FBE- Maden Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/77

Gözat

Yazar "Çomaklı, Ramazan" ile FBE- Maden Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
  • Öge
    Taşınabilir Doğrusal Kazı Deney Seti Kullanılarak Tbm Performans Tahmin Modeli Geliştirilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-07-07) Çomaklı, Ramazan ; Balcı, Cemal ; 10079600 ; Mining Engineering
    Kayaç kazılabilirlik özelliklerinin belirlenmesinde yaygın bir şekilde kullanılan ve gerçeğe yakın sonuçlar veren tam boyutlu kazı deney seti (LCM) yerine daha pratik ve hızlı sonuçlar elde edilebilecek yeni bir deney setinin geliştirilmesi ve bu deney seti kullanılarak TBM performans tahmin modeli geliştirilmesi bu doktora tezinin amacını oluşturmaktadır. Mekanize kazı yöntemlerinin kullanım alanlarının göz önüne alınması yeni deney setinin geliştirilmesinin ne kadar önemli olduğunun anlaşılmasına yardımcı olacaktır. Dünyada ve ülkemizde madencilik ve inşaat alanlarında mekanize kazıcıların kullanımı artarak devam etmektedir. Klasik kazı işlemlerinin yapıldığı projelere oranla mekanize kazı işleminin yapıldığı projelerde çalışmalar daha ekonomik olarak yapılsa da, özellikle ilk yatırım maliyeti mekanize kazı projelerinde çok daha fazladır. Bu nedenle bu projelerde; özellikle mekanize kazıcı ve uygun keski seçimi, kesici kafa dizaynı ve kazı performans tahmini gibi parametrelerin proje başlamadan önce doğru şekilde yapılması çok önemlidir. Proje başlamadan önce yapılacak doğru seçimler ve tahminler proje maliyeti açısından büyük önem taşımaktadır. Tüm bu önemli parametrelerin doğru belirlenmesinde en doğru sonuçlar ise öncelikle kayaç kazılabilirlik özelliklerinin doğru şekilde tanımlanmasıyla mümkün olmaktadır.  Kayaç kazılabilirliğinin en gerçekçi tahmini, laboratuvar kesme deneyleri ile yapılabilmektedir ve günümüzde uluslararası alanda kabul görmüş kesme deney setleri; tam boyutlu doğrusal (LCM) ve küçük boyutlu doğrusal kazı setleridir (SLCM). Bu deney setleri dünyada sadece birkaç laboratuvarda bulunmaktadır. Bu laboratuvarlardan birisi de İTÜ Maden Mühendisliği Bölümü Kazı Teknolojileri Laboratuvarıdır. Bu laboratuvarda hem büyük boyutlu hem de küçük boyutlu kazı deney setleri kullanılarak birçok proje yapılmış ve bu esnada her iki deney setinin de eksiklikleri ve dezavantajları gözlemlenmiştir. Bu deney setlerinin başlıca dezavantajları; öncelikle her iki deney setinin kullanımında tecrübeli insan gücüne ihtiyaç olmasıdır. Bununla birlikte büyük boyutlu doğrusal kesme deneylerinde büyük blok numuneler gerekmekte ve bu bakımdan büyük blok numunelerin elde edilmesi ve laboratuvar ortamına taşınması bir hayli güç olmaktadır. Küçük boyutlu kesme deneylerinde ise kesme deneyleri blok numuneler dışında karot numuneler üzerinde yapılabilmekte ve bu bir avantaj olarak görülebilmektedir. Küçük boyutlu kesme deneylerinde de sadece indeks kama uçlu keskiler kullanılabilmekte ve dolayısıyla bu deney yöntemi her mekanize kazıcı tasarımı veya performans tahmini için kullanılamamaktadır. Her iki deney setinin bahsedilen bu dezavantajları göz önüne alınarak bu doktora tez çalışması sonucunda diğer deney setlerinde gözlemlenen dezavantajları minimize edecek yeni bir taşınabilir doğrusal kaya kazı deney seti (PLCM) geliştirilmiştir. Bu deney seti geliştirilirken 5 farklı kayaç numunesi (kireçtaşı, bej mermer, küfeki kireçtaşı, traverten ve kumtaşı) üzerinde hem tam boyutlu kazı deney setinde (LCM) hem de yeni geliştirilen deney setinde (PLCM) kaya kesme deneyleri yapılmıştır. LCM kaya kesme deneylerinde 432 mm çaplı (432 mm çaplı) CCS tip disk keski kullanılarak 1 x 0.8 x 0.6 m boyutlarındaki her bir kayaç numunesi üzerinde en az üç farklı kesme derinliği ve belirlenen bir keskiler arası mesafe değerinde yardımsız ve yardımlı kaya kesme deneyleri yapılmıştır. Aynı kayaç numuneleri üzerinde yapılan PLCM kaya kesme deneylerinde ise 20 x 14 x 10 cm boyutlarında küçük blok numuneler üzerinde 1, 3 ve 5 mm kesme derinliği ve 20 mm keskiler arası mesafe değeri belirlenerek kaya kesme deneyleri yapılmıştır. Yapılan PLCM kaya kesme deneylerinde sadece bej mermer numunesi üzerinde 3 farklı CCS ve 1 V tip olmak üzere 4 farklı 144 mm disk çapına sahip mini disk keskiler kullanılmış ancak diğer numuneler için 1 CCS ve 1 V tip olmak üzere 2 farklı mini disk keski kullanılmıştır.  Yapılan LCM ve PLCM deneylerinden sonra her iki kaya kesme deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan bu karşılaştırmalar sonucunda kayaç ve değişen keski özellikleri göz önüne alındığında her iki deney seti arasında bir ilişkinin var olduğu ortaya çıkmıştır. Kayaç özelliklerine bağlı olarak LCM ve PLCM deney setleri arasında geçiş sağlanabilmesi için de kayaçların tek eksenli ve dolaylı çekme dayanımları ile LCM ve PLCM deney sonuçları karşılaştırılmıştır.  Daha sonra LCM ve PLCM deney sonuçları kullanılarak belirlenen bir tünel açma makinesi (TBM) için TBM performans parametreleri (itme kuvveti, tork, kesici kafa gücü, net kazı miktarı) tahmin edilmiştir.  LCM ve PLCM deney sonuçları kullanılarak yapılan performans tahminleri karşılaştırılmış ve iki deney sonuçları arasında anlamlı bir ilişki bulunmuştur. Bunun yanında PLCM deney sonuçları CCS tip ve V tip disk keskiler için geliştirilen teorik modellerden elde edilen sonuçlarla da karşılaştırılarak teorik ve laboratuvar sonuçları arasında anlamlı bir ilişki elde edilmiştir. Sonraki aşamada Üsküdar – Ümraniye – Çekmeköy metro hattı kazı çalışmaları sırasında tünelden küçük blok numuneler (kireçtaşı, çamurtaşı, konglomera, diyabaz ve altere kireçtaşı) alınmıştır. Alınan bu kayaçlardan öncelikle karot numuneler hazırlanarak fiziksel mekanik deneyler yapılmıştır. Daha sonra araziden alınan bu kayaçlardan küçük blok numuneler hazırlanarak PLCM kaya kesme deneyleri yapılmıştır. Yapılan bu deneyler sonucunda elde edilen veriler kullanılarak tünel kazısında kullanılan makinenin (TBM) performansı tahmin edilmiş ve elde edilen sonuçlar makinenin arazi verileriyle karşılaştırılmıştır. Yapılan bu karşılaştırma sonucunda her bir kayaç numunesi için deneysel sonuçlardan TBM arazi sonuçlarına geçiş için model geliştirilmiştir.  Tüm bu çalışmalar sonucunda LCM kaya kesme deneyleri yerine, kullanