ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ …Aynı program içerisinde, basamak patlatma tasarımı, tünel patlatma tasarımı ve parça boyut analizi yapan bir yazılım görülemediğinden,

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Alpaslan DAĞÇİMEN

PATLATMA TASARIMI İÇİN GELİŞTİRİLEN BİR BİLGİSAYAR

PROGRAMI

MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

OCAK, 2006

Bu aşamaya gelmemi çok isteyen, fakat göremeyen sevgili babam S.Aslan DAĞÇİMEN’in aziz anısına…

I

ÖZ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

PATLATMA TASARIMI GELİŞTİRİLEN İÇİN BİR BİLGİSAYAR

PROGRAMI


Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü

Maden Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman : Yrd.Doç.Dr.Ümit ÖZER Yıl : 2006, Sayfa : 117

Jüri : Prof.Dr.Mesut ANIL : Yrd.Doç.Dr. Ahmet DAĞ : Yrd.Doç.Dr. A. Mahmut KILIÇ : Yrd.Doç.Dr.Tolga ÇAN

: Yrd.Doç.Dr.Ümit ÖZER

Bu çalışmada, delme-patlatmaya etki eden parametreler araştırılmıştır. Yapılan patlatma dizaynlarının daha çabuk tasarlanabilmesi ve hesaplamalar sırasındaki hataların minimum seviyeye indirilebilmesi için, bir çok yaklaşım incelenmiştir. Bu incelemelerin sonucunda, tünel ve basamak patlatmaları için Langefors’un yaklaşımı, parça boyut dağılımı için ise Kuz-Ram modeli kullanılarak delALPat adında bir bilgisayar programı yazılmıştır. Bu program, VISUAL BASIC programlama dili kullanılarak hazırlanmıştır.

Bu çalışma kapsamında hazırlanan delALPat programı, patlatma mühendislerine birincil tasarımlarını kolay ve hızlı bir şekilde yapabilmelerini, bununla birlikte deneme atım sayısını minumuma indirmeyi amaçlamaktadır.

Aynı program içerisinde, basamak patlatma tasarımı, tünel patlatma tasarımı ve parça boyut analizi yapan bir yazılım görülemediğinden, kullanıcılara kolaylık sağlamak ve çok amaçlı yazılım konusunda bir adım atmak için, hem parça boyut analizi hemde basamak ve tünel patlatma tasarımı yapabilen bir program yazmak, bu çalışmanın başlıca amacıdır. Anahtar Kelimeler: Patlatma Tasarımı, Tünel Patlatması, Parça Boyut Analizi, Bilgisayar Yazlım

II

ABSTRACT

Msc THESIS


DEPARTMENT OF MINING ENGINEERING

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA

Supervisor : Yrd.Doç.Dr.Ümit ÖZER

Year : 2006, Pages : 117 Jury : Prof.Dr.Mesut ANIL : Yrd.Doç.Dr. Ahmet DAĞ : Yrd.Doç.Dr. A. Mahmut KILIÇ : Yrd.Doç.Dr.Tolga ÇAN

: Yrd.Doç.Dr.Ümit ÖZER

In this paper, the parameters which have an effect on drill-blasting are reviewed. Several number of approaches are researched in order to achive swift design process for blasting and reduce the failures that are made during the calculation to minimum level. The delALPat computer software is prepared by using Langerfors’ approach which is used for tunnel and step blastings and also Kuz-Ram model which is used for particle size analysis at the end of those researches. This computer software is created by using VISUAL BASIC.

The delALPat which is prepared for this research is aimed to make blasting engineers their first design quicker and in easy way and also lets the engineers achive to reduce the trial blasting to minimum level.

Since there is not any other software which includes the step blasting design and tunnel blasting design and also segment dimension analysis at the same time, this research aims to prepare the software which includes step blasting and tunnel blasting and also particle size analysis in order to let the software users work more efficiently and easily as well as making achivement on multi purposes software’s field. Key Words: Blasting Design, Tunnel Blasting, Particle Size Analysis, Computer Software

III

TEŞEKKÜR

Bu çalışmanın hazırlanması esnasında yardımlarını ve desteğini benden

esirgemeyen aynı zamanda bilgilerinden ve tecrübelerinden faydalandığım, sevgili

hocam sayın Yrd.Doç. Dr Ümit ÖZER’ e ve bu aşamaya gelmemi çok isteyen,

çalışmalarım sırasındaki sıkıntı ve zorluklarda hep yanımda olan aileme çok teşekkür

ederim.

IV

İÇİNDEKİLER SAYFA NO

ÖZ..................................................................................................................................I

ABSTRACT.....................................................................................................................II

TEŞEKKÜR...................................................................................................................III

İÇİNDEKİLER...............................................................................................................IV

ÇİZELGELER DİZİNİ..................................................................................................IX

ŞEKİLLER DİZİNİ.........................................................................................................X

1. GİRİŞ............................................................................................................................1

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR .........................................................................................4

2.1. Delme Patlatma İşlemleri İle İlgili Genel Bilgiler.....................................4 2.1.1. Delme ve Patlatmanın Önemi.....................................................6 2.1.2. Delme-Patlatmanın Mühendislik ile ilgisi...................................8

2.1.3. Delme Patlatmanın İşletme Ekonomisine Etkileri………....…10 2.2. Patlatma Sonuçlarını Etkileyen ve Tasarımda Göz Önüne Alınması

Gereken Etkenler……………………………………………………….12 2.2.1. Kaya Birimlerinin Malzeme ve Kütle Özellikleri…………….12

2.2.2. Patlayıcı Maddenin Cinsi, Özellikleri ve Dağılımı ………..…13

2.2.3. Patlatma Geometrisi…………………………………………..14

2.2.4. Özgül Şarjın Belirlenmesi İçin Önerilen Yöntemler………….15

2.2.5. Dilim Kalınlığının Belirlenmesine Yönelik Yaklaşımlar………19

2.2.6. Diğer Patlatma Tasarım Büyükleri……………………………22

2.2.6.1. Delik Çapı Tahmini…………………………………23

2.2.6.2. Delik Eğiminin Belirlenmesi………………………..24

2.2.6.3. Delikler Arası Mesafenin Belirlenmesi……………..24

2.2.6.4. Delik Taban Payının Belirlenmesi…………………..25

2.2.6.5. Sıkılama Boyunun Belirlenmesi…………………….26

2.2.6.6. Yemleme Yeri ve Miktarının Belirlenmesi…………28

2.2.6.7. Gecikme Zamanının Belirlenmesi…………………..28

2.2.6.8. Dip Şarj ve Kolon Şarj Boylarıyla

Miktarlarının Belirlenmesi……………………....…..29

V

2.2.6.9. Delik Hata Payının Belirlenmesi……………………31

2.3. Patlayıcı Maddeler, Özellikleri ve Kullanım Şekilleri………………….31

2.3.1. Patlayıcı Maddelerin Tanımı ve Tarihsel Gelişimi…………...31

2.3.2. Patlayıcı Maddelerin Özellikleri……………………………...33

2.3.2.1. Detonasyon Hızı…………………………………………….34

2.3.2.2. Kuvvet………………………………………………35

2.3.2.3. Yoğunluk……………………………………………35

2.3.2.4. Detonasyon Basıncı…………………………………35

2.3.2.5. Suya Dayanıklılık…………………………………...36

2.3.2.6. Duman ve Gaz Karakteri……………………………36

2.3.2.7. Duyarlılık……………………………………………37

2.3.2.8. Detonasyon Stabilitesi………………………………37

2.3.2.9. Çevre Sıcaklığına Tolerans………………………….38

2.3.2.10. Raf Ömrü…………………………………………..38

2.3.2.11. Su Basıncına Dayanım…………………………….38

2.3.2.12. Ambalaj ve Kullanma Kolaylığı…...………………38

2.3.2.13. Emniyet………………………………………...…..38

2.3.2.14. Oksijen Balansı…………………………………….39

2.3.3. Patlayıcı Madde Cinsleri……………………………...39

2.3.3.1. Ateşli Patlayıcılar…………………………………...39

2.3.3.2. Yüksek Hassasiyetli Patlayıcılar……………………40

2.3.3.3. Patlayabilir Karışımlar………………………………41

2.3.4. Ateşleme Yöntemleri………………………………………….44

2.3.4.1. Emniyetli Fitil-Adi Kapsül………………………….44

2.3.4.2. Elektrikli Kapsüller…………………………………44

2.3.4.3. İnfilaklı Fitil ve Gecikme Röleleri………………….45

2.3.4.4. Patlayıcı Sıvanmış Şok Tüpü (NONEL)……………45

2.3.4.5. Gaz Patlamalı Şok Tüpü (HERCVDET)……………46

2.3.5. Delik Delme Şekilleri…………………………………………47

2.4. Basamak Patlatması…………………………………………………….47

2.4.1. Basamak Patlatma Tasarımı…………………………………..48

VI

2.4.1.1. Delik Çapı…………………………………………...48

2.4.1.2. Kaya Katsayısı………………………………………49

2.4.1.3. Kolon ve Dip şarjı için patlayıcı seçimi…………….49

2.4.1.4. Delik Taban Zorluğu ………………………………..51

2.4.1.5. Basamak Yüksekliği………………………………...53

2.4.1.6.Patlatma Sahasının Eni ve Boyu……………………..53

2.4.2. Basamak Patlatma Tasarımının Sonuçları…………………….54

2.4.2.1. Maksimum Dilim Kalınlığı…………………………54

2.4.2.2. Dip Delme Değeri…………………………………...55

2.4.2.3. Delik Boyu…………………………………………..55

2.4.2.4. Delgi Hatası…………………………………………56

2.4.2.5. Gerçek Dilim Kalınlığı……………………………...56

2.4.2.6. Delikler Arası Uzaklık………………………………57

2.4.2.7. Özgül Delik Boyu…………………………………...57

2.4.2.8. Dip Şarj Uzunluğu…………………………………..57

2.4.2.9. Delik Kesiti………………………………………….58

2.4.2.10. Dip Şarj Miktarı……………………………………59

2.4.2.11. Sıkılama Boyu……………………………………..59

2.4.2.12. Kolon Şarj Boyu…………………………………...60

2.4.2.13. Kolon Şarj Miktarı…………………………………60

2.4.2.14. Toplam Şarj Miktarı……………………………….60

2.4.2.15. Özgül Şarj Miktarı…………………………………61

2.4.2.16. Patlatma Sahasının Hacmi…………………………62

2.4.2.17. Toplam Patlayıcı Miktarı…………………………..62

2.4.2.18. Toplam Delik Sayısı……………………………….62

2.4.3. Parça Boyut Dağılım Analizi …………………….…………..63

2.4.3.1. Kaya Faktörü ………………………………………..66

2.4.3.2. Detaylı Kaya Faktörü……………………………….66

2.4.3.3. Bir Deliğin Patlatacağı Hacim………………………68

2.4.3.4. Toplam şarj Miktarı…………………………………68

2.5. Tünel Patlatması………………………………………………………...68

VII

2.5.1. Tünel Patlatma Tasarımı……………………………………...68

2.5.1.1. Patlayıcı Seçimi……………………………………..68

2.5.1.2. İç Açı Değerine Göre Yük Düzeltme Katsayısı…….69

2.5.1.3. Delik Boyu…………………………………………..70

2.5.1.4. Delik Çapı…………………………………………...70

2.5.1.5. Son Kesme Uygulaması…………………………….72

2.5.2. Tünel Patlatma Tasarım Sonuçları……………………………73

2.5.2.1. Kesme Delikleri……………………………………..73

2.5.2.2. Tarama Delikleri…………………………………….74

2.5.2.3. Taban delikleri………………………………………76

2.5.2.4. Duvar Delikleri……………………………………...77

2.5.2.5. Tavan Delikleri……………………………………...79

3. MATERYAL VE YÖNTEM……………………………………………………..80

3.1. Büro Çalışmaları ……………………………………………………….80

3.2. Saha Uygulamaları……………………………………………………...80

4. ARAŞTIRMA BULGULARI…………………………………………………….81

4.1. Patlatma Tasarımları İçin Bilgisayar Programı ( delALPat )…………...81

4.1.1. Basamak Patlatması…………………………………………..84

4.1.1.1. Basamak Patlatma Tasarımı………………………...84

4.1.1.2. Parça Boyut Dağılım Analizi………………………..88

4.1.1.3. Manuel Grafik çizimi……………………………….89

4.1.2. Tünel Patlatması………………………………………92

4.1.2.1. Tünel Patlatma Tasarım sonucu (son kesme var)…...93

4.1.2.2. Tünel Patlatma Tasarım sonucu (son kesme yok)…..94

4.2. Deneysel Bulgular………………………………………………………96

4.2.1. Basamak Patlatması Tasarımı..……………………………….96

4.2.1.1. Kırmataş Ocağının Basamak Parametreleri…………96

4.2.1.2. Parça Boyut Dağılım Analizi………………………100

4.2.1.3. Grafik Çizimi………………………………………102

VIII

4.2.2. Tünel. Patlatma Tasarımı……………………………………104

4.2.2.1. Tarsus Ayrımı – Gaziantep Otoyolu

T2 Tüneli Uygulaması Verileri………………..…..105

4.2.2.2. Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları………………..106

5. SONUÇLAR………………………………………………………………...…..112

KAYNAKLAR…………………………………………………………..………...114

ÖZGEÇMİŞ………………………………………………………..………………116

IX

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA NO

Çizelge 2.1. Detonasyon Hızının Çap'a Bağlı Değişimi ……………………………34

Çizelge 2.2. Bazı Patlayıcıların Suya Dayanıklılık………………………………….36

Çizelge 2.3. Gaz Miktarına Göre Duman Sınıflaması……… …………………….37

Çizelge 2.4. Bazı Patlayıcı Maddelerin Kritik Çapları……………………………...37

Çizelge 2.5. Başlıca Ateşleyici Patlayıcılar…………………………………………40

Çizelge 2.6. Anfo’nun Elik Çapına Bağlı Olarak

Patlatma Hızı Ve Metre Başına Şarj Miktarı………………………….42

Çizelge 2.7. Kolon Ve Dip Şarjları Için Kullanılan Patlayıcılar Ve Özellikleri…….50

Çizelge 2.8. Delik Eğimine Göre Taban Zorluğu (Langefors, 1973)……………….52

Çizelge 2.9. Cuningham Kaya Faktörü (A) (Hustrulid, 1999)…………………… 67

Çizelge 2.10. İç Açı Değerine Göre Yük Düzeltme Katsayısı…………………… .70

Çizelge 4.1. Basamak Patlatması Tasarımı Bulguları……………………………….96

Çizelge 4.2. Akdağlar Kırmataş Ocağının Ve Dalalpat

Programının Basamak Patlatması Tasarımının Sonuçları……………..98

Çizelge 4.3. Parça Boyut Dağılım Analizi Bulguları………………………………100

Çizelge 4.4. Grafik Çizimi İçin Girilen Veriler……………………………………102

Çizelge 4.5. Grafik Çizim Sonuçları……………………………………………….103

Çizelge 4.6. Sınıf III, IV ve V Kaya Grupları Patlatma Tasarımı Bulguları……...105

Çizelge 4.7. Sınıf IIIKaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları……….106

Çizelge 4.8. Sınıf , ve Delalpat Patlatma Sonuçları..……………….107

Çizelge 4.9. Sınıf IV Kaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları ……….108

Çizelge 4.10. Sınıf IV Kaya Grubu İçin Tarsus Ayrımı – Gaziantep

Otoyolu T2 Tüneli ve Delalpat Patlatma Sonuçları………………...109

Çizelge 4.11. Sınıf V Kaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları………110

Çizelge 4.12. Sınıf V Kaya Grubu İçin Tarsus Ayrımı – Gaziantep

Otoyolu T2 Tüneli ve Delalpat Patlatma Sonuçları………………...111

X

Şekiller Dizini Sayfa No

Şekil 2.1. Kaya Parçalanmasında Patlatma Maliyeti Ve Ardışık İşlem

Maliyetleri Arasındaki İlişki…………………………………………...…..7

Şekil 2.2. Delme Ve Patlatmanın Üretim Sürecindeki Yeri Ve Önemi………………8

Şekil 2.3. Patlatma Tasarımında İzlenecek Yöntem.………………………………..10

Şekil 2.4. Toplam Maliyet Ve Optimum Nokta.…………………………………….12

Şekil 2.5. Basamak Patlatması Terimleri……………………………………………15

Şekil 2.6. Delik Çapının, Maliyet Ve Parçalanma Boyuna Etkisinin

Şematik Olarak Gösterilmesi. …………………...……………………….49

Şekil 2.7. Delik Eğimi ……………………………………………………….51

Şekil 2.8. Eğimli Deliklerin Taban Zorluğunu Yenmesi……………………………52

Şekil 2.9 Basamak Yüksekliğinin, Dilim Kalınlığının, Patlatma Sahasının

Eninin Ve Boyunun Birbirleri Ile Durumu …………………………........54

Şekil 2.10. Kırılma Açısı, Tırnak Ve Dip Delme Değeri……………………………55

Şekil 2.11. Dip Şarjın Yerleşmesi…………………………………………………...58

Şekil 2.12. Sıkılama Boyu………………………………………………………......60

Şekil 2.13. Kolon Şarjın Yerleşmesi…………………………………………...……60

Şekil 2.14. Tünel Kesitine Ve Delik Çapına Göre Delik Adeti………...…….…….71

Şekil 2.15. Tünel Kesitine Ve Delik Çapına Göre Delik Adedinin Şematik

Görünümü…………………………..………………………...…………73

Şekil 2.16. Örnek Bir Tarama Deliğinin Doldurulması……………………………..76

Şekil 4.1. Giriş Sayfası “Delme-Patlatma Yönteminin Belirlenmesi”……………...81

Şekil 4.2. Basamak Patlatma Tasarımının Akım Şeması……………………………82

Şekil 4.3. Tünel Patlatma Tasarımının Akım Şeması……………………………….83

Şekil 4.4. Basamak Patlatması………………………………………………………84

Şekil 4.5. Basamak Patlatma Tasarımı……………………………………………...85

Şekil 4.6. Basamak Patlatma Tasarımı Sonuçları…………………………………...87

Şekil 4.7. Parça Boyut Dağılım Analizi (Basit Seçim)……………………………...88

Şekil 4.8. Parça Boyut Dağılım Analizi (Detaylı Kaya Faktörü)…………………...89

Şekil 4.9. Manuel Grafik Çizimi…………………………………………………….90

XI

Şekil 4.10. Grafik Butonunun Aktif Hale Getirilmesi ………………………..91

Şekil 4.11. Grafik Ve Geçen Malzeme- Tane Boyu Oranı……………………….....92

Şekil 4.12. Tünel Patlatma Tasarımı ………………………………………………..93

Şekil 4.13. Tünel Patlatma Tasarım Sonucu (Son Kesme Var)………………….….94

Şekil 4.14. Tünel Patlatma Tasarım Sonucu (Son Kesme Yok)………………….…95

Şekil 4.15. Basamak Patlatması İçin Girilen Veri Sayfası…………………………..97

Şekil 4.16. Basamak Patlatması Sonuç Sayfası…………………………………......99

Şekil 4.17. Ortalama Blok Boyutu Hesabı Sayfası………………………………...101

Şekil 4.18. Grafik Çizimi İçin Girilen Veri Sayfası………………………………..103

Şekil 4.19. Grafik Çizimi Sonuç…………………………………………………...104

Şekil 4.20. Tünel Patlatma Tasarımı ……………………………………………...106

Şekil 4.21. Sınıf III Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu………………..107

Şekil 4.22. Sınıf IV Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu…………...…...109

Şekil 4.23. Sınıf V Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu…………………111

1. GİRİŞ Alpaslan DAĞÇİMEN

1

1. GİRİŞ

Bilim insanlığa en büyük katkılarından birini şüphesiz patlayıcı maddeleri

bulmakla yapmıştır. Barışçıl amaçlarla kullanıldığında insanlığa büyük yararı

dokunan bu maddeler, günümüzde de bir çok örneğini gördüğümüz savaşçıl

amaçlarla kullanıldığında maalesef büyük zararlar verebilmektedir.

Delme-patlatma denildiği zaman ilk akla gelen madencilik çalışmaları olmaktadır.

Fakat delme-patlatma, madencilik dışında da bir çok alanda yaygın olarak

uygulanmaktadır.

Bunlardan bazılarını şu şekilde sıralayabiliriz;

Madencilik sektörü: Maden arama faaliyetleri, açık ve yeraltı maden işletme

faaliyetleri, taş ocağı işletmeciliği, kuyu ve galeri açma, jeofizik araştırmalar, sismik

patlatmalar vs..

İnşaat sektörü: Hammadde temini, demiryolu, karayolu, baraj, havaalanı, liman,

çeşitli amaçlara yönelik tünel açımı, çeşitli temel kazıları, bina ve yapıların kontrollü

yıkımı vs..

Petrol sektörü: Sismik aramalar, rezervuarların genişletilmesi, boru hatlarının

yerleştirileceği kanalların açılması vs..

Tarım ve ormancılık sektörü: Su kuyusu açma, sulama ve drenaj kanalları açma,

ağaç köklerinin sökülmesi vs..

Askeri faaliyetler: Çeşitli tahrip ve imha faaliyetleri, mevzi hazırlama, füze

rampaları inşaatı, yeraltında sığınak ve cephanelik açma faaliyetleri vs..

Diğer faaliyetler: Su altı atımları, buz ve buz altı çalışmaları, kontrollü çığ önleme

atımları vs..

Delme-patlatma çalışmasına genellikle delici makine seçimi ile başlanır.

Formasyonların özelliklerine ve istenilen üretim miktarına göre hangi tür makineden

kaç tane seçilmesi gerektiği çok önemlidir. Makine fiyatlarının çok yüksek olması,

seçiminin önemini daha da arttırmaktadır.yanlış bir seçimin, gereksiz bir yatırıma yol

açmasının yanı sıra iş randımanını da düşüreceği unutulmamalıdır.

Delik çapı formasyon özellikleri ve istenilen patlatma sonuçlarına bağlı olarak

seçilen delik düzeni, patlayıcı madde cinsi, miktarı ve şarj şekli de patlatma

randımanını önemli ölçüde etkiler. Buda yükleyici makinenin istenmeyen koşullarda


2

çalışmasına neden olur, ikincil bir delme-patlatma gereksinimini doğurur. Tüm

bunlar maliyetin yükselmesine yol açarken iş randımanını düşürür, kırma maliyetini

yükseltir.Açık işletmecilikte kaya ve cevher basamaklarında, kazı genellikle delme-

patlatma yoluyla yapılmaktadır. Delme-patlatmanın amacı, kaya kütlesini kontrollü

bir şekilde parçalayarak ana kütleden ayırma işlemidir. Bu esnada geride kalan şevin

stabilitesinin bozulmaması ve malzemenin de nakliye ve cevher hazırlama tesisi için

iyi parçalanmış olması gerekir.

Kısaca iyi parçalanmış, kolay yüklenebilir gevşeklikte yığın elde edecek, bu

işlem sırasında optimum parçalanmayı sağlayacak ve patlatma çevre etkileşiminde

çevreye zarar vermeyecek ve daha sonraki madencilik çalışmalarının hızı ve maliyeti

üzerinde olumsuz bir etki oluşturmayacak bir patlatma tasarımının organize edilmesi

gerekmektedir. Başarılı bir patlatma, uygun bir parçalanma sağladığından, yükleyici

makinenin randımanı artar ve makine parça yıpranmaları azalır. İyi bir randımanla

çalışan yükleyici makine ile birlikte çalışan nakliye araçlarının da verimi artar.

Patlatma sonrası dozer ve greyder gibi yardımcı iş makinelerine duyulan gereksinim

azalır. Bu maliyet açısından son derece önemlidir. Çünkü dozer, işletme gideri

yüksek olan bir iş makinesidir.

Optimum bir patlatma tasarımının temel şartı kaya, patlayıcı,delik geometrisi,

ve patlatma sonucundan beklentilerin toplu halde tasarıma dahil edilmesidir.

Madencilik çalışmalarının ilk aşamalarından birisi olan patlatma işlemi, kaya

kütlesini kontrollü bir şekilde patlayıcı yardımı ile parçalama işlemidir. Patlatma,

daha sonraki madencilik çalışmalarına hazırlık özelliği taşıması bakımından çok

önemlidir ve bu özelliğinden dolayı da maliyete etkisi büyüktür. İyi parçalanmış ve

gevşek yığın malzemesinin üretimi yükleme, taşıma ve kırma işlemlerini kolaylaştırır

ve optimum sonuçlara ulaşmasını sağlar. Optimum bir patlatma tasarımı yapabilmek

için öncelikle patlatma olayında etkili olan parametreleri iyi bilmek gerekmektedir.

Patlatma olayında etkili olan parametreleri, kontrol edilebilir ve kontrol edilemeyen

parametreler olmak üzere iki grupta incelemek mümkündür. Patlatma sonrası

detanasyon ve yığın içindeki kaya parçalanmasını tanımlamak için son yıllarda

bilgisayarda modelleme tekniği gelişmektedir. Patlatma prosesi için geliştirilen bir

simülasyon, fiziksel ve termodinamik olayları kullanan bir özelliğe sahip olmalıdır.


3

Bundan dolayı, gerçekçi bir patlatma modellemesi, detonasyon şok dalgası

yayılması, gerilme dalgası yayılması ve yansıma-kırılma dalgaları yayılması, gaz

basıncı etkisi, patlatma deliğinin genişlemesini tanımlayabilecek bir özellikte

olmalıdır. Ancak bu komplike bir olaydır ve disiplinler arası bir çalıştırmayı

gerektirir.

Bu çalışmanın amacı; patlatma mühendislerine, yapacakları patlatma tasarımı

için kullanabilecekleri bir bilgisayar programı yazmaktır. Visual Basic programlama

dili kullanılarak yapılan bilgisayar programı, basamak patlatması ve tünel patlatması

yapacak mühendislerin ilk tasarımlarını kolay, hızlı ve hatasız yapmalarını

sağlayabilmek, patlatma sonucunu önceden tahmin edebilmek için kolaylık

sağlayacaktır.

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Alpaslan DAĞÇİMEN

4

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

Konuyla ilgili yapılmış olan çalışmalar, literatürde araştırılmış ve alt başlıklar

halinde bu bölümde sunulmuştur.

Delme-patlatma çalışmaları için ticari niteliği olan bir çok yazılım

geliştirilmiştir. Bunlardan bazıları delme-patlatma tasarımı yapmak, bazıları patlatma

sonucunu analiz etmek, bazılarıda patlatmadan kaynaklanan çevresel sorunları analiz

etmek için kullanılabilmektedir. Bu yazılımlar dört grup altında şöyle sıralanabilir;

A) Basamak patlatması için delme-patlatma tasarımı yapan programlar

-WipFrag

-DelPat

-Blaspa

-Structural Blast Designer

B) Tünel patlatmaları için bazı yazılımlar

-AEL Tunnel 2000

-AEL Ring 2000

C) Patlatmadan kaynaklanan çevresel sorunların analizi için kullanılan yazılımlar

-Rockmate

-Master Blaster & Inventory Management Software System

-Vibration Consultant

-Vibration Assistant

D) Parça boyut dağılım analizi için kullanılan bazı yaılımlar

-WipFrag

-WipJoint

-Split Online veya Split Desktop

-DelPat

-Blast Maker

-Blaspa

Kaya Delme-Patlatma sistemlerinin organizasyon ve analizi için geliştirilmiş

bilgisayar yazılımlarından biride M.Can Çeliksırt ve Vural ERKAN tarafından

geliştirilmiş olan DelPat v5.0 mühendislik yazılımıdır. Bu yazılım birçok farklı


5

üniversitede eğitim ve araştırma amaçlı kullanılmaktadır. Kullanıldığı Üniversiteler

şunlardır:

-Permsylvania State University - ABD

-National Technical University - Yunanistan

-Canadore College - Kanada

-Dokuz Eylul Universitesi

-Çukurova Universitesi

-Karadeniz Teknik Universitesi (www.delpat.com)

DelPat v5.0 yazılım paketinin içeriği kısaca şu şekildedir;

-Patlatma sonrası tane boyu dağılımı tahmini

-Delme-Patlatmanın düzenlenmesi

-Delme maliyeti analizi

-Patlatma maliyeti analizi

-Patlatma deliklerindeki ateşleme düzeni tasarımı

-Projenin Delme-Patlatma organizasyonu

-Günlük veri kayıt formu.

-Giriş ve sonuç verilerinin hızlı karşılaştırılması

-Delme-Patlatma veri raporları.

2.1. Delme Patlatma İşlemleri İle İlgili Genel Bilgiler

Patlatma mühendisliğinin temel amaçlarından biri, konforlu bir yaşam için

gerekli alt yapı kazılarıyla birlikte; insanoğlunun gereksinim duyduğu endüstri

hammaddesini içinde bulunduğu ana kütleden faydalanabilir bir büyüklükte,

ekonomik olarak, minimum bir zaman diliminde ve emniyetli bir biçimde ayırmaktır.

Bu amaca ulaşmak için genel olarak aşağıdaki metotlar uygulanmaktadır.

-İnsan gücü

-Mekanik makineler

-Gazlaştırma kimyası

-Çözelti kimyası

-Hidrolik teknolojisi

http://www.delpat.com)


6

-Delme-patlatma teknolojisi

Bu seçeneklerden delme-patlatma teknolojisi, özellikle, diğer proseslerin

uygulanmaması veya uygulandığında ekonomik sonuç vermemesi durumlarında

yaygın bir kullanım bulmaktadır. Bu teknolojinin kullanıldığı faaliyetlerde, gerek

planlama gerekse uygulama işlemleri, diğer kazı işlemlerine göre farklı bir boyut

almaktadır. Bu planlara yönelik uygulama faaliyetleri ise aşağıda belirtilen

teknolojileri içermektedir.

-Deliklerin delinmesi

-Şarj ve patlatma

-Yükleme

-Taşıma

-Kırma-öğütme

Bu faaliyetlere paralel olarak yürütülen diğer tüm işlemler ise, yardımcı prosesler

olarak genel planlama kapsamında yer almaktadır (Kahriman, 2004).

2.1.1. Delme ve Patlatmanın Önemi

Maden ve taş ocağı faaliyetlerinde temel ve en önemli prosesi oluşturan kazı

işlemlerinin, makine ve yukarıda değinilen diğer yöntemlerle gerçekleştirilmesi,

kayaçların madde/kütle özellikleriyle ve kullanılmakta olan teknoloji ile sınırlı

olduğu bilinmektedir. Bu nedenle bu sınırı aşan delme ve patlatma teknolojisi

doğrudan kazı veya gevşetme kazısı olarak büyük bir önem arz etmekte ve ekonomik

ölçüleri içinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.Bu kullanım önemini, bir yandan

işletme faaliyetlerinin göstergesini oluşturan maliyet analizlerinde, öte yandan söz

konusu faaliyetlerin hızlı bir şekilde yapılabilmesinde görmek mümkündür. Ancak

işletmelerdeki maliyet analizlerinde, delme ve patlatma maliyetlerinin tek başına

değerlendirilmesi; elde edilen başarının açık bir şekilde gösterilmesine

yetmemektedir. Faaliyetler ardışık olarak gerçekleştiğinden dolayı; delme ve

patlatma etkisinin diğer işlemlerde de analiz edilmesi zorunludur. Bu husus ise;

ancak her teknolojik işlemde görev alan makine ve ekipmanlara ait performansların

ayrı ayrı değişik durumlar için analiz edilmesiyle mümkün olmaktadır. Sadece delme


7

ve patlatma faaliyetlerinde hedeflenecek maliyet minimizasyonu düşüncesi, birbirini

izleyen teknolojik işlemlerin maliyetinde önemli artışların olmasını gömemezlikten

gelecektir. Bu hususu Şekil 2.1.' de açık bir şekilde izlemek mümkündür (Kahriman,

2003).

Şekil 2.1. Kaya Parçalanmasında Patlatma Maliyeti ve Ardışık İşlem

Maliyetleri Arasındaki İlişki (Kahriman, 2003). Şekil 2.1.' de ifade edildiği gibi, patlatma sonrası işlemlerin maliyeti, genel olarak

parçalanma derecesinin bir fonksiyonudur.

Toplam maliyetin değerlendirilmesi her haliyle, söz konusu unsurlara yönelik

sonuçların göz önüne alınmasıyla mümkün olabilecektir. Bu vesileyle, en uygun

sonucun ne olacağının belirlenmesi, hem patlatma ve hem de ardışık işlemlerin

birlikte ele alınmasıyla mümkündür. Delme ve patlatma faaliyetleri optimal

koşullarda gerçekleştiğinde; yükleme, taşıma, kırma-öğütme ve hatta reklamasyon

işlemlerinde maliyetlerin azalmasına, dolayısıyla işletmenin toplam sonucunun

pozitif bir gelişim göstermesine neden olmaktadır.

Yukarıda belirtilen öneme bir yandan delme teknolojisiyle ilgili gerçek yeni

araştırmalar yaparak çözülememiş sorunlara yanıt aramaya ve tüm operasyonlar için

uygun makine tip ve kapasite optimizasyonuna gereksinim vardır. Burada özellikle


8

primer kırıcıların devreden kaldırılmasını ve kütle ötelenmesini hedefleyebilmek

mühendisler için nihai bir ideal olmalıdır. Yukarıda değinilen hususların ışığı altında,

delme ve patlatmanın önemi aşağıdaki detaylarla ortaya çıkmaktadır (Kahriman,

2003).

-Ekonomik sonuçların sağlanması

-Teknik verimliliğin arttırılması

-Zaman kullanımında etkinlik

-İş makineleri performanslarında iyileştirme

-Kapasite artışı

-Ardışık faaliyetlerin organizasyonunda kolaylık

-Uygun niteliklerde malzeme temini

-Güç kullanımında konsantrasyon

-Ekipman seçiminde optimizasyon

Delme patlatmanın önemini Şekil 2.2.' deki gibi ifade etmek de olasıdır.

Şekil 2.2. Delme ve Patlatmanın Üretim Sürecindeki Yeri ve Önemi (Kahriman,

2003).

2.1.2. Delme-Patlatmanın Mühendislik ile ilgisi

Genel olarak mühendis kavramı altında kendi ihtisaslarıyla ilgili olarak,

alternatif üretim yöntemlerini; bilimsel, teknik ve ekonomik açıdan değerlendiren,

optimum tasarımı yapan ve uygulayan bir meslek anlaşılmaktadır. Bu çerçevede ele

alındığında; Maden Mühendisi de "Madenleri insanoğlunun hizmetine sunmak üzere

seçenekli üretim yöntemlerini tasarlayan, yöneten ve uygulayan kişi" olarak


9

tanımlanabilir. Yapacağı tasarımlar; ekonomik ve teknik açıdan yapılabilir olmalıdır.

Burada görev ve yetkileri şu şekilde ortaya çıkmaktadır.

-Üretim konusu ile ilgili mevcut, geçmişe ve geleceğe yönelik durumları açık şekilde

analiz etmek,

-Bu durumlar kapsamında, sorumlu olduğu üretim birimi ile ilgili amaçları

belirlemek.

-Üretim biriminin her konusuna yönelik, alternatif yaklaşımları belirlemek ve yeni

yaklaşımlar getirmek,

-Bu yaklaşımları amacına uygun şekilde değerlendirmek, seçmek ve gerekli kararları

vermek.

-Bu kararlara yönelik geliştirme planlarını hazırlayarak, gerekli araştırmaları

yapmak,

-Bütün bu işlemlerin sonucu, verdiği karara uygun üretim sistemini uygulamaya

sokmak ve dolayısıyla üretimi amaçlarına uygun şekilde gerçekleştirmek ve gerekli

kontrol faaliyetlerini yürütmektir.

Doğal olarak bu faaliyetleri yürüten bir kişi; üretim hiyerarşisi ile ilgili herhangi bir

yerde hem yönetici, hem teknisyen, hem ekonomist, hem de bilim adamıdır.

Genel olarak üretim maliyetinde, delme-patlatma maliyeti %5-40 arasında

değişmektedir. Bu değerler, delme-patlatma konusunda, bilim ve tekniğe uygun

çalışmayla daha alt seviyelere çekilebilir. Bazı işletmelerde yapılan deneysel

çalışmalar bu rakamların %10-20 sınırına çekilebileceğini göstermektedir. Bu

açıklamalarda da anlaşılacağı gibi, delme-patlatma işlemleri, esas olarak mühendislik

hizmetleri gerektirmektedir. İyi bir mühendis, yapacağı optimizasyon çalışmaları ile

kendi maliyetini karşıladığı gibi işletmeye artı değerde kazandırabilecektir. Önemli

olan kendisine ve bilgisine güvenip, işletme yönetimini ikna edebilmesidir.

Bu kapsamda, mühendisin hedefleyeceği iki temel unsur söz konusudur.

Bunlar; özgül şarj ve özgül delme miktarını minimize etmektir. Bu iki değer

1.000.000. m³/yıl kapasiteli herhangi bir işletmede optimize edildiğinde sağlanan

katkı %10 ise yaratılan artı değer, 100.000 m³' lük bir kazı işlemine eşdeğer olacaktır

ki bu değer mühendisin yıllık maliyetini rahatlıkla finanse etmekten başka, kuruluşa

önemli artı değerler getirecektir. Bu vesileyle patlatma mühendisinin sadece delme-


10

patlatma derslerini alarak kalması düşünülmemelidir. Buna ilave olarak mühendisler

için, delme-patlatma kursları düzenlenmeli ve bu kurslar sonucu kendilerine delme-

patlatma permisi verilmelidir. Bunun sonucu mühendis sadece kağıt üzerinde

planlayıcı olarak kalmayacak, aynı zamanda konuyu uygulayarak üretime daha aktif

şekilde katılabilecektir. Doğal olarak bu tip mühendislerin belki de delme-patlatma

şirketleri kurarak mesleğimize yeni bir boyut vermeleri söz konusu olabilecektir.

Öte yandan işçi sağlığı, iş güvenliği ve çevre koşulları nedeniyle de patlatma

işleminin emniyetle gerçekleştirilmesi zorunluluğu söz konusudur. Mühendis hem

istenen parçalanma derecesinde yeterli malzemeyi üretime hazır hale getirecek, hem

de patlatma sonuçlarını ekonomiklik ve emniyetlilik açısından kontrol altında

tutacaktır.

Mühendis çalıştığı işletme için en uygun patlatma koşullarını araştırırken Şekil 2.3.'

de belirtilen bir tasarım biçimini uygulamalı ve ekonomik analizi gerekli performans

etütleriyle birlikte yapmalıdır (Kahriman, 2004).

Şekil 2.3. Patlatma Tasarımında İzlenecek Yöntem (Bilgin, 1986).

2.1.3. Delme Patlatmanın İşletme Ekonomisine Etkileri

Bilindiği gibi delme-patlatma kolay kazılabilir olmayan kaya kütlelerini

kontrollü bir şekilde tahrip ederek ana kaya kütlesinden ayırma işlemidir. Bu işlem

sırasında belirlenmiş büyük kapasiteler için iyi patlatılmış kaya kütleleri elde

edilirken, arka şevde kalan kayaya en az zarar verilmelidir. Bu iki zıt isteğin

şartlarını yerine getirmesi gereken delme-patlatma üretim kapasitesinden, son ürünün


11

maliyetinden patlatma sonrası işlemlerin randımanından emniyetli bir çalışma

ortamına kadar her şeyi doğrudan etkileyen üretimin ilk ve en önemli aşamasıdır.

Örneğin kötü bir patlatma sonucunda yükleyici makineler zor koşullarda

çalışır ikinci delme patlatma ihtiyacı doğar ve kaba oranı artar. Yükleyici makineler

zor koşullarda çalışınca kapasiteleri düşer, arıza oranları yükselir. İkinci patlatma

nedeniyle, fazladan maliyetin yanı sıra vardiyadaki iş kayıpları artar. Makinelerin

yürüyüş sistemleri zarar görür. Patar oranının yüksek olması yükleme, taşıma

emniyetinin azalmasına,kırıcıların kapasitelerinin düşmesine ve ton basınç kırma

maliyetinin artmasına neden olur (Bilgin ve Paşamehmetoğlu, 1986).

İyi bir patlatma sonrası ise, tüm olumsuzluklar kalkacaktır. İyi bir patlatma

için basamak yüksekliklerine göre amaca uygun delik çapı ve delme düzeninin,

patlayıcının ve ateşleme sisteminin seçilerek sadece gerektiği kadar doğru biçimde

kullanılması gereklidir.

Daha önce belirttiğimiz gibi sadece delme patlatma sonrası işlemlerin

maliyetinden ayrı ele almak gerçekçi olmaz. Bunun için delme patlatma maliyeti,

yükleme, taşıma ve kırma maliyetleriyle birlikte kırma sonrası stok maliyetinin bir

unsuru veya toplam dekapaj maliyetinin bir unsuru olarak ele alınmalıdır.

Tek başına delme-patlatma maliyeti, daha az patlayıcı kullanılarak

düşünülebilir. Fakat yükleme taşıma ve kırma maliyetleri yükseleceğinden işletme

ekonomisine olumsuz yansır. Buna karşın Şekil 2.4.' de görüldüğü gibi genelde tercih

edilen seçenek delme-patlatma maliyetini yüksek tutarak toplam kırma sonrası stok

maliyetini düşürmektir.Fakat bunu yaparken de dikkat edilmesi gereken önemli

nokta toplam kırma sonrası stok maliyetinin en düşük olduğu seçeneğin tercih

edilmesidir.

Delme patlatma maliyetlerini belirli bir noktadan sonra ne kadar arttırırsak

arttıralım patlatma sonrası maliyetleri fazla etkilemeyeceği için gereksiz bir maliyet

fazlalığı oluşturur.


12

Şekil 2.4. Toplam Maliyet ve Optimum Nokta (Kahriman, 2003). Şekil 2.4.' de görüldüğü gibi toplam maliyetin en düşük olduğu A noktasındaki

delme patlatma harcama değerlerinin arttırılması da azaltılması da sonuçta toplam

maliyetin Yükselmesine de neden olacaktır.

Sonuç olarak diyebiliriz ki patlatmanın performansının patlatma sonrası işlemlerin

maliyetlerini, kapasitelerini, randımanlarını ve emniyetini belirleyen en önemli unsur

olduğunun bilinerek delme patlatmaya bu açıdan bakılması işletme ekonomilerinin

daha sağlıklı değerlendirilmesini sağlayacaktır (Kahriman, 2003).

2.2. Patlatma Sonuçlarını Etkileyen ve Tasarımda Göz Önüne Alınması

Gereken Etkenler

2.2.1. Kaya Birimlerinin Malzeme ve Kütle Özellikleri

-Yoğunluk

-Basınç, çekme, darbe dayanımları

-Sismik dalga hızı

-Empedans

-Süreksizlik durumu ve kütlesel olarak sağlamlık derecesi

-Su durumu

-Elastik modülü


13

-Poisson oranı

-Değişkenlik durumu (homojenlik, anizotropi ve izotropiklik).

-Sertlik (Kahriman, 1999).

Kaya özellikleri atım sonucunu önemli ölçüde etkiler. Örneğin kil gibi plastik

davranış gösteren formasyonlarda kovan yapma ihtimali fazladır. Bu durumda yıkma

enerjisi fazla olan, özgül gaz hacmi büyük olan patlayıcılar tercih edilmelidir.

Bununla birlikte dilim kalınlığı ve buna bağımlı olan bazı parametreleri dikkatli

seçmek gerekecektir. Kaya kırılgan ve masif ise kayanın kırılmasında birincil

parçalanma mekanizmaları etkili olacağından seçilecek patlayıcı maddelerin daha

kudretli ve daha yüksek ateşleme hızlı olması gerekir. Çok eklemli ve çatlaklı

zayıfkayalarda, formasyon zaten parçalanmış olduğundan; düşük yoğunluklu, düşük

patlama hızlı ve fazla gaz veren patlayıcı maddeler seçilmelidir. Keza formasyonun

su durumu da önemlidir. Sulu kaya ortamlarında kullanılacak patlayıcı maddelerin

sudan etkilenmeyen ve çözülmeyen cinslerin olmasına dikkat edilmelidir (Kahriman,

1999).

2.2.2. Patlayıcı Maddenin Cinsi, Özellikleri ve Dağılımı

-Patlatma hızı

-Yoğunluk

-Kudret (güç)

-Hassasiyet

-Suya dayanım

-Dona dayanım

-Gaz özellikleri

-Patlatma ısısı ve özgül gaz hacmi

-Depolanma süresi ve şekli

Patlayıcı maddelerin özelliklerine Bölüm 2.3' te değinilecektir.


14

2.2.3. Patlatma Geometrisi

-Delik çapı, yeri, eğimi ve boyu Delik düzeni

-Dilim kalınlığı, delikler arası mesafe

-Basamak aynasının şekli, durumu, yüksekliği, eğimi

-Sıkılama payı

-Delik taban payı

-Şarj şekli, delik içi dağılımı

-Atım grubu boyutları

-Yemleme, ateşleme şekli ve düzeni

-Gecikme tipi ve süresi

Yukarıda ayrı ayrı değinilen bu üç temel unsurun aralarındaki ilişkilerin

ortaya konulması sonucunda tasarım için uygun yaklaşımlarda bulunmak mümkün

olabilmektedir. Ancak, birçok araştırmacının kabul ettiği ve yanıt aradığı iki anahtar

parametre öne çıkmaktadır. Bu iki parametre; özgül şarj ve en uygun dilim

kalınlığıdır. Bu iki parametreye (herhangi bir kaya birimi için) makul bir yanıt

verildiği taktirde; kabul edilebilir yaklaşımlara dayalı olarak diğer tasarım

parametreleri bunlara bağlı olarak hesaplanabilmekte ve tasarım

tamamlanabilmektedir. Deneme-yanılma yoluyla yapılacak dilim kalınlığı ve özgül

şarj miktarı belirleme çalışmalarında, maliyeti göz önüne almak gerekmektedir. Bu

nedenle, ilk tasarım açısından makul bir değerdeki özgül şarj ve dilim kalınlığı

değerlerinden başlamak çok olumlu sonuçlar verebilmektedir. Bu da ancak yukarıda

ifade edilen üç ayrı temel parametre arasındaki ilişkilerin yorumlanması ile mümkün

olabilmektedir (Kahriman, 1999).

Patlatma geometrisi gerçekleştirilirken kullanılan terimler Şekil 2.5.’de

gösterilmiştir.


15

Şekil 2.5. Basamak Patlatması Terimleri (Kahriman, 1999).

2.2.4. Özgül Şarjm Belirlenmesi İçin Önerilen Yöntemler

Herhangi bir kayada istenen parçalanma derecesini elde etmek için bir deliğe

konacak patlayıcı madde miktarının (esasen özgül şarjın) büyük oranda kaya

özelliklerine bağlı olduğu bilinmekle birlikte, bu kritik ilişki birçok kaya

özelliklerinin birlikte etkili olması nedeniyle oldukça karmaşıktır. Bu nedenle tam

olarak ortaya konulamamıştır. Bu itibarla belirli teorik yaklaşımlar olmasına rağmen

günümüzde kullanılacak özgül şarj; çoğunlukla, her bir kaya birimi için deneme

yanılma yöntemi ile belirlenerek durumundadır. Bu yüzden kayanın madde ve kütle


16

özellikleriyle, optimum özgül şarj arasında güvenilir bir ilişki geliştirmek önemini

korumaktadır (Bilgin ve Paşamehmetoğlu,1986).

Patlatma geometri si ve kaya patlatma sabiti önem arz eden Langefors formülü

aşağıdaki şekilde ifade edilmektedir.

( )( )[ ] ( ) ( )3223 //24,04,1 mkgBKnBKBCBCq OO ××−×××+××= (2.1)

Özgül şarj ve sismik hız arasındaki ilişki Broadbent (1974) tarafından

geliştirilmiştir.

Ülkemizdeki bazı demir ve Linyit işletmelerinde araştırmalarda bulunan

Paşamehmetoglu ve Arkadaşları özgül şarj ile basma dayanımı, çekme dayanımı,

yoğunluk, empedans, darbe dayanımı, sismik dalga hızı (P dalga hızı) gibi bazı kaya

özellikleri arasında oldukça yüksek korelasyon katsayılı çeşitli ilişkiler

geliştirmişlerdir (Bilgin ve Paşamehmetoğlu 1986;). Söz konusu araştırmacılarca

geliştirilen bu ilişkiler aşağıdaki gibidir.

Basma dayanımı ve özgül şarj ilişkisi:

( )56,0004,0474,0 =×+= rq bσ (2.2)

Çekme dayanımı ve özgül şarj ilişkisi:

( )82,00224,0369,0 =×+= rq çσ (2.3)

İçsel sürtünme açısı ve özgül şarj ilişkisi:

( ) ( )68,0tan2349,0 5570,0 =×= req φ (2.4)

Kohezyon ve darbe dayanımı ilişkisi:

( )95,00072,01156,0 =×+= rcq (2.5)


17

Darbe dayanımı ve özgül şarj ilişkisi:

( )99,01055,9414,0 7 =×+= − rq (2.6)

Yoğunluk ve özgül şarj ilişkisi:

( )99,010038,2019,0 4 =××+= − rdrq (2.7)

Kaya empedansı ve özgül şarj ilişkisi:

( )99,01097,302,0 8 =××+= − rIq (2.8)

Sismik hız ve özgül şarj ilişkisi:

( )89,0ln2904,09928,1 =×+−= rVpq (2.9)

Özellikle dönmeli delik delme işlemlerinde kayaların patlatılabilirlikleri

konusunda, delme performanslarından elde edilen kaya kalite indeksinin (RQI)

önemli olduğunu ifade eden Leighton (1982), özgül şarj ve kaya kalite indeksi

arasında aşağıdaki ilişkiyim geliştirmiştir.

( )tonkgRQDq /1,7/)9,24−= (2.10)

Aynı konuda Paşamehmetoğlu ve Arkadaşları, Toper ve Dinçer de

Türkiye'de yaptıkları çalışmalarda benzer yaklaşımlarda bulunup bazı ilişkiler

geliştirmişlerdir.

( )82,00224,0208,0 =×+= rRQDq (2.11)

Kou ve Rustan, özgül şarj kavramına yakın bir kavram olarak kabul edilen

patlayabilirlik faktörünün (Co), kayanın tek eksenli basma dayanımını, dinamik


18

elastisite modülünü ve referans patlayıcı maddenin ısı enerjisini dikkate alan

aşağıdaki formülle tahmin edilebileceğini belirtmektedir.

( ) ( )erdbo QEC ××= 2/2σ (2.12)

Bilgin ve Arkadaşları (1994), özgül şarj üzerinde, süreksizlik yönelimlerinin

de etkili olduğunu ve özgül şarj değerlerinin; süreksizlik yönelimlerinin, aynaya

paralel olduğu durumlarda minimum olduğunu ifade etmektedir (Bilgin ve

Özkahraman, 1994).

Burada kullanılan semboller:

q = Özgül şarj, (kg/m³)

Co = Kaya patlatma katsayısı, (kg/m³)

K = Basamak yüksekliği, (m)

n = Delikler arası mesafe ve dilim kalınlığı oranı

B = Dilim kalınlığı, (m)

f = Delik eğim faktörü

Φ +i = Etkin içsel sürtünme açısı, (derece)

σb = Kayanın tek eksenli basma dayanımı, (MPa)

σç = Kayanın endirekt çekme dayanımı, (MPa)

φ = Kayanın içsel sürtünme açısı, ( derece)

c = Kohezyon, (M Pa)

DD = Darbe dayanımı, (kg.m / m³. J 0-5)

dr = Kayanın yoğunluğu, (kN/m³)

İ= Empedans, ((MN-m) / (m³ -sn))

Vp = Sismik (p-dalga) hız, (m/sn)

RQI = Kaya kalite indeksi, (Mpa-dak/m)

Ed = Dinamik elastisite modülü, (MPa)

Qer = Referans patlayıcı maddenin ısı enerjisi, (kJ/kg)


19

2.2.5. Dilim Kalınlığının Belirlenmesine Yönelik Yaklaşımlar

Patlatma geometri si tasarımı konusunda yapılan araştırmalar göstermiştir ki

dilim kalınlığı, diğer tüm tasarım parametreleri üzerinde etkindir.Bir başka ifade ile,

delikler arası mesafe, sıkılama boyu, delik taban payı, gecikme aralığı, dip şarjı

boyu, kolon şarjı boyu gibi diğer tasarım büyüklüklerinin, dilim kalınlığının

fonksiyonu olarak ifade edilebildiği ve bu şekilde anlamlı tasarımlar yapılabileceği

konusu çoğu araştırmacılarca vurgulanmıştır (Gustafsson, 1973; Tamrock (Pukkila),

1984; Bilgin ve Ark., 1986; 1994; Arıoğlu, 1988; Olofsson, 1988; Ashby, 1990;

Konya, 1990; Zeigler, 1991; Rustan, 1993; Singh, 1993).

Dilim kalınlığı, kritik bir tasarım unsuru özelliğindedir. Bu kritiklik hem

delme patlatmanın ekonomisi yönünden, hem de fırlayan kaya, yersarsıntısı gibi

ocak ve çevre emniyetini etkilenmesi bakımından önem arz etmektedir.

Araştırmacılar, işletme koşullarına uygun dilim kalınlığını belirlemek amacıyla uzun

süreden beri çeşitli çalışmalar yapmışlar ve ampirik yaklaşımlarda bulunmuşlardır.

Bununla beraber dilim kalınlığını her işletme ve her kaya birimi için deneme-yanı

ima yoluyla belirleme yaklaşımı. güncelliğini korumaktadır. Çeşitli araştırmacıların

dilim kalınlığı için önerdikleri bağıntılar, Arıoğlu (1990) tarafından ayrıntılı bir

şekilde sınıflandırılmıştır. Bunlardan bir kısmı. sadece basamak ve delik

geometrisiyle pratik ilişkiler geliştirmişlerdir. Diğer bir kısmı ise, bu büyüklüklerle

birlikte, kaya koşullarını ve patlayıcı madde özelliklerini de dikkate alan

yaklaşımlarda bulunmuşlardır. Bu yaklaşımlara geniş bir şekilde aşağıda yer

verilmiştir.

85,0024,0 +×= dB (Arıoğlu, 1990) (2.13)

( ) edB ×−−= 123525 (Power Company, 1985) (2.14)

dB ×= 045,0max (Gustaffson, 1973) (2.15)


20

R2 x R1 x ) (Ib x 1,36 0.5max =B (Oloffson, 1985) (2.16)

O,5

max (S/B)] x f x [Co / s1) x (P x (d/33) =B (Langefors, 1978) (2.17)

EBB −= max (2.18)

0,33SGr) / (SGe x de x 3.15 =B (Konya ve Walter, 1990) (2.19)

]KK x x [(S/B) / Qp)][(Qb tp+=B (Zeigler, 1991) (2.20)

( ) 5,03 /10 çpr PdKB σ×××= − (Arıoğlu, 1988) (2.21)

( )aKdqfB p ,,,, τ= (Arıoğlu, 1988) (2.22)

Burada kullanılan semboller:

Bmax= Maksimum dilim kalınlığı, (m)

d= Delik çapı, (mm)

lb= Şarj yoğunluğu, (kg/m)

Rı= Delik eğimi düzeltme faktörü

R2= Kaya düzeltme faktörü

de= Patlayıcı maddenin çapı, (inç)

SGe= Patlayıcı maddenin özgül ağırlığı

SGr= Kayanın özgül ağırlığı

P= Patlayıcı maddenin delik içindeki yoğunluğu, (kg/dm³)

S1= Patlayıcı maddenin ağırlıkça kudreti

Co= Kaya patlatma katsayısı

f= Atım güçlük katsayısı

S= Delikler arası mesafe, (m)

E= Delik hata payı, (m)

Qb= Dip şarj miktarı, (kg)

Qp= Kolon şarj miktarı, (kg)

K= Basamak yüksekliği, (m)


21

Ktp= Teknik şarj faktörü

Kr= Kaya faktörü

Pp= Delikteki patlama basıncı, (MPa)

σÇ = Kayanın çekme dayanımı, (MPa)

Pd= Detonasyon basıncı, (MPa)

σç,d= Kayanın dinamik çekme dayanımı, (MPa)

σçmin= Minimum çekme gerilmesi, (MPa)

σç max= Maksimum çekme gerilmesi, (MPa)

α= Süreksizlik düzleminin aynaya göre olan açısı, (derece)

ŋ = Enerji iletim verimi

µ= Kırılma enerjisi ile maksimum basınç deformasyon enerjisi arasındaki oran

Qe= Patlayıcıısı enerjisi, (kj/kg)

Qer= Referans patlayıcının ısı enerjisi, (kj/kg)

e = Kırılma açısı, (derece)

Ed= Dinamik elastik modülü, (GPa)

ab= Kayanın tek eksenli basma dayanımı, (MPa)

Bu formüllerin dışında; uygun dilim kalınlığının belirlenmesi için Rustan,

Bilgin, Paşamehmetoğlu ve Arkadaşları her bir işletmede tek delik düzeninin

uygulanmasının daha olumlu sonuçlar vereceğini ifade etmektedirler. Tüm bu

formüller genel bir değerlendirmeye tabi tutulduğunda; dilim kalınlığını, delik

çapının fonksiyonu olarak ifade eden yaklaşımların pratik kolaylıklar sağladığı ve

hemen tümünün birbirine oldukça yakın değerler olduğu (minimum ve maksimum

aralıkları içinde) görülmektedir. Patlatma geometri si unsurlarıyla birlikte çalışılan

kayaların madde ve kütle özelliklerini belirli ölçüde kullanmanın yanında, kullanılan

patlayıcı madde özelliklerini de göz önünde tutan yaklaşımlardan; pratikte daha

olumlu sonuçlar elde edilenler aşağıdaki şekilde özetlenebilir. Konya yaklaşımının

yoğunluk dışında diğer kaya özelliklerini dikkate almaması nedeniyle; kullanımının

sınırlı olacağı çeşitli araştırmacılarca ifade edilmektedir.Bununla birlikte bu

yaklaşımın zayıf formasyonlar için iyi sonuçlar verdiği de belirtilmektedir. Pearse

formülünün kayaların çekme dayanımım esas alması dolayısıyla ön tasarımlarda

olumlu sonuçlar verdiği çeşitli araştırmacılarca ifade edilmektedir (Arıoğlu,1988).


22

Bu yaklaşımın, özellikle kalker formasyonu için başarılı sonuçlar verdiği

belirtilmektedir. Ancak diğer kaya özelliklerini dikkate almaması, uygulama şansını

sınırlamaktadır. Keza Anoğlu'nun (1988) özgül şarj, patlatma geometrisi

büyüklüklerini ve patlayıcı madde özelliklerini kapsar şekilde önerdiği bağıntı ile

belirli sonuçlar alınabilmesi söz konusu olabilir. Bu yaklaşımda; birim patlayıcı

tüketimi, kayanın diğer madde ve kütle özelliklerini dikkate alacak şekilde

belirlendiğinde, yaklaşımın başarı şansı artabilecektir. Nova ve Zanietti tarafından

değiştirilen Pearse yaklaşımının, süreksizlik yönelimini dikkate almış olması

nedeniyle oldukça olumlu sonuçlar verdiği Özkahraman (1994) tarafından ifade

edilmektedir. Rustan tarafından önerilen tek delik düzeni ile dilim kalınlığı belirleme

yaklaşımının, bir takım deneme zorlukları ve ek maliyet unsurları oluşturma gibi

hususlar bir tarafa bırakıldığında, oldukça iyi sonuçlar verdiği çeşitli araştırmacılar

tarafından belirtilmektedir (Bilgin ve Özkahraman, 1994). Kou ve Rustan (1992)

tarafından önerilen yaklaşımın; kayaların dinamik elastik modülün~, basma

dayanımı, patlayıcı madde özelliklerini, delik çapı ve diğer geometrik büyüklükleri

dikkate alması nedeniyle olumlu sonuçlar verebileceği, ancak süreksizlikleri ve

yönelimlerini dikkate almadığından tahminlerde yanılmalar olabileceği bazı

araştırmacılarca belirtilmektedir (Özkahraman, 1994).

Langefors ve Kihlstrom tarafından verilen formülün; (özellikle sağlam

kayalarda) kaya özelliklerini (kaya patlatma katsayısı şeklinde), delik çapı ile diğer

delik geometri si unsurlarını ve patlayıcı madde özelliklerini (yoğunluk ve

kudretini) dikkate alması nedeniyle pratikte çok başarılı sonuçlar verdiği birçok

araştırmacı ve uygulamacı tarafından pek çok yayında ifade edilmektedir. Aynı

yaklaşımın esas alındığı bu çalışma kapsamında yapılan tasarımlarla da başarılı

sonuçlar alınmıştır. Ancak formülün başarısı için, kaya patlatma katsayısının çok iyi

bir şekilde (gerekirse test atımlarıyla) tayin edilmiş olması gerekmektedir

(Kahriman, 1994).

2.2.6. Diğer Patlatma Tasarım Büyükleri

Güvenilir bir patlatma tasarımında belirlenmesi gereken diğer parametreler;


23

sırasıyla, delik çapı, delik eğimi, delikler arası mesafe, delik taban payı, sıkılama

boyu, gecikme zamanı, taban şarj boyu ve miktarı, kolon şarj boyu ve miktarı,

yemlemenin konumu, miktarı ve sayısı ile ateşleme sistemidir. Tasarımda etkili

olan bu parametrelerin dilim kalınlığının fonksiyonu olarak ifade edilebileceği

hemen hemen tüm araştırmacılar tarafından benimsenmiş ve bu yönde yaklaşımlar

geliştirilmiştir.

2.2.6.1. Delik Çapı Tahmini

Delik çapının seçiminde etkin olan başlıca unsurlar; kaya özellikleri, istenen

parçalanma derecesi, üretim kapasitesi kıstasları, çevre koşulları, basamak

yüksekliği, kullanılacak patlayıcı maddelerin kudreti ve çapın artışına bağlı olarak

birim delme maliyetinde olabilecek azalmadır. Her ne kadar pek çok işletmede,

belirli bir makine parkı varlığı dolayısıyla delik çapı seçimi kısıtlı ise de; yeni

oluşturulacak projelerde delik çapının çok iyi tahmin edilmesi büyük önem

taşımaktadır.

Yukarıda özetlenen tüm etkili parametre1ere karşın, araştırmacıların çoğu,

delik çapının (d), daha çok basamak yüksekliğinin (K) bir fonksiyonu olarak ifade

etmektedirler. Patlayıcı madde üreten kuruluşların bazıları ise iyi bir parçalanma ve

tasarım kontrolü için delik çapının basamak yüksekliğinin onda biri kadar olmasını

önermektedirler (Zeigler, 1991; Dick ve Ark., 1983).

Bazı araştırmacılar da açık işletmelerde seçilebilecek delik çapları (d) için

pratik olarak aşağıdaki verilen aralıkları önermektedirler.

d = 51mm-425mm (Dick ve Ark, 1973)

d = 30mm-400mm (Olofsson, 1988)

d (m) = K / (100-200) (Tamrock, 1978)

Hagan ve bazı diğer araştırmacılar ise delik çapının, basamak yüksekliğinin

40 ta biri ile 80 de biri arasında değiştiğini, yaptıkları çalışmalar sırasında

gözlemlemişlerdir (paşamehmetoğlu ve Ark, 1986). Tamrock'a (1984) göre; eğer

kesme derinliği herhangi bir çaptaki deliğin kullanılmasına izin veriyorsa ve

çevresel unsurlara (binalar v.s.) yeterince uzaksa, delik çapını tayin edici nihai


24

faktör olarak ekskavatör kepçe hacmi dikkate alınabilmektedir (Tamrock, 1984).

2.2.6.2. Delik Eğiminin Belirlenmesi

Genel olarak, eğimli delik kullanımının, geri çatlak, kaya fırlaması ve yer

sarsıntısı gibi olumsuzlukları azaltmanın yanında, patlatmanın verimliliğini artırdığı

pek çok araştırmacı tarafından gözlenmiştir. Öte yandan çok sağlam kayalar için

dik deliklerin olumlu sonuçlar verebileceği çeşitli araştırmacılarca ifade

edilmektedir. Şarj zorluğu nedeniyle çeşitli araştırmacılar arasında delik eğiminin

genel kabul görmüş minimum değeri 45°' dir (Zeigler, 1991).

Başarılı bir atım için, genel olarak seçilmesi gereken ortalama eğim açısını

Olofsson (1988) 71 ° olarak önerirken, Rosenberg (1970) 65°-75° ve Gregory

(1984), 60°-65° olarak önermektedirler (Zeigler, 1991 ). Delik eğimine etki eden

diğer bir unsur ise basamak yüksekliği ve delik uzunluğuna bağlı olarak değişen

delik hata payıdır.

2.2.6.3. Delikler Arası Mesafenin Belirlenmesi

Delikler arası mesafe patlatma tasarımında önemli bir unsurdur. Bazı

araştırmacılar delikler arası mesafeyi, basit bir şekilde yan yana iki delik (aynı

sırada) arası mesafe olarak kabul ederken, bazıları delikler arasındaki (bitişik

delikler) gecikme aralığı olarak tanımlamaktadırlar. Delikler arası mesafenin

belirlenmesinde başka birçok faktör etkin olmakla birlikte, yaygın bir kabul ile,

daha çok dilim kalınlığının fonksiyonu olarak ifade edilmektedir. Formüllerde daha

çok delikler arası mesafe dilim kalınlığının bir fonksiyonu olarak belirlenmektedir.

Çeşitli araştırmacıların konuya yaklaşımları aşağıdaki şekilde özetlenebilir

(Kahriman, 2004).

BS ×= 25,1 (Olofsson, 1988) (2.23)

BS ×= 8,1 (Tek sıra delik için) (Hemphill, 1981) (2.24)


25

( )[ ] 5,0pb hhBS +×= (çok sıralı ve gecikmesiz) 4 hp)(hb ≤+ ise (2.25)

BS ×= 2 eğer 4 hp) (hb ≥+ ise, (Hemphill, 1981) (2.26)

Burada:

hp = Kolon şarj boyu, (m)

hb = Dip şarj boyu, (m)

( ) BS ×−= 25,115,1 (Langefors, 1978) (2.27)

( ) BS ×−= 8,11 (Powder Camp, 1987) (2.28)

BS ×= 2 (Dick ve Ark, 1983) (2.29)

Genel bir değerlendirme olarak, araştırmacıların bir çoğunun, basamak

patlatması için önerdikleri delikler arası mesafenin dilim kalınlığına oranı 1 ila 1,8

arasında değişmektedir. Öte yandan araştırmacıların hemfikir olduğu başlıca konular

aşağıda ifade edilmiştir. Eğer delikler arası mesafenin dilim kalınlığına oranı 1 den

küçük olursa; sıkılama malzemesinin erken boşalması nedeniyle delikler arasında çok

erken çatlaklar oluşacaktır. Bunun sonucu, gaz kaçışının hızlanması, hava şoku,

gürültü ve iri blok oluşumu gibi sorunlar ortaya çıkacaktır. Tersine bu oran çok büyük

olursa, uygun olmayan parçalanma ve/veya hiç parçalanmama nedeniyle iri bloklar

ortaya çıkacaktır.

2.2.6.4. Delik Taban Payının Belirlenmesi

Güvenilir bir patlatma açısından, sağlıklı olarak belirlenmesi gereken

unsurlardan biri de delik taban payıdır. Basamak tabanında arzu edilen düzgünlükte


26

bir yüzey ve iyi kesilmiş bir ayna elde etmekte taban payı önemli olmaktadır. Delik

taban payının gereğinden fazla veya az olmasının getirdiği problemlere, hemen

hemen tüm araştırmalarda geniş yer verilmiştir.

Araştırmacıların çok büyük bölümü, taban payını (u) dilim kalınlığının bir

fonksiyonu olarak ifade etmişlerdir. Bu önerilerin bazıları aşağıda verilmiştir.

( ) BU ×−= 3,02,0 (Hoek ve Bray, 1991) (2.30)

( ) BU ×−= 5,01,0 (Dick ve Ark., 1983) (2.31)

( ) BU ×−= 5,02,0 , (Powder Comp., 1987) (2.32)

BU ×= 3,0 (Tamrock, 1984;) (2.33)

max3,0 BU ×= (Langefors, 1973) (2.34)

dU ×= 8 (Bilgin ve Ark, 1986) (2.35)

d= Delik çapı, (m)

U=Delik Taban Payı

2.2.6.5. Sıkılama Boyunun Belirlenmesi

Uygun parçalanma derecesinde bir yığın elde etmenin yanında, hava şoku ve

kaya fırlaması gibi çevre etkenlerinin en aza indirilmesi bakımından önemli

unsurlardan biri, sıkılama boyu ve sıkılama malzemesinin cinsidir. Sıkılama boyu

ve etkileri konusunda yapılan araştırmalarda; araştırmacıların çoğu sıkılama

boyunun, dilim kalınlığının bir fonksiyonu olduğunu kabul ederek aşağıdaki

yaklaşımlarda bulunmuşlardır.


27

B x 1)-(0.7 ho = (Tamrock, 1987) (2.36)

B x 2)-(0.67 ho = , (Hoek ve Bray, 1990) (2.37)

B ho = , (Langefors, 1978) (2.38)

d x 60)-(20 ho = , (Bilgin ve Ark, 1986) (2.39)

d= Delik çapı, (m)

d x 0.7 ho = (Konya,1990) (2.40)

d= Delik çapı (feet)

Konya (1990), pratik yaklaşımına ek olarak, sıkılama boyunun hesabında,

patlayıcı madde kudretini ve kayanın yoğunluğunu dikkate alan aşağıdaki formülü

önermektedir.

( ) 33,0SGr / Stv x de x 0.45 ho = (Konya, 1990) (2.41)

Burada:

de = Delik çapı, (inç)

Stv = Patlayıcı maddenin hacimce kudreti

SGr= Kayanın özgül ağırlığı

Bazı araştırmacılar sıkılama boyunu, hava şokunu ve kaya fır1amasını en aza

indirecek bir fonksiyon şeklinde ifade etmektedirler (Zeigler, 1991).

0,33twf 100) / S (We )(12/R Z ho ×××= (Zeigler, 1991). (2.42)

Burada:

Z = Kaya fırlaması ile ilgili bir faktör

Rf = Kaya faktörü


28

We= Sekiz kartuş çapındaki patlayıcı maddenin miktarı, (kg)

Stw = Patlayıcı maddenin ağırlıkça kudreti

Normal koşullarda; sıkılama boyunun dilim kalınlığına eşit alınmasının oldukça iyi

sonuçlar verdiği hemen tüm araştırmacılarca kabul görmüş bir yaklaşımdır.

2.2.6.6. Yemleme Yeri ve Miktarının Belirlenmesi

Deliğe şarj edilen patlayıcı madde kolonunun zamanında ve güvenilir bir

şekilde ateşlenmesinde, yem sayısı ve konumu önem taşımaktadır. Gereğinden uzun

şarj kolonunda, yem detonasyonun sönümlenmesi nedeniyle yeterli olmayabilir.

Tabana konan bir yemlemenin uygun nitelikte ateşleyebileceği şarj kolonu

uzunluğunun tahmin edilmesi, dolayısıyla delikteki yem sayısının belirlenmesi

amacıyla bazı ampirik yaklaşımlar geliştirilmiştir (Kahriman, 2003).

Öte yandan, iyi bir ateşleme için yemleme çapının yaklaşık olarak şarj çapına

eşit olması ve yemleme uzunluğunun şarj çapının 2 ila 4 katı arasında bulunması bazı

araştırmacılarca önerilmektedir

2.2.6.7. Gecikme Zamanının Belirlenmesi

Güvenilir ve istenilen parçalanmaya cevap veren bir atımın gerçekleştirilmesi

bakımından gerek aynı sıradaki delikler arasında, gerekse delik sıraları arasında

uygun bir gecikme süresinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu gereklilik, yersarsıntısı,

hava şoku ve fırlayan kaya gibi çevresel etkileri de en aza indirmek bakımından

zorunludur. Konuyla ilgili çalışma yapan araştırmacılar gecikme zamanını dilim

kalınlığının bir fonksiyonu olarak ifade etmişlerdir. Bunlardan bazıları aşağıda

özetlenmiştir (Kahriman, 2003).

