İstanbul Karadeniz kıyısı Karaburun-Yeniköy-Kilyos arası kömürlerinin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

İstanbul ili sınırlan içerisinde bulunan kömürlerin üretimi, kentin büyüklüğünün doğal sonucu olarak, enerji sarfiyatının çok olmasıyla nedeniyle büyük önem taşımaktadır. İstanbul, yakıt ihtiyacının büyük bir bölümünü uzun yıllar bu bölgelerden sağlamıştır. Son yıllarda her ne kadar doğal gaz tüketiminin yaygınlaşması ve şehre giren kömürlerin denetime alınmasına rağmen, bölge kömürleri, dolaylı veya dolaysız olarak önemini korumaktadır. Bu çalışmada, İstanbul'un Karadeniz Kıyısı'nda bulunan Karaburun- Yeniköy- Kilyos arası kömürlerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Bölgenin tarihçesine değinilmiş ve 1908 yılında çizilen Osmanlıca yazılı topoğrafik harita ile bölge kömürlerinin çok köklü bir geçmişe dayandığı gösterilmiştir. Bölge üzerinde yapılan jeolojik çalışmalar detaylı olarak ele alınmıştır. Bölgedeki ruhsat alanlarının sınırlan, ölçekli jeolojik harita üzerinde çizilerek belirlenmiş ve uygun yerlerden alınan 17 adet numune üzerinde 222 ayn deney yapılarak, sonuçlan irdelenmiştir. Sınıflandırma yapılırken Bilgin' in basınç dayanımlannı esas alarak yaptığı sınıflama kabul edilmiş ve bu değerlere karşılık gelen darbe dayanımı değerleri kullanılmıştır. Bu sınıflandırmaya göre bölgede bulunan kömürlerin tamamı "aşın sert" sınıfina dahil edilmiştir. "Sonuçlar" bölümünde kriter olarak nokta yük deneyi ile bulunan basınç dayanım değeri ele alınmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar arasmnda regresyon analizleri yapılmıştır. Aynca bölgeden alınan dört ayn numune üzerinde kimyasal analizler yapılarak, % kül, % uçucu madde, % sabit karbon, AID kcal/kg, ÜID kcal/kg ve % toplam kürükt değerleri bulunmuştur.

In dieser Diplomarbeit wurden die mechanischen Eigenschaften der sich am schwarzen Meer zwischen Karaburun, Yeniköy und Kilyos erstreckten Lagerstatten untersucht. Zuerst wurde die Kohlenvorkommen im Marmaragebiet reprâsentiert und dariiber kurz fassende Informationen gegeben. Anschliessend wurde angefangen, das Kohlenvorkommen des o.g. Gebietes in Detail zu studieren. In diesem Teil ist es zu sehen, da0 die historische Entwicklung des Bergbaus bis in die osmanischen Zeiten hinein geht. Auf einer geologische Karte, die bei der Firma Kutman Madencilik A.Ş. archiviert ist, ist es zu sehen, wie die damaligen kleinen Gruben von der osmanischen Zeit (1908) mit den osmanischen Zeichnen markiert sind. Allein dieses sehr interessantes Beweismaterial zeigt die historischen Wurzeln des Gebietes. Die Kohlen des Gebietes wird nach den Namen eines Dorfes "Agacli" gennannt, wo damals zum ersten Mal den Kohlenvorrâten getroffen worden war. Es wurde im Gebiet noch gesagt, dass die erste Produktion von den Deutschen gemacht worden ist. Diese erste Bergbautâtigkeit gehört zu dem Jahre 1914 und dem Konzessiongebiet von "I. I. 144" Demzufolge wurden die weiteren Bergbautatigkeiten von Franzosen und Eubank in einem kleinem Umfang