi tesislerinden daha alt seviyede havuzlarda toplanması ve pompalar ile yeryüzüne atılması sağlanır. Yeraltı ve yerüstü sularının toplanarak işletme sahasından uzaklaştırılması işlemine drenaj denir. Üretimin sürekliliği açısından madenlerde drenaj zorunludur. 26 2.9 CEVHER HAZIRLAMA : Ocaktan üretilen kömür genellikle tenör bakımından düşüktür. Kömürler ise temiz değildir, içlerinde kül oranını yükselten taş ve şist mevcuttur. Bu koşullarda cevher veya kömürü satmak mümkün değildir. Ancak, yüksek tenörlü ve iri parçalı bazı cevherler (krom gibi) olduğu gibi satılabilir. Bu durumda cevher tenörünü yükseltmek için «zenginleştirme» yöntemlerine başvurulur. Cevher kırılıp öğütülerek cevher ve taş parçaları birbirine serbest hale getirilir. Sonra çeşitli zenginleştirme yöntemleri ile cevher ve taş mineralleri birbirinden ayrılır. Elde edilen ürüne konsantre denir. Değerce çok yüksek, miktarca az olan bu ürün izabe (metalürji) tesislerine gönderilerek orada saf metale yakın ürünler elde edilir. Kömürler için ise çeşitli yıkama yöntemleri ile kömür ve şist ayrılır. Bu arada elekten elenerek sınıflandırılır ve piyasanın istediği parça (krible), ceviz, fındık ve toz kömür boyutları elde edilir. Cevher hazırlama tesisleri genellikle ocak civarındadır ve kuyudan çıkan cevher bir band konveyör ile bu tesise yollanır. Bir cevher hazırlama tesisi 27 3. MADEN YATAĞININ DEĞERİNİ ETKİLEYEN ETMENLER Bir maden yatağının ekonomik olarak işletilebilmesi için çok sayıda etmenin göz önünde bulundurulması gerekir. Bu etmenler söz konusu olan maden yatağında teker teker incelenmeli ve olumlu sonuçlar alındıktan sonra yatağın işletilebilirliğine karar verilmelidir. Ancak, bütün yapılan araştırma ve çalışmaların amacı temelde, maden yatağının şekli, derinliği ve tektoniğinden ayrı olarak yatağın rezervinin ve tenörünün saptanmasıdır. Cevher yataklarında tenör faydalı metalin yüzdesi (%), altın, platin vb. metallerde ise beher ton cevherdeki miktarı (gr/t) olarak gösterilir. Kömür damarlarında is bu husus kömürün kalorisi, uçucu madde miktarı, koklaşma kabiliyeti, kül ve kükürt miktarı vb. konuları kapsar. Cevherlerde faydalı metal miktarının yanında metalurjik işlemler için zararlı maddeler ile gang cinsinin de dikkate alınması gerekir. 3.1 REZERV MİKTARI Bir maden yatağında hazırlık ve üretim işlerine girişebilmek için her şeyden önce yatırımların yapılması gerekecektir. Bu yatırımlar büro, sosyal tesisler, yollar, liman, vb. pek çok sayıda hususları kapsar. Yatırım miktarının saptanmasında bu bakımdan rezervin büyük etkisi vardır. Rezerv miktarı bulunduktan sonra yapılacak yatırımların ve alınacak teçhizatın ömürleri, madenin ömrüne uygun olmalıdır. Diğer bir deyişle madenin ömrü tükendiği zaman alınmış olan teçhizatında kendini amorte etmiş olması gerekir. Fakat bu hususun tam olarak uygulanabilmesi hemen hemen imkansızdır. Bunun nedeni madende kullanılacak teçhizatların farklı ömürlere sahip olmasıdır. Fakat yine de yapılacak yatırımlarda rezerv miktarının göz önüne alarak malzeme alınması gerekir. 28 Genellikle yapılacak yatırımların değeri mevcut rezervin tümünün satış fiyatının %20’sini aşmayacak şekilde olmalıdır. Bu nedenden dolayı yüksek kaliteli bir maden yatağı, rezerv yetersizliğinden dolayı yetersiz olabilir ve işletilemez. Bir maden yatağının rezervi, yatağın tespit edilen yüzeyi alanı ile ortalama kalınlığı, yoğunluğu ve jeolojik faktör katsayısının çarpımıyla bulunur. Maden yataklarındaki rezervler; görünür, muhtemel ve mümkün rezerv olmak üzere 3 gruba ayrılır. 1Görünür Rezerv: Varlığı tam olarak (en az üç boyutlu) belirlenmiş rezervdir. 2 Muhtemel Rezerv: En az iki boyutu belirlenmiş ve %70-80 yakınlıkla tahmin edilen rezervdir. 3Mümkün Rezerv: En az bir boyutu belirlenmiş ve %50’den daha az yakınlıkla tahmin edilen rezervdir. 1 1 1 3 2 2 1 1 2 3 1: Görünür rezerv 2: Muhtemel rezerv 3: Mümkün rezerv 29 3.2 STANDART YÖNTEMLERLE REZERV HESAPLAMA Rezerv hesaplamalarında 3 temel işlem ve uğraşı gereklidir. • Yatağın ve cevher kütlesinin hacmi • Yatağın ve cevher kütlesinin ortalama yoğunluğu • Yatağın veya cevher kütlesinin ortalama tenörü 3.2.1 Üçgen Yöntemi : Bu yöntemde açılan sondaj delikleri köşeleri oluşturacak şekilde üçgenler oluşturulur. Üçgenlerin eşkenar üçgen olmasına dikkat edilir. Yalnız genellikle sondaj aralıkları düzensiz olduğundan bu mümkün olmamaktadır. Yine de üçgenin dar açı oluşturması sağlanmalıdır. Saha kenarında kalan üçgen dışı alan için maden oluşumunun tesbit edilmiş bulunan sınır hattı üzerindeki uygun noktalar belirlenir. Bu noktalar saha içinde kalan noktalarla birleştirilerek üçgenler oluşturulur. Sınırda kalan üçgenlerin rezervleri muhtemel rezerv olarak belirlenir. Bu alanın dışında kalan bölgenin alanı da mümkün rezerv olarak adlandırılır. Tüm üçgenlerin alanları hesaplanır, damar kalınlıkları, kömürün yoğunluğu ve jeolojik faktör ile çarpılarak rezerv miktarı (ton) 30 belirlenir. tort : ortalama damar kalınlığı (m) ρ : Kömürün yoğunluğu (ton/m3) tort = (t1 + t2 + t3) / 3 tm t 3 t2 t1 β = Jeolojik faktör (fay, sıkma, kalınlıkla önemli anomalileri) göz önüne alan bir amprik faktördür. Değeri 0,80-1 arasında değişir. Oldukça az tektonizmaya maruz kalan yataklar için a=1 olarak alınabilir. Önemli fay ve jeolojik sınır içeren durumlarda a< 1 kabul edilir. R = 1/3 . Alan (S1S2S3) . (t1+t2+t3) . y . β Üçgen rezerv miktarı = Üçgen alanı x Üçgen ortalama damar kalınlığı x Ortalama yoğunluk x Jeolojik faktör R = Alan (S1S2S3) . tort . y ort . β S1 S2 Alan (S1S2S3) = (a x h) / 2 S3 33 3.2.2 Poligon Yöntemi : Yeryüzünden açılmış sondajların etki alanları bulunarak yatağın rezervi hesaplanır. Bu yöntem bir sondaj etki alanının iki sondaj arasındaki etki alanının yarısına kadar uzandığını kabul eder. Prensip sondaj deliklerinden her biri için bir poligon teşkil etmektir. Bu yöntem sondajlar sahada oldukça uniform bir aralıkta bulunduğu zaman güvenilir sonuçlar verir. • Kenar orta dikme yöntemi : Tüm sondaj noktaları kendisine komşu olan birleştirilerek üçgenler oluşturulur. Daha sonra üçgenlerin kenarlarının orta noktaları tespit edilir ve bu noktalardan birer dikme çıkılır. Dikmelerin kesişme noktaları her sondajın etrafındaki poligonların köşe noktalarını oluşturur. Oluşan her bir poligon o sondajın etki alanı olarak tanımlanır. Sondaj etki alanı 3 sondajın etki alanları 34 Poligon alanı, o poligona ait sondajdaki kalınlıkla çarpılarak hacim elde edilir. Bulunan bu hacim yoğunlukla çarpılarak tonaja dönüştürülür. Sondaj rezerv miktarı = Poligon alanı x Damar kalınlığı x Yoğunluk x Jeolojik faktör RS1 = Alan (S1) . t1 . y . β 35 • Açıortay yöntemi : Sondajlar birleştirilerek üçgenler oluşturulur. Burada da dikkat edilmesi gerekli husus üçgenlerin dar açılı olmasıdır. Üçgenlerin açıortayları çizilerek poligonlar oluşturulur. Bu poligonlar sondajların etki alanıdır. Poligon alanı o poligona ait kalınlıkla çarpılarak hacim tespit edilir. Yoğunlukla da çarpılarak o bloğa ait tonaj bulunur. Faydaları : • Karmaşık değil, yatağın belli bir bölümü için ayrı ayrı tenör ve tonajları verilmektedir. • Yatay ve yataya yakın yataklarda, özellikle sedimanter yataklarda başarıyla uygulanır. Zararları : • Yatağın şeklini tam temsil etmemektedir. Yatağın uzayda duruşunu göstermemektedir. • Sondaj aralıkları düzensiz ise poligon şekli ve boyutları da düzensiz olmaktadır. Bu da fazla ölçüm ve zaman harcanması demektir. 36 3. Kesit Yöntemi Bu yöntemde yatak için birçok jeolojik kesitin hazırlanmasını gerektirmektedir. Bu kesitler sondajlardan elde edilen bilgiler ışığında çizilir. Kesitlerdeki alanlar değişik yöntemlerle hesaplandığı gibi Trapez veya Simpson kuralı ile de hesaplanabilir. Ayrıca köşe koordinatları bilinen bir alan Cross yöntemi ile belirlenebilmektedir. a) Trapez Kuralı : Maden yatağı eşit aralıklı (h) paralel çizgilerle çok sayıda yamuğa bölünür. an 𝑎𝑎𝑛𝑛−1 + 𝑎𝑎𝑛𝑛 𝑎𝑎2 + 𝑎𝑎3 𝑎𝑎1 + 𝑎𝑎2 𝑆𝑆= ℎ+ ℎ + ∙∙.∙ + ℎ 2 2 2 37 b) Simpson kuralı : Maden yatağı ilgili kısmı eşit aralıklı çizgilerle çift sayıda dilimlere bölünür ve bu alan Simpson kuralı ile hesaplanır. Dilim sayılarının tek sayıda olması durumunda yüzeyin uç kısmında bulunan yamuk ayrı olarak hesaplanır ve toplam alana ilave edilir. Doğrular paralel ve hep «h» mesafedirler. 1 ℎ 𝑎𝑎1 + 4 𝑎𝑎2 + 𝑎𝑎4 + ⋯ + 𝑎𝑎𝑛𝑛−1 + 2 𝑎𝑎3 + 𝑎𝑎5 + ⋯ + 𝑎𝑎𝑛𝑛 3 Örnek : Aynı doğrultuda açılmış sondaj kuyularından elde edilen kesit görüntü aşağıda verilmiştir. Bu kesitin sınırlarının düzgün olduğu kabul ediliyor. Trapez yöntemine göre alanı hesaplayınız. 𝑆𝑆= 𝑆𝑆= 0+19 200 + 19+24 200 + 24+30 200 + 30+21 200+ 21+0 200 2 𝑆𝑆= 18 800 m2 2 2 2 2 38 3.2.4 Eş Kalınlık Eğrileri (İzopak) Yöntemi Sondajlarla sürekliliği ve cevherleşme sınırları saptanmış cevher yatağının eş kalınlık eğrilerinin çizilmesi esasına dayanır. Eş kalınlık eğrileri, sondajlarla kesilen kalınlıklardan faydalanılarak sondajlar arası uzaklığın fonksiyonu olarak çizilir. Yöntemin esası cevher kütlesinin ayni düzeydeki kısımlarının işaretlenmesiyle bulunan eşdeğer çizgilerin arasında kalan hacimlerin hesaplanmasıdır. İzopak dilim hacmi (V) = (h/3) (s1 + s2 + √s1 x s2) s1, s2 : Dilim taban ve tavan hacmi h: Dilim kalınlığı İzopak dilimi rezerv miktarı = Dilim hacmi x yoğunluk Ayrıca; cevher kütlesinin eşdeğer çizgilerinden yararlanarak planimetre ile S1, S2, S3, S4 etki alanları bulunarak da rezerv hesaplanabilir. 39 3.3 DAMAR KALINLIĞININ BULUNMASI Belirli bir eğimi olan damarın üç kalınlığı vardır. Bunlar; ty • Gerçek kalınlık (tg) α tg • Yatay kalınlık (ty) td . • Düşey kalınlık (td) mostra α : damarın eğimi Sin α = tg / ty tg = ty . Sin α Cos α = tg / td tg = td . Cos α O halde ; tg = ty . Sin α=td . Cos α Gerçek kalınlık (tg) : Cevher tabanı ile tavanı arasındaki en kısa uzaklıktır. Genelde bu uzaklık tavan ve taban düzlemlerine diktir. Rezerv hesaplamalarında damarın gerçek kalınlığı göz önüne alınır. Görünür kalınlık (tgö) : Cevherin tabanı ile tavanı arasında herhangi bir doğrultuda ölçülen kalınlıktır. Bu kalınlık en fazla sondajlarla kesilen cevher için kullanılır. tg tg α tgö tg 38 3.4 MADEN YATAĞININ EĞİM VE DOĞRULTUNUN BULUNMASI Arazide yapılan sondajlar topografik haritada işaretlendikten sonra birbirini takip eden sondajların arasında kalan alanlar belirlenerek maden yatağı hakkında tam bir bilgi elde edilmeye çalışılır. Sondajlar şayet damar halindeki bir maden yatağını, örneğin bir kömür damarını kesmişlerse, damarın kesilme derinliğine göre doğrultusu ve eğimi bulunabilir. Bunun için üç tane sondaj noktası gereklidir. • Doğrultu; yatay düzlemle olan ara kesittir. Değeri; ara kesitin o noktadan geçen NS (kuzey-güney) istikameti ile yaptığı açıdır. • Eğim (yatım) yataydan farklı olan bir tabakanın baktığı yöndür. Değeri ise doğrultuya dik yönde yatayla yaptığı küçük açıdır. N 30° Doğrultu EW Eğim 70°N N30°W S Bir maden yatağının eğim ve doğrultusunun gösterilmesi 39 Grafik yöntemi ile eğim ve doğrultunun bulunması N β=78° A (+50) 40 30 x 20 D S35°E 10 B (+10) Doğrultu C (0) +50 +10 tan α = α x 40 40 = = 0,71 x 56,25 Damarın eğimi = α = 35° Doğrultunun kuzey ile yaptığı açı ölçülerek doğrultu açısı β=78° bulunur ve değeri N78°E olarak gösterilir. Diğer taraftan AD değeri cetvelle 4,5 cm olarak ölçülür ve 1/1250 ölçeğine göre 56,25 m olarak hesaplanır. Buna bağlı olarak damarın eğimi 35° bulunur. Eğim yönü yüksek kottan düşük kota doğru alınır ve buna göre eğimin değeri S35°E şeklinde gösterilir. 42 3.5 CEVHERİN TENÖRÜ Tenör, birim kütledeki cevher miktarının % veya gr/ton olarak ifade edilmesidir. Bir başka deyişle madenden çıkarılan tüvenan cevher veya konsantre içerisindeki faydalı metal oranıdır. Bir yatağın ekonomik bir şekilde işletilebilmesi için cevher cinsine göre değişen belli bir tenörde bulunması gerekir. İlgilenilen metalin asıl kütle içinde çok az miktarlarda olması halinde milyonda bir anlamına gelen ppm (parts per million) birimi de kullanılabilir. Tenörlerin hesaplanmasında ekonomik değer taşıyan mineral türü esas alınır. Örneğin Cu, Pn, Zn vb. gibi elementleri Cr2O5, B2O3 gibi bileşikler, barit asbest gibi hammaddeler % şeklinde ifade edilir. Au, Ag gibi elementler gr/ton, plaser yataklarda bulunan elmaslar kg/m3 veya karat/m3 şeklinde ifade edilir. Bunlara karşılık kömür, kil, kireçtaşı gibi hammaddelerin kalite dağılımını etkileyen (kalori, kalsiyum oranı, yoğunluk gibi ) parametreleri dikkate alınır. Genellikle kurşun ve çinko cevherlerinin ekonomik olarak işletilmesi için bunların sülfürlü cevher olması gerekir. Konsantre tesisi ocak yanında ise, % 2-3 tenörlü cevherler işletilebilir. Aksi halde üretime geçilemez. • Demir cevherleri; %50 Fe den aşağı cevherlerin satışı imkansız. Satış bazı ise %55 Fe dir. %55 Fe den yukarı tenörler için prim, aşağı olanlar için ise ceza kesimi yapılır. • Metalürjik manganez cevherinde %44-46 Mn den aşağısı ihraç edilemez. Baz tenör %35 Mn dir. • Bakır cevherlerinde %10 Cu’dan aşağısı ihraç edilemez. Etibank Ergani Bakır İşletmesi %6 Cu'ya kadar olan cevherleri almaktadır. Bir maden yatağının tenörü numune alma yoluyla belirlenir. 43 3.5.1 Numune Alma :Cevher kütleleri .ok farklı türde mineral içerirler. Yatakların mineral içeriklerinin yayılım ve dağılımları; cevherin oluşum mekanizmasına ve yan kayacın karakterine bağlı olarak değişir. Öte yandan aynı bölgedeki aynı tür cevherleşmelerde bile kütlelerin şekilleri birkaç metre içinde önemli farklılıklar gösterebilir. Bu sebeple numuneler mümkün olduğu kadar alındıkları cevher kütlesini temsil etmelidir. Numuneler, cevher kütlesinin yüzeydeki mostralarından, galeri ve kuyu gibi madencilik faaliyetlerinin yürütüldüğü kesimlerden veya yarmalar ile sondaj karotlarından alınır. Numune alma sınıflandırılabilir alındığı yere ve alınış şekline göre Alındığı yere göre; Damardan kazılarak oluk numunesi alma, Nakliyatı yapılan hareket halinde cevherden numune alma, Yığın halinde bulunan cevherden numune alma. Alınış şekline göre; Elle numune alma Ateşleme yoluyla numune alma Mekanik veya otomatik aletlerle numune alma Sondaj veya karotlardan yararlanarak numune almadır. 44 3.5.2 Ortalama Tenörün Hesaplanması Numuneler alınıp, kimyasal analizleri yapıldıktan sonra maden yatağının bilinen kısmındaki ortalama tenör hesaplanır. Bir filon veya damarın ortalama tenörünün hesaplanması, bunların kalınlıkları boyunca alınan numuneler yardımıyla yapılır. Örneğin kalınlığı 1 m olan bir filondan alınan %5 Iik bakır numunesi, kalınlığı 20 cm olan bir filondan alınan numuneye kıyasla değişik ağırlığa sahiptir. Analiz sonuçlarında damar veya filon kalınlığının da dikkate alınması gerekir. Ortalama tenör, kullanılan parametre türüne göre şu yollarla hesaplanır. 3.5.2.1 Basit Aritmetik Ortalama İle Ortalama Tenör Hesabı Çok basit ve genel bir tenör hesaplama yöntemidir. Bu yöntemde cevher kütlesinden alınan örneklere ait tenör değerleri toplanır ve örnek sayısına bölünür. 𝑡𝑡 + 𝑡𝑡2 + 𝑡𝑡3 + … … . + 𝑡𝑡𝑛𝑛 𝑇𝑇 = 1 𝑛𝑛 Ön değerlendirme aşamasında olan bir projede; analiz sonuçlarının büyük ve küçük değerlerinin bölgesel farklılıklara uyum sağlayıp sağlamadığını belirlenmesinde bu yöntem uygulanır. Ancak, tasarım ve rezerv hesaplamalarında bu yöntem yetersiz kalmakta ve bunun yerine ağırlıklı ortalama kullanılmaktadır. 45 3.5.2.2 Ağırlıklı Ortalama ile Ortalama Tenör Hesabı Ağırlıklı ortalama, dizi içindeki her bir terimin belirli bir ağırlıkla çarpıldıktan sonra alınan toplamın, ağırlık toplamına bölünmesi ile elde edilen ortalamadır. Numunelerin analiz sonuçlarının temsil ettiği uzunluk, kalınlık ve kütle gibi özellikleri ile ağırlıklandırılması ortalama tenör hesabında daha gerçekçi sonuç verecektir. 𝑇𝑇 = 𝑡𝑡1 . 𝑤𝑤1 + 𝑡𝑡2 . 𝑤𝑤2 + 𝑡𝑡3 . 𝑤𝑤3 + … … . + 𝑡𝑡𝑛𝑛.𝑤𝑤𝑛𝑛 𝑤𝑤1 + 𝑤𝑤2 + 𝑤𝑤3 + … … . . 𝑤𝑤𝑛𝑛 Örnek : Bakır damarında açılan oluklardan alınan numunelerin analiz sonuçları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Bu cevher damarındaki bileşenlerin aritmetik ve ağırlıklı ortalama yoluyla ortalama tenörlerini hesaplayınız. Numune No Kalınlık (cm) Yoğunluk (gr/cm3) 1 110 8,90 5,5 2 85 8,43 3,0 3 60 8,98 2,6 4 90 8,75 3,3 5 95 8,64 5,0 6 160 8,83 4,6 Analiz sonuçları (% Cu) Aritmetik ortalama ile 24 : 6 = % 4 Cu Ağırlıklı ortalama ile 2524 : 600 = %4,22 Cu bulunur. 46 6. DAMAR KALINLIĞI VE TAVAN - TABAN SAĞLAMLIĞI Rezerv yeterli olduğu halde, bu rezervi oluşturan damarlar çok sayıda ince damarlardan meydana gelmiş ise damarlara erişmek için sürülen galeriler ve damar içi hazırlıklarından dolayı madenin çalıştırılması olanak dışı olabilir. Oysa damar kalınlığı fazla ise üretimin ekonomikliği daha fazla olmaktadır. Bunun yanında damarın tavanının sağlamlığı; üretim sırasında kullanılacak tahkimat malzemesinin ve yerine konulması için gerekli olan işçiliğin az olmasını, dolayısıyla ekonomikliği sağlayacaktır. 7. CEVHERİN BULUNDUĞU DERİNLİK VE SU GELİRİ Derinlik arttıkça kuyu açma donanımı ve işletme masrafları yükselmektedir. Bunun yanında üretim sırasında su açığa çıkmaktadır. Üretilen beher ton cevhere karşı 20 m3 suyun dışarı basıldığı madenler mevcuttur. Derinlik arttıkça su ile savaş daha da zorlaşmakta ve su problemi önemli bir sorun olmaktadır. 8. KÖMÜR MADENLERİNDE METANIN ÇIKIŞI Ocak havasında metanın varlığı gerek havalandırma, gerekse emniyet yönünden büyük masraflara yol açmaktadır. Metan konsantrasyonunun hava çıkış kuyularında izin verilebilir maksimum seviyesi %1, uzun ayak ve hava dönüş yollarında %1,5’u aşmamalıdır. Ayrıca, ocak genel havasında %2 olduğunda ocak terkedilmelidir. 9. CEVHERDEKİ YAN ÜRÜNLER VE ZARARLI MİNERALLER Bir cevherin üretimi sırasında, bu cevher içeresinde bulunan başka bir faydalı metalin de üretimi sağlanmış olunabilir. Örneğin bakır cevheri içeresinde bulunan altın, gümüş gibi metaller ayrıdan değerlendirilmekte, dolayısıyla cevherin üretim imkânı artmaktadır. Bunların tersine cevher içeresinde bazı başka elemanların bulunması, cevherin satış kabiliyetini azaltmakta, hatta bazen imkânsız hale getirebilmektedir. Örneğin demir cevheri içerisinde bakır 45veya arseniğin bulunması. 10. COĞRAFİ DURUM VE İŞÇİ TEMİNİ Memleketimizden ihraç edilmekte olan cevherlerin nakil masrafları genellikle üretim masraflarından fazla olmaktadır. Şayet maden yatağı ulaşılması çok zor yerlerde ise ve ulaşım olanakları kısıtlı ise, maden yatağında üretime geçmek ekonomik olmayabilir. Bunun yanında, bu tip yerlerde işçi bulabilmek özellikle usta işçileri temin edebilmek çok zor olduğu gibi, temin edilenlerin barındırılması da önemli bir problem olabilmektedir. 11. İKLİM Maden yatağının bulunduğu yerlerdeki iklim, bazen sene içeresinde aralıklı çalışmayı gerektirebilir. Özellikle dağlık yerlerde açık işletme veya yerüstündeki işler, kış mevsiminde mümkün olmayabilir. Ayrıca bu gibi yerlerden nakliyat yapabilmek de kış aylarında hemen hemen imkânsızdır. 12. YATIRIM Yatırım, henüz hiç üretime geçmeden tamamının ödenmesi gereken bir masraftır. Bunların başında yapılan yollar, sürülen galeri ve kuyular, malzeme ve direk ihtiyacı, makinalar, gerekli enerjinin temini v.b. hususlar gelir. Bu hususların yerine getirilmesi ve alınan donanımların kurulması önemli bir zamana ihtiyaç gösterir. Bu işlerin planlanması, yatırımın temini ve donanımların yapımının bitimine kadar hiç üretim yapılmadığından, gerekli olan masrafların önceden karşılanması gerekir. 48 3.13 ÜRETİLECEK CEVHERİN SATIŞ DURUMU VE STOKLAR Cevherin üretim miktarı piyasadaki isteğe bağlı olarak ayarlanır. İstek arttığı sürece piyasaya sunulacak cevher miktarı da ona göre arttırılabilir. Örneğin kış aylarında kömüre olan istek, yaz aylarına kıyasla daha fazladır. Bunun yanında bazı cevherlerin, özellikle stratejik önemi olan cevherlerin üretimi dünya politikasına bağlı olarak azaltılır veya çoğaltılır. Bunun yanında dünya ihtiyacına göre devamlı üretilmesi zorunlu olan cevherler de mevcuttur. Bazen cevher, piyasanın isteğinden fazla olarak üretilir ve stok yapılır. Bunun nedenleri çeşitlidir. Nitekim kış aylarında yakıt isteğini karşılayabilmek için, yazın kömürün üretilmesi veya stratejik cevherlerin sulh zamanlarında gerekli olduğundan fazla üretilmesi gibi. 3.14 DİĞER NEDENLER Diğer nedenlerin başında rekabet durumu gelir. Aynı cins bir cevherin ucuz olarak üretileni ile pahalı üretileni hiçbir zaman aynı pazarda satış imkanı bulmaz. Bunun yanında cevher fiyatının seneden seneye yada azalmasıdır. Bu durum cevherin üretimine edilmesi yada yatağın terkedilmesine bile sebep Özellikle uluslararası piyasadaki metal fiyatları değişmektedir. artması devam olabilir. sürekli 49 4. HAZIRLIK İŞLERİ Maden yataklarında, üretim çalışmalarının başlatılabilmesi için açık işletmelerde örtü tabakasının kaldırılması «dekapaj», yeraltı işletmelerinde ise yatağa (damara) kuyu yada galerilerle ulaşılması gerekir. • işçilerin ocağa girmeleri, • üretilen cevherin dışarı çıkarılması, • gerekli havanın ocak içinde dolaşımını sağlayacak yolların, • üretimin yapılacağı yerlerin açılması için hazırlık işlerine girişilir. Ayrıca, madenin özelliğine ve arazinin durumuna bağlı olarak; • yeryüzünde kara ve demir yolları, • cevher zenginleştirme yada satışa hazırlama tesisleri, • işletme için gerekli olan enerji üretim ve dağıtım tesisleri, • işçiler için yurtlar, soyunma, giyinme, yıkanma ve dinlenme yerleri, vb. gibi tesislerin yapılması da gerekmektedir. İşte madende bulunan cevher yatağının üretilmesi için yeraltı ve yerüstünde yapılan tüm bu işlere «HAZIRLIK İŞLERİ» denmektedir. 50 Taş içinde yapılan büyük hazırlıklar ile cevher içinde yapılan hazırlıklar, uygulanması gereken işlerin tümünü kapsar. • Taş içinde yapılan büyük hazırlıklar cevhere ulaşmak için yapılan bütün çalışmalardan meydana gelir. Yerüstünden itibaren bir maden yatağına ulaşmak için taş içeresinde açılan kuyu veya galeriler, katların teşkil edilmesi, yatağın panolara ayrılması büyük hazırlıkların kapsamına girer. • Cevher içi hazırlığı ise, damar veya cevher kitlesi içerisinde sürülen galeriler, üretim yerlerinin hazırlığı için olan başyukarılar ve başaşağılar, fereler v.b. olan işleri kapsar. Bir ocağın genel görünüşü 1) Kuyu 3) Damar içi galerisi (1. kat) 5) Damar içi galerisi (2. kat) 7) Ara kat (yardımcı kat) 10) Yardımcı yerler 2) Ana galeri (1. kat rekup galerisi) 4) Ana galeri (2. kat rekup galerisi) 6) Yardımcı kuyu 8) Damar içi yolları 9) Ayaklar 11) Varagel ve desandre 51 Hazırlık işleri aynı zamanda maden yatağının zenginliğini saptamak üzere yapılan fizibilite etüdünden sonra, üretime bir an önce başlanması için yapılan işlerdir. Üretime açılacak olan bir madenin hazırlık plan ve projelerinin yapılması çok önemli, özel bilgi ve yetenek isteyen bir uğraştır. Hazırlık plan ve projelerinin ayrıntılı biçimde incelenerek karar verilmesi gerekli olan hususlar; 1. Ocak girişi için yer seçimi 2. Ocak giriş biçiminin saptanması (galeri-kuyu) 3. Üretime geçilmesi için gerekli zaman ve üretim miktar planlaması 4. Katlar arası mesafenin saptanması 5. Katlarda yapılacak başlıca hazırlık işlerinin planlanması, üretim birimlerinin saptanması 6. Üretim çalışmaları yanı sıra devam ettirilmesi zorunluluğu olan hazırlık çalışmaların üretim çalışmalarıyla uyumunun sağlanması 7. Madenin rezerv miktarı, üretim ve ömrü göz önüne alınarak yapılacak hazırlık ve üretimin maliyet hesaplarının yapılması Hazırlık işlerinin planlanmasında öncelik, günlük üretim miktarının saptanmasıdır. Tüm hazırlık çalışmaları bu rakamı sağlayacak şekilde olacağından günlük üretimin saptanması çok duyarlı bir olgudur. Saptanan üretim miktarına göre bütün hazırlık işlerinin ayarlanması zorunludur. Dolayısıyla yapılan işler ne gereğinden fazla büyük ölçülerde olacak, ne de yapılan üretimin yükünü kaldıramayacak derecede küçük olmayacaktır. Bu saptamada göz önüne alınması gerekli faktörler; 50 1. Ticari Durum : Cevherin satış durumu, arz-talep, satış olanakları dikkate alınmalıdır. 2. Yatırım miktarı-maden ömrü ilişkisi (amortisman) Özellikle kuyu-ömür ilişkisi (100 m kuyu, 10 yıl ömrü olmalı) Bütün tesisler cevher tükenince ömrünü tamamlamış olmalıdır. Bu sayede maliyet azalır. Ancak, bunu sağlamak zordur. Çünkü kullanılan tesisler aynı derecede uzun ömürlü değildir. Bir makine ömrünü tamamladığında bir başka makine halen kullanılabilir durumda olabilir. Yatırım fazla ise günlük üretimde fazla olmalıdır. 3. Damarın yoğunluğu ve derinliği : Yerüstünde 1 m2’lik alana düşen cevher miktarıdır. Maksimum üretim olanağını belirler . Yeraltında fazla miktarda damar varsa, damar yoğunluğu da artacaktır. (Almanya Ruhr Bölgesi 12-25 t/m2, İngiltere 5-10 t/m2, Zonguldak 15 t/m2). Teknik olarak 1 km2’lik alandan 400 ton/gün kömür üretim yapılabilir. Kesitler buna uygun olmalıdır. 4. Kuyu derinliği : Kuyu pahalı bir tesistir. Mümkün olduğunca fazla üretim taşınmalı. Üretim alanı, kuyu derinliğinin 10 katı kadar bir yarıçaplı daire alanı kadar olmalı, Kuyudan sürülecek galeri uzunluğu kuyu derinliğinin 10 katını geçmemelidir. 5. Kuyu Ömrü: Maden yatağının ömrü kadar olmalıdır Kısa olursa yeni kuyu gerekir. Uzun olursa maliyet artar. Donanımlar değişik ömre sahiptir. Ömrü kuyu derinliğinin 1/10’u kadar olmalıdır. 51 6. İş yeri konsantrasyon : Üretim maliyetindeki düşüşü sağlayan en önemli faktördür. Kuyu yoğun işyeri yaratacak şekilde açılmalıdır. 7. Havalandırma : Kuyu, galeri vb. yerlerin kesitleri hava ihtiyacına göre belirlenir. • Zehirli gazların belirli bir değer altında tutulması için yeraltına temiz hava gönderilir. • İşçilerin ihtiyacı olan hava miktarı sağlanmalıdır. 8. Doğal ve hukuki sınırlar : Kısıtlayıcı faktörlerdir. Bir fay veya başka bir arızanın bulunması veya imtiyaz hududu o işletmenin gelişimine engel olabilir. Maden yatağının üretime başlayabilmesi için BÜYÜK HAZIRLIKLAR ve DAMAR İÇİ HAZIRLIKLARIN yapılması gerekir. Yeraltı diğer hazırlık işleri : Cevher/Maden yatakları yada kömür ve diğer damarların üretime hazırlanması için yeraltında yapılan hazırlık çalışmalarını 2 grupta toplamak mümkündür. Taşta yapılan hazırlıklar – • Damar yada yatağa paralel sürülen yatay galeriler – (tavan/taban lağımları) • Damar yada yatağı kesesiye sürülen yatay galeriler (rekup lağımları) – • Ana ve arakatlar arasında açılan düşey yada meyilli kuyu yada galeriler (bür, başyukarı, başaşağı, kelebe, vb.) Yatak yada damar içinde yapılan hazırlıklar • Damar yada yatak doğrultusunda açılan yatay galeriler (kılavuz ve taban gibi ana ve ara yollar) • Damar yada yatak doğrultusunda dik olarak açılan yatay yollar (rekup) • Damar yatımında yada yatak içinde dik ve meyilli yapılan çalışmalar (başyukarı, başaşağı, kelebe, vb.) 4.1 BÜYÜK HAZIRLIKLAR Büyük hazırlık olarak isimlendirilen işler, yerüstünden maden yatağına varmak için açılması gereken kuyu, meyilli kuyu ve galerilerin sürülmesinden ibarettir. Öte yandan büyük hazırlıklar yardımıyla maden yatağı pano, bölüm ve kartiyelere ayrılır. Bu ayırmanın faydalarından biri herhangi bir yerde olan yangın, su basması, patlama gibi olaylarda bölümün diğer bölümlerden kolayca bağıntısının kesilmesi ve üretim çalışmalarının aksamadan devamını sağlamak içindir. Ayrıca bir kartiyeden elde edilecek üretim kısıtlı olduğu ve bugünkü şartlarda örneğin kömür ocaklarında 1000 ton’dan fazla üretim yapılamadığından, hazırlık işlerinin maden yatağının bu hususu göz önünde bulundurularak kısımlara ayrılması ve planlanan üretim miktarının elde edilmesine çalışılmalıdır. Genellikle ocakların üretime açılmasında gerek yerüstü ve gerekse yeraltında yapılan büyük hazırlık işleri şunlardır : 1. Yerüstünde; 1. Kara ve demiryolları, köprüler, havai hatlar 2. Yükleme, boşaltma, stoklama tesisleri 3. Cevher-kömür hazırlama tesisleri 4. Liman tesisleri 5. Enerji üretim ve dağıtım tesisleri 6. Sinai ve sosyal tesisler 2. Taşta yapılan hazırlıklar 1. Kuyular (ana ihraç ve havalandırma kuyuları) 2. Ana nakliyat galerileri (katlarda) 3. Ana bant galerileri (Katlarda ve katlar arasında) 4. Ana transfer (yükleme ve boşaltma) istasyonları 53 5. Ana su alım (pompa) istasyonları 4.1.1 Düz Galeri ile Maden Yatağına Giriş Derin vadilerin bulunduğu dağlık bölgelerde maden yatağına düz galerilerle ulaşmak mümkündür. Düz galeri taş içeresinde sürülebildiği gibi damarların mostrası boyunca alçaldığı bir yer varsa, damar içerisinde çapraz olarak da sürmek mümkündür. • Galerilerin kuyuya göre 4-5 kat ucuz oluşu, su atım tesisleri, karmaşık havalandırma ve nakliyat sistemleri, kuyu ihraç donanımlarına ihtiyaç olmayışı avantajıdır. • Galerinin boyunun kuyuya göre uzun oluşu ve bakım masraflarının fazlalığı dezavantajıdır. • Bugün bilinen maden yatakları için artık dönemi sona ermişbir çalışma biçimidir. Daha derin kısımlara erişebilmek için «kuyu» koşuldur. Düz galeri ile maden yatağına giriş. 54 Punch mining (Sığ damarlarda esnek üretim koşulları, kolay ve basit bir madencilik yöntemi) 55 4.1.2 Kuyular Düz galeri ile girerek bunun üzerindeki maden yatağının kazısı bittikten sonra, altta kalan kısımlarda üretim faaliyetlerine girişmek için kuyu açmak zorunludur. Kuyular ya yerüstünden itibaren veya yeraltından açılabilir. Bunun için de isimleri yerüstü kuyusu ve yardımcı kuyu (kör kuyu) olarak sınıflandırılır. Kuyuların da düz galeriler gibi bazı görevleri vardır. Bunlar kazılan cevherin yerüstüne çıkarılması, işçilerin ocağa giriş çıkışlarına yardımcı olması, gerekli havanın ocağa girip dışarı çıkması, ocakta kullanılacak makina ve malzemelerin indirilmesi ile gerekli su, basınçlı hava borularının ve elektrik kablolarının döşenileceği yeri sağlaması gibi hususlardır. Yaptığı göreve göre de isim alırlar. Örneğin nakliyat, havalandırma kuyuları gibi. Genellikle emniyet yönünden bir maden işletmesinde en azından iki kuyu bulunmalıdır. Bunlardan biri nakliyat veya hava giriş kuyusu, diğeri ise hava çıkış kuyusudur. Bu sayı ocağın gereksinmelerine göre daha da artar. Bunun başında ocak için olan hava gereksinmesi gelir. İşçi sayısı ve üretim miktarı fazlalaştıkça ve kuyu derinleştikçe gerekli olan hava miktarı da fazlalaşır. Ek olarak açılacak kuyular hava gereksinmesini karşıladığı gibi nakliyat yollarının da kısalmasını sağlarlar. Fazla sayıda kuyu açılması ancak kuyu nakliyatının düşük olması halinde uygulanır. Madencilikte açılan kuyular genellikle dikey olurlar. Şayet maden yatağının yerüstüyle bağıntısı varsa, damarın eğimine göre yatık ve meyilli kuyulardan da bahsedilebilir. Yatık kuyular düşük eğimlerde, meyilli kuyular ise büyük eğimlerde açılan kuyulardır. 58 Madene kuyu ile girme 59 Yeraltı maden işletmelerinde bulunması gereken asgari sayıdaki kuyuların yerleri, havalandırma gereksinmelerine göre farklı olmaktadır. • Merkezi Havalandırma: Nakliyat (hava giriş) ve havalandırma kuyularının (hava çıkış) yan yana bulunmaları halidir. • Çevresel Havalandırma: Maden yatağı yaygın bir durumdaysa, hava çıkış kuyusu sayısı arttırılarak bunlar yatağın sınırına yakın yerlere açılır. HG HÇ Merkezi Havalandırma HÇ HG HÇ Çevresel Havalandırma 58 • Kombine Havalandırma: Damarların aynı yönde yattığı yaygın maden yataklarında merkezi ve çevresel havalandırmanın birleştirilmiş durumu olan kombine havalandırma yöntemi uygulanır. HÇ HG HÇ Kombine Havalandırma 5 4.1.2.1 Dikey Kuyular : Dikey kuyular, maden yatağının üzerinde çok kalın örtü tabakası bulunması halinde açılması zorunlu olan kuyulardır. • Diğer kuyu tiplerine kıyasla varılmak istenen noktaya en kısa yoldan ulaştığından gerek açılması kısa sürede olmakta, gerekse halat, boru, kablo gibi donanımlara az gereksinim duyulmaktadır. • Yer çekimi ile aynı yönde olduğu için yan duvarlar az basınç görür. • Kolay kazılabilir tabakalarda ilerleme hızı yüksek olur ve sağlam durması için bırakılacak topuk miktarı da azdır. • Kuyu içeresinde kafes veya skip donanımlarına elverişliliği nedeniyle özellikle derin kotlarda daha hızlı nakliyat olanağı sağlar. • Gerekli güvenlik topuğu daha azdır. 6 4.1.2.2 Meyilli Kuyular (Desandri) : Eğimi fazla ve aynı eğimde devam eden ve uygun kayaç yapısı gösteren maden yataklarında açılan kuyulardır. • 300-400m gibi sığ derinliklerde ekonomik bir seçenek özelliğindedir. • Taş içinde galeriye gerek olmadığı için istenilen derinliğe inildikten sonra üretim hazırlıklarına başlanabilir. • Damarın içinde açılması halinde, yatırımlarda rahatlık ve yatak hakkında ön bilgi sağlar. • Özel nakil donanımlarına gerek olmayışı nedeniyle yatırımlarda rahatlık sağlar. • Yan duvarlar dikey durmadığından büyük basınç altında olurlar. • Kafes ve skip nakliyatına uygun değildir. 63 4.1.2.3 Kırık Kuyu : Meyilinde değişiklik gösteren kuyulara kırık kuyu denir. Derinlere inildikçe maden yatağına ulaşmak için sürülen galerilerin uzunluğundan tasarruf etmek için uygulanan bir kuyu şeklidir. Önerilmeyen bir düzendir. • 300-400m gibi sığ derinliklerde ekonomik bir seçenek özelliğindedir. • Taş içinde galeriye gerek olmadığı için istenilen derinliğe inildikten sonra üretim hazırlıklarına başlanabilir. • Damarın içinde açılması halinde, yatırımlarda rahatlık ve yatak hakkında ön bilgi sağlar. • Özel nakil donanımlarına gerek olmayışı nedeniyle yatırımlarda rahatlık sağlar. • Yan duvarlar dikey durmadığından büyük basınç altında olurlar. • Kafes ve skip nakliyatına uygun değildir. 64 4.1.2.4 Yatık Kuyu : Az eğimli bir galeridir. Düz arazide, eğimi düşük olan maden yatakları için geçerlidir. Ayrıca, 100-150 m gibi derinliklerde ekonomik olabilir. 4.1.2.5 Düz Galeri ve Kuyuların Karşılaştırılması • Dik kuyuların meyilli kuyulara kıyasla üstünlükleri; 1. Boyları daha kısa, 2. Kesitleri daha küçük, nakliyat daha hızlı ve ayni kuyu kapasitesi için kafes boyutları küçük; 3. Tahkimatı ve bakımı için az masraf; 4. 1 ton üretime düşen nakliyat ve su atımı masraflarının daha az oluşudur. • Sakıncalı yönleri; 1. Damar meyilinin 45-50° nin altında olması halinde taş içinde sürülmesi gereken galeri boyu daha uzun 2. Gerekli galerilerin sürülmesi için uzun zaman 3. Yüksek kapasiteli nakliyat makinalarına gereksinme fazla 4. Açılması yüksek maliyetlidir. 65 • Meyilli kuyuların dikey kuyulara kıyasla üstünlükleri; 1. Hazırlıklar için taş içinde galeri sürme masrafı çok az 2. Açma masrafları kazılan cevherle kısmen azaltılabilmekte 3. Hazırlıklar şayet damarın içinde yapılıyorsa, çok kısa bir süreç içerisinde bitirilebilmekte 4. Düşük güçlü nakliyat makinaları 5. Açılması düşük maliyetlidir. • 1. 2. 3. Sakıncalı yönleri ; Nakliyat ve su atımı maliyetleri fazla Donanımlarda aşınma fazla Nakliyat hızının az oluşudur. • Düz galerilerin kuyulara kıyasla üstünlükleri; 1. 2. 3. 4. 5. Açılması daha hızlı ve ucuz Taş içinde galeri açmaya gerek yok Kuyu kulesi, binalar, nakliyat makinalarına gerek yok Su atımı için masraf söz konusu değil İşletmedeki tesislerin kurulması için az zaman aralığı. 66 4.2 KUYU YERİ SEÇİMİ Bir maden yatağının ekonomik olarak işletilmesi için kuyunun açılacağı yerin seçiminin önemi oldukça fazladır. Bunun için maden yatağının durumu, yani yeraltı ve yerüstü ile ilgili faktörler önemli rol oynar. 4.2.1 Yeraltı ile İlgili Faktörler • Maden yatağı ve kuyular arasında nakliyat ve hava dönüş yollarının kısa tutulması gerekir. Cevherleşme kısa aralıklarla birbirini takip ediyorsa, kuyu yatağın en yoğun yerinde açılması gerekir. • Galeri uzunluğunun kısa olması galeri açma giderlerinin önemli ölçüde azaltır. Galeriler ve nakliyat uzun olursahavanın buralardan geçirilmesi için kullanılacak vantilatörlerin daha pahalı cinsten seçilmesini ve çalıştırılması için gerekli enerji masraflarının fazla olmasını gerektirir. • Kuyunun sağlam bir şekilde maden yatağının tüketilinceye kadar bozulmadan kalmasını temin edebilmek için bırakılacak emniyet topuğundaki faydalı minerallerin hiç olmaması yada en az miktarda bulunacak şekilde kuyu yerinin seçilmesi gerekir. • Maden yatağı dik bir eğime sahipse kuyunun yeri yatağın devamı göz önüne alınarak seçilir. • Eğim az ve rezerv eşit bir şekilde dağılmışsa kuyu yeri seçimi en az derinlikte olacak şekilde saptanır. • Cevhere ulaşmak için sürülecek galeri uzunluğunun kısa olması, böylece galerileri açmak için gerekli masrafların da az olmasını sağlar. 67 • Kömür gibi tortul kökenli olan ve tabakalaşma gösteren maden yataklarında kuyunun antiklinale yakın bir kısmında açılması, bırakılması gereken emniyet topuğu miktarının az olması yönünden daha uygundur. • Yeraltı nakliyat işleri yerüstü nakliyatına kıyasla 4-5 kat daha pahalıdır. Galeriler ne kadar kısa olursa nakliyatta o kadar ucuz olur. • Kuyu topuğu prensip olarak koni şeklinde seçilir. Koni taban açısı sağlam ve sert kayaçlarda 80°’ye kadar, çürük ve kaygan arazide 50-60°’ye kadar düşebilir. Açının küçük seçilmesi emniyeti arttırır, ancak topukta bırakılacak cevher miktarını arttırır. • Örtü tabakasının kalınlığı ve sağlamlığı da oldukça önemlidir. Kuyunun açılması ve üretim sırasında bakım ve onarım yönünden sağlam, tektonizmaya uğramamış bir yerde açılması gerekir. Bu suretle uzun süre dayanacağı gibi bakım giderlerinden de tasarruf edilmiş olur. 68 4.2.2 Yerüstü ile İlgili Faktörler • Kuyu yeri yerleşim merkezine yakın bir yerde seçilmiş ise bu arazinin satın alınması zorunludur. Kırsal bölgede bu husus çok önemli olmamakla birlikte, kömür madenciliğinin yapıldığı yerlerde genellikle her türlü sanayi kolu hızlı bir şekilde gelişmektedir. • Kuyu için seçilecek bölge, kuyu ve diğer tesislerin kurulmasına uygun olmalıdır. Özellikle su baskın tehlikesinden uzak ve düz bir yerde olmasına dikkat edilmelidir. Madenden atılacak suyun da akıtılabileceği bir dere veya çayın yakınında olması da önemli bir seçim nedeni olabilir. • Kuyu ağzının demiryolu, karayolu ve diğer ulaşım ünitelerine yakın olmasıdır. 4.3 KUYU KESİTİ ŞEKİLLERİ Kuyunun kesiti nakliyat ve havalandırma gereksinimlerine göre hesaplanır. Kuyunun görevini tam olarak yapabilmesi için içeresinde kafes veya skip, merdiven, su atımı boruları, basınçlı hava boruları, dolgu malzemesini indirecek borular, elektrik ve telefon kablolarının yerleştirileceği bölümler ile havanın geçmesini sağlayacak açıklığın bulunması gerekir. Bir kuyuda mevcut olabilecek bu ünitelere göre kesitin büyüklüğü çizimle hesaplanarak bulunur. Kuyu kesiti şekilleri kare, dikdörtgen, daire, elips ve kemerli dörtgen olabilir. Metal işletmelerinde genellikle dikdörtgen, kömür işletmelerinde fazla hava gereksinimi nedeniyle dairesel olur. 69 • Kare kesitli kuyular kısa derinlikler ve yatık kuyular için uygundur. • Nakliyat için tek bir bölüm, insan yolu ve diğer donanımlar için ikinci bir bölüm yeterli geliyorsa kare kesiti uygundur. • Bölüm sayıları arttıkça kare kesiti dikdörtgen kesitine dönüştürülür. • Kare kesitli kuyular sert kayaçlı metalik cevher işletmelerinde geniş ölçüde kullanılır. Dikdörtgen kesitli kuyular kare kesitli olanlara kıyasla daha üstündür. Basınçların fazla olduğu yöne kısa kenar yerleştirilebilir. Fakat, aynı alan içinde çevre uzunluğu fazla olduğundan fazla tahkimat malzemesine gerek vardır. Ağaç tahkimatlı dikdörtgen kesitli kuyu Kafesi iki vagonlu olan kuyu 70 Daire kesitli kuyuların üstünlükleri; • Arazi basıncı homojen dağılır. • Köşe kısımların (pahalı ve zaman alıcı) hazırlanması söz konusu olamaz. • Tahkimat, mukavemeti en fazla olan kapalı silindir şeklidir. • Çevre uzunluğu az olduğundan, daha az tahkimat malzemesi gerekir. Kuyu kesiti arttıkça bu üstünlükler artar. Daire kesitli kuyuların sakıncaları; • Kuyuda bölümler ayrıldıktan sonra faydalanılmayan boş alan fazla kalır. • Tahkimat ahşap yapılamaz. Tuğla, beton, çelik gibi malzemeler kullanılır. Bu nedenle su geçirgenliği olan kayaçlarda açılır. Elips Kuyular: Elips kuyular uygulamadan kaldırılmıştır. Yapılması zordur. Tek yönlü basınçlar için uygundur. Kemerli Dörtgen : Kemerli dörtgen kuyular çok ender görülür. Kare ve dikdörtgen kesitlilerin basınçlara dayanamadığı yerlerde, kenarlar kemer şeklinde kazılır, tuğla örülür. Kuyu kesit alanının seçiminde kuyu açma masrafları alan büyüdükçe artar. 71 4.4 KAT HAZIRLIKLARI Kuyulardan itibaren cevhere ulaşmak için sürülecek galerilerin tümünü kapsayan işlerdir. Bu suretle maden yatağı üst üste birbirine paralel dilimlere, yani katlara ayrılmış olur. Cevher veya damarların konumuna göre katlar arasındaki düşey mesafenin öncelikle belirlenmesi gerekir. Yeraltı işletmelerinde kat hazırlıkları iki grupta toplanabilir. 1. Ana kat hazırlıkları 2. Ara kat hazırlıkları Maden yatağının durumuna göre katlar da değişik olarak tertip edilir. Yatak tek ve yatay ise kat sayısı da tektir. Maden yatağı birbirine paralel birkaç damardan oluşuyorsa, damar sayısı kadar olur. Metalik bir maden yağına düz bir galeri ile girdikten sonra açılan bir kuyu ve bu kuyudan itibaren meydana getirilmiş katlar aşağıda gösterilmektedir. Yatay galeri girişi 70 Katlar yukarıdan aşağı doğru tertip edilir. Kuyu ya en derin noktaya kadar açılır yada bir kat açılırken derinleştirilir. İki seçeneğinde üstün ve sakıncalı yönleri vardır. Derinleştirme, üretime servis veren bir kuyuda oldukça zahmet gerektiren bir iştir. Bu nedenle genellikle kuyuların servis ömürlerine göre açılabilecekleri en derin noktaya kadar açılması ilkesi benimsenir. Bunun sakıncası, kuyu gibi pahalı bir yatırıma, cevhere en kısa sürede ulaşmak varken uzun bir süre bekleyerek tahammül etmek zorunluluğudur. Çalışılmakta olan katın rezervi tüketildikten sonra hazırlık katı üretime geçebilecek durumda olduğundan burada çalışılmaya başlanacaktır. Damarlar daha derinlere devam ediyorsa, daha alt kısımda da hazırlık katı tesis edilecek ve iş bu sıraya göre düzenlenecektir. Hava dönüş yolu Nakliyat yolu Halen çalışılan kat Hazırlık katı Meyilli damarlarda katların teşkili 71 4.4.1 Kat Aralıklarının Saptanmasında Etkili Faktörler • Katlar arasında kalan rezerv fazla olmalıdır. Meyilin çok olduğu durumlarda bu durum kat aralığının fazla olmasını gerektirir. • Bir kata yapılacak yatırımların büyüklüğü nedeni ile yatağın mümkün en az sayıda katla çalışması arzu edilir. Bu da büyük kat aralığı gerektirir. • Nakliyat ve su atımı masrafları kat aralığı büyüdükçe artmaya devam eder. • Havalandırma kat aralığı uzadıkça zorlaşır ve maliyeti artar. Ayrıca havanın ısınması da söz konusudur. • Kat galerileri sağlam tabakalara rastlamalıdır. Teknoloji geliştikçe kat araları fazlalaşmaya doğru gider. Eski ocaklarda son yıllarda oluşturulan katların daha büyük aralıkları olduğu görülür. Ayrıca, metalik madenlerde kat aralıkları seçilen üretim yöntemine çok bağlıdır. Örneğin; kat aralıkları • kömürde 100-200 m, • metalde genel olarak 30-60 m, çok az eğimli filonlarda 20-25 m, ara katlı yada blok göçertme yöntemi uygulandığı durumda 75-150 m, • Kaya tuzu-potas ocakları için; kalın yataklanmalarda 50-100 m, çok az eğimli ve ince damarlarda 200 m’dir. 74 4.4.2 Katlarda Yapılan Büyük Hazırlıklar Kuyu dibi galerileri (akrosaj) ve damar veya cevher filonlarına ulaşmak için taş içerisinde galeri açma işlerini kapsar. Bunlar kazılan cevherin, ramble malzemesi, makina ve tahkimat malzemelerinin naklini, işçilerin iş yerlerine gidiş ve dönüşlerini, suyun akışını, enerji gereksinmesi araçların (kablo, boru) iş yerine ulaştırılmasını sağlayan yapılardır. 4.4.2.1 Kuyu Dibi Galerileri (Akrosaj) Ana görevi yatay ve kesintili karakterdeki galeri nakliyatını, düşey ve sürekli karakterdeki kuyu (kafes veya skip) nakliyatına dönüştürmektir. Üretim kapasitesi büyüdükçe akrosajda dev boyutlara ulaşabilir. Bu tür ocaklarda kuyu dibi organizasyonu büyük önem kazanır. . 75 Kuyu dibi galerilerinin düzenlenmesi, • skip veya vagon nakliyatına göre, • kuyu(lar)ın ana yolların konumuna göre, • kuyulara gelen galerilerin sayısı, durum ve yönüne göre, • üretim kapasitesine vb. yapılır. Kuyu dibinde nakliyat dışında; ana su havuzları, tulumba dairesi, lokomotif garajı, atelye, telefon santralı, depo, bazen taş kırma tesisleri de yer alacaktır. Akrosaj düzenlenmesinde dikkat edilecek noktalar : • Küçük maden işletmelerinde, kuyu dibi galerileri tek yönlü olabilir (boşlar çıkar dolular girer). Şayet bir taraftan dolu sürülürken, diğer taraftan boş alınacaksa galeriyi uzatmak gerekir. • Kuyu dibi sağlam kayalar içinde oluşturulmalı ve ömrüne uygun biçimde tahkim edilmelidir. • Nakliyatı aksatmadıkça kuyuya gelen çok sayıda galeri bulunuyorsa, bunların tek yolda birleştirilmesinde yarar vardır. • Yollar tek yönlü olmalı, karşılaşma ve kesişmeler önlenmelidir. • Dolu, boş, malzeme, taş ve işçi vagonları birbirlerini engellemeden seyredebilmelidir. • Manevralar, zincirle veya yol meyilinden faydalanarak otomatik yapılmalıdır. • Çift kuyu olması halinde vagonların istenilen yöne gidebilmesini sağlayacak yollar bulunmalıdır. • Nakliyatta dolu ve boş vagonlar birbirini beklememeli, yollar yeterli uzunlukta yapılmalıdır. • Paralel galeriler arasında uygun insan geçiş yolları sağlanmalıdır. • Su havuzları kuyuya oldukça yakın, fakat kuyu derinleştiğinde sızıntı yapmayacak uzaklıkta olmalıdır. 76 Üretim tek taraftan, Kuyu ekseni ile galeri ekseni aynı Kuyu ekseni galeri eksenine dik Üretim iki taraftan, Kuyu ekseni ile galeri ekseni aynı Kuyu ekseni galeri eksenine dik, Üretim iki taraftan Kuyu ekseni ile galeri ekseni ayrı, üretim iki taraftan 77 4.4.2.2 Skip Nakliyatındaki Kuyu Dibi Galerileri Skip nakliyatında kuyu dibi galerileri kafes nakliyatına kıyasla daha basit olup uzun yollara gerek yoktur. Genellikle vagonların tumbasını sağlamak üzere genişletilmiş bir galeri ve cevherin biriktirileceği bir silo yeterlidir. Meyil daima dolu vagonların lehine olmalıdır. Ayrıca, skip nakliyatında vagon seçimi kuyu kesitine bağlı olmadan yapılmaktadır. Taş ve malzeme için boş tarafında demiryolu olmadığından kuyu dibinin büyük seçilmesine gerek kalmamaktadır. 4.4.3 Kat Galerileri Kat galerileri damarın doğrultusu boyunca ve damarı kesecek şekilde taş içinde sürülen galerilere denir. Böylece, maden yatağı panolara ayrılmış olur. Panolara ayırma 78 Panolara ayırmanın nedenleri; • Uzun galerileri ayakta tutmak zordur. • Bir birimdeki üretimin çok uzun sürmesi halinde herhangi bir yangın tehlikesi karşısında panonun tamamen söz konusudur. Panolara ayırma ile çok sayıda üretim birimi elde edileceği gibi, bir afet durumunda sadece bir pano kaybedilmesi gibi üstünlükler de vardır. Kesesiye galeriler arasındaki mesafe pano boyunu belirler. 600-800 m pano boyu : Orta teknolojik koşullar 1000-2000 m pano boyu : üst düzeyde teknoloji Taş İçerisinde Açılan Galeriler Arasındaki Mesafeler Taş içerisinde açılan galeriler arası mesafe az olursa; • Teşkil edilecek üretim yerleri fazlalaşır. • Galeri sayısı artar ve bunların açma-bakım masrafları yükselir. Taş içerisinde açılan galeriler arası mesafe fazla olursa; • Galeri sürme ve bakım masrafları azalır, • Uzun kazı cephesi nedeniyle çalışılan yerin ömrü uzar • Damar içi hazırlıklar azalır • İşyeri şartlarına alışmış işçiler uzun süre aynı yerde çalışır, randıman yükselir. • Damar içi galerilerinin boyu artar, bakımlarında ve damar içi nakliyatta sorunlar çıkar. Taş içi galeriler arası mesafeyi, damar içi yolların tahkimat niteliği de belirler; ağaç tahkimat kullanılıyorsa taş galerilerin arasındaki mesafe 400-600 m, madeni tahkimat kullanılıyorsa 800-1000 m 77 olmalıdır. 4.5 CEVHER İÇİ HAZIRLIKLAR Damar içi yada cevher içinde yapılan hazırlıklar, Büyük Hazırlıklar ile panolara ayrılmış bulunan bölümlerde üretim faaliyetlerine geçmek için yapılan işleri kapsar. Büyük hazırlıklar ile damara ulaştıktan sonra gerek üretimin sağlanması, gerekse kazılan cevherin nakil edilmesi için bazı yolların açılması, işçilerin yoğun bir şekilde çalışacağı şantiyelerin hazırlanması, ancak damar içerisinde yapılacak hazırlıklarla yerine getirilebilir. Damar içerisinde galeriler damar düzgün bir şekil gösteriyorsa damarın doğrultusu yönünde açılır. Mercek veya başka şekillerdeki maden yataklarında ise cevher kitlesini kesecek galeriler sürülür. A : Rekup B : Damar içi galerisi C : Üretim katı 1 ve 2. katlar arasında açılan yardımcı kuyular ile damarlar kesilmiştir. Kesilen damarlardan birbirleri içinde sürülen B galerileri ile taralı alanda üretime başlanmıştır. 80 4.5.1 Tabaka Halinde Yataklarda Yapılan Hazırlıklar Tabaka halindeki yataklarda, yani damarlarda yapılan hazırlıklar iki türlü yapılır. Bunlar ileriye doğru ve geriye doğru hazırlıklardır. Genellikle bu hazırlıklar kömür damarlarıyla ilgilidir. İlerletimli Ayakların Üstünlükleri: • Üretime hemen başlanır. • Galerilerin ömrü daha kısadır • Galerilerin sürülmesinden elde edilecek taşlar dolgu olarak kullanılabilmekte. Bunların nakliyesinden gerek kalmaz. İlerletimli Ayakların Sakıncaları: • Ayağın bir tarafı göçük yanında bulunduğundan, damarın tavanını tutmak güçleşir ve sağlam tahkimat gerekir. • Damar hakkında önceden bilgi alınamaz. • Havanın bir kısmı göçük veya ramble içerisinden kısa devre yaparak kaçar. • Metan yönünden (galeriler önceden açılmadığı için) rahatlama sağlamaz. 81 Dönümlü Ayakların Üstünlükleri: • Sürülen galerilerin bir tarafı kazı sonuna kadar sağlam cevher içinde kalır. • Damar hakkında bilgi edinilir. • Ayağa gelen hava kısa devre yapmaz. • Panodaki metanın bir kısmı galerilerin açılması sırasında boşaltılmış olur. Dönümlü Ayakların Sakıncaları: • Üretime başlayabilmek için tüm galerilerin sürülmesinin bitmesini beklemek. • Açılan galerilerin ömrü uzun olduğundan tamir-bakım masrafları fazlalaşır. • Galerilerin sürülmesi sırasında çıkan taşların dışarıya taşınması sorun olur. 4.5.2 Ayak Uzunlukları Ayak uzunlukları genellikle katlar arasında kalan damar uzunluğuna bağlı olmaktadır. Ayrıca ayak uzunluğunun seçilmesinde, ayak içerisinden geçirilecek hava miktarı, ayak içerisinde kullanılacak nakliyat aracının kapasitesi vb. hususlar önemli faktör olurlar. 80 - 500 - 575 - 650 25 ° Ayak uzunluğu Ayak uzunluğu (x) 650 − 500 𝑥𝑥 X = 355 m 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑛𝑛25 = 4.6 HAZIRLIK İŞLERİNDE ZAMAN ETÜDÜ Üretim işlerinin başlayabilmesi için hazırlık işlerinin iyi bir şekilde planlanması gerekir. Keza, bir panoda üretimin durduğu bir anda, başka bir panoda üretim hemen başlayabilmeli ki, işletme için hesaplanmış olan günlük üretimde aksama olmasın. Büyük hazırlıklar, damar içi hazırlıklar ve üretim işleri arasındaki bağıntıların aksamaksızın devam etmesi için, zaman etüdü planlarının her işletme için yapılması zorunludur. Önce üretim yöntemi saptanmalı ve buna göre büyük hazırlıklar ile damar içi hazırlıklar planlanmalıdır. Çalışma sırasında elde edilen günlük, aylık veya yıllık ilerlemeler bu planlara işlenmelidir. 81 5. HAZIRLIKLARLA İLGİLİ YOLLARIN AÇILMASI İŞLERİ Hazırlık işleriyle ilgili olarak kuyular, taş ve damar içerisinde sürülen galeriler, başyukarı ve başaşağılar, yardımcı kuyular, vb. yapılar söz konusu olur. Cevherde üretime geçinceye kadar açılması gereken yollar. 5.1 TAŞ İÇERİSİNDE YATAY GALERİ SÜRME Taş içerisinde sürülen galeriler genellikle delik delme ve ateşleme işlemi yapılarak yerine getirilir. Ayrıca, koşullar uygunsa galeri açma makinalarıyla tam mekanize olarak galeriler her türlü kayaç içerisinde açılabilmektedir. Konvansiyonel : Delme patlatma • Deliklerin delinmesi • Ateşleme • Yükleme • Tahkimat • Yol döşeme, boru şebekelerinin ötelenmesi, kanal yapımı vd. işler yerine getirilir. Bu işlerin iyi organize edilmesi ekonomik ve teknik yönden oldukça önemlidir. Modern : Galeri açma makinası Kazı ve yükleme işini yaparak kendisini öteleyen araçlardır. Patlayıcı madde kullanılmaması nedeniyle zaman kazanımı ve güvenlik sağlar. Kademeli kesim ve tam kesim olarak yapan makinalar sınıflandırılabilirler. Paletler üzerinde hareket ederler. 5.1.1 Deliklerin Delinmesi : Galeri aynasında patlayıcı maddelerin etkisini fazlalaştırmak için serbest yüzeylerin meydana getirilmesi ve patlayıcı maddelerin bu yüzeye doğru iş görmeleri istenir. 45° Yandaki şekilde patlayıcı madde ile doldurulup ateşlenmesi sonucu teorik olarak koparılacak olan kırılma bölgesi görülmektedir. Kırılma yüzeyi delik 82 yüzeyi ile 45°’lik açı yapmaktadır. Galeri Açma Makinaları 83 Delik kayaç yüzeyi ile 45°’lik açı yapacak şekilde açıldığında, kırılma kayaç yüzeyine dikey, yani en kısa yoldan olduğu için, patlayıcı madde sarfiyatı da azalır. Bu şekilde 4 veya 8 tane delik arın ortasında birleşecek şekilde açılarak ateşleme yapılırsa, orta yerde bir çukur meydana gelecektir. Madencilikte kayaç ortasında açılan bu çukura «orta çekme» denilir. Orta çekme etrafında açılan deliklere ise «tarama» delikleri denir. Bunların ateşleme sırası ortadan kenara doğru olacak şekilde yapılır. Bu nedenle galeri sürme işlerinde muhakkak gecikmeli veya milisaniyeli kapsüller kullanılmalıdır. Ateşleme birbirini takiben olacağından, önce orta çekme delikleri, arkasından tarama delikleri patlayacağından galeri ilerleme randımanı artacak ve patlayıcı madde sarfiyatında da önemli ölçüde azalma olacaktır. 5.1.1 Koni Şeklinde Orta Çekme Piramit, prizma, üçgen, yelpaze şekilli ve meyilli yüzey üzerinde çekilen orta çekmeler olarak gruplandırılabilir. • Piramit Şeklinde Orta Çekme : Galeri arınındaki kayacın tamamen homojen olduğu ve çatlaklı yapı göstermediği durumlarda uygulanan orta çekmenin piramit şeklinde olması istenir. 4 veya daha fazla sayıda delik, galeri arınında, kayaç içerisinde bir yerde birleşecek şekilde meyilli olarak açılır. Ateşleme sonucu galeri arını ortasında bir boşluk meydana gelir. 86 Bu tip orta çekme işinde deliklerin kolaylıkla delindiği ve az sayıda deliğe gereksinim duyulması önemli üstünlüğüdür. Ayrıca bir ateşleme sonundaki ilerleme miktarı ancak galeri genişliğinin %50 kadarı olmaktadır. Orta çekme açıldıktan sonra etrafına da tarama delikleri açılır. Aynı sırada bulunan tarama deliklerin meyillerinin eşit olması, en son tarama deliklerinin sırasının ise galeri tavan, taban veya yan duvarlardan 5-10 cm içerde açılması ve kendilerine verilen meyilin istenilen galeri kesitini sağlayacak şekilde seçilmesi istenir. • Prizma Şekilli Orta Çekme : Galerilerin içerisinde sürülmekte olduğu kayaç çatlaklı veya tabakalı bir yapı gösteriyorsa, kayacın bu zayıf yüzeylerinden faydalanmak gerekir. Doğanın verdiği bu serbest yüzeyden faydalanarak orta çekme delikleri düzenlenirse, dinamit sarfiyatı bakımından önemli bir miktarda tasarruf sağlanabilir. Deliklerin eğimi 45° olmalıdır. Dolayısıyla ateşleme sonucunda tabakanın alt ve üst yüzeyi serbest olduğundan, kopan kayaç parçası prizma şeklinde olacaktır. Sistemin basit oluşu ve az sayıda deliğe gereksinim olması en önemli üstünlüğüdür. Bir ateşleme sonucunda galeri ilerlemesi miktarı ancak galeri genişliğinin %65 kadarı olmaktadır. 87 • Üçgen Şekilli Orta Çekme : Galeriler arınının orta kısmından açılmayıp tavan, taban veya yan duvarlara yakın olacak şekilde seçilir. Orta çekme çapraz açılmış deliklerin yatay ve düşey yönde sıra ile ateşlenmesi ile yapılır. Delikler galeri arınına doğru açılmış olduğundan, patlayıcı maddenin etkisi serbest yüzeye doğru bulunacağından randıman fazlalaşır. Orta çekme derinliği piramit ve prizma şeklindeki orta çekmelere kıyasla daha kısa olup, genellikle galeri genişliğinin % 40 kadarı olmaktadır. • Meyilli Yüzey Üzerinde Açılan Orta Çekme : Üçgen şekilli orta çekmenin geliştirilmiş şeklidir. Galeri yüzeyinin meyil verilerek fazlalaştırılması ile burada fazla delik açma olanağı sağlanmış olur. Delikler yüzeye dik açılır ve sistemin uygulanması için becerikli işçilere ihtiyaç duyulur. 88 • Yelpaze Şeklinde Orta Çekme : 30-60° yatımlı tabakalarda uygulanır. Delikler ortadan itibaren bir tarafa doğru açılmakta ve taramalarda yine yelpaze şeklinde devam etmektedir. Delikler genellikle kısa kaldığından sol tarafa bir sıra deliğin daha açılması uygun olmaktadır. Delikler genellikle yatay olarak açılmaktadır. Galeri kesiti büyük ve bir atımdaki ilerleme mesafesi fazla, kayaç sert bir yapıya sahip değilse bu orta çekme yöntemi uygulanabilir. 5.1.2 Silindir Şeklindeki Orta Çekmeler (Paralel orta çekme) Bu tip orta çekmeler dar galeri kesitlerinde kolaylıkla uygulanabildiği ve ilerleme miktarı fazla olduğu için önemli üstünlüğü vardır. Kayacın çok sert olmaması ve homojen olması istenir. Çok çatlaklı kayaçlarda uygulanamaz. Bu tip orta çekmelerde açılan delikler galeri ilerleme yönüne paralel olmaktadır. Bu husus ise, özellikle taban, tavan ve yan duvarlara yakın delik delinmesi halinde yardımcı donanıma gereksinme göstermektedir. Brenner orta çekmesi, geniş çaplı sondaj, Coromant ve kademeli orta çekmeler diye sınıflara ayrılabilir. 89 5.2 ATEŞLEME Madencilikte deliklere patlayıcı madde patlatılması işlerinin tümüne ateşleme denir. doldurulması ve Açılan delikler patlayıcı madde ile doldurulmadan önce içleri basınçlı hava ile temizlenir, grizulu ocaklarda gaz kontrolü yapılmalıdır. Daha sonra her bir deliğe düşecek patlayıcı madde sayısı delik içerisine yerleştirilir ve sıkılaması yapılır. Galeri arınında orta çekme ve tarama delikleri açıldıktan sonra bunların patlayıcı madde ile doldurulup ateşlenmesinde bazı hususlara dikkat edilmelidir. • Galeri arınındaki orta çekmenin genişletilmesi için galeri kesitinin büyüklüğüne göre bir veya daha fazla sırada tarama delikleri delinecektir. • Deliklerin ateşleme sıraları birbirini takiben olmalı ve her ateşleme bir sonraki ateşleme için serbest yüzey açacak şekilde düzenlenmelidir. • Genellikle deliklerin bir seferde delinmesi ve ateşlemelerin gecikmeli ve milisaniyeli kapsüllerle birlikte yapılması özellikle tam mekanize galeri sürmede uygulanan düzen olmaktadır. Piramit şeklinde orta çekme ve delik düzenleri 90 5.3 YÜKLEME Ateşleme sonucu yığılan pasanın vagon veya diğer yükleme araçlarına yüklenmesi zaman alıcı işlerdir. Örneğin 12 m2’lik bir galeri kesitinde 1,5 m’lik bir ilerleme miktarı için 45 ton taş açığa çıkar. Yükleme işinin alacağı zaman çeşitli faktörlere bağlıdır. Yüklenecek malzemenin tane büyüklüğü : Tane boyu küçüldükçe yükleme kolaylaşır. Ancak, makine ile yüklemede uygulanışı zordur. Yükleme yapılan yerin genişliği : Dar bir yerde yükleme işi işçinin rahat çalışması bakımından sakıncalıdır. Yükleme yüksekliği : İşçinin hızını kısıtlar. Yükleme işi iki kısımdan oluşur. 1. Pasanın galeri tabanından alınması 2. Alınan pasanın nakliyat aracına kadar götürülmesi : Vagonun üst kenarına kadar kaldırılması veya devamlı nakliyat araçlarına (bandlar) verilmesi ile sağlanır. Yükleme işleri el veya makine ile olmak üzere iki şekilde yapılmaktadır. 5.3.1 Elle Yükleme : Küçük işletmelerdeki galeri sürme işlerinde kullanılan bir yoldur. Yükleme işinin elle yapılmasındaki en önemli kolaylık kayaç parçalarının küçük boyutta olmasıdır. Pasa ne kadar küçük boyutlu malzemeden oluşursa işçinin yorulması o kadar az ve randıman da o kadar fazla olur. Ancak parçaların küçük olması fazla patlayıcı madde kullanımını gerektirecektir ki, bu da önemli bir masraf olacaktır. Ayrıca, fazla patlayıcı madde araziyi sarsıp tahkimata hasar verecektir. El ile yüklemenin ayrı bir zorluğu yerden alınan malzemenin belirli bir yüksekliğe kadar kaldırılması zorunluluğudur. 8 Elle yükleme Genellikle galeri ilerlemesinde bir işçinin saatte yükleyeceği yığılmış pasa miktarı 1-1,2 m3 kadardır. Yükleme sırasında dinlenme ve bekleme gibi zamanlarda dikkate alınacak olursa bir işçinin 1 saatte yükleyebileceği malzeme miktarı 1 ton olarak kabul edilebilir. El ile yükleme yeraltı madenciliğinde ağır ve çok zaman alıcı bir iştir. Şayet muhakkak el ile yükleme zorunluluğu varsa ekipler ikişer kişi tertip edilmelidir. Böylece kişilerden birisi çalışırken, diğer kişi dinlenebilir. 5.3.2 Makine ile Yükleme : Yarı mekanize yüklemeye bir örnek olup sadece pasanın belirli bir yüksekliğe kaldırılıp boşaltılması halinde kullanılır. Geniş galeri kesitlerinde ve hızlı ilerlemesi zorunlu olan yerlerde makina ile yükleme uygulanması gereken tek yoldur. 9 Makina ile yüklemede pasanın tabandan alınması ve nakliyat araçlarına yüklenmesi işi doğrudan doğruya makina ile yerine getirilmektedir. Bazı makina tiplerinde ise sadece ikinci iş makina ile yapılmaktadır. Bu bakımdan yükleme makinaları yarı mekanize ve tam mekanize yükleme makinaları diye sınıflara ayrılır. Yükleme makinalarının hareketi ya galerideki raylar, palet veya Iastik teker üzerinde olmaktadır. Yükleme Bandı : Makinanın esası meyilli olarak duran zincirli oluk veya lastik banddır. Ray üzerinde hareket ettiği gibi lastik tekerlek üzerinde de hareket ettirilebilir. Kepçeli Yükleyiciler : Tam mekanize yükleme aracıdır. Yükleme için kepçe yerde olmak üzere makine yığınına doğru hareket ettirilir ve kepçenin dolması sağlanır. Daha sonra kepçe yukarı kaldırılarak içerisindeki pasanın yükleyicinin arkasında bulunan vagona veya bir başka nakliyat ünitesine dökülmesi sağlanır. Basınçlı hava veya elektrikle çalışan tipleri vardır. En üstün yönü, fazla hareket edebilme kabiliyeti, az yer kaplaması ve dönemeçli yerlerden kullanılabilmesidir. Her cins pasa için uygun olup, tabanı rahat bir şekilde temizleyebilirler. 91 Sallantılı Oluk Yükleyicisi : Eksantrik hareketler sağlayan ve böylece ileri hareketi yavaş, geri hareketi hızlı olan bir tahrik motoru ile teçhiz edilmiş meyli az başyukarılarda veya ayaklarda kömürü, cevheri veya taşı oluk içinde kaydırarak nakletmek için kullanılan mekanik düzendir. Yüklemenin pasanın özelliğine bağlı olması sistemin en büyük dezavantajıdır. Nemli ve killi kayaçlarda, özellikle ara nakil ünitesi olmayan tiplerinde yükleme randımanı çok azdır. Skreyeper : Bir vincin halatlarına bağlı olarak çalışan ve kazılmış malzemeyi sıyırarak yüklenecek yere çeken tertibata denir. Küreyicilerin büyüklüğü yeraltında 0,5 m3, yerüstünde 10 m3’e kadar olabilir. Yükleme işinde kutu şeklindeki küreyici halat ve bir vinç yardımıyla pasanın üzerinden çekilir. Dolayısıyla içerisi dolan küreyici sürüklediği pasayı yükleme oluğuna kadar getirir ve burdan vagona veya başka bir nakliyat aracı üzerine döker. 