Delikler arası gecikme zamanı (th)

S x T th H= (Konya, 1990) (2.43)

B x 5 th = (Larsson ve Ark., 1985) (2.44)


29

B/23 Ve / PC(B/305) th ++= (Ashby, 1990) (2.45)

Burada:

TH = Delikten deliğe gecikme sabiti

Sıralar arası gecikme zamanı (tr)

B x TR tr = (Konya, 1990) (2.46)

B x 12 tr = (Olofsson, 1988) (2.47)

) Ib(K x / ) 3 x (333 tr 0,392,17= (Larsson, 1985) (2.48)

B x 5)-(3 tr = (Langefors, 1978) (2.49)

TR = Delik sıraları arasında gecikme sabiti

2.2.6.8. Dip Şarj ve Kolon Şarj Boylarıyla Miktarlarının Belirlenmesi

Genel olarak, basamak patlatma delikleri iki farklı şekilde şarj edilmektedir.

Bunlar, sürekli ve kısmi şarjdır. Kısmi şarj özel durumlar için geçerlidir. Buna

karşılık sürekli şarj kapsamında ifade bulan kolon şarjı ise en genel uygulama

biçimidir. Sürekli şarj durumunda; delikteki şarj boyu; kaya özellikleri ve patlayıcı

madde cinsi dikkate alınarak ikiye ayrılmıştır.

-Dip şarjı

-Kolon şarjı

Delik taban kısmında daha fazla enerji ihtiyacı nedeniyle; genellikle delik

tabanına konacak patlayıcı madde gücünün daha fazla olması gerekir. Ayrıca;

patlayıcı maddenin ayna boyunca iyi dağılımını sağlamak için patlayıcı madde

kolonunun belirli bir uzunlukta olması hususu; patlama teorisi açısından gereklidir.

Konuyla ilgili olarak çalışmalar yapan bazı araştırmacılar, dip ve kolon şarjının

boylarını dilim kalınlığının fonksiyonu olarak aşağıda verildiği gibi ifade etmişlerdir.


30

Dip şarji uzunluğu

B x 1.3 U B hb =+= (Langefors ve Ark, 1978) (2.50)

U B x 0.5)-(0.3 hb += (Powder, 1985) (2.51)

U)(B x 0.6)-(0.3 hb += (Dick ve Ark., 1983) (2.52)

Dip şarj miktarı(Qb)

2o B x C lb = (Tamrock,1984) (2.53)

2o B x C x 0.8 x (S/B) x (f/s) lb = (Langefors,1978) (2.54)

T/10002d lb ∧= (Gustafsson, 1973) (2.55)

lb = Dip şarj konsantrasyonu (kg)

Kolon şarjı uzunluğu (hp)

B x 2.3 - H hp = (Langefors, 1978) (2.56)

obp h - h - H h = (Atlas Powder, 1985) (2.57)

H = Delik uzunluğu, (m)

Kolon şarjı miktarı (Qp)

lb x 0.4 Ip = (Tamrock, 1984) (2.58)

lb 0.5)-(0.4 Ip ×= (Langefors, 1978) (2.59)

ph x Ip Qp = , (kg) (2.60)


31

Ip = Kolon şarj konsantrasyonu

2.2.6.9. Delik Hata Payının Belirlenmesi

Arzu edilen parçalanma derecesinde bir yığının elde edilmesinde önemli

unsurlardan bir diğeri, deliklerin planlanan geometrik büyüklüklerde delinmesidir.

Bu konuda ne kadar ihtimam gösterilirse gösterilsin yine bazı sapmalar olmaktadır.

Önemli olan bu sapma miktarlarının kabul edilebilir sınırlar içinde kalmasıdır. Bazı

araştırmacıların delik hata payı için önerdikleri tolerans değerleri aşağıdaki

şekildedir.

K x 0.03 0.05 E += (Langefors, 1970) (2.61)

H x 0.03 0.05 E += (Tamrock, 1984) (2.62)

H x 0.03 (d/1000) E += (Olofson, 1988) (2.63)

Burada;

E = Delik hata payı, (m)

d = Delik çapı, (mm)

H= Delik Uzunluğu, (m)

K= Basamak yüksekliği, (m)

2.3. Patlayıcı Maddeler, Özellikleri ve Kullanım Şekilleri

2.3.1. Patlayıcı Maddelerin Tanımı ve Tarihsel Gelişimi

Patlayıcı maddeler bileşimlerinde enerji veren,oksijen taşıyan, yanıcı vb.

değişik özellikte maddeler olan kimyasal bileşiklerdir. Sahip oldukları yüksek gaz

hacmi, enerji miktarı, patlatma sonucu oluşturdukları yüksek ısı ve basınç nedeniyle

günümüzde kaya parçalamada kullanılan en yaygın yöntem olmuştur.


32

Madencilikte kazı amacıyla patlayıcı madde kullanımı 17. yüzyıl başlarına

Kara Barut ile başlar. Bundan önce kullanılan ateş yakarak kayayı ısıtma ve daha

sonra su ile soğutarak çatlatma yöntemi oldukça ağır ve pahalı bir yöntemdi.

Özellikle maden çevresinde ağaçların bitmesi veya hiç olmaması durumunda

tamamen ekonomikliğini yitiriyordu.Kara barut, madencilik sektörüne girdikten

sonra oldukça yaygın bir kullanım alanı buldu. Fakat ateşleme sistemi oldukça

tehlikeliydi ve birçok kaza meydana geliyordu. Bu tehlike 1831 yılında William

Bickford' un emniyetli fitili bulması ile ortadan kaldırılmış oldu. Patlayıcı

maddelerin gücünü gördükten sonra madencilerde daha kuvvetli patlayıcılara yönelik

bir talep meydana geldi. Bunun neticesinde 1846 yılında Ascanio Sabrero

Nitrogliserin' i buldu. Nitrogliserin kuvvetli bir patlayıcıydı fakat üretim ve kullanımı

çok tehlikeliydi. Bu yüzden yaygın bir kullanım alanı bulamadı. Alfred NOBEL ve

kardeşleri nitrogliserin' in güvenli üretimini ve emniyetli kullanım şekli olan

DİNAMİT (1866) ile civa fulminatlı kapsülü (1867) geliştirdi. Bu tarihten sonra

madencilik sektöründe dinamitin egemenliği başladı. 1950'li yılların başında bir kaza

sonucu Amonyum Nitrat' ın patlama özelliğinin keşfedilmesi madencilik ve patlayıcı

madde kullanımı açısından yeni bir dönüm noktası oldu. Amonyum Nitrat ile yapılan

araştırmalar sonucunda, Robert W. Akre, 1955 yılında Amonyum Nitrat ile Karbon

karışımından oluşan ve kolayca hazırlanabilen , Akremite' adlı patlayıcıyı buldu. Bir

yıl sonra ise Amonyum Nitrat Fuel Oil karışımından oluşan ve ANFO olarak

isimlendirilen patlayıcı madde Amerika'da piyasaya sürüldü. Ucuzluğu, kolay

üretilmesi ve güvenli oluşu ANFO' yu kısa bir sürede madencilik sektörünün en

yaygın olarak kullandığı patlayıcı madde haline getirdi (Şeran ve Akay, 1999).

Tüm yararlarına karşın ANFO' nun iki önemli dezavantajı vardır. Birincisi

düşük yoğunluğudur ki delme maliyeti yüksek kayaçlarda maliyeti yükseltmektedir.

İkincisi ise suya karşı dayanıksızlığıdır. Bu dezavantajlar araştırmacıları yeni ürünler

bulmaya yöneltmiştir. Bunun sonucu olarak 1960'1ı yıllarda slurry olarak

isimlendirilen karışımlar ortaya Çıkmıştır. Temelde ana patlayıcı madde Amonyum

nitrattır. Fakat bu patlayıcılarda yüksek konsantrasyon lu amonyum nitrat ve diğer

nitrat tuzları çözeltisi, kimyasal kolloidal maddeler kullanılarak kıvamlı bulamaç

haline getirilmektedir. Kullanılan kolloidal maddeler karışımın içine su girmesini ve


33

yavaşlatmakta böylece karışım sulu deliklerin içerisinde belli bir süre bozulmadan

kalabilmektedir. Slurry karışımlarının içerisine patlayıcının gücünü arttırmak

amacıyla TNT, MAN,alüminyum tozu gibi enerji veren maddeler katılmaktadır.

Slurry patlayıcıların ANFO' ya göre en önemli avantajlarından biride

yoğunluklarının yüksek oluşudur. Slurry patlayıcılardan sonra yeni nesil patlayıcı

olarak emülsiyonlar piyasaya sürülmüştür. Köken olarak yine yüksek

konsantrasyonlu amonyum nitrat tuzlan çözeltisi kullanılmıştır. Bu sefer kolloidal

maddeler yerine emülsifıyerler kullanılarak suya dirençli bir emülsiyon

oluşturulmuştur. Amonyum nitrat ve nitrat tuzlan çözeltileri yığın içindeki su türünde

bir emülsiyon haline getirildiğinde, suya dirençli, margarin kıvamında bir karışım

elde edilmektedir. Bu karışım içine duyarlılığı arttırmak amacıyla mikro cam

baloncuklar bazen de yüksek enerji vermek amacıyla alüminyum tozu katılmaktadır.

Son zamanlarda ANFO ile emülsiyon karışımları da yapılmaktadır. Böylece

ucuzluğun yanı sıra ANFO' nun katkısı ile güç faktörü de artmaktadır. ANFO' nun en

önemli eksikliği suya dayanıksızlığıdır. Bu zaafı ortadan kaldırmak için yapılan

çalışmalar neticesinde 1985 yılında suya dayanıklı bir ANFO türü geliştirilmiş ve

AKNAVOL adıyla piyasaya sürülmüştür.

Burada günümüzde madencilikte patlayıcı olarak kullanılan maddelerden

bahsedilmiştir. Bunların dışında ilk ateşlemeyi yapmak için kullanılan daha hassas ve

kuvvetli dinamit ve dinamit türevleri vardır. Bunlar değişik formül ve adlar altında

çeşitli firmalarca üretilip satıldığından burada ele alınmamıştır (Şeran ve Akay,

1999).

2.3.2. Patlayıcı Maddelerin Özellikleri

Patlayıcı madde kullanan bir kurumun kullanacağı maddeyi doğru olarak

seçebilmesi için bilmesi gereken bazı özellikler vardır. Bu özelliklerin çok iyi bir

şekilde incelenmesi yaşamsal açıdan çok önemlidir. Çünkü patlayıcı madde

kullanımında bir kez hata yapma imkanı vardır ikinci bir şans bulunmamaktadır.

Patlayıcı maddeler önceleri daha çok Nitrogliserin esaslı oldukları için

özellikleri buna bağlı olarak ele alınmıştır. Başlangıçta kurşun blok testi, detonasyon


34

hızı, duman karakteri gibi özellikler üzerinde durulurken yeni nesil patlayıcılar ile

birlikte birçok değişik özellik ortaya çıkmıştır. Bunların belli başlıları, sırasıyla

incelenecektir.

2.3.2.1. Detonasyon Hızı

Detonasyon hızı, detonasyonun patlayıcı kolon içerisindeki hareket hızını

gösterir. Ticari patlayıcılarda bu değer 5.000 ile 26.000 ft/sn (1.500-7.900 m/sn)

arasında değişmektedir. Pratikte patlayıcının kuvvetinin bir göstergesidir. Genel

olarak detonasyon hızı yüksek patlayıcıların kuvvetli olduğu kabul edilir.

Çizelge 2.1.' de bazı patlayıcıların detonasyon hızının (VOD) patlatma deliğin çapına

göre değişimi görülmektedir (Şeran ve Akay, 1999).

Çizelge 2.1. Detonasyon Hızının Çap'a Bağlı Değişimi (Şeran ve Akay, 1999). ÇAP TİP

11/4 inç 3 inç 9inç Granül dinamit 7-19.000 Jelatin dinamit 12-25.000 Paketlenmiş slurry 13-19.000 14-19.000 Bulk slurry 14-19.000 12-19.000 Sıkıştırılmış ANFO 7-10.000 12-13.000 14-15.000 ANFO 6-7.000 10-11.000 14-15.000 Paketlenmiş AN FO 10-12.000 14-15.000 ANFO-Slurry karışımı 11-19.000


35

2.3.2.2. Kuvvet

Patlayıcı maddenin kuvveti ağırlık kuvveti ve hacim kuvveti olmak üzere iki

değişik şekilde incelenir. Ağırlık kuvveti patlayıcı maddenin birim ağırlığının iş

yapabilme yeteneğidir. Hacim kuvveti ise patlayıcının birim hacminin iş yapabilme

yeteneğidir (Şeran ve Akay, 1999).

Patlayıcı maddelerin kuvvetlerini ölçmek için değişik yöntemler uygulanır.

-Kurşun blok testi

-Balistik testi

-Nitrodyn

-Balon enerjisi testi

2.3.2.3. Yoğunluk

Patlayıcı maddenin birim hacminin ağırlığıdır. Detonasyon sürecinde birim

zamanda devreye giren kütleyi gösterir. Ayrıca patlayıcının duyarlığının ve

detonasyon basıncının oluşmasında da önemli rol oynar. Patlayıcı maddenin

yoğunluğu dizaynda ve patlayıcının kuvvetinin belirlenmesinde kullanılan bir

parametredir. Genel olarak yüksek yoğunluk daha fazla enerji üretimini gösterir

(Şeran ve Akay, 1999).

2.3.2.4. Detonasyon Basıncı

Detonasyon basıncı patlayıcı madde içinde yayılan şok dalgasından

kaynaklanan ani bir basınçtır. Bir patlayıcı madde için ilk ateşleyici (yemleme)

seçimi açısından çok önemlidir.

2.3.2.5. Suya Dayanıklılık

Patlayıcı maddenin su bulunan deliklerde kullanılıp kullanılamayacağını

gösteren parametredir.


36

Su bazlı patlayıcı maddelerin bileşimindeki tuzları çözerek yapısını bozar

veya su basıncı nedeniyle hava kabarcıklarının büyüklüğü ve miktarı azalarak

patlayıcı maddenin hassasiyeti zayıflar. Bunların neticesinde patlatma verimi düşer.

Ateşleme sonrası delikten pas rengi ve sarı renkte bir duman yayılması verimsiz bir

patlatmayı gösterir ve genelde bunun sebebi ortamdaki sudur. Su ortama oksijen

vererek oksijen balansını bozmakta ve verimi düşürmektedir.

Patlayıcıların suya dayanıklılığı çok değişik şekillerde tarif edilmektedir.

Bunlardan biri mükemmel, güzel, iyi, zayıf gibi terimlerle sınıflandırılmasıdır.

Çizelge 2.2. de görülmektedir (Şeran ve Akay, 1999).

Çizelge 2.2. Bazı Patlayıcıların Suya Dayanıklılık (Şeran ve Akay, 1999).

TİP SUYA DAYANIKLILIK

Granül dinamit

Jelatin dinamit

Ambalajlı slurry

Bulk slurry

Sıkıştırılmış ANFO

ANFO

Ambalajlı ANFO

ANFO-Slurry karışımı

Zayıf & güzel

Güzel & mükemmel

Çok güzel

Çok güzel

Zayıf

Zayıf

Çok güzel

Zayıf & çok güzel

2.3.2.6. Duman ve Gaz Karakteri

Özellikle yer altı işletmeleri ile derin açık ocaklar için çok önemli olan bir

özelliktir. (Çizelge 2.3.) Patlatma sonucu ortaya çıkan ve zehirleyici özelliği olan

karbonmonoksit ve azot oksitlerin miktarına göre bir sınıflama yapılır (Şeran ve

Akay, 1999).


37

Çizelge 2.3. Gaz miktarına Göre Duman Sınıflaması (Coşkun, 2001).

SINIF GAZ MİKTARI (Ft3/gr*200)

1 16

2 16-33

3 33-67

2.3.2. 7. Duyarlılık

Duyarlılık patlayıcı maddenin detonasyona girebilmesi için gerekli olan

fiziksel etkiyi gösterir. Ticari patlayıcılar kapsüle duyarlı olanlar ve yemleme şarjına

duyarlı olanlar olarak iki temel gruba ayrılır.

Patlayıcı maddenin duyarlılığını etkileyen bazı faktörler vardır. Örneğin delik

dibindeki su, uygun olmayan şarj çapı, aşırı sıcaklık değişimleri gibi faktörler

patlayıcı maddenin duyarlılığını azaltır (Şeran ve Akay, 1999).

2.3.2.8. Detonasyon Stabilizesi

Detonasyon' un, patlatma kolonu boyunca sabit bir şekilde devam

edebilmesidir. Bu özellik, patlayıcı maddelerin detonasyona kesintiye uğramadan

devam edebildiği minimum çaplar ile ifade edilir. Bu minimum çaplar kritik çap

olarak adlandırılır (Şeran ve Akay, 1999).

Çizelge 2.4. Bazı Patlayıcı Maddelerin Kritik Çapları (Coşkun, 2001). Tip

1inçten< 1-2 inç 2 inçten >

Granül dinamit * Jelatin dinamit * Ambalajlı slurry * * * Bulk slurry * * Sıkıştırılmış ANFO ANFO * Ambalajlı ANFO * ANFO-Slurry * * karışımı *


38

2.3.2.9. Çevre Sıcaklığına Tolerans

Patlayıcı karışımları aşırı sıcak ve aşırı soğuk koşullarda depolandığı

veyakullanıldığından verimlerinde düşme görülmektedir.

2.3.2.10. Raf Ömrü

Patlayıcı maddenin stoklana bilme ömrüdür. Değişik kimyasal maddelerin

bileşimi olan patlayıcı maddeler zamanla bozulmaya başlar ve patlama karakteri

değişir. Bunlarla yapılan patlatmalar verimsiz olur. Bozulmuş bu patlayıcıların

saklanması ve imhası işletmeler için büyük bir sorun olmaktadır. Bu yüzden raf

ömrünün bilinmesi ve stokların ona göre ayarlanması gerekir.

2.3.2.11. Su Basıncına Dayanım

Bu özellik patlayıcı maddenin etkilenmeden kaldığı statik basıncı ifade eder.

Bazı patlayıcı maddeler derin deliklerde ortaya çıkan hidrostatik basınçlar altında

yoğunlaşır ve duyarlılığını yitirir. Bu sorun en çok slurry ve slurry-ANFO

karışımlarında görülmektedir.

2.3.2.12. Ambalaj ve Kullanma Kolaylığı

Patlayıcı madde ambalajlanması işletme maliyetinde zaman zaman artmalara,

zaman zamanda düşmelere yol açar.

2.3.2.13. Emniyet

Patlayıcı madde personel için tehlike oluşturmadan taşınabilmesi ve patlatma

deliğine yerleştirilebilmelidir. Bunu belirlemek amacıyla kullanılan bazı testler

vardır.

-Çekiç Testi


39

-Sürtünme Testi

-Statik Elektrik Testi

-Isı Testi

-Hız Testi

2.3.2.14. Oksijen Balansı

Oksijen balansı özellikle yer altı patlatmaları için oldukça önemlidir. Oksijen

fazlalığı azot oksitlerin oluşmasına, oksijen azlığı ise CO oluşmasına sebep olur. Bu

gazlar zehirlidir ve ölüme sebebiyet verir. Açık işletmelerde patlatma sonucu açığa

çıkan gaz hızla dağıldığı için çok nadir olarak sorun yaratmaktadır (Coşkun, 2001).

2.3.3. Patlayıcı Madde Cinsleri

Bugün endüstride yaygın olarak kullanılan ve ticari piyasada önemli yeri olan

patlayıcılar şunlardır:

-Ateşli Patlayıcılar

-Yüksek Hassasiyetli Patlayıcılar

-Patlayabilir Karışımlar

2.3.3.1. Ateşli Patlayıcılar

Bunlar çok hassas ve patlaması çok kolay patlayıcılardır. Adından da

anlaşılabileceği gibi bunlar diğer patlayıcıların ilk ateşlenmesinde diğer bir deyişle

kapsül imalatında (infilaklı fitil) kullanılırlar. Bakır veya alüminyum yüksüklere

konurlar ve bunların patlamasıyla meydana gelen çok şiddetli darbe veya şok daha az

hassas olan esas patlayıcı maddeyi patlatır (Çizelge 2.5.). Kapsül imalatında

kullanılan başlıca ateşli patlayıcılar çizelgede verilmiştir (Şeran ve Akay, 1999).


40

Çizelge 2.5. Başlıca Ateşleyici Patlayıcılar (Şeran ve Akay, 1999).

Adı Formül Kullanışı Patlama Hızı

(m/sn)

Pentaeritrol

tetra nitrat

CsHsN4012

Kapsül infilaklı

fitil 830°

Kurşun Azot Pb(N3 )2 Kapsül -

Civa Tulmanit Hg(ONC)2 Kapsül -

RDX Kapsül 835°

Kapsül imalatında kullanılan bu patlayıcılar büyük miktarda gaz çıkan gaz ve

doğrudan kaya patlatma işlerinde kullanılmaz. Ancak yerel ve çok kuvvetli şok

yarattıklarından dinamitleri ateşlemekte kullanılırlar (Özer ve Anıl 1996).

2.3.3.2. Yüksek Hassasiyetli Patlayıcılar

Bütün cins dinamitler bu gruba girerler. Bunların patlatma hızı genellikle

2500-7600 m/sn' dir. Patlamaları bir kapsülün verdiği ani ve çok şiddetli patlama

sonucu çok miktarda ve yüksek basınç altında gaz çıkarırlar. Böylece kaya şokla

parçalanır ve gaz basıncıyla ileri püskürtülür. Bunların çeşitleri şöyledir:

Nitrogliserin esaslı dinamitler, Amonyum nitratlı dinamitler, Jelatin dinamitler, Yarı

jelatin dinamitler, Antigrizutin dinamitler Nitrogliserin esaslı dinamitler taneli bir

yapıya sahiptir. Nİtrogliserin yanı sıra nitroselüloz, hatta talaş içerirler. Kartuşlar

erimiş muma batırıldığından suya dirençleri yeterli düzeydedir. Ama kudretleri

içerdikleri nitrogliserin yüzdesi ile ifade edilir.

Amonyum nitratlı dinamitler tane görünümündedir. Bu dinamitlerde

nitrogliserin miktarı çok azaltılmıştır. Nitrogliserin hassaslaştırıcı olarak kullanılır.

Esas enerji kaynağı amonyum ve sodyum nitrattır. Bu dinamitler ısı ve şoka daha az

hassas, suya daha az dirençlidirler. Hem nitrogliserin hem de amonyum Nitrat esaslı

dinamitler genellikle açık ocaklarda dip şarj veya yemleyici olarak kullanılırlar.

Bunların kartuşları sudan etkilenmemeleri için deliğe kırılmadan atılmalıdır. Jelatin


41

veya yari jelatin dinamitler sudan etkilenmeyecek bir yapıya sahiptirler. Bu

dinamitlere ilave edilen nitrokoton nitrogliserin ile birleşerek kıvamlı ve yapışkan bir

jel oluşturur. Nitrokoton yüzdesi arttıkça yapışkanlık artar. Nitrokoton ile

nitrogliserini çözündürerek elde edilen suya dirençli jel suda erimez ve dinamit katkı

maddelerini birbirine yapıştırır (Şeran ve Akay, 1999).

2.3.3.3. Patlayabilir Karışımlar

Açık ocaklarda esas delik şarjı olarak kullanılan başlıca iki tür patlayabilir

karışım vardır. Bunlar;

· Kuru Patlayıcı Karışımlar (ANFO)

· Sulu Patlayıcı Karışımlar (Slurry, Water gel, Emülsiyon)

Patlayıcı karışımlar adından da anlaşılabileceği gibi kendi başlarına

patlayabilir özellikte olmayan iki veya daha fazla medeni n karıştırılmasıyla

oluşturulur. Bu iki maddeden biri yakıt (fuel) diğeri oksitleyicidir.

Kuru patlayıcı karışımlar, yapımında su kullanılmayan ve 8 nolu kapsülle

patlatılmayan her karışım kuru patlayıcı karışım olarak adlandırılacaktır. En bilinen

örneği ANFO olarak adlandırılan amonyum nitrat (AN) ve fuel oil (veya mazot)

karışımıdır. Amonyum nitrat toz (kristalize) veya hap şeklinde olabilir. Her şekildeki

AN çok aşamalı bir işlemden sonra elde edilen AN çözeltisinin 30-60 m

yükseklikteki bir kuleden fıskiye ile püskürtülme sonucu damlacıkların aşağı düşene

kadar katılaşmaları ile elde edilir. Bu haplar soğutulur, kurutulur ve yüzeyleri

diatomit ile kaplanarak yapışmaları önlenir. Hapların en büyük avantajı gözenekli

olmalarıdır. Gözenekler;

a) AN' ın mazotu daha iyi emme ve tutmasını

b) Daha hassas olmasını sağlarlar.

Yoğunluğu 0,8-0,85 gr/cm3 olan toz AN' a karşın hap AN yoğunluğu 1,4-1,5 gr/cm3

olabilmektedir.

ANFO en basit biçimde ağırlıkça %94,3 oranında AN ve %5,7 oranında

mazot karıştırılarak yapılır. Yakıt oranı %5,5 ile %6 arasında ANFO en yüksek enerji

verimine ve patlatma hızına ulaşır. ANFO patlatıldığında açık sarı duman vermesi


42

iyidir. Portakal rengi-açık kahverengi duman ise yetersiz yakıt durumunu gösterir ki

bu iyi karıştırılmamaktan veya ANFO bekleyince mazotu süzülerek ayrıldığından

veya AN suda çözüldüğünden olabilir. ANFO' dan iyi verim almak için nitratı iyice

ezerek topraksız ve toz halinde olmasını sağlamak ve doğru oranda mazot ile iyice

karıştırmak gereklidir. ANFO' nun başarılı kullanılması başka bazı faktörlere de

bağlıdır. Bunların başında şarj çapı gelir (Çizelge 2.6.). ANFO deliklere dökülerek

konuyorsa şarj çapı delik çapına eşit olur.

Çizelge 2.6. ANFO’nun Delik Çapına Bağlı Olarak Patlatma Hızı Ve Metre Başına Şarj Miktarı (Şeran ve Akay, 1999). Delik Çapı Patlama Hızı ANFO Miktarı

mm İnç m/sn kg/m lb/ft

38 11/2 2100-2700 0,9-1 0,6-0,7

51 2 2600-3000 1,6-1,9 1 ,1-1 ,3

76 3 3000-3300 3,7-4,5 2,5-3,0

102 4 3300-3600 6,5-7,7 4,4-5,2

127 5 3500-3800 10,3-12,2 6,9-8,2

152 6 3700-3900 19,8-23,5 13,2-15,8

203 8 3800-4000 26,2-31 17,6-20,8

230 9 3900-4100 29,8-39,9 20-26,8

ANFO' nun verimli patlamasında önemli bir diğer husus şarj yoğunluğudur.

Delik dışında yoğunluğu 0,8-0,85 gr/cm3 olan ANFO deliğe basınçlı hava ile

püskürtülerek delik içi (şarj) yoğunluğu 1,2 gr/cm3 kadar arttırılabilir. Bu durumda

ANFO en yüksek verimle patlar. ANFO doğrudan 8 nolu kapsülle ateşlenemez. Bu

nedenle bir yem kullanmak gereklidir. Yemler her çeşit dinamit olabilir. Türkiye'deki

uygulamalarda ANFO miktarının %3-5 oranında dinamit kullanıldığı görülmektedir.

ANFO fiyatı nitrogliserin esaslı dinamit fiyatının en az dörtte biri, en çok yarısı

kadar olabilmektedir. Bu ucuzluğu ile açık ocak madenciliğinde en çok kullanılan

patlayıcı maddedir. ANFO'nun hassasiyeti daha düşük olduğundan taşıması ve

kullanılması daha emniyetlidir. Yukarıda sayılan yararları yanı sıra ANFO'nun


43

sakıncaları da vardır. Bunlar suya dirençsiz oluşu, düşük patlatma hızı, düşük

yoğunluğu delik doldurma süresinin uzunluğu, iyi ezilmez ve karıştırılmaz ise verim

düşüklüğüdür. Sulu patlayıcı karışımlar, sulu deliklerde patlamayan ANFO'ya bir

seçenek olarak geliştirilmişlerdir. Başlıca türleri;

Çamurumsu karışımlar (slurry), Yarı akışkan karışımlar (Water-gel), Krema

tipi karışımlar. çamurumsu karışımlarda su oranı %5 ile %40 arasında değişir.

Diğer katkı maddeleri de örneğin AN %40-%70, TNT %20-%35 oranlarında

konulabilir. Diğer bir deyişle sonsuz çeşitte çamursu patlayıcı karışım yapmak

mümkündür.

Sulu patlayıcılar karışımların su direnci jelatin dinamitlerinkine eşit veya

daha fazla olup 'çok iyi' olarak tanımlanabilir. Sulu patlayıcıların yoğunlukları

suyun yoğunluğundan fazla olduğundan sulu deliklerde kolayca dibe çökerek suyu

delikten dışarı atar ve suda erimediği ve su ile karışmadığı için yüksek verimle

patlar. Yoğunlukların fazla olmasının bir yararı da belirli çaptaki (hacimdeki) deliğe

daha fazla patlayıcı enerjisi yerleştirmeyi mümkün kılmasıdır. Böylece kaya iyi

parçalanabilecek veya aynı deliğe daha fazla enerji yerleştirilebildiği için delikler

arası mesafeler büyütülebilecek ve daha randımanlı madencilik yapılabilecektir.

Ancak burada Çamursu patlayıcılar ANFO' ya göre çok daha pahalı olduğunu

belirtmek yararlı olacaktır.

Sulu patlayıcı karışımlar teknolojisi çok yeni ve henüz gelişme

safhasındadır. O bakımdan bu tür patlayıcı madde kullanmak isteniyorsa uzmanlara

danışmak, literatürü takip etmek ve çok değişik firmalardan teklif istemek akıllıca

bir yoldur. Çamursu patlayıcı karışımların yararları suya dirençli oluşları, delik

doldurma işleminin hızlı olması, deliği tamamen doldurması ve sudan ağır olması

olarak sayılabilir. Sakıncaları ise ANFO' dan pahalı olması ve çok çatlaklı boşluklu

kayalarda formasyona sızarak maliyeti arttırmasıdır (Şeran ve Akay, 1999).


44

2.3.4. Ateşleme Yöntemleri

Patlatma işlemlerinde iyi sonuçlara ancak ve ancak delikteki patlayıcı

maddeyi ateşleyecek gereçler dikkatle seçildiğinde ve kullanıldığında ulaşılabilir.

Bugün dünyada kullanılan ateşleme yöntemlerini başka iki gruba ayırmak

mümkündür: Elektrikli ateşleme, Elektriksiz ateşleme.

Halen kullanılan ateşleme yöntemlerini şöyle sıralayabiliriz:

-Emniyetli fitil-adi kapsül

-Elektrikli kapsüller

-İnfilaklı fitil ve gecikmeli röleleri

-Patlayıcı sıvanmış şok tüpü (NONEL)

-Gaz patlamalı şok tüpü (HERCVDET

2.3.4.1. Emniyetli Fitil-Adi Kapsül

Bu yöntem ilk bulunan ateşleme yöntemidir. Ancak günümüzde çok az

kullanılmaktadır. Az sayıda delikten oluşan küçük gruplarda elektrikle ateşlemenin

tehlikeli olduğu metal madenlerinde küçük taş ocakları ve madenlerde kullanımı

yaygındır (Şeran ve Akay, 1999).

2.3.4.2. Elektrikli Kapsüller

Elektrikli ateşlemenin en büyük yararı yeterli güçte bir enerji kaynağı olmak

koşulu ile ve gecikme kullanılarak diğer hiçbir ateşleme yöntemiyle atılamayacak

kadar çok sayıda deliğin birlikte patlatılmasına olanak tanımasıdır. Elektrikli

ateşlemede başarı aşağıdaki dört genel koşula bağlıdır (Şeran ve Akay, 1999):

- Patlatma devresinin doğru şekilde seçimi ve uygulanması

- Patlatma devresinin gerektirdiği kuvvette bir enerji kaynağı

- Elektrikli ateşlemede kaza sebeplerinin bilinmesi ve önlenmesi

- İyi kablo bağlantıları ve devrenin atım öncesi kontrolü


45

Adi kapsüllerde olduğu gibi hem gecikmesiz hem de gecikmeli elektrikli

kapsüller 6 no. ve 8 no. olmak üzere iki ayrı kuvvette imal edilirler. Elektrikli

kapsüller başlıca üç çeşittir:

- Gecikmesiz elektrikli kapsüller

- Yarım-saniye gecikmeli elektrikli kapsüller

- Mili-saniye gecikmeli elektrikli kapsüller

Gecikmesiz elektrikli kapsül bir bakır veya alüminyum yüksük dibine

konulmuş esas patlayıcı ve onun üzerindeki yem patlayıcıdan oluşur. Yem patlayıcı

plastik kaplı telden gelen elektriğin filamanı ısıtması ile ateşlenerek esas patlayıcı

patlatır. Böylece kapsül delik içindeki yemi (dinamiti) patlatır (Şeran ve Akay,

1999).

2.3.4.3.İnfilaklı Fitil ve Gecikme Röleleri

İnfilaklı fitil, ortasında kapsülle patlatılabilen, ortalama 11 gr/m miktarında

yüksek hızlı bir patlayıcı madde bulunan esnek bir plastik tüptür. Yüksek kudretli

infilaklı fitiller 40 gr/m patlayıcı madde içerir. Ancak bunlar çok fazla hava şoku

yaratırlar. Tüpün çevresi suya karşı dirençli maddeler emdirilmiş bir dokuma kılıfla

kaplanmıştır. İnfilaklı fitil delikteki yemi doğrudan ateşler, infilaklı fitilin kendisi ise

fitile bağlanmış bir kapsülle ateşlenir. İnfilaklı fitil kullanıldığında gecikmeli patlama

dışında kalın gecikme röleleri ile sağlanır. Röleler 5-400 ms arasında değişen

sürelerde gecikme sağlayabilir. Gecikme rölesi adeta iki ucu açık bir alüminyum

boru içinde dip tarafları birbirine temas edecek şekilde yerleştirilmiş iki kapsülden

oluşur. İnfilaklı fitilin tek sakıncası gürültü ve hava şoku yaratılmasıdır (Şeran ve

Akay, 1999).

2.3.4.4. Patlayıcı Sıvanmış Şok Tüpü (NONEL)

Elektriksiz ateşleme yöntemleri arayışına ikinci çözüm Nitro Nobel firması

tarafından geliştirilen NONEL ateşleme yöntemiyle gelmiştir. Yöntem 2 mm iç, 3

mm dış çapında ince, saydam plastik tüp kullanılır. Bu tüpün iç yüzeyine 0,02 gr/mm


46

miktarında hassas bir patlayıcı madde tozu sıvanmıştır. Tüp bir kapsül veya infilaklı

fitille ateşlendiğinden ateşlenen uçtan diğer uca 2000 m/sn gibi düşük bir hızla giden

şok dalgası oluşur.

Bu şok dalgası zayıf olup, tüpe zarar verecek yeterli enerjisi yoktur. O

nedenle dinamiti ateşleyemez. Dinamiti ateşlemesi için diğer ucuna söz konusu şokla

patlayabilecek hassasiyette bir kapsül koymak gerekir. Bu kapsüllerin içi tıpkı

gecikmeli elektrikli kapsüllere benzer. Onlardan tek farkı kapsül ağzından iki tel

çıkmayışı ve bunun yerine kapsül ağzına tüp takılmasıdır.

Nonel Yönteminin başlıca yararları;

a) Kaçak elektrik ve radyo vericileri gibi nedenlerle olabilecek kazaen patlamalara

karşı emniyetlidir.

b) Serbestken veya sıkıştırılmışken ısı ve darbelere duyarsızdır. Patlamaz

c) Nitrogliserin dinamiti gibi yüksek hassasiyetli patlayıcıları bile kendiliğinden

ateşleyemez. Diğer bir deyişle dinamitlerle birlikte emniyetle taşınır.

2.3.4.5. Gaz Patlamalı Şok Tüpü (HERCVDET)

Bu yöntem içinde bir gaz patlaması sürüp giden bir tüpün, şokla bir kapsülü

patlatması sonucu yemin ateşlenmesinden ibarettir. Bu yöntemde yemi (dinamiti)

ateşlemede kullanılan gecikmeli kapsüller gecikmeli elektrikli kapsüllerden daha

güçlüdür. Hem mili saniye, hem de yarım saniye gecikmeli kapsüllerin gecikmeli

elektrikli kapsüllerden tek farkı kapsül ağzından iki adet tel yerine iki adet ince tüp

çıkmasıdır. HERCUDET kapsülleri ya delik içinde doğrudan yemi ateşleme veya

delik ağzında delik içindeki patlayıcıyı ateşleyecek olan infilaklı fitili ateşleme

şeklinde kullanılabilir.

HERCUDET sistemi hava şoku, elektriksel kazalar yaratmaması, şarjın

patlamasında kesinti olmaması ve gecikme imkanı vermesi nedenleriyle yararlıdır.

Gaz karışımı patlatılıncaya kadar çok emniyetlidir. Tek sakıncası elektrikli kapsülle

ve infilaklı fitille ateşlemeye göre çok farklı olduğundan imalatçıların bir uzmanın

yöntemi uygulayacak ekibi eğitmesinin gerekli olmasıdır (Şeran ve Akay, 1999).


47

2.3.5. Delik Delme Şekilleri

Birçok delik delme şekli vardır. Bunları kare, dikdörtgen ,ve şeşbeş düzenleri

olarak sıralayabiliriz.

A) Kare delik düzeni:

-Delikler arası mesafe her yönde eşittir.

-Delikler düzenli ve sıralıdır.

B) Dikdörtgen delik düzeni :

-Ve yine delikler düzenli ve sıralıdır

C) Şeşbeş delik düzeni

-Sınırlar arası mesafeyle delikler arası mesafe arasında farklılıklar olabilir.

-Genellikle sınırlar arası mesafe delikler arası mesafeden küçüktür.

-Delikler kare ve dikdörtgen düzende olduğu gibi birbirinin ardı ardına değil

birbirinin arasına gelecek şekilde yerleştirilmiştir.

2.4. Basamak Patlatması

Yurdumuzda ve dünya ülkelerinde yürütülmekte olan patlatma çalışmalarının,

büyük bir yüzdesi basamak patlatması şeklinde yapılmaktadır.

Açık işletme maden ocakları

Baraj yol gibi inşaat çalışmalarındaki patlatmaların büyük bir kısmı.

Saha düzenleme çalışmalarının bir kısmı.

Büyük kesitli tünel kazılarında alt yarı kazısı.

Tüm bunlar basamak patlatması kavramlarına göre yapılmaktadır. Ülkemizde

ise yararları tam kavranamadığı için, disiplinli kuruluşlar dışında üzerinde fazla

durulmamaktadır. Gelişi güzel delinen delikler patlatılarak kaya kabartılmakta, kazı

daha çok dozer kullanılarak yapılmaktadır. Kolayca tahmin edilebileceği gibi sonuçta

ekonomik olmayan bir tablo ortaya çıkmaktadır.

Patlatmalı kazı yapılacak kütlede çalışmalar iki aşamada gerçekleştirilmelidir;


48

Geliştirilme çalışmaları: kazı kütlesi etüt edilerek, değişmez yükseklikteki aynaları

oluşturmak için yürütülen patlatma ve kazı işlemidir. Delme –patlatma-yükleme

açısından kesinlikle verimli ve ekonomik değildir.

Basamak Çalışması: Geliştirme kazısı sonu elde edilen aynalarda, basamak

patlatması yapılarak yürütülen kazıdır. Delme – patlatma – yükleme verimi kontrol

edilebildiğinden, çalışmaların ekonomisinde kontrol edilebilmektedir.

Doğaldır ki tüm mühendislik elemanlarını kullanarak, toplam kazıda, geliştirmenin

yüzdesinin minimumda tutulması esastır (Erkoç, 1990).

2.4.1. Basamak Patlatması Tasarımı

2.4.1.1. Delik Çapı

Patlatılacak kaya yapılarının içerisine patlayıcı madde yerleştirmenin en

verimli yolu, bu kaya yapılarına delik delmektir. Bu işlemse patlatmanın verimini,

patlayıcı maddenin verimini, patlatmanın maliyetini tayin eden faktör olması

açısından çok önemlidir.

Genel kural olarak bilinir ki, patlayıcı, kaya yapısının içine ne kadar iyi

dağıtılırsa, o kadar iyi verim alınır. Diğer bir değişle küçük delik çapı ve dar

geometri her zaman için, büyük delik çapı ve geniş geometriden daha iyi verim

sağlar. Kolayca anlaşılabileceği gibi, artan delik çapı, içine konabilecek patlayıcı

miktarını arttıracak,bu ise delik geometrisinin genişlemesine yol açacaktır.

Genişleyen geometride, patlayıcı maddenin kaya yapılarını daha geniş açı ile

etkilemesine, ve elde edilen pasada, tane boyunun, jeolojik etkenlere bağlı olarak

artmasına neden olacaktır (Erkoç, 1990).


49

Şekil 2.6. Delik Çapının, Maliyet Ve Parçalanma Boyuna Etkisinin Şematik Olarak Gösterilmesi (Erkoç, 1990).

2.4.1.2. Kaya Katsayısı

Elementler fiziksel özelliklerin değerlendirilmesi, yeterli bulunmamakta,

yapısal özellikleri saptama ise, hesaplamalarda kullanılacak duyarlılıkta mümkün

olmamaktadır.

İsveç graniti üzerinde yapılan çalışmalar, bu yapıdaki kaya katsayısını 0.4

olarak belirlemiştir. Patlama planı yapılan kaya yapısı, İsveç graniti ile kıyaslanmalı,

daha sağlam kaya yapılarında katsayının büyümesi, aksine durumlarda da küçülmesi

gereklidir.

Anlaşılacağı gibi kaya katsayını tayin edebilmek için, iyi bir istatistiki bilgiye

gereksinim vardır. Konu ile uğraşan büyük kuruluşlarda, ve deneyimli mühendislerde

bu bilgi vardır, yaklaşımları çok kolay olur. Ama yeni başlayanlar için zor olacaktır

(Erkoç, 1990).

2.4.1.3. Kolon ve Dip Şarj İçin Patlayıcı Seçimi

Hesaplama yönteminde kullanılan Formüllerdeki, kolon ve dip şarj için

gerekli olan patlayıcılar, bu patlayıcıların Yoğunluk ve Kuvvet değerleri Çizelge

2.7’den seçilmektedir. Burada verilen kuvvet Dynamex m dinamitine göre olan

kuvvettir (Erkoç, 1990).


50

Çizelge 2.7. Kolon Ve Dip Şarjları Için Kullanılan Patlayıcılar Ve

Özellikleri (Erkoç, 1990).

PATLAYICI YOĞUNLUK KUVVET

Ammon gelit 1 1,45 1,14



Anfo 0,85 0,96

Donarit 1 0,98 1,06

Donarit 2 1,00 0,94

Donarit 4 1,00 1,05

Dynamex A 1,40 1,02

Dynamex M 1,40 1,00

Gomme A 1,55 1,28

Gomme AS 1,57 1,15

Gomme AT 1,55 1,11

Gomme 777 1,53 0,99

Gom I 1,50 1,28

Gom II 1,50 1,15

Gom IIA1 1,45 1,02

Grizunit Klorüre 1,10 0,58

Gurit A 1,00 0,81

Emulite 100 1,20 0,75

Emulite 150 1,21 0,95

Emulite 200 1,25 0,75

Emulite 300 1,28 0,73

Jelatinit 1,35 ,90

Neolit A 1,50 1,02

Special Turmel

Gelatine 90 1,45 1,14


51

Çizelge 2.7. ‘nin devamı

Special Turmel

Gelatine 80 1,43 1,09

Special Gelatine 90 1,40 1,16



2.4.1.4. Delik Taban Zorluğu

Uygulamada daha çok dik delik kullanılmasına rağmen basamak aynaları

genellikle eğimli bir şev oluştururlar.

Bu durumda deliğe doldurulmuş patlayıcı maddenin önündeki parçalanması

ve atması istenen yük delik dip tarafında fazla, üst tarafında az olur. Bu ise gürültü,

hava şoku, kaya fırlatması ve yetersiz parçalanma sorunu yaratır. Bu sorunun

çözümü aynaya paralel eğimli deliklerin delinmesidir (Erkoç, 1990).

Şekil 2.7. Delik eğimi (Erkoç, 1990).

Eğimli delik delmek daha zordur ancak aşağıda sıralanan pek çok yararı

vardır. Patlatma sonunda daha ufak parça ve daha gevşek yığın elde edilir. Sabit

dilim kalınlığı vererek tabanda Bmax açısı riskini yok eder. Alt basamaktaki aşırı

çalışmalar nedeni ile bu basamakta oluşabilecek delme zorluklarını azaltır.


52

Şarjın geri tepmesini önleyerek, geri çatlamayı azaltır. Böylece düzgün ayna, duyarlı

şev oluşur. Daha fazla sayıda delik ve delikler arası atım mümkün olur. Dilim

kalınlığı ve delikler arası mesafenin artmasına neden olacak patlatma randımanları

artışına neden olur. Tabanda tırnak kalması sorununu azaltır veya yok eder. Şekil 2.8

de eğimli deliklerdeki enerji durumunun önemi açıkça görülmektedir.

Şekil 2.8. Eğimli Deliklerin Taban Zorluğunu Yenmesi (Erkoç, 1990).

Çizelge 2.8. Delik eğimine göre taban zorluğu (Langefors, 1973) Eğim 90-83 82-75 74-67 64-59 58-50

Taban Zorluğu 1,11 1,075 1,00 0,95 0,83

Çizelge 2.8 de görüldüğü gibi artan eğimle birlikte Taban zorluğu da

artmaktadır. Bununla beraber delinen deliğin boyu fazlalaşmaktadır. Diğer bir

değişle bir metre küp kaya kırmak için delik metrajı artmaktadır (Özgül Delik).

Özellikle aşındırıcı kaya yapılarında önemli bir olaydır. Avantaj ve dezavantajlarının

iyi analiz edilmesi gerekir (Erkoç, 1990).

Öte yandan eğimli delik delmek, daha dikkatli bir denetim gerektirmektedir.

Bom açısı aynı olmakla beraber, delici makineler yanaşırken, gerekli açıya dikkat

etmezlerse, çok önemli hatalara neden olabilirler. Eğimli deliklerin aynı düzlem

üzerinde olmamaları, üstten verilen geometrinin sapmalar nedeni ile, tabanda


53

bambaşka bir şekil almasına yol açar. Bu ise, tabanda iyi patlamamış kısımlar

kalmasının nedenidir (Erkoç, 1990)..

2.4.1.5. Basamak Yüksekliği

Kaya yapılarının kırılma teorisi incelenirken, serbest yüzeylerin nedenli

önemli olduğu bilinmektedir. Aslında patlatma tekniğinde şekilciliğin büyük önemi

vardır. Atımlar planlanırken sürekli olarak, düzgün, dibinde tırnak ve malzeme

olmayan aynalar düşünülür.

Basamak ayna yüksekliğinin hem, hem patlatma ve hem de yükleyici

makineler açısından değeri vardır. Patlatmaya yönelik delici makinelerin optimum

verimle çalıştıkları bir derinlik önerilir. Bu derinlik gereğinden kısa tutulduğunda,

delici makineden tam verim alınmamış olunur. Aksine, deliğin fazla derin olması

halinde, hem delme hızının düşmesi, delgi ve patlayıcı madde doldurma hatalarının

artması, makinelerin zorlanması kaçınılmaz olur.

Patlatma açısından, basamak yüksekliği de önemli rol alır. Öncelikle artan

basamak yüksekliği ile basınç dağılımları etkilerini arttırmaktadır. Normal

patlatmalarda, kural olarak basamak yüksekliğinin, dilim kalınlığının en az 2,5 en

fazla 6 katı alınması doğru bir seçim olacaktır (Erkoç, 1990).

2.4.1.6. Patlatma Sahasının Eni ve Boyu

Dilim kalınlığı, basamak yüksekliği bilindikten sonra patlatma alanının üç

boyutlu şeklinin, patlatılacak toplam metreküp kaya miktarının belirlenmesi,

deliklerin yerleştirilmesi, vb gibi verilerin hesaplanabilmesi için Patlatma sahasının

eni’nin ve boyunun bilinmesi gerekmektedir (Şekil 2.9.)

A1= Patlatma sahasının eni

A2= Patlatma sahasının boyu


54

Şekil 2.9. Basamak yüksekliğinin, Dilim Kalınlığının, Patlatma Sahasının

Eninin ve Boyunun Birbirleri ile Durumu

2.4.2. Basamak Patlatma Tasarımının Sonuçları

2.4.2.1. Maksimum Dilim Kalınlığı

×

××

×

×

=f

SPc

dip 125,1

4,01000

45D Bmax.2/12/1

(2.64)

Burada;

Bmax= Maksimum dilim kalınlığı (m)

D= Delik çapı (mm)

c= Yeni kaya kat sayısı

P= Patlayıcının yoğunluğu ( Çizelge 1. den)

Sdip= Patlayıcının kuvveti ( Çizelge 1. den)

0,4= İsveç granit kat sayısı

f= Delik eğimine göre taban zorluğu (Çizelge 2.8’ den)


55

2.4.2.2. Dip Delme Değeri

Basamak tabanını sıfırdan kesebilmek için, deliğin biraz derin delinmesi

gerekmektedir (Şekil 2.10.).

Şekil 2.10. Kırılma açısı, tırnak ve dip delme değeri

Bu ek uzunluk;

Bmax. x 0,3 U = (2.65)

U =Dip delme değeri ( m )

2.4.2.3. Delik Boyu

Delik boyunun, basamak yüksekliği, artı alt delme uzunluğu olacağı

ortadadır. Eğer eğimli delik deliniyorsa, trigonometrik olarak ek uzunluk

hesaplanmalıdır.

j H L += (2.66)

L= Delik boyu (m)

H= Basamak yüksekliği (m)


56

2.4.2.4. Delgi Hatası

İş yerindeki çalışma şartlarının gereği, bazı yanlışlıkların yapılması doğaldır.

İlkin delici operatörü, delici ucu tam işaretlenen yere nişanlayamaz. Bu nedenle

D/1000 kadar bir yanılma payı kabul edilmelidir. İkinci olarak, delgi işlemi sırasında

deliğin sapması kaçınılmazdır. Bunun içinde delik boyunun % 3 kadar bir yanılma

payı kabul görmüştür (Erkoç, 1990).

O zaman delgi hatası şu şekildedir;

L x 0,003 (D/1000)DH += (2.67)

DH= Delgi hatası (m)

L= Delik boyu (m)

2.4.2.5. Gerçek Dilim Kalınlığı

Delgi hatası kaçınılmaz olduğuna göre, uygulamada hesap edilen ve arazide

işaretlenen Bmax. Uzunluğunu elde etmemiz şansa kalmış olacaktır. Eğer şansımız

iyi gidip delik öne delinir ve sapmada yine ön tarafa doğru olursa Bmax. Değeri

hesap edilenden uzun olursa, tabanda sert, patlamamış bir kısım kalması kaçınılmaz

olur. Tüm patlamanın verimi açısından, özgül delik ve şarjdan fedakarlık yaparak, en

kötü durumla karşılaşacağı var sayılmış ve uygulamadaki delik ayna uzunluğunun şu

şekilde hesaplanması ön görülmüştür (Erkoç, 1990):

DH-Bmax.B = (2.68)

B= Gerçek dilim kalınlığı

DH= Delgi hatası (m)


57

2.4.2.6. Delikler Arası Uzaklık

Delik geometrisinin temel unsurlarından ilki, dilim kalınlığıdır. İkincisi ise,

genel bir kabul ile gerçek dilim kalınlığının 1 ile 1,5 katı arasında alınmasıdır.

Normal kabullerde 1,25 ortalama değeri kullanılır (Erkoç, 1990).

B x 1,25S = (2.69)

S= Delikler arası uzaklık

2.4.2.7. Özgül Delik Boyu

Buraya kadar olan aşamalarda bir basamak patlatmasının tüm elemanları ve

nasıl hesaplandığı gösterilmiştir. Teknik ve ekonomik açıdan kıyaslama yapabilmek

için özgül delik ve özgül şarj kavramları kullanılmaktadır.

Özgül delik anlam olarak 1 m³ kayayı patlatabilmek için delinen delik boyunu

gösterir (Erkoç, 1990).

××=

HSL

IB

(2.70)

I= Özgül delik boyu (m/m³)

L= Delik boyu (m)

2.4.2.8. Dip Şarj Uzunluğu

Genel bir basamak patlamasında iki tür patlayıcı kullanılmalıdır; dip şarj ve

kolon şarj. Yurdumuzdaki yaygın uygulamada ise, delikler tamamen tek tip patlayıcı

ile doldurulur. Bu ise gerçekte bazı gereksiz patlayıcı tüketimine yol açmaktadır.

Nedenine gelince, basamak yüksekliği boyunca patlamaya direnç gösteren nokta,

kompresif gerilimlerin etkili olduğu taban kısmıdır. B ve S uzunlukları hesabı bu


58

kesim için yapılır. Çünkü tansiyonal gerilimlerin etkili olduğu bölge patlamaya karşı

oldukça dirençsizdir. Bu nedenle taban kısmı yeteri kadar kuvvetli dip şarj, kolon

kısmı ise daha zayıf patlayıcı kolon şarj ile doldurulmalıdır (Şekil 2.11.). Kolon

kısmının, dip şarj gibi doldurulması bu bölgede gereksiz bir enerji ve patlayıcı

tüketimine yol açar (Özer, 1995).

Şekil 2.11. Dip Şarjın Yerleşmesi

Delik boyunca, dip şarjın yüklenmesi, gereken uzunluk, baskı zonunun

boyuna eşittir. Dip şarj uzunluğu delik ayna uzaklığının bir fonksiyonu olup, genelde

kabul gördüğü gibi;

B 1,3Ldip ×= (2.71)

Ldip= Dip Şarj Uzunluğu (m)

2.4.2.9. Delik Kesiti

2000) / (D x 3,14 Ak = (2.72)

Ak= Delik kesiti (m²)


59

2.4.2.10. Dip Şarj Miktarı

Patlayıcının yoğunluğu alınırken, eğer patlayıcı dökme ise doğrudan

patlayıcının yoğunluğu kullanılır. Ama kartuş ise tipi kullanılıyor ise titiz hesaplama

ile gerçek yoğunluk kullanılmalıdır.

1000 x Ak xP x LdipQdip = (2.73)

Qdip= Dip şarj miktarı (kg)

P= Patlayıcı yoğunluğu (Çizelge 2.7. den)

2.4.2.11. Sıkılama Boyu

Patlayıcı madde konulmuş deliğin ağzına yerleştirilen patlayıcı olmayan

maddeden yapılmış tıkaca sıkılama denir.

Sıkılama deliklerin üst kısımlarının, patlatma gazlarının kaçmasını önlemek

amacıyla yumuşak malzemelerden oluşan bir malzeme ile kapatılmasıdır. Sıkılama

miktarı iyi belirlenmezse, hava şoku, kaya fırlaması ve gaz kaçağı meydana gelebilir.

Sıkılama; enerjinin havaya kaçmasını önleyerek onu kayaya yöneltir ve iyi

parçalanma, iyi yığın şekli ve gevşekliğine olumlu katkıda bulunur.

İyi sıkılama delikteki yüksek gaz basıncını uzun süre muhafaza eder, kg

patlayıcı madde başına yapılan iş miktarını (patlatma randımanını) arttır. Bu

patlamayı takip eden işlerin (Yükleme, taşıma v.b.) toplam maliyetini arttırmaksızın

delme-patlatma maliyetini de azaltır. Dahası, uygun tipte ve boyda sıkılama

kullanıldığında dilim kalınlığı arttırılabilir (Paşamehmetoğlu ve Ark., 1991).

Delme artıklarından (pasasından) oluşan sıkılama işlemi, patlayıcının

enerjisini kayaya yönlendirmek için genellikle uygulanan bir işlemdir.

Delme pasaları en ucuz ve en uygun sıkılama malzemesi olmalarına karşın,

her zaman en iyisi değildir. Kuru ve iyi gradasyonlu, köşeli malzemeler, örneğin; 10-

15 mm boyutlarında kırılmış kaya malzemesi, nemli malzemeden daha verimlidir.


60

Delme pasaları dışındaki malzemelerin kullanılmalarının, malzemenin elde edilme

olanaklarına ve maliyetlerine bağlı olduğunu belirtmekte yarar vardır (Özer, 1995).

Langefors’un yaklaşımına göre sıkılama boyu (Şekil 2.12.)

T=B

T= Sıkılama boyu (m)

B= Gerçek dilim kalınlığı

Şekil 2.12. Sıkılama Boyu (Özer, 1995)

2.4.2.12. Kolon Şarj boyu

Kolon Şarjın yerleşmesi Şekil 2.13. ‘de görülmektedir.

Lkol=L-Ldip-T

Lkol= Kolon şarj boyu (m)

Şekil 2.13. Kolon Şarjın yerleşmesi (Özer,1995).

2.4.2.13. Kolon Şarj Miktarı

Patlayıcı konsantrasyonu bu bölgede dip şarjdaki enerjinin 0,4 ile 0,6 kadarı

yeterli olmaktadır. Bunu elde etmenin değişik yolları vardır;


61

Dip şarjda kalın çaplı kartuşlar ve özel şarj cihazları kullanıp yüksek

yoğunluk elde edilebilir. Kolon şarjda ince kartuşlar kullanılabilir.

Anfo uygulamasında, dip şarjda dökme Anfo, kolonda uygun çapta kartuş Anfo

kullanılabilir.Anfo uygulamasında, dip şarjda yine dökme Anfo kullanılırken,

kolonda belirli yüzdelerle perlit, polystrene gibi hafifleştirici katılmış Anfo

uygulanabilir.

Değişik çapta patlayıcılar kullanılabilir. Örneğin %5 Al katılmış Anfo,

Kolonda standart Anfo yerleştirilebilir.

Patlatma mühendisi, kendi yorumuna göre bu yöntemlerden birini seçmeli, ve

buna göre kolon şarj patlayıcısının yoğunluğunu hesap etmelidir. Bunu takip eden

aşamada kolon şarj;

1000 x PAk x x LkolQkol = (2.74)

Qkolon= Kolon şarj miktarı (kg)

P= Patlayıcı yoğunluğu ( Çizelge 2.7.’den)

2.4.2.14. Toplam Şarj Miktarı

Toplam şarj miktarı hesaplanırken patlayıcı madde farklılığı üzerinde

durulmaz. Bazen geniş kapsamlı karşılaştırma yapmak istendiğinde, patlayıcılar baz

olarak alınan patlayıcıya dönüştürülür.

Qkol QdipQt += (2.75)

Qt= Toplam şarj miktarı(kg)

2.4.2.15. Özgül Şarj Miktarı

Özgül şarj miktarı anlam olarak, 1 m³ kayayı patlatmak için kullanılan

patlayıcı madde miktarını gösterir.


62

××=

HBSQt

q (2.76)

q= Özgül şarj miktarı (kg / m³)

2.4.2.16.Patlatma Sahasının Hacmi

A2 x A1 x H Ap = (2.77)

Ap= patlatma sahasının hacmi (m³)

H= Basamak yüksekliği

2.4.2.17. Toplam Patlayıcı Miktarı

q x ApTp = (2.78)

Tp= Toplam patlayıcı miktarı (kg)

q= Özgül şarj miktarı (kg / m³)

2.4.2.18. Toplam Delik Sayısı

××

=SBA2A1

DS (2.79)

DS= Delik Sayısı ( Adet)

A1=Patlatma sahasının eni

A2= Patlatma sahasının boyu

B=Dilim kalınlığı

S=Delikler arası mesafe


63

2.4.3. Parça Boyut Dağılım Analizi

Basamak patlatmalarında amaç, madencilik sektöründe, ya cevher üstünü

açmak için dekapaj kazısı, yahut cevherde üretim kazısı yapmaktır. İnşaat sektöründe

ise, temel kazıları, proje elemanlarını yerleştirme yönelik kazılar, dolgu malzemesi

elde etmeye yönelik çalışmalar veya kırma taş elde etmeye yönelik taş ocağı

işletmeleridir. Her durumda, elde edilen parça iriliğinin önemi vardır. En az etkilenen

dekapaj çalışmalarında bile, yükleyici verimini optimumda tutabilmek amacı ile

üzerinde durulmaktadır.

Patlamış malzemede elde edilen parça büyüklüğü, öncelikle jeolojik

nedenlerden yönlenir. Sedimenter kayaçlarda bu olay kendini belirgin bir şekilde

gösterir. Yinede bir patlatma mühendisinin elinde, parça dağılımını belirli oranlarda

denetleyebilecek olanlar vardır. Parçalanmayı inceltmek için şunlar yapılabilir;

-Küçük delik çapı ve dar geometri kullanılır.

-Özgül şarj, belirli bir yüzde ile arttırılır. Çok fazla arttırmak doğru değildir. Aksi

taktirde malzeme gereğinden fazla yayılabileceği gibi iç öğütme olmaz. Kolon şarjı

kuvvetlendirmek yeterli olabilir.

-Sıkılama boyu azaltılabilir.sıkılamanın hemen altına ek bir yemleme yerleştirilebilir.

Bunu yaparken savurmanın artacağı unutulmamalıdır.

-Maliyeti kurtardığı yerlerde kuvvetli patlayıcı kullanılır. Anfo içine alüminyum tozu

katılması parçalanmaya yardımcı olacaktır.

-Gecikme aralığı uygun değerlerde olmalıdır.

-En önemli gelişme S / B oranının değiştirilmesidir. Bu oranın artması parçalanmayı

önemli derecede değiştirmektedir.

Bu anlatılanların aksine bazen iri parçalanmada istenilebilmektedir. Bu durumda

şunlar yapılmalıdır;

-Büyük çaplı delikler kullanılmalıdır.

-Özgül şarj, özellikle sıkılama boyunu uzatarak, dolayısı ile kolon şarjı zayıflatarak

düşürülmelidir.

-Tek sıralı atımlar gecikme kullanmadan yapılmalıdır.

-S / B oranı 1 değerinin (ortalama 0,4 – 0,6) altında tutulmalıdır.


64

-Basamak patlatması tasarımının sonucunda, parça boyut dağılım analizinin tespiti

için yöntem olarak Kuz-Ram modeli seçilmiştir.

Bu modelde kaya hacmi başına ortalama parça boyutu ve uygulanan patlayıcı

enerjisi arasındaki ilişki Kuznetsov (1973) tarafından kayaç faktörünün bir

fonksiyonu olarak geliştirilmiştir (Hustrulid, 1999).

6/18,0

TT

QQVoAX

= (2.80)

X = ortalama parça boyutu (cm)

A= Kaya faktörü

Vo= Bir deliğin patlatacağı hacim (m³)

QT=Toplam şarj miktarı

Parçalanma derecesini anlamak için ortalama boyut çok önemlidir. Bu Rosin-

Rammler denklemi ile verilmiştir.

R=e–(x/xc)n

Denklemde;

x=elek boyu

Xc=Karakteristik boyut (Yüzdesi saptanması istenen tane boyu)

n= üniformluk indeksi

R=elek üzerinde kalan malzeme

Rosin-Rammler denkleminden Xc yi bulursak,

n

R

xXc 11ln

= (2.81)

şeklinde alınır. kuznetsov formülü %50 elekten geçen parça boyutunu Xo olarak

vermiştir,

x= X


65

R=0,5’i kullanırsak,

( ) n

XXc 1693,0

= (2.82)

Yazılabilir. Buradaki üniformluk indeksini cuningham (1987) tanımlamıştır.buna

göre;

−

+

−=

HL

BWB

S

DBn 1

2

1142,2

5,0

(2.83)

Burada,

B=dilim kalınlığı (m)

S=delikler arası mesafe (m)

D=delik çapı (mm)

W=delme doğruluğundaki standart sapma (m)

W=0,1+(0,03*H)

H=basamak yüksekliği (m)

Eğer kolon ve taban şarjı uygulaması var ise,

( )

+

−

−

+

−=

HL

LCCLBCL

BWB

S

DBn

1,0

5,0

1,012

1142,2 (2.84)

yazılır. Burada;

BCL=taban şarj boyu (m)

CCL=kolon şarj boyu (m)

Eğer delik paterni kare düzeninde ise ise bu denklem uygulanır. Eğer delik

paterni şeşbeş şeklinde ise n değeri %10 yükseltilir.(%10 büyütülür).


66

Kare delik paterni

n=n

şeşbeş delik paterni

n=n+n*0,1

2.4.3.1. Kaya Faktörü

Kaya faktörü;

Orta sert kayaçlar için = 7,

Sert çok fisürlü kayada = 10,

Sert az fisürlü kayada = 13 dir.

2.4.3.2. Detaylı Kaya Faktörü

İstenilen parçalanma derecesine bağlı olarak patlayıcı miktarı hesaplanabilir.

Cuningham (1983) tecrübelerine göre A için zayıf kayalarda 8, olmak üzere 8-12

aralığında bir değer önermiştir. Daha iyi bir A değerinin seçimi için Lilly (1986)

“Patlatılabilirlik indeksini” önermiştir (Hustrulid, 1999)

Bu eşitlik aşağıda verilmiştir.

A= 0.06 (RMD+JF+RDI+HF)

Buradaki faktörlerin neler olduğu Çizelge 2.9’da verilmiştir.


67

Çizelge 2.9. Cuningham Kaya Faktörü (A) (Hustrulid, 1999).

Sembol Özellik Oran

A Kaya Faktörü 8-12 arası

Kaya kütle tanımlaması

Ufalanabilir/tozlu 10

Düşey eklemli JF RMD

Masif 50

JF JPS+JPA

JPS Düşey eklem aralığı

<0.1 m 10

0.1-MS aralığında 20

MS-DP aralığında 50

MS Süreksizlik olmayan maksimum kütle (m)

DP Kabul edilen delme paterni boyutu (m)

DP>Ms

JPA Eklem doğrultu açısı

Yüzeyin dışına doğru 20

Yüzeye dik 30

Yüzeyin içine doğru 40

RDI Kaya yoğunluğu etkisi 25RD-50

RD Yoğunluk (gr/cm³)

HD Sertlik faktörü Y/3

Eğer Y<50 (Gpa) UCS/5

Eğer Y>50 (Gpa)

Y Young modülü (Gpa)

UCS Tek eksenli basınç dayanımı


68

2.4.3.3. Bir Deliğin Patlatacağı Hacim

H x S x BQp = (2.85)

Qp= Bir Deliğin Patlatacağı Hacim

B= Dilim Kalınlığı (m)

S= Delikler Arası Mesafeler (m)

H= Basamak Yüksekliği (m)

2.4.3.4. Toplam Şarj Miktarı

Qkol QdipQt += (2.86)

QT= Toplam Şarj miktarı (Her bir deliğe şarj edilen patlayıcı miktarı) (kg)

2.5.Tünel Patlatması

2.5.1.Tünel Patlatma Tasarımı

2.5.1.1.Patlayıcı Seçimi

Tünel patlatmalarında uzun zamandan beri, özellikle ülkemizde, nitrogliserin

esaslı dinamitler kabul görmektedir. Son zamanlarda harç tipi, ve emulsiyon tipi

patlayıcılar devreye girmeye başlamıştır.

Tünel patlatmalarında delikler, özellikle kesme bölgesinde birbirine çok yakın

delinmektedir. Gerekli önlemler alındığı takdirde;

-Birbirine yakın deliklerde bir önceki sırada patlayan delik, bir sonraki sırada

patlatması gereken deliği, siyaret patlaması yolu ile ateşleyebilmektedir. Roundun

gecikme paterni bozulduğu için kötü sonuç alınmasına yol açar.

-Birbirine yakın deliklerde bir önceki sırada patlayan delik, bir sonraki sırada

patlatması gereken delikteki patlayıcı maddedeki (özellikle toz patlayıcı ise)


69

sıkıştırarak yoğunluğunun artmasına, patlamaya duyarlılığının azalmasına yol açar

dolayısı ile bazı delikler patlamamış ve yine patern bozulmuş olur.

-Kesme bölgesinde deliklerin çok yakın olması ve milisaniye aralıklar kullanılması

nedeni ile, eğer gereğinden kuvvetli veya yüksek konsantrasyonda patlayıcı madde

kullanılır ise, kesme bölgesindeki kaya yapısında kilitlenme meydana gelir.

Tüm bu olayların önüne geçebilmek için, öncelikle gereğinden kuvvetli

patlayıcı madde kullanmamak gerekir. İnce katmanlı zayıf kaya yapılarında titizlikle

dikkat edilmesi, ve doğru seçim yapılması gereken bir noktadır. Ülkemizde MKE.

Gom dinamitlerinin yanı sıra jelatinit adı ile de üretim yapmaktadır. Önerimiz, zayıf

kaya yapılarında jelatinit, sağlam olanlarda gom kullanılmasıdır (Erkoç, 1990).

İkinci olarak, patlayıcı maddenin delik içerisindeki dağılımını kontrol etmektir.

Deliğin içine konulması gereken miktarı yoğun bir şekilde deliğin dip

kısmına koymak yerine, daha küçük çaplı kartuşlar kullanarak, ara takozları koyarak,

delik boyunca dağıtmak daha doğru olmaktadır.

Üçüncü nokta, kullanılan yöntem ne olursa olsun, özellikle yoğun patlayıcı

bulunan delik diplerinin birbirinden minimum 0,30 m uzakta bulunmasına dikkat

edilmelidir. Bunu yaparken delik yerlerini aynada titizlikle işaretlemenin yanı sıra,

delik sapmalarını da göz önünde tutmak gerekir. Aralığın kontrol edilmesine rağmen,

kaya yapısında mevcut bir çatlak yukarıda dediğimiz istenmeyen olaylara yol

açabilir. Eğer çatlak sistemi jeolojik bir olgu ise, önlenmesi olanaksızdır. Ama çoğu

kez olduğu gibi çatlaklara patlatma tekniğimiz ile biz neden oluyor isek önüne

geçmemiz gerekir (Erkoç, 1990).

2.5.1.2. İç Açı Değerine Göre Yük Düzeltme Katsayısı

Tünel patlatmalarında özellikle kesme delikleri için yük aralığı

hesaplamalarında açılara göre düzeltme katsayıları belirlenmiştir (Çizelge 2.10.).


70

Çizelge 2.10. İç Açı Değerine Göre Yük Düzeltme Katsayısı (Langefors, 1973).

Açı F

60 1,0

75 1,1

90 1,2

2.5.1.3.Delik Boyu

Pratikte bir tünelde, kesit genişliğinin 2/3 ünden fazla ilerleme

hedeflenmemesi gerekir. Çevreye verilen sarsıntı açısından bir sınırlandırma söz

konusu ise, yine patlayıcı maddeyi azaltmak amacı ile, ilerleme gereğinden kısa

tutulabilir. Tünel kazısında, delme-patlatma, yükleme, taşıma ve destekleme

fazlarının eşgüdümü açısından ilerleme boyu sınırlandırılabilir. Bazı zayıf kaya

yapılarında, kayacın taşıma kapasitesi düşük olabilir, ve ilerleme boyunun buna göre

saptanması hayati önem taşıyabilir.

Aslında patlatma tekniği açısından önemli, olan hedeflenen ilerleme boyunun

patlatma ile elde edilmesidir. Zaralı olan olay, belirli bir ilerleme için deliklerin

delinmesi, doldurulup patlatılması, buna rağmen ilerleme boyunca kayanın

kırılmamasıdır. Çünkü verim kaybına ek olarak, geride kalan kayaç aşırı derecede

örselendiği için, bir sonraki delme-patlatma fazından önemli güçlükler yaratacaktır.

Hedeflenen ilerleme boyunun elde edilmesinde;

-Yöntem seçimindeki hatalar,

-Seçilen yöntemin uygulanmasındaki hatalar,

-Delik delmede yön ve geometri açısından hatalar,

-Gecikme aralığının seçimindeki hatalar, sorumlu olabilmektedir.

2.5.1.4.Delik Çapı

Tünel kesiti bilindikten, özgül şarj saptandıktan sonra geriye kalan iş,

patlayıcı maddenin aynada geometrik olarak dağıtılmasıdır. Bunu saptayan eleman

da delik çapıdır.Küçülen delik çapı ile maliyet düşer, büyüyen delik çapı ile maliyet


71

artar. Buna karşın sabit bir tünel kesitinde delik çapının büyüklüğüne göre delik

adedi, artar veya azalır. Bu ilişki Şekil 2.14 de gösterilmektedir.

Şekil 2.14. Tünel Kesitine Ve Delik Çapına Göre Delik Adedi

(Erkoç, 1990)

Büyük tünel projelerinde delik çapının saptanmasında bazı parametreler rol

oynar, Piyasada mevcut dinamit kartuş çapı gözetilmelidir. Tapalar ile kartuşları

delik içinde sıkılama işlemi hem önerilen bir yol değildir, hem de işçilik bakımından

kayıplara neden olabilen bir şekildir. Yine ülkemizde görülen bir handikap da

kartuşların kağıdıdır. Batı ülkelerinde, ufak dinamit kartuşların, büyük çaplı deliklere

istenen yoğunlukta doldurabilmek için şarj cihazları kullanılmaktadır. Bu cihazların

delik içine giren nozulun uç kısmında bıçaklar vardır. Buradan hızla geçen kartuşun

kağıda kesilir ve delik dibine vurduğunda şişerek deliği tamamına yakın doldurur.

Ama yerli üretim üzerindeki kağıt buna olanak vermemiştir. Yüksek tempolu

projelerde en gerçekçi çözüm, mevcut kartuş çapına göre delik çapı seçilmesidir.

Tünel kesitinin büyük olmasına karşın, çevreye verilen sarsıntının

sınırlandırılması gerektiği durumlarda, tünel duvarına minumum zarar verilmesi

gerektiğinde, şarj yoğunluğunun, dolayısı ile delik çapının küçük tutulması

gerekebilir.

Proje gereği, delik delme amacı ile güçlü tabanca kullanan jumbolar seçilmiş

olabilir. Böylesine makinelerle teknik olarak küçük çaplı deliklerin delinmesi olası

ise de, delik sapması, yüksek takım sarfiyatı gibi sarfiyatlar oluşabilir. Bu

durumlarda da delik çapının, makinenin verimine göre seçilmesi gerekebilecektir.


72

Yine yüksek tempolu tünel projelerinde, delme-patlatma verimi kadar, yükleme,

dolayısı ile fragmentasyon da önem gösterebilir. O zaman delik çapının optimum

fragmentasyonu verecek şekilde gözden geçirilmesi kaçınılmaz olacaktır.

2.5.1.5. Son Kesme Uygulaması

Yüzey patlatmalarında olduğu gibi, ön-kesme deliklerini çok önceden atma

olanağı yoktur. Tüm deliklerin aynı anda atılması bir gerekliliktir. İşte bu neden ile

son-kesme daha başarılı sonuçlar vermektedir.

Yüzeyin düzgünlüğü için yapılan her çaba aşırı maliyet getirmektedir. Yüzey

kalitesi konuşulurken durulacak noktayı iyi belirlemek gerekmektedir. Bir çok

projede, çok pahalı patlayıcılar kullanılmasına, delik delmede yeterli titizlik

gösterilmemiş ve para harcamasına rağmen istenilen yüzey kalitesine

ulaşılamamıştır. Yine bazı projelerde, hem doğru patlayıcı seçilmiş, hem de titiz

delik delinmiştir. Ama uygulamada yanlış gecikme paterni yüzünden yinede sonuç

alınamamıştır. Tüm bu olayların analizini belirleyip doğru tanım yapmakta büyük

yararlar vardır ve çözüm her zaman için pahalı ve kaliteli patlayıcı madde ve

aksesuar almak değildir.

Eğer tünel patlatmasında son-kesme uygulanacak ise duvar delikleri ve tavan

delikleri delinmez. Bu delikler son-kesme uygulanmıyor ise delinir. Tünel yüzeyinde

açılan deliklerin isimleri ve yerleri Şekil 2.15 de gösterildiği gibidir (Erkoç, 1990).


73

Şekil 2.15. Tünel Kesitine Ve Delik Çapına Göre Delik Adedinin Şematik

Görünümü (Erkoç, 1990)

2.5.2. Tünel Patlatma Tasarım Sonuçları

2.5.2.1. Kesme Delikleri

Dip şarj yoğunluğu

1000414,3 2

××××

=SPDIdip (kg/m) (2.87)

D= delik çapı (mm)

P= Patlayıcının yoğunluğu (Çizelge 2.7. den)

S= Patlayıcının kuvveti (Çizelge 2.7. den)

Yük aralığı

f x (30/D) x dip I V = (2.88)

Idip= Dip şarj yoğunluğu


74

f= İç açı değerine göre yük düzeltme katsayısı

Delikler arası uzaklık

S=0,8 x V (m)

Dip uzunluğu

L dip = L / 3

L= Delik boyu (m)

Kolon şarj yoğunluğu

I kol= 0,5 x I dip (kg/m)

Sıkılama boyu

T= 0,3 x V (m)

Kolon şarj uzunluğu

Lkol=L – (Ldip + T) (m)

Toplam patlayıcı miktarı

Qkol= Lkol x Ikol

Qkol= Kolon şarj miktarı (kg)

Qdip= Ldip x Idip


Qtop= Qkol + Qdip (kg)

Qtop=Toplam şarj miktarı

2.5.2.2.Tarama Delikleri

Dip şarj yoğunluğu (Şekil 2.16.)

1000414,3 2

××××

=SPDIdip (2.89)


P= Patlayıcının yoğunluğu ( Çizelge 2.7’den)

S= Patlayıcının kuvveti ( Çizelge 2.7’den)


75

Yük aralığı

(30/D) x dip I V = (2.90)

Idip= Dip şarj yoğunluğu


S= V (m)

Dip uzunluğu

L/3 dip L = (2.91)

L= Delik boyu (m)


dip I 0,5 kol I ×= (kg/m) (2.92)

Sıkılama boyu

V 0,5 T ×= (m) (2.93)


T)(Ldip-LLkol += (m) (2.94)


Ikol Lkol Qkol ×= (2.95)



76

LdipxIdip Qdip = (m) (2.96)


Qdip Qkol Qtop += (kg) (2.97)

Qtop=Toplam şarj miktarı

Şekil 2.16. Örnek Bir Tarama Deliğinin Doldurulması (Erkoç, 1990)

2.5.2.3. Taban Delikleri


1000414,3 2

××××

=SPDIdip (2.98)




Yük aralığı

(30/D) x dip I V = (2.99)

I dip= Dip şarj yoğunluğu



77

V 0,8S ×= (m) (2.100)

Dip uzunluğu

L dip L = (m) (2.101)

L= Delik boyu (m)

2.5.2.4. Duvar Delikleri (Son Kesme uygulanmıyor ise)


1000414,3 2

××××

=SPDIdip (2.102)




Yük aralığı

(30/D) x dip I V = (2.103)



VS = (m) (2.104)

Dip uzunluğu

4 / L dip L = (2.105)


78

L= Delik boyu (m)


dip I x 0,4 kol I = (kg/m) (2.106)

Sıkılama boyu

V x 0,5 T = (m) (2.107)


T) (Ldip LLkol += (m) (2.108)


Ikol x Lkol Qkol = (kg) (2.109)


Idip x Ldip Qdip = (2.110)


Qdip Qkol Qtop += (2.111)

Qtop=Toplam şarj


79

2.5.2.5. Tavan Delikleri (Son Kesme Uygulanmıyor İse)


1000414,3 2

××××

=SPDIdip (2.112)


P= Patlayıcının yoğunluğu

S= Patlayıcının kuvveti

Yük aralığı

(30/D) x dip I V = (2.113)



S=V (m)

Dip uzunluğu

6 / L dip L = (2.114)

L= Delik boyu (m)


dip(kg/m) I x 0,4 kol I = (2.115)

Sıkılama boyu

V x 0,5 T = (2.116)


80


T) (Ldip LLkol += (2.117)


Ikol x Lkol Qkol = (2.118)


Idip x Ldip Qdip = (2.119)


Qtop=Toplam şarj

Qdip Qkol Qtop += (2.120)

3. MATERYAL VE METOD Alpaslan DAĞÇİMEN

80

3. MATERYAL VE METOD

Önceki çalışmalar bölümünde kısa özeti verilen çalışmaların çoğu yalnızca

belirli bir amaca hizmet eder. Yani ya basamak patlatması tasarımı yapar, ya tünel

patlatma tasarımı yapar, ya parça boyutu analizi yapar, yada çevresel sorun analizi

yapar. Bazı yazılımlar ise basamak patlatma tasarımı ile birlikte parça boyut dağılım

tahmini yapar.Aynı program içerisinde, basamak patlatma tasarımı, tünel patlatma

tasarımı ve parça boyut analizi yapan bir yazılım görülemediğinden, kullanıcılara

kolaylık sağlamak ve çok amaçlı yazılım konusunda bir adım atmak için, hem parça

boyut analizi hemde basamak ve tünel patlatma tasarımı yapabilen bir program

yazmak bu çalışmanın amaçları arasındadır.

Delme-patlatma’ da etkili olan parametrelerin incelenmesi ve buna bağlı

olarak hazırlanan bilgisayar programının ilişkilerinin araştırıldığı bu çalışma;

Büro çalışmaları,

Saha uygulamaları ,

olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmiştir.

3.1. Büro Çalışmaları

Daha önceden yapılmış olan saha ve laboratuar çalışmaları incelenmesi

sonucunda patlatma dizaynı için uygulanmakta olan bazı yaklaşımlar incelenmiştir.

Delme-patlatma dizaynı için VISUAL BASIC yazılım dilinde Basamak patlatmaları

Parça boyut dağılım analizi ve tünel patlatmaları için delALPat isminde bir bilgisayar

programı yazılmıştır.

3.2. Saha uygulamaları

Hazırlanan delALPat programı, çeşitli işletmelerin patlatma verileri

kullanılarak çalıştırılmış ve elde edilen sonuçlar, işletmelerin patlatma sonuçları ile

karşılaştırılmıştır.

4. ARAŞTIRMA BULGULARI Alpaslan DAĞÇİMEN

81

4. ARAŞTIRMA BULGULARI

Bu çalışmada, delme-patlatmaya etki eden parametreler araştırılmış, Yapılan

patlatma dizaynlarının daha çabuk tasarlana bilmesi ve hesaplamalar sırasındaki

hataların minimum seviyeye indirilebilmesi için, bir çok yaklaşım incelenmiştir. Bu

incelemelerin sonucunda Langefors’un yaklaşımı, parça boyut dağılımı için ise Kuz-

Ram yaklaşımı seçilmiştir. Seçilen yaklaşımlar ve genel kabul gören kurallara göre

Visual Basic programlama dili kullanılarak delALPat adında bir bilgisayar programı

hazırlanmıştır. Programın içeriği Basamak patlatması ve tünel patlatması olarak iki

aşamadan oluşturulmuştur. Basamak patlatması da kendi içinde Basamak patlatma

dizaynı, parça boyut analizi ve grafik çizimi olarak 3 ana başlık altında toplanmıştır.

Bu program patlatma mühendislerine birincil tasarımlarını kolay ve hızlı bir şekilde

yapabilmelerini sağlamaktadır. Programın algoritması ve akış diyagramı Şekil 4.2 ve

Şekil 4.3’de verilmiştir.

4.1. Patlatma Tasarımı İçin Bir Bilgisayar Programı (delALPat)

Program çalıştırıldığında gelen sayfa üzerinden gerçekleştirilecek olan

patlatma operasyonunun Basamak patlatması mı yoksa Tünel patlatması mı olduğu

seçilmelidir. Şekil 4.1.’de programın giriş sayfası gösterilmektedir.

Şekil 4.1. Giriş Sayfası “Delme-patlatma Yönteminin Belirlenmesi”.


82

delALPat programının akış diyagramları ve algoritması şu şekildedir;

Basamak Patlatması

Şekil 4.2. delALPat Programı Akış Diyagramı (Basamak Patlatması).

Basamak Patlatma Dizaynı

-Delik Çapı Giriniz (mm) -Kaya Katsayısı Giriniz -Kolon Şarjı için Patlayıcı Seçiniz -Dip Şarjı için Patlayıcı Seçiniz -Delik Taban Zorluğu için Eğim Açısı Seçiniz -Basamak Yüksekliği Giriniz -Patlatma Sahasının Eni (m) - Patlatma Sahasının boyu (m)

Tasarım Sonuçları Maksimum Dilim Kalınlığı Alt Delme Değeri Delik Boyu Delgi Hatası Dilim Kalınlığı Delikler arası uzaklık Özgül Delik Boyu Dip Şarj Uzunluğu Delik Kesiti Dip Şarj Miktarı Sıkılama Boyu Kolon Şarj Boyu Kolon Şarj Miktarı Toplam Şarj Miktarı Özgül Şarj Miktarı Patlatma Sahası Hacmi Toplam Patlayıcı Miktarı Toplam Delik sayısı Basamak Yüksekliği

Grafik Çizdir

Parça Boyut Dağılımı Analizi

Hesapla

-Kaya Faktörü Seçiniz

-Bir Deliğin Patlatacağı Hacmi Giriniz -Toplam Şarj Miktarını Giriniz

Hesapla

-Detaylı Kaya Faktörü Seçiniz

-Düşey Eklem Aralığı Seçiniz -Eklem Doğrultu Açısı Seçiniz -Kaya Kütle Tanımlaması Seçiniz -Yoğunluk Giriniz (gr/cm³) -Young Modülü Giriniz (Gpa) -Tek Eksenli Basma Dayanımı Giriniz

Hesapla

Ortalama Tane Boyu

Ortalama Tane Boyu

Manuel grafik çizimi

- Delik çapı (mm) -Delikler arası mesafe (m) -Dilim kalınlığı (m) -Toplam şarj boyu (m) -Basamak yüksekliği (m) -Şarj şekli -Taban şarj boyu (m) -Kolon şarj boyu (m) -Delik paterni -Ortalama blok boyu (cm) -Elek aralığı (cm)

Grafik Çizdir


83

Tünel Patlatması

Şekil 4.3. delALPat Programı Akış Diyagramı (Tünel Patlatması).

-Patlayıcı Seçiniz -İç Açıya Göre Düzeltme Değeri Seçiniz -Delik Boyu Giriniz -Delik Çapı Giriniz

Son Kesme Uygulaması Var Son Kesme Uygulaması Yok

Hesapla Hesapla

Dip Şarj Yoğunluğu Yük Aralığı Dip Şarj Uzunluğu Delikler Arası Uzaklık Kolon Şarj Yoğunluğu Sıkılama Boyu Kolon Şarj Uzunluğu Toplam Şarj Miktarı Delik Boyu

Tasarım Sonuçları

Kesme Delikleri İçin Tarama Delikleri İçin

Taban Delikleri İçin

Dip Şarj Yoğunluğu Yük Aralığı Dip Şarj Uzunluğu Delikler Arası Uzaklık Toplam Şarj Miktarı Delik Boyu

Tasarım Sonuçları

Kesme Delikleri İçin Tarama Delikleri İçin Taban Delikleri İçin Duvar Delikleri İçin

Dip Şarj Yoğunluğu Yük Aralığı Dip Şarj Uzunluğu Delikler Arası Uzaklık Kolon Şarj Yoğunluğu Sıkılama Boyu Kolon Şarj Uzunluğu Toplam Şarj Miktarı Delik Boyu

Taban Delikleri İçin

Dip Şarj Yoğunluğu Yük Aralığı Dip Şarj Uzunluğu Delikler Arası Uzaklık Toplam Şarj Miktarı Delik Boyu


84

4.1.1. Basamak Patlatması

Basamak patlatması butonu seçildiği zaman açılan sayfadır. Bu sayfadan

Basamak patlatma tasarımı ve Parça boyut dağılım analizi yapılabilir. Parça boyut

grafiği çizdirilebilir (Şekil 4.4).

Şekil 4.4. Basamak Patlatması.

4.1.1.1. Basamak Patlatma Tasarımı

Basamak patlatma tasarımı yapmak için ilgili buton kliklendiğinde veri giriş

sayfası açılır (Şekil 4.5).

Girilecek olan veriler sırasıyla şunlardır;

Delik çapı (mm)

Kaya katsayısı

Kolon şarj için patlayıcı seçimi (Çizelge 2.7)

Dip şarj için patlayıcı seçimi (Çizelge 2.7)

Delik taban zorluğu (Çizelge 2.8)

Basamak yüksekliği(m)


85

Patlatma sahasının eni (m)

Patlatma sahasının boyu (m)

Şekil 4.5. Basamak Patlatma Tasarımı.

Girilen veriler kullanılarak çeşitli yaklaşımlara göre hesaplanan sonuçlar şunlardır;

(Sonuçların hesaplanmasında kullanılan formüller aşağıda belirtilen bölümlerde

anlatılmıştır.)

Maksimum Dilim Kalınlığı (2.4.2.1.)

Alt Delme Değeri (2.4.2.2.)

Delgi Hatası (2.4.2.3.)

Delik Boyu (2.4.2.4.)

Dilim Kalınlığı (2.4.2.5.)

Delikler arası uzaklık (2.4.2.6)


86

Özgül Delik Boyu (2.4.2.7.)

Dip Şarj Uzunluğu (2.4.2.8.)

Delik Kesiti (2.4.2.9.)

Dip Şarj Miktarı (2.4.2.10)

Sıkılama Boyu (2.4.2.11.)

Kolon Şarj Boyu (2.4.2.12.)

Kolon Şarj Miktarı (2.4.2.13.)

Toplam Şarj Miktarı (2.4.2.14.)

Özgül Şarj Miktarı (2.4.2.15.)

Patlatma Sahası Hacmi (2.4.2.16.)

Toplam Patlayıcı Miktarı (2.4.2.17.)

Toplam Delik sayısı (2.4.2.18.)

Bu sonuçlar, hesapla butonuna tıklandıktan sonra Şekel.4.6’da görülen sonuç

sayfası açılır ve sonuçlar görülür.


87

Şekil 4.6. Basamak Patlatma Tasarımı sonuçları.


88

4.1.1.2. Parça Boyut Dağılım Analizi

Ortalama tane boyutu hesaplanırken kaya faktörü basit olarak tablodan

seçilirse girilmesi gereken veriler şunlardır (Şekil 4.7);

kaya faktörü

Bir deliğin patlatacağı hacim (m³)

Toplam şarj miktarı (kg)

İstenilen veriler girildikten sonra hesapla tuşuna basılır ve sonuçlar görülür.

Şekil 4.7. Parça Boyut Dağılım Analizi (Basit seçim).


anlatılmıştır.)

Ortalama Blok Boyutu Sonucu (2.4.3.)

Kaya Faktörü (2.4.3.1.)

Detaylı Kaya Faktörü (2.4.3.2.)

Bir Deliğin Patlatacağı Hacim (2.4.3.3.)


89

Toplam Şarj Miktarı (2.4.3.4.)

Kaya faktörünün detaylı bir şekilde hesaplandıktan sonra ortalama tane boyu

hesaplatılmak istenirse detaylı kaya faktörü seçeneği seçilir ve Şekil 4.8’de gösterilen

sayfa açılır.

Şekil 4.8. Parça Boyut Dağılım Analizi (Detaylı kaya faktörü).

4.1.1.3. Manuel Grafik Çizimi

Grafik çizimi için Şekil 4.4’de görülen manuel grafik çizimi butonu seçilir ve

Şekil 4.9’da verilen pencere açılır. Açılan pencerede girilmesi istenen veriler

şunlardır;

Delik çapı (mm)

Delikler arası mesafe (m)

Dilim kalınlığı (m)


90

Toplam şarj boyu (m)

Basamak yüksekliği (m)

Şarj şekli

Taban şarj boyu (m)

Kolon şarj boyu (m)

Delik paterni

Ortalama blok boyu (cm)

Elek aralığı (cm)

Şekil 4.9. Manuel Grafik çizimi

Grafik çizimi için veriler girildikten sonra delALPat programı içersinden

grafik çizdir seçeneği seçilmelidir. Gelen uyarı ekranından (böyle bir dosya zaten

var. Değiştirmek istermisiniz? ) evet seçeneği seçilmelidir.


91


anlatılmıştır.)

Delik Sapma Faktörü (2.4.3.)

Üniformluk İndeksi (2.4.3.)

Kuz-ram’ a Göre Üniformluk İndeksi (2.4.3.)

Blok Boyut Yüzdesi (2.4.3.)

Şekil 4.10. Grafik Butonunun Aktif Hale Getirilmesi

Grafik çizimi için gerekli olan tüm veriler delALPat programı tarafından

hesaplandıktan sonra, Grafik çizimi Excel programında gerçekleştirildiği için, Şekil

4.10’da görüldüğü gibi başlat menüsünden delAlpat sekmesi, oradan da Grafik

butonu seçilmelidir. Bu işlemden sonra Şekil 4.11’de görüldüğü gibi grafik

otomatikman çizilecektir.


92

Şekil 4.11. Grafik Ve Geçen Malzeme- Tane Boyu Oranı 4.1.2. Tünel Patlatması

Tünel patlatma tasarımının gerçekleştirilmesi için Şekil 4.12’de görülen ve

girilmesi gereken veriler şunlardır;

Patlayıcı seçimi (Çizelge 2.7)

İç açıya göre düzeltme (Çizelge 2.10)

Delik boyu (m)

Delik çapı (mm)

Son kesme uygulaması olup olmadığı


93

Şekil 4.12. Tünel Patlatma Tasarımı.

4.1.2.1. Tünel Patlatma Tasarım Sonucu (Son Kesme Var)

Son kesme uygulaması var ise hesaplanan veriler Şekil 4.13’de gösterildiği

gibi şu şekildedir;


anlatılmıştır.)

Kesme ve tarama delikleri için (2.5.1.2. ve 2.5.2.2.)

Dip şarj yoğunluğu (kg/m)

Yük aralığı (m)

Dip şarj uzunluğu (m)

Delikler arası uzaklık (m)

Kolon şarj yoğunluğu (kg/m)

Sıkılama boyu (m)

Kolon şarj uzunluğu (m)

Toplam patlayıcı miktarı (kg)

Delik boyu (m)

Taban delikleri için (2.5.2.3)


94


Delik boyu (m)


Yük aralığı (m)



Şekil 4.13. Tünel Patlatma Tasarım Sonucu (Son Kesme Var)

4.1.2.2. Tünel Patlatma Tasarım sonucu (son kesme yok)

Son kesme uygulaması yok ise hesaplanan veriler (Şekil 4.14) şu şekildedir;

Kesme, tarama,taban, delikleri için (2.5.2.1., 2.5.2.2. ve 2.5.2.3.)

tavan ve duvar delikleri için (2.5.2.4. ve 2.5.2.5.)


Yük aralığı (m)




95

Kolon şarj yoğunluğu (kg/m)

Sıkılama boyu (m)

Kolon şarj uzunluğu (m)


Delik boyu (m)

Taban delikleri için


Delik boyu (m)


Yük aralığı (m)



Şekil 4.14. Tünel Patlatma Tasarım Sonucu (Son Kesme Yok)


96

4.2.Deneysel Bulgular

4.2.1. Basamak Patlatması Tasarımı

Basamak patlatması tasarımı için seçtiğimiz işletme ayazağa köyü mevkiinde

kurulmuş olup yılda 2.400.000 ton üretim yapabilen iki adet ocağa sahiptir. Ocağın

işletilebilir rezervi 100.000.000 ton’dur. Ocak çalışma sistemi olarak basamak

patlatması kullanılmakta, patlatmadan sonra oluşan malzemeler ekskavatör ve loder

damperli kamyonlara yüklenmektedir. Yüklenen malzemeler kırma tesisine

beslenerek farklı boyutlarda ürünler alınmaktadır.

4.2.1.1. Kırmataş Ocağının Basamak Parametreleri

Kırmataş üretiminin gerçekleştirildiği ocakta uygulanmakta olan patlatma

verileri Çizelge 4.1.’de verilmiştir.

Çizelge 4.1. Basamak Patlatması Tasarımı Bulguları Delik Çapı 90 (mm)

Kaya katsayısı 0.300

Kolon şarjı için Patlayıcı seçimi Anfo

Yoğunluk 0.85 (kg/dm³)

Kuvvet 0.96

Dip Şarj için patlayıcı seçimi Anfo

Yoğunluk 0.85 (kg/dm³)

Kuvvet 0.96

Delik Taban zorluğu için eğim açısı 90 (Derece)

Basamak yüksekliği 18 (m)

Patlatma Sahasının Eni 9,5 (m)

Patlatma Sahasının Boyu 5 (m)


97

Kırmataş ocağının verileri kullanılarak delALPat programı çalıştırılmıştır. Bu

verilerin programa girilmesi Şekil 4.15’de gösterilmiştir.

Şekil 4.15. Basamak Patlatması İçin Girilen Veri Sayfası.

Kırmataş ocağının verileri kullanılarak delALPat programı çalıştırıldıktan sonra, kırmataş ocağının sonuçları ve delALPat programının ürettiği sonuçlar Çizelge 4.2.’de karşılaştırılmıştır.


98

Çizelge 4.2. Kırmataş Ocağının ve dalALPat Programının Basamak Patlatması

Tasarımının Sonuçları

Sonuçlar Kırmataş Ocağı

Sonuçları

delALPat Programı

Sonuçları

Maksimum Dilim Kalınlığı 3,9 (m) 3,58 (m)

Alt Delme Değeri 1,17 (m) 1,07 (m)

Delik Boyu 18,3 (m) 19 (m)

Delgi Hatası 0,63 (m) 0,66 (m)

Dilim Kalınlığı 3,7 (m) 2,92 (m)

Delikler arası uzaklık 2,5 (m) 3,65 (m)

Özgül Delik Boyu 0,12 (m/m³) 0,10 (m/m³)

Dip Şarj Uzunluğu 14,8 (kolon+dip) (m) 3,8 (m)

Delik Kesiti 0,141 (dm²) 0,635 (dm²)

Dip Şarj Miktarı - 20,5 (kg)

Sıkılama Boyu 3,5 (m) 2,92 (m)

Kolon Şarj Boyu 14,8 (kolon+dip) (m) 12,3 (m)

Kolon Şarj Miktarı - 66,7 (kg)

Toplam Şarj Miktarı 75 (kg) 87,2 (m)

Özgül Şarj Miktarı 0,47 (kg/m³) 0,45 (kg/m³)

Patlatma Sahası Hacmi 855 (m³) 855 (m³)

Toplam Patlayıcı Miktarı 300 (kg) 388 (kg)

Toplam Delik sayısı 4 (Adet) 4 (Adet

Basamak Yüksekliği 18 (m) 18 (m)

Kırmataş ocağının verileri kullanılarak delALPat programı çalıştırıldıktan

sonra programın ürettiği sonuçlar Şekil 4.16’da gösterilmektedir.


99

Şekil 4.16. Basamak Patlatması Sonuç Sayfası.


100

4.2.1.2.Parça Boyut Dağılım Analizi

Kırmataş ocağının verileri kullanılarak delALPat programı çalıştırıldıktan

sonra programın ürettiği sonuçlar doğrultusunda, parça boyut dağılım analizi verileri

Çizelge 4.3.’de gösterildiği gibidir.

Çizelge 4.3. Parça Boyut Dağılım Analizi Bulguları Kaya Faktörü Orta Sert

Bir Deliğin Patlatacağı Hacim 192,3 (m³)

Toplam Şarj Miktarı 87,3 (kg)

Parça Boyut Dağılım Analizi Sonucu 27,74 (cm)

Çizelge 4.3.’de gösterilen veriler kullanılarak program Şekil 4.17’deki gibi

çalıştırılır.


101

Şekil 4.17. Ortalama Blok Boyutu Hesabı Sayfası

Şekil 4.17’deki ortalama blok boyutu sonucu bulunduktan sonra, sonuç

penceresinin hemen yanında oluşan grafik formuna dönüş butonuna tıklanır ve

Çizelge 4.4’de gösterilen veriler otomatik olarak görüntülenir.


102

4.2.1.3. Grafik Çizimi

Çizelge 4.4. Grafik Çizimi İçin Girilen Veriler Delik çapı 90 (mm)

Delikler arası mesafe 3,66 (m)

Dilim kalınlığı 2,92 (m)

Toplam şarj boyu 16,15 (m)

Basamak Yüksekliği 18 (m)

Şarj şekli Farklı

Taban şarj boyu 3,8 (m)

Kolon şarj boyu 12,35 (m)

Delik paterni Kare

Ortalama blok boyu 27,74 (cm)

Blok Boyutunun Yüzdesi 36,3

Elek aralığı 50 (cm)

Şekil 4.17’deki ortalama blok boyutu sonucu bulunduktan sonra, sonuç

penceresinin hemen yanında oluşan grafik formuna dönüş butonuna tıklanır ve Şekil

4.18’de gösterilen veri sayfası görüntülenir.


103

Şekil 4.18. Grafik Çizimi İçin Girilen Veri sayfası

Şekil 4.18’de elek aralığı girildikten sonra “grafik çizdir” butonuna tıklanır ve

Çizelge 4.5.’de gösterilen “Geçen malzeme-Tane boyu” görüntülenir.

Çizelge 4.5. Grafik Çizim sonuçları GEÇEN MALZEME

(%) TANE BOYU

(mm.) 0 0

0,000789278 5 0,818655091 10 6,138921238 15 15,48596719 20 26,09416192 25 36,34005987 30 45,60824476 35 53,76706901 40 60,87658105 45 67,05863841 50 72,4440663 55 77,1531428 60

81,28992077 65


104

Çizelge 4.5.’in devamı 84,9420235 70

88,18238297 75 91,07146402 80 93,65940617 85 95,98789169 90 98,09170399 95

100 100

Şekil 4.18’de elek aralığı girildikten sonra “grafik çizdir” butonuna tıklanır ve

Şekil 4.19.’da gösterilen Grafik ve Geçen malzeme-Tane boyu ilişkisi görüntülenir

Şekil 4.19. Grafik Çizimi Sonuç.

4.2.2.Tünel Patlatma Tasarımı

Tünel patlatma tasarımı için daha önceden yapılmış olan bir çalışmanın

verileri kullanılmıştır. Bu çalışma Sair KAHRAMAN ve Alaettin KILIÇ tarafından

gerçekleştirilmiş olan Tarsus ayrımı Gaziantep otoyolu T2 tüneli uygulamasıdır.


105

T2 tüneli toplam 258 km uzunluğa sahip plan Tarsus ayrımı Gaziantep (TAG)

Otoyolunun 207-208’inci kilometreleri arasında yer almaktadır. Tünel, sağ geçidi

562 metre, sol geçidi 536 metre olmak üzere toplam 1098 metre uzunluğa sahiptir.

Nihai beton kaplama yapılmasının ardından 14,80 metre genişlik, 7,60 metre

yüksekliğinde ve 3 şeritli olarak inşa edilen tünelin yapımı sırasında Yeni Avusturya

Tünel açma yöntemi (NATM) kullanılmıştır. Tünel güzergahı boyunca Sınıf III,

Sınıf IV ve kısmen de Sınıf V kaya kütlesine rastlanmıştır. Sınıf III ve IV kaya

grubunda son-kesme, Sınıf V kaya grubu ise Hat delme Yöntemi kullanılmıştır (Kılıç

ve Kahraman, 2000).

4.2.2.1.Tarsus Ayrımı – Gaziantep Otoyolu T2 Tüneli Uygulaması Verileri

Tünel patlatması için kullanılan veriler içersinde delik çapı belirtilmediği için

delik çapı 30 mm olarak alınmıştır. Kullanılan veriler Çizelge 4.6’da gösterilmiştir.

Çizelge 4.6. Sınıf III,IV ve V Kaya Grupları Patlatma Tasarımı Bulguları

(Kılıç ve Kahraman, 2000)

Kaya Grupları III IV V

Patlayıcı Seçimi Jelatinit Jelatinit Jelatinit

İç Açıya Göre Düzeltme

(Derece)

90 90 90

Delik Boyu (m) 2,80 2,20 1,70

Son Kesme Uygulaması var var yok

T2 Tüneli uygulaması verileri doğrultunda delALPat programının

çalıştırılması Şekil 4.20’de gösterilmektedir.


106

Şekil 4.20 Tünel Patlatma Tasarımı

Şekil 4.20’deki veriler girildikten sonra hesapla butonuna tıklanılır. III. Sınıf

kaya grubu için Üretilen sonuçlar Çizelge 4.7’de gösterildiği gibidir.

4.2.2.2.Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları

Çizelge 4.7. Sınıf III Kaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları Kesme

Delikleri

İçin

Tarama

Delikleri

İçin

Taban Delikleri

İçin

Dip Şarj Yoğunluğu (kg/m) 0,85 0,85 0,85

Yük Aralığı (m) 1,03 0,85 0,85

Dip Şarj Uzunluğu (m) 0,93 0,93 2,80

Delikler Arası Uzaklık (m) 0,82 0,85 0,68

Kolon Şarj Yoğunluğu (kg/m) 0,42 0,42 -

Sıkılama Boyu (m) 0,30 0,42 -

Kolon Şarj Uzunluğu (m) 1,55 1,43 -

Toplam Şarj Miktarı (kg) 1,46 1,41 2,40

Delik Boyu (m) 2,80 2,80 2,80


107

Şekil 4.20’deki veriler girildikten sonra hesapla butonuna tıklanılır. III. Sınıf

kaya grubu için Üretilen sonuçlar Şekil 4.21’de gösterildiği gibidir.

Şekil 4.21. Sınıf III. Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu

Sınıf III Kaya için Şekil 4.21’de elde edilen sonuçlarla T2 tüneli Sonuçları Çizelge 4.8.de gösterildiği üzere karşılaştırılmıştır. Çizelge 4.8. Sınıf III Kaya Grubu İçin Tarsus Ayrımı – Gaziantep Otoyolu T2 Tüneli ve delALPat

Patlatma Sonuçları

Bir Delik İçin gerekli

Patlayıcı Miktarı

T2 Tüneli sonuçları

(kg)

delALPat Program

Sonuçları (kg)

Kesme Delikleri İçin 1,20 1,46

Tarama Delikleri İçin 0,75 1,41

Taban Delikleri İçin 1,2 2,4


108

Çizelge 4.6’daki IV. Sınıf kaya grubu için veriler girildikten sonra hesapla

butonuna tıklanılır. Üretilen sonuçlar Çizelge 4.9’de gösterildiği gibidir.

Çizelge 4.9. Sınıf IV Kaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları

Kesme

Delikleri

İçin

Tarama

Delikleri

İçin

Taban

Delikleri İçin

Dip Şarj Yoğunluğu (kg/m) 0,85 0,85 0,85

Yük Aralığı (m) 1,03 0,85 0,85

Dip Şarj Uzunluğu (m) 0,73 0,73 2,20

Delikler Arası Uzaklık (m) 0,82 0,85 0,68

Kolon Şarj Yoğunluğu (kg/m) 0,42 0,42 -

Sıkılama Boyu (m) 0,30 0,42 -

Kolon Şarj Uzunluğu (m) 1,15 1,03 -

Toplam Şarj Miktarı (kg) 1,12 1,07 1,88

Delik Boyu (m) 2,20 2,20 2,20

Çizelge 4.6’daki IV. Sınıf kaya grubu için veriler girildikten sonra hesapla

butonuna tıklanılır. Üretilen sonuçlar Şekil 4.22’de gösterildiği gibidir.


109

Şekil 4.22. Sınıf IV.Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu

Sınıf IV Kaya için Şekil 4.21’de elde edilen sonuçlarla T2 tüneli Sonuçları Çizelge 4.10.’da gösterildiği üzere karşılaştırılmıştır.

Çizelge 4.10. Sınıf IV Kaya Grubu İçin Tarsus Ayrımı – Gaziantep Otoyolu T2

Tüneli ve delALPat Patlatma Sonuçları




(kg)

delALPat Program Sonuçları

(kg)




Çizelge 4.6’daki V. Sınıf kaya grubu için veriler girildikten sonra hesapla

butonuna tıklanılır. Üretilen sonuçlar Çizelge 4.11’de gösterildiği gibidir.


110

Çizelge 4.11. Sınıf V Kaya Grubu İçin Tünel Patlatma Tasarımı Sonuçları

Kesme

Delikleri

İçin

Tarama

Delikleri

İçin

Taban

Delikleri

İçin

Tavan

Delikleri

İçin

Duvar

Delikleri

İçin

Dip Şarj

Yoğunluğu(kg/m)

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

Yük Aralığı(m) 1,03 0,85 0,85 0,85 0,85

Dip Şarj

Uzunluğu(m)

0,56 0,56 1,70 0,28 0,42

Delikler Arası

Uzaklık(m)

0,82 0,85 0,68 0,85 0,85

Kolon Şarj

Yoğunluğu

(kg/m)

0,42 0,42 - 0,34 0,34

Sıkılama

Boyu(m)

0,30 0,42 - 0,42 0,42

Kolon Şarj

Uzunluğu(m)

0,82 0,70 - 0,98 0,84

Toplam Şarj

Miktarı(kg)

0,84 0,78 1,45 0,58 0,65

Delik Boyu(m) 1,70 1,70 1,70 1,7 1,7

Çizelge 4.6’daki V. Sınıf kaya grubu için veriler girildikten sonra hesapla

butonuna tıklanılır. Üretilen sonuçlar Şekil 4.23’de gösterildiği gibidir.


111

Şekil 4.23. Sınıf V. Kaya Grubu Tünel Patlatma Tasarım Sonucu .

Sınıf V Kaya için Şekil 4.21’de elde edilen sonuçlarla T2 tüneli Sonuçları

Çizelge 4.10.’da gösterildiği üzere karşılaştırılmıştır

Çizelge 4.12. Sınıf V Kaya Grubu İçin Tarsus Ayrımı – Gaziantep Otoyolu T2

Tüneli ve delALPat Patlatma Sonuçları




(kg)

delALPat Program Sonuçları

(kg)




Tavan Delikleri İçin 0,24 0,58

Duvar Delikleri İçin 0,40 0,65

5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Alpaslan DAĞÇİMEN

112

5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Yapılan çalışmalardan elde edilen bilgiler ve literatür çalışmalarından

edinilen bilgilere göre, bir delme patlatma çalışmasında öncelikle kaya mekaniksel

özellikler çok iyi incelenmeli, işletmenin makime ve ekipman parkının özellikleri

mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır, bu bilgilere göre de uygun patlayıcı

maddenin seçilmesi gerekmektedir.

delALPat programının oluşturulması için bir çok kaynakta, çok sayıda

formüller ve yaklaşımlar bulunmuş ve incelenmiştir. Fakat bunların içinden İsveç

modeli olarak Langefors’un yaklaşımı seçilmiştir. Aynı şekilde ortamla tane boyut

hesaplaması için ise Kuz-Ram modeli seçilmiştir.

Hazırlanan delALPat programı bir kırmataş ocağının delme ve patlatma

verileri kullanılarak basamak patlatması dizaynı yapılmış, ortalama tane boyutu

analizi yapılmış ve parça dağılım grafiği çizdirilmiştir. Elde edilen sonuçlarla taş

ocağının verileri karşılaştırılmıştır.

delALPat programının sonuçları ile kırmataş ocağının patlatma sonuçları genel

olarak birbirine yakın değerlerde çıkmıştır. Bu sunulan delALPat programının kabul

edilebilir sonuçlar ürettiğini göstermiştir

Yine delALPat programı daha önce yayınlanmış bir çalışmanın verileri

kullanılarak Tarsus ayrımı – Gaziantep otoyolu T2 tünel uygulaması tünel patlatması

için çalıştırılmıştır.

T2 tünelindeki formasyonların NATM‘ na göre sınıflandırılması sonucunda

tünel güzergahında sınıf III (az kırılgan), sınıf IV (kırılgan-baskılı) ve sınıf V (çok

kırılgan-baskılı) kaya gruplarına rastlanmıştır.

Bu üç sınıf kaya grubu içinde verilen değerler kullanılarak program

çalıştırılmış ve programın hesapladığı sonuçlarla T2 tünel uygulamasında elde edilen

sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Karşılaştırma sonucunda, bir deliğe konulan patlayıcı miktarında, hesaplanma

yollarının yani seçilen yaklaşımların değişik olması sebebi ile sonuçlarda farklılıklar

olduğu görülmüştür.

5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Alpaslan DAĞÇİMEN

113

Bu programın ürettiği sonuçlar patlatma öncesi gerçekleştirilecek olan

patlatma dizaynının göz önüne serilebilmesini ve yaklaşık sonuçların ortaya

konulabilmesini sağlamıştır. Önceden gerçekleştirilmiş olan delme patlatma verileri

de programda kullanılmış ve sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır.

Sonuç olarak patlatma dizaynını gerçekleştirirken izlenecek yolların ve

seçilecek olan yaklaşımın patlatma sonuçlarını ne derece etkilediği gösterilmiştir.

Bundan dolayı hazırlanan delALPat programı patlatma mühendislerine birincil

patlatmalarını kolay ve hızlı bir şekilde yapmalarını sağlamaktadır. Fakat sahaya

uygun net tasarım için deneme atımı ile tasarım modifiye edilmelidir.

Delme-Patlatma, maliyeti yüksek bir çalışma olduğundan, optimum tasarıma

en kısa sürede ulaşmak ve en az sayıda deneme atımı yapmak gerekmektedir. Bu

çalışma kapsamında yazılmış olan delALPat programı, deneme atımı sayısını

düşürecek olmasından dolayı ve parça boyut dağılımı analizi ile sonucunun da nasıl

olabileceği hakkında bilgi vermesi bakımından avantajlıdır. Aynı zamanda program

hem basamak hemde tünel patlatma tasarımı yapması bakımından da patlatma

çalışmaları yapanlara bir kolaylık ve fikir vermektedir.

114

KAYNAKLAR

ATLAS POWEDER CO., 1987, “explosives and Rock Blasting”, Atlas Powder Co.,

Dallas, 662. Sayfa

ARIOĞLU,E., 1990 “Açık İşletmelerde Patlatma tasarımında ‘Dilim Kalınlığının

Belirlenmesine İşletme Ve Jeomekanik Büyükleri Gözeten yarı Analitik Bir

Yaklaşım”,2. Ulusal Kaya Mekaniği Sempozyumu, Bildiriler, 5-7

Kasım,Ankara, Sayfa 55-81

BARUTSAN A.Ş.,1995, “İnfilaklı fitil kullanım kılavuzu “, Elmadağ, Ankara, 24

sayfa

BARUTSAN A.Ş.,1997,”Ürün Kataloğu” Elmadağ, Ankara

BARUTSAN A.Ş.,”Ürün Broşürleri” Elmadağ, Ankara

BİLGİN H.,A.,1986, “Açık işletmelerde Patlatma Sorunları ve Tasarımı”, o.d.t.ü.

Maden İşletme Anabilim Dalı, Seminer No=2, 102 sayfa

BİLGİN, H.ve PAŞAMEHMETOĞLU, A:G, 1986, “Kayaların Delinebilirlikleri ve

Patlatabilirlikleri Üzerine Bir Çalışma”, 1. Ulusal Kaya Mekaniği

Sempozyumu, Editörler: M.A. HİNDİSTAN ve H.AKSOY, Ankara, Sayfa

113-125

BİLGİN,H.,A.,1999, “İnfilak kuramı”, Barutsan Dergisi, 1999/3, Sayfa 4-12

BİRÖN, C VE ARIOĞLU, E., 1985., “Madenlerde tahkimat İşleri ve Tasarımı”,

Birsen Kitapevi., 360 Sayfa

BOND, F. C., 1952, The Third Theory of Comminution: Trans. AIME 113-484

BOND, F. C., 1960, Three Principles of Comminution: Min. Cong. I. Aug., 53-56

BOND, F.C. 1961, “Crushing and Grinding Calculation”, Allis-Chalmers Industrıal

Press Department, .... pages

COŞKUN, O.,2001, “Patlayıcı maddelerle kazı tasarım parametrelerinin incelenmesi

ve patas uzman sisteminin denenmesi.” Yüksek lisans tezi, İ.T.Ü. Maden

fakültesi İstanbul

CEYLANOĞLU, A., KAHRİMAN, A. ve DEMİRCİ, A., 1993, “Delme Patlatmanın

önemi, Kullanıldığı Alanlar ve maden Mühendisliği İle İlgisi”, Delme ve

Patlatma Sempozyumu., 2-3 Aralık, Ankara, Sayfa 127-139.

115

DEMİRCİ, A., 1984, “Açık İşletmelerde Delik Geometrisinin Belirlenmesi ve

Çatlaklı kayaçlarda Uygulanması”, Etibank Bülteni, Sayı 68, Kasım, sayfa 3-8

ERKOÇ, Ö.Y.,1990, “Kaya Patlatma Tekniği”, Sayfa 63-131

ESEN S., BİLGİN H.A. ve BOBO T., “Patlayıcının Parçalanmaya Etkisi”, 4. Delme

ve Patlatma Sempozyum Bildiriler Kitabı, Anakara, Sayfa 63-72.

GUSTAFSSON, R., 1973, “Swedish Blasting Technique”, Plublished By SPI.,

Gothenberg, Sweden, 378 Sayfa

KAHRİMAN, A., 1999, “Açık Maden ve Taş Ocaklarında Kaya Patlatma

Teknolojisi Eğitim Semineri”, Sayfa 20-38

KAHRİMAN, A., 2003, “Maden ve Taşocaklarında Kaya Patlatma Tekniği

Semineri”, İstanbul.

KAHRİMAN, A., 2004, “Patlatma mühendisliği Semineri”, İstanbul, Sayfa 8-14.

KILIÇ, A., ve KAHRAMAN, S., 2000.Kontrollü Patlatma Yöntemleri ve Tarsus

Ayrımı-Gaziantep Otoyolu T2 Tüneli Uygulaması. Madencilik, 39(2): 11-29.

KONYA, J, A. ve Walter, E.J., 1990, “Surface Blast Desing”, Printed by

Prenticehall., New Jersy., 292 Sayfa

KÖSE, H. Ve KAHRİMAN, B., 1989, “Kaya Mekaniği”, D.E.Ü. Müh.Mim.Fak.

Yayını

NİRO MAK, “Ürün Katolokları ve Broşürleri”.

NİTRO SAN, “Ürün Katolokları ve Broşürleri”.

OLOFSSON, S., O., “Applied Explosives Technology For Construction and

Mining”, Second Edition, 301 Sayfa

ÖZER, Ü. ve ANIL, M., 1996, “Delme Patlatma Tasarımı İçin Kullanılan Bazı

Yaklaşımların Amprik Olarak İncelenmesi”, 2.Delme ve Patlatma

Sempozyumu, M.M.O yayını, Ankara, s.107-112

ÖZER, Ü. 1995, “Delme-Patlatma İşlerinde Kayaçların mukavemeti ve Hekimhan-

Deveci Demir Madenindeki Uygulamaları”, Yüksek lisans tezi, Ç.Ü, Fen

Bilimleri enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana.

ÖZKAHRAMAN, H. T., 1994, ‘Critical Evaluation of Blast Design Parameters for

Discontinuous Rocks by Blasting’, Ph. D. Thesis METU, Ankara, ....sayfa

116

ŞERAN, O. ve AKAY, T., 1999, “Açık ocaklarda delme patlatma tasarımı ve

Türkiye Kömür İşletmeleri Çan Linyitleri İşletmesinin delme patlatma etüdü”,

Bitirme Projesi, İ..Ü. Mühendislik fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü,

İstanbul.

TAMROCK, 1984, “Handbook on Surface Drilling and Blasting”, PainoFactirit

Filland, 310 page.

TOSUN, S., 1991, “Madencilikte Patlatılacak Ortama Uygun Patlayıcı Madde

Seçimi”, Madencilik Dergisi, Sayı 4, Sayfa 5-11.

TOSUN, S., 1992, “Açık İşletmelerde Maliyete İlişkin Bazı Delme Patlatma

Parametrelerine Genel Bakış”, Madencilik Dergisi, Sayı 4, Sayfa 5-11.

ULUSOY, R., 1989, “Pratik Jeoteknik Bilgiler, Tenomad Yayınları”, 243 Sayfa

WWW.DELPAT.COM, “DelPat v5.0” Bilgisayar Yazılımı İle İlgili Genel Bilgiler

http://www.DELPAT.COM

117

ÖZGEÇMİŞ

Alpaslan DAĞÇİMEN, 1978 yılında İstanbul’ da doğdu. İlkokulu Mersin

Gazipaşa ilkokulu’nda, ortaokul ve liseyi Mersin Tevfik Sırrı Gür Lisesi’nde

tamamladı. 1998 yılında Çukurova Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık fakültesi,

maden mühendisliği bölümünü kazandı ve 2002 yılında mezun oldu.2003 yılında

Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Yüksek Lisans programına hak kazandı.

Documents

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ …Aynı program içerisinde, basamak patlatma tasarımı, tünel patlatma tasarımı ve parça boyut analizi yapan bir yazılım görülemediğinden,