wahrend des zweiten Weltkrieges durchgefuhrt. Um bessere Informationen über die Kohlenvorrâte des Gebietes bekommen zu können, wurde von MTA Institut zwischen 1941-1943 ca 70 Erkundungsbohrungen und spâter zwischen 1950-1970 weitere Erkundungsbohrungen gemacht. Die Ergebnisse der Erkundungsbohrungen wurde von MTA Institut im Jahre 1953 veröffentlicht. Die geforderten Kohlenmenge im Komzessionsgebiet von "I.I. 144" wurde ausschliesslich an die Armee geliefert. Ab 1954 wurde von Kutman Ticaret Ltd. Sti. alle Produktionsrechte dieses Gebietes übernonmen. Im Agacli Gebiet wurde ab 1973 vom unter Tage Gewinnungsverfahren zu über Tage Gewinnungsverfahren übergangen. In dem nâchsten Teil sind die Untersuchungen der geologischen Eigenschaften sowie eine Ist-Analyse über die geologischen Lage, die in den bisherigen Untersuchungen der unterschiedlichen Studien zu finden sind, durchgefuhrt. Die herauszukristallisierende Punkte sind wie unten aufgelistet. XI 1- Die Eigenschaften der Kohle im Agacli-Gebiet sind fast überall von dem âhnlichen Carakter. Joedoch sind manche Unterschiede zu sehen. Unter denen sind Flözanzâhle (ein Flöz oder zwei Flöze), Flözmachtigkeiten(l-3 m) und die An-und Abwesenheit von Tonformationen zu nennen. 2- Wird die Kohle nach den Entstehungsort (z.B. alluviales Gebiet, Delta, See, usw.) klassifiziert, gehört die Agachli-Kohle zu der Delta-Klasse. Das Schwefelgehalt ist auch unterschiedlich (mittel bis niedrig) Dies Gebiet hat, ca. 40,8 Mt Kohlenvorrat. 36 Mt von diesen Vorrâten sind im Festland und 4.8 Mt unter dem schwarzen Meer. Die Mâchtigkeit des Deckgebirges ist zwischen 20-1000 m. Im nachsten Abschnitt wurde die Marktverhâltnisse der hier gewonnenen Kohle sowohl auf Firmenbasis als auch auf gesamten Marktbasis geschildert. Ausserdem wurde die Gewinnungskapazitaten (Maschinenpark usw.) und die weiteren firmenspezifischen Daten dargestellt. Anschliessend wurde nach den hier durchgefuhrten Kalkulationen festgestellt, dass die dynamische Lebensdauer der Lagerstâtten 8 Jahre ist. Die Gruben des Gebietes haben zwichen 1986-1990 eine durchschnittliche Fördermenge von 5 Mt/a, wobei diese Zahlen in 1994 auf 4,5 Mt/a zuriickgegangen sind. Im Konzessionsgebiet gibt es ein Abraum/Kohle- Verhâltnis von 22/1 (m3/t). Im Gebiet sind 7500 Personal (Ingenieur, Techniker, Bergarbeiter, usw.) und 700 unterschiedliche Maschinen von verschiedenen Grössen sowie 2000 Lkws auch von verschiedenen Grössen eingesetzt. Die Bergbautatigkeiten werden in den damaligen Waldgebieten durchgefiihrt, dass es eine Wiederaufforstung benötigt. Daher ist eine forstwirtschaftliche Rekultivierung unverzichtbar und schon die ersten erfolgreichen Versuche zu sehen. Im Abschnitt 7 wurde die Probenahme und die Bewertung dieser Proben beschrieben. Im Labor wurde mit den drei Probegrössen (5x5x5 cm oder 5x5x10 cm und 12x12x6 mm) die Laborversuche fur die Feststellung der einaxialen Druckfestigkeit durchgefiihrt. Ausserdem wurde die Feuchtigkeitswerte der Proben festgestellt. Auch die chemischen Analyse der Proben wurden durchgefiihrt und die Ergebnisse dieser Analyse fur Schwefelgehalte, fiuchtige Bestandteile, obere und untere kalorifische Werte, usw. wurden in tabellarischer Form dargestellt. xn im Abschnitt 8 wurden die Untersuchurgen sowie Teste der mechanischen Kohleneigenschaften durchgefuhrt und die Einzelheiten dieser Teste beschrieben. Im weiteren Teil dieses Abschnittes ist die Briichigkeitsindex der Kohle festgestellt. Erzte Versucht ist Brüchigkeit der Köhlen. Eine Kohlenprobe mit dem Gewicht P von etwa 1 kg wird in einer Drehtrommel von 50 cm <|>, die 4 Flügel aufweist, im laufe von 5 Minuten durch 50 Umdrehungen zerkleinert. Sie wird anschliessend mit Maschen sieben, die eine Maschenweite von 4 und 0,5 mm aufweisen in drei Fraktionen mit dem Gewichten P]; P2 und P3 aufgeteilt. Der Bruchtigkeitsindex wird definiert durch: F3=(P1 + 10P2+100P3)/P Hierin ist Pi das Gewicht der Fraktion über 4 mm P2 das Gewicht der Fraktion zwischen 0,5 und 4 mm P3 das Gewicht der Fraktion unter 0,5 mm P das Gesamtgewicht der Probe Anschliessend wurde auf 5x5x5 cm und 5x5x10 cm zugeschnittenen Proben punktuell belastet und ihre Verhaltensweise beobachtet (Punktlastversuche, Bild 8.3). Wahrend dieser Versuche wurde das hier unten angegebene Formel zu Nutze gemacht; IS = P/D2 kg/cm2 wobei hier. Is : Punktllastfestigkeit der Proben in kg/cm2 P : korrektierte Belastungswert beim Brechen der Probe in kg P wird nach der 14,426 (cm2xF) Beziehung berchnet; 14.426 = Kolbenquerschnitt (cm2) F = manometrischer Druck (kg/cm2) D :Distanz zwischen den Belastungspunkten cm bedeutet. xni AusgcHend von der Punktlastversuche wurde auch einaxiale Druckfestigkeitswerte der Proben erhalten. Die angewandte Bezichurg bei dieser Berechnung lautet, cc = a x Is wobei hier, ac : Druckfestigkeit Mpa Is : Punktlastfestigkeit kg/cm2 a : Koeffizient fur die Distanzen der Lastanwendungspunkten (a=l,66xD+14,3) bedeutet. Ein weiterer Versuch ist der Schlagfestigkeitsversuch (Bild 8.7). Mit diesem Versuch wurde 100 gr Kohlenprobe, die als Unterkorn von einem Doppelsieb mit der Maschenweile 9,5 - 3,2 mm erhalten sind, mit einem frei herabfallendem Schlagapparat geschlagen. Anschliessend wurde Überkorn von 3,2 mm- Sieb gewogen und die hier erhaltene prozentuelle Werte als Schlagfestigkeitszahl betrachtet, wobei dieser Versuch dreimal wiederholt und durchschnittliche Werte gebildet werden musste. Der letzte Versuch ist sog. Cone Inderter- Versuch (Bild 8.9). Die Berechnungen sind unten nach dem Formel; Iw = D3/(M3-Mo)-D3 durchzufuhren, wobei hier; Iw : Wert von Cone Indenter- Versuch (mm) M3: Der zuletzt gelesener Mikrometerwert (mm) Mo : Der zuerst gelesener Mikrometerwert (mm) D3 : Koeffizient (0,23) sind. xiv Ausgehend von Cone Indenter-Versuch wurde cinaxiale Druckfestigkeitswert wie unten berechnet; crc= 16,5 xlw wobei hier; ac : einaxialen Druckfestigkeit MPa Iw : Wert von Cone indenter-Versuch mm Die Ergebnisse und ihre Korrelierbarkeite in graphischen Form in Abschnitt 9 zusammengefasst dargestellt.