92 5.4 TAHKİMAT Galeride yükleme işi bittikten sonra gerek tavan gerekse yan duvarlar, kayacın mukavemetine göre az veya çok olarak yük altında bulunurlar. Dolayısıyla taş düşmeleri ve gevşek kayacın dökülmesi veya galeriyi tamamen kapatacak şekilde göçükler meydana gelebilmesi beklenebilir. Gerek işçilerin emniyetini sağlamak, gerekse galeriyi sağlam bir şekilde tutmak için tahkimat yapmak zorunludur. Tahkimat cinsinin seçiminde, galeri kesitinin büyüklüğü, şekli, ne kadar süre sağlam tutulmasının zorunlu olduğu önemli faktörler olmaktadır. Bazı hallerde kayaç çok sağlam ise tahkimata hiç gereksinme duyulmayacağı gibi, tahkimatsız bir galerinin düşünülemeyeceği durumlar da olabilir. Yürüyen tahkimat Ağaç tahkimat 93 6. KAZI İŞLERİ • Madencilikte kazı işlerinin amacı, maden yatağındaki faydalı mineralin (kömür, cevher, tuz, vb.) bağlı bulunduğu yerden koparılmasının sağlanmasıdır. Genellikle bu husus üretim yapılan yerlerde uygulanan işlemleri kapsar. • Bunun yanı sıra yan taşların koparılması işlerinde de uygulanır. Bu hususta galeri sürme, kuyu açma, damar içi galerilerin açılmasın da önem kazanır. Kazı işlerinde gerekli olan insan gücü, madenciliğin ulaşım, su atımı veya havalandırma gibi işlerine kıyasla daha fazladır. Kazı işlerinin dışında olan bu tip işlerde genellikle makinalar büyük ölçüte kullanılmalarına rağmen, kazı işlerinde bu hususlar kısıtlı olmaktadır. Fakat son senelerde gelişen teknoloji yanında, özellikle galeri sürme ve kuyu açmada mekanizasyon uygulaması gittikçe artan bir ölçüde kullanılmaya başlanmıştır. Fakat kazı işlerinde mekanizasyon derecesi sadece teknolojinin bugünkü durumuna bağlı olmayıp, ayrıca maden yatağında mekanizasyonun uygulanıp uygulanamayacağına, insan ve makina gücünün değerine bağlıdır. İşçi yevmiyeleri arttıkça, mekanizasyona geçiş zorunlu olmaktadır. Kazı işleri üç bolüm altında incelenecektir. • Elle yapılan kazı • Makina yardımıyla yapılan kazı • Patlayıcı maddelerle yapılan kazı işleridir. 94 Kazı açısından kayaçların özellikleri ; • Kayaçların içerdikleri minerallerin sertlikleri : Mohs sertlik skalası) • Mekanik dayanım : Basınç, çekme, eğilme (MPa) • Gözeneklilik : Kayaçtaki boşluk hacminin, kayacın toplam hacmine oranı • Su tutma-geçirme özelliği • Kabarma özelliği : Kayacın bünyesindeki yabancı madde, bileşimi, sertliği kabarma özelliğini etkiler. • Kazı kolaylığı 6.1 ELLE KAZI • Son yıllarda oldukça azalmıştır. • Bazı küçük işlerde ve mekanizasyonun uygulanamadığı küçük çaplı madencilikte halen kullanılmaktadır. • Enerjinin ulaşamadığı yerlerde yapılacak kazı işlerinde kullanılmaktadır. • Elle kazıyı, kayacın mukavemetine göre kürekle, kazmayla, keski ve tokmakla yapmak mümkündür. Kürekleme : Yığın halindeki veya parçalanmış kayaçlar kürekle yüklenir. En fazla randıman için kürek ve içindeki malzeme 10 kg olmalıdır. Kürek tipleri; * Normal : Sapı ile 135° açı yapar * Bel : Sapı ile aynı yönde toprak kazısı * Gelberi ve faraş : Sapı ile 90 ° açı yapar. Dar yerlerde rahat kullanılır. • Bir işçi 8 saatlik bir vardiyada küçük bir yığından 12-15 t malzeme yükleyebilir. Ayak içinde randıman damar kalınlığına 95 bağlıdır. Kazmalama: Yumuşak ve gevşek kayaçların kazısında, Yardımcı iş olarak; * Potkapaç çekmede * Ateşleme sonrası boyut küçültmede uygulanır. İşçi, aletin ucunu kayacın içine veya çatlağına sokarak bundan parça koparır. Kazmalama işini kolaylaştırmak için 0,5-0,75m derinliğinde potkapaç çukuru açılır. Tek ve çift uçlu kazmalar vardır. * Tek uçlular yeraltında * Çift uçlular yerüstünde (biri sivri diğeri yassı uç) kullanılır. Kazma ağırlıkları; Kömür için 1-2 kg, Taş için 2-3 kg Keski ve Tokmak: 98 Dayanımı fazla olan kayaçların kazı ve parçalanmasında kullanılır. Koparılacak kısmın üzerinde devamlı tutulduğundan, kazmaya göre daha az enerjiye gerek gösterir. Keski, sivri veya yassı uçlu olabilir. Tokmak ağırlığı, işin gereğine göre 1-5 kg arasında olabilir. İki işçiyle çalışılması en önemli sakıncasıdır. 6.2 MAKİNE İLE KAZI Yüksek randıman ve ucuz olmasından dolayı elle yapılan kazının yerini almıştır. Kömür ocaklarında geniş uygulama alanı bulmuştur. Metalik cevher yataklarında ve kaya tuzu ocaklarında uygulanamamaktadır. Makine ile kazı sayesinde, * Patlayıcı madde kullanımı azalmıştır. * Kömür tozu ve grizuya karşı emniyetli çalışma ortamı sağlanmıştır. *Tahkimat korunmuştur. * Göçükler azalmıştır. Kazı makineleri; Martopikör (mekanik kazma), Potkapaç makinesi (yardımcı kazı), Kömür sabanı (tam mekanik), Kesici-yükleyici (tam mekanik), Galeri açma makineleri Yatay bir kömür damarı ayağında toplam zamanın; %35’ini martopikörle kazı, %45’ini kürekleme, %20’sini tahkimat alır. Dolayısıyla kazı-yükleme makineleri zamanın %80’lik işini üzerine almaktadır. 99 6.2.1 Martopikör Potkapaç çekme ve delme-patlatma işlemi ile beraber kullanılabileceği gibi yalnız başına da kazı işinde kullanabilen ve basınçlı hava ile çalışan mekanik bir kazmadır. Yumuşak kömürlerin doğrudan kazısında başarılı olarak kullanılmaktadır. Kömür kazısında martopikör ucu önce kömür içerisine sokulur ve alet serbest tarafa doğru çekilir. Bu şekilde kömür arınında belirli bir parça koparılmış olunur. Serbest haldeki pistonun ağırlığı martopikörün toplam ağırlığı ile orantılı olarak azalıp çoğalır. Martopikörün ağırlığı arttıkça vuruş sayısı azalır, gücü artar. Martopikö r ağırlığı (kg) 6–8 Darbe Yapılan sayısı iş (dev/dk) (kgm) 1200 – 1500 0,8 – 1 8 – 10 700 – 1000 1,7 – 1,8 10 – 12 500 – 650 2,2 – 4 * Koparılmış blokların parçalanmasına, * Yan taşların koparılmasında, * Tahkimat direği yuvalarının açılmasında, * Yardımcı işlerde, * Patlayıcı madde kullanımı yasak olan yerlerde, * Kuyu açma işlerinde (ağır tipler) kullanılır. 10 0 Martopikörün Yapısı: Martopikör; keski ve tokmak kullanılarak elle yapılan işin makineleşmiş şeklidir. Burada hareket basınçlı hava ile sağlanır. Keski görevini uç, tokmak görevini de piston almıştır. Martopikörü tutmak üzere tutma kolu ve basınçlı hava vanası vardır. Pistonun ileri geri hareketini sağlamak için basınçlı havanın yönünü değiştiren bir tertibat bulunur. Martopikörün kazıcı ucu keski görevini görür ve sağlam çelikten yapılmıştır. Bunun uç kısmı sivri veya yassı olabilir. Yassı olanlar yumuşak kayaçlarda kullanılır. Piston, silindir içinde serbestçe hareket eder. Pistonun her vuruşunda meydana gelen enerji uca iletilmekte ve kazı işi sağlanmaktadır. Tutma kolu Gövde Basınçlı hava girişi Kesici uç 10 1 Basınçlı hava şebekesinden alınan 4-6 atm’lik hava basıncı, pistona gelinceye kadar değerinin yarısını kaybeder. Bu nedenle, her vuruştaki kinetik enerji arttırılamaz. Buna karşılık vuruş sayısı arttırılabilir. İşçi martopiköre basınç yapmadığı zaman kazıcı uç, kazılan kısımdan hemen kurtulur. Tozla savaş için, çalışırken su püskürten tipleri geliştirilmiştir. Martopikör Bakımı: Martopikörün iyi hizmet görebilmesi için devamlı bakıma ihtiyaç vardır. Yağlama ihmal edilmemelidir. Toz ve sertleşmiş yağ artıklarının yön değiştirme tertibatından uzaklaştırılması gerekmektedir. Kesici ucun, hava kaçırmayacak şekilde takılması gerekir. Basınçlı hava hortumu hava kaçırmamalı ve tozdan temizlenmelidir. Martopikör kontrolü: Kesici ucun takıldığı kısmın aşınması kontrol edilmeli ve zamanında tedbir alınmalıdır. Güç azalması, fazla hava sarfiyatı ve martopikörün çabuk eskimesi önlenmelidir. 6.2.2 Kömür kazısında mekanizasyon sağlayan makinalar Kazı ve yükleme olayında kazı makinasının oynadığı rol, tam ve yarı mekanize kömür kazılarında birbirinden farklıdır. 100 Tam mekanize kazı : Kömürün tabana kadar olan kısmının «tamamen» mekanik ve geri kalan kısmının da «kısmen» mekanik olarak kazılıp yüklendiği çalışmalardır. Yarı mekanize kazı : Kömür damarı kısmen makanik olarak kazılıp yüklenmektedir. Tam mekanize kömür kazısında; • Kesici kazı (potkapaç makinası ve kesici – yükleyiciler) • Sabanlı kazı (saban ve benzeri makinalarla) • Darbeli kazı 6.2.2.1 Potkapaç Makineleri ile Kazı : Kazı yapılacak arın tek bir yüzey olduğu sürece buradan parçalar koparmak genellikle zor ve randımansızdır. Bu bakımdan arında ikinci bir yüzey açmak kazı işini kolaylaştırması yönünden zorunludur. Arında açılacak çukur veya oyuk yardımıyla kazı kolaylaşacak ve randıman artacaktır. Madencilikte kazı arınında açılan bu çukura potkapaç denir. Arında potkopaç açma 101 Potkopaçın Damar İçerisindeki Yüksekliği Potkapaç tabanda çekilirse yerçekimi kazı işine yardımcıdır (Şekil a) Potkapaç tavanda çekilirse (Şekil-b) yerçekimi kazı işine karşıttır (Şekil b). Prensip olarak Şekil a seçilir. Şekil C yerçekimi kazı işinde damarın yarı kalınlığı için yardımcı olmaktadır. Ancak damarın ortasında kil tabakası varsa uygulanabilir. Damarın taban ve tavanında da yumuşak bir tabaka bulunduğu zaman potkapaç buralara çekilebilir. (Şekil d-e). Potkapaç açmada, kesilen kısımdan çıkan kesintilerin kolaylıkla dışarı alınabilmesi için potkapaç tabandan 10-20 cm yukarıda kalmalıdır (Şekil-f). a b d e c f Potkapaç yerleri 102 Potkapaç Makinelerinin Özellikleri Potkapaç makineleri genellikle uzun ayaklarda kömür kazı işinde kullanılır. Galeri sürmede kullanılanları da vardır. Potkapaç derinliği ne kadar fazla ise kömürün kırılması da o kadar kolay olur, fakat motor gücüde o kadar fazla olur. Potkapaç kolu uzunluğu, genellikle 1-2,2 m derinlikte kazı yapacak şekilde seçilir. Kesilen kısmın kalınlığı kömürün cinsine bağlı olarak 120, 140 veya 175 mm olur. Potkapaç makineleri, kömür arını boyunca ya taban üzerindeki kızaklarda veya zincirli oluk üzerinde hareket eder. Potkapaç makineleri 0-25° eğimli damarlarda kullanılırlar. Potkapaç makinelerinin hızları, kömürün durumuna göre ayarlanabilir. Kömür ne kadar sert ise, ilerleme hızı o kadar az seçilir. En yüksek hız 60-120 m/h olup, uygulamada bunun 1/4 veya 1/5’i elde edilir. Potkapaç keski uçlarının hızı, yani kesici zincirin hızı sert ve yumuşak kömürlerde eşit seçilir. Bu hız 3,5-4,5 m/sn’dir. Potkapaçın çalışacağı arında direk bulunmamalıdır. Bu nedenle, gerideki direkler üzerine sarma konularak arın emniyete alınır. Kesici uçlar, sonsuz bir zincir üzerine takılmışlardır. Potkapaç makinesinin kolu, çalışma durumunda makine ile 85°’lik bir açı yapacak şekilde hareket etmesi gerekir. 5° Zincir hareketi Makine hareketi 103 Elektrik Enerjisiyle Çalışan Standart Tip Potkabaç Makinesi Mantarlı Kollu Potkabaç Makinesi İki Kollu Potkabaç Makinesi Çift Kollu ve Mantarlı Potkabaç Makinesi 104 6.2.3 Sabanlı Kazı Pullukla tarla sürme işinin düşey bir yüzeye uygulanması esastır. Ayak baş ve dip tarafındaki iki vince halatlarla bağlı, üzerinde hiçbir mekanik donanım bulunmayan gövde ve keskilerden oluşur. • 30-40 cm yükseklikte ve en fazla 30 cm derinlikte parçalar koparır. • Kırılma dayanımı 60-80 ton olan bir zincirle ayak boyunca ileri geri çekilir. • Gövde taban taşı veya konveyör saçı üzerinde kayarak hareket eder. • Tabandaki arızaları geçmesi için yatay bir eksen etrafında mafsallı yapılmıştır. • Damar sert ise potkapaç makinası kullanmak gerekebilir. Zincirli oluğun 3 görevi vardır. • Kazılan kömürü nakil eder. • Sabanı arına doğru bastırır • Yanal basıncı alarak sabanın hareketine yardım eder. 105 • Saban ile kazı, yumuşak ile orta sert kömürler için uygundur. • Sağlam ara kesmeler ve olası küçük atımlı faylar sabanın çalışmasını zorlaştırır. • Teorik olarak 0.5-3.0 m arasındaki damarlar saban ile kazıya uygundurlar. Ancak teknik ve ekonomik nedenlerden dolayı uygulama aralığı 0.5-1.8 m olarak seçilmektedir. 4 çeşit saban türü vardır. • • • • Hızlı Saban Eklenmiş Saban Koparıcı Saban Kayıcı Saban Hızlı saban kesit görünümü 106 6.2.4 Kesici Yükleyici ile Kazı Bir tambur üzerine yerleştirilmiş keskiler vasıtasıyla 60-90 cm kalınlığındaki bir dilimi kesebilen ve kazılan cevheri hemen nakledebilen kazı makinelerdir. • Üzerlerinde taşıdıkları tambur sayılarına göre tek veya çift tamburlu kazı makinaları olarak adlandırılırlar. Tamburlar sabit veya hareketli olarak imal edilmektedir. Tamburlar aşağı-yukarı hareket edebilmektedir. • Kömür, trona ve potas gibi yumuşak ve orta sertlikteki cevherlerin kazısında yaygın olarak kullanılmaktadır. • Makinenin hareketi zincir oluk üzerinde yapılır. Bu sayede; * Emniyet artar. * Hareket hızı fazlalaşır. • Kazılan cevher arın konveyörüne (zincirliği oluğa) yüklenmekte ve taşınmaktadır. • Tozlanmaya karşı su püskürtme donanımları vardır. • Tambur üzerindeki kesici uçlar sökülüp takılabilir. • Hidrolik tahkimat ünitesi ile birlikte yürüme yaparlar. 109 7. KUYU AÇMA İŞLERİ • Madenciliğin en zor işi yukardan aşağı kuyu açmaktır. • Kuyu açma işine girişmeden önce kuyunun keseceği kayacın ve buranın hidrojeolojik durumunu anlamak üzere sondaj açılır. Bu amaçla kuyu kesitinden 50-60 m uzaklıkta 50-75 mm çaplı sondajlar açılır. • Kayaç sağlam ve az su gelirine sahip ise normal kuyu açma uygulanır • Kayaç sağlam değil ve fazla su geliri var ise (yani çürük ve akıcı formasyon ise) özel yöntemler uygulanır. Su geliri 0,5 m3/dk’dan fazla ise özel kuyu açma yöntemleri uygulanır, aksi halde kuyu kesitinin herhangi bir yerinde çukur açılarak suyun burada toplanması sağlanır. Buradan da tulumbalarla kuyu dışına basılır. 7.1 Normal Kuyu Açma Sağlam kayaç ve az su gelirinin olduğu durumlarda uygulanır. Kuyu açma sırasında kayacın kazısı, yükleme, nakliye, tahkimat, su atımı, havalandırma vb. işleri birbirini takiben yapılır. Kazı : El veya patlayıcı maddelerle olmak üzere 2 şekilde yürütülür. Ayrıca, küçük kesitler içim makine ile kazı da yapılabilir. El ile kazı : Üst tabakalarda ve yumuşak kayaçlarda uygulanır. Kürek, bel, kazma, martopikör kullanılır. Patlayıcı madde ile kazı : Öncelikle deliklerin delinir. Bunun için martoperferatör kullanılır ve sulu delme yapılır. 110 Martoperfatör sayısı kesite bağlıdır. - 3 m2’lik kesitte 1 işçi çalışır - m2’lik kesitte 1,5-2,5 delik - m3 kayaç için 0,4-1,5 kg patlayıcı Ateşlemeler elektrikli manyeto ile yapılır. Ateşleme yapılmadan önce yeraltındaki bütün malzeme ve teçhizat yeryüzüne çıkarılır. Gecikmeli ve milisaniyeli kapsüller ile daha iyi randıman elde edilir. Yüksek patlatma gücüne sahip patlayıcı maddeler kullanılır. Yükleme : Patlatma sonrası açığa çıkan pasa yüklenir ve yükleme zamanı toplam işin %65’ini alır. Küçük işlerde el ile yükleme uygulanabilir. Kuyunun hızlı açılması istendiğinde kaptırma tipi kepçe kullanılabilir. Başka bir yükleme donanımı da duvar vinçleridir. 9 m uzunluğundaki dar ve bir çelik konstrüksiyona eklenmiş bir kol ve halatın oluşturduğu ana yapı kuyu duvarına monte edilir. - Pasanın yüksekliği azalınca yükleme zorlaşır. - Kova nakliye hızı 12 m/sn’yi geçemez. - Gidaj içinde hareket etmelidir. - Kuyu başında boşaltma tertibatı olmalıdır. - Kova hacimleri 1-2 m3 Kaptırma tipi kepçe Duvar vinci 109 Tahkimat : Kuyu derinleştikçe, kuyu yan duvarlarında yıkıntılara meydan vermemek ve kuyunun sağlam kalmasını sağlamak için tahkimat yapılır. Kare kesitli kuyularda ahşap, daire kesitinde ise beton ve tuğla duvarlı tahkimat yapılır. Kuyu açma yukarıdan aşağı doğru yapılırken, betonlama ve duvarlama aşağıdan yukarı doğru yapılır. Kuyu dibi dardır ve bu alanda bir tahkimat işçisinin çalışma zorunluluğu kuyu ilerleme randımanını düşürür. Beton veya örülen duvar ateşlemeden dolayı hasara uğrayabilir. Kuyu dibinde çalışmalar devam ederken, duvarlama işinin de birlikte yürütülmesi için duvarlama platformu kullanılır. Pasanın naklini sağlamak için platformda boşluklar bırakılır. Aşağıda çalışan işçilere taş veya malzeme düşmemesi veya platformda çalışan işçilerin aşağı düşmemesi için açıklıkların üzerine 1 m yüksekliğinde koruyucu silindirler konulur. Kuyu platformu Duvarlama ve yüklemenin aynı anda yapılması 110 Diğer İşler : Kuyu açmada açığa çıkan suyun uzaklaştırılması, havalandırma ve aydınlatma donanımları ayrı bir uğraşı istemektedir. Su geliri 0,5 m3/dk olduğunda bile kuyu derinleştirme randımanı %50 azalabilir. Su geliri fazla değilse suyun uzaklaştırılması pasa ile birlikte kovalarla yapılır (Kovaya doldurmada pompa). Su geliri fazla ise büyük kapasiteli tulumbalar kullanılır. Kuyu dibindeki yer darlığından dolayı tulumbalar duvara asılır. Su miktarı çok fazlalaşacak olursa su içine daldırılan tulumbalar kullanılır. 30 m derinliğe kadar teçhizata gerek olmadan havalandırma yapılır (difüzyon yoluyla). Derinlik arttıkça borularla üfleyici tip havalandırma İşçilerin inip-çıkmaları sağlayacak terti Aydınlatma iyi olmalıdır. Grizu tehlikesinin olduğu yerlerde antigrizatör lambalar kullanılmadır. Basınçlı hava borularının, su atım borularının ve yerüstü ile haberleşmeyi sağlayan telefon kablolarının döşenmesi için merdivenler kullanılır. Çekülün yerüstünden asılması ve salınım yapmasına engel olunmalıdır. 7.2 Özel Kuyu Açma Yöntemleri Hidrojeolojik sorunların bulunduğu kayaçlarda, yani kayaç akıcı ve su gelirinin oldukça fazla olduğu bir yapı varsa kuyu açma işleri normal yöntemlerden daha farklı olmaktadır. Sürme duvarlı kuyu açma, çakma kuyu açma yöntemi, su düzeyini indirme, suyu n dondurulması ve çimentolama teknikleri uygulanır. 111 1.Sürme Duvarlı Kuyu Açma Yöntemi : Normal yöntemde önce kayaç kazılmakta, sonra tahkimat yapılmaktadır. Yani derinleştirme işi tahkimatın önünde gitmektedir. Kayaç akıcı ise tahkimatın önceden yapılması zorunludur. Ayrıca kuyunun geçtiği tabakaların gevşek olması kazı işini de kolaylaştırır. Tahkimat ağaç veya madeni yapılmaktadır. Ağaç tahkimatta 1,5-1,7m uzunluğunda,150 x 75mm kesitinde kalaslar kullanılır. Kalaslar kuyu dibinde çakılır Ahşap duvar yapıldıktan sonra orta kısımdaki gevşek kayaç kazılır. 2.Çakma Kuyu Açma Yöntemi : Yöntemin esası kuyu duvarının yerüstünde örülmesi ve kuyu dibinde kazı yapıldıkça bütün duvarların birlikte aşağı indirilmesidir. • Duvar ne kadar inerse, yerüstünde o kadar örülür. • 20-30m derinliklere kadar ilerleme sağlanır. Fazla derinliklerde duvarın indirilmesi zor. • Duvarın hareketini kolaylaştırmak için ucu sivri çelik ayaklar kullanılır. • Yan tabakalarla sürtünmeleri azaltmak için, yan tabakalarla duvar arasına bentonitli su doldurulur. Bu, sistemin iyi çalışmasını ve ilerlemenin düzenli olmasını sağlar. Çakma kuyu açmada ki çelik ayaklar 112 7.2.3 Su Düzeyini İndirme Yöntemi : Kuyu açılacak yerin etrafında sondajlar açılır ve özel pompalar yardımıyla su dışarı sevk edilir. Bu suretle yeraltı statik su düzeyi suyun basıldığı alanda düşecek, dolayısıyla yeraltında kuru bir zemin elde edilecektir. • Sondajlar 10-15 m aralıkla kuyunun etrafında açılır. Şayet su geliri fazla sondajlar birkaç sıra halinde açılır. • 15 m’den daha derinliklerde uygun değildir. • Su düzeyi yeterli miktarda indirildikten sonra kuyu normal yöntemlerle açılır ve su geçirmeyecek şekilde kuyu tahkimatı yapılır. a b c 7.2.4 Suyun Dondurulması Yöntemi : dondurularak akıcı halden katı hale getirilir. Yeraltında buzdan bir silindir meydana getirmek için önce kuyu kenarında delikler açılır. Bunların yeri kuyu çapından 4-6 m daha büyük bir daire çevresi üzerinedir. İç içe geçirilmiş iki boru deliklerden indirilir. İç borudan soğutucu madde verilir ve dış borudan yükselerek ortamın ısısı alınır. Soğutma maddesi olarak amonyak ve karbondioksit kullanılır. a : Kuyu b : Sondaj c : Yeraltı su düzeyi Bu yöntemde su 113 7.2.5 Çimentolama Yöntemi: Yöntemin prensibi çatlaklı kayaç içeresinden suyun gelişine engel olmak için çatlakların kapatılması, kuru bir ortama kavuştuktan sonra normal yöntemle derinleştirme işine girişilmesidir. Çatlakların kapatılması, açılan sondajların yardımıyla buraya çimento şerbeti veya bazı kimyasal maddelerin basınç altında enjekte edilmesiyle sağlanır. Böylece çimento boşlukları kapatarak katılaşır ve su gelirini azaltır. • Çatlak aralığı en azından 0,1 mm olmalı (enjeksiyon için) Tabakalar sertleşir, tahkimat kolaylaşır. • İnce kumlu yerlerde çimentolama zordur. Deliklerin konumu KAYNAKLAR Didari, V. (19..) Hazırlık ve Kazı İşleri Ders Notları (yayımlanmamış). Saltoğlu, S. (1976) Madenlerde Hazırlık ve Kazı İşleri, İstanbul, 366 s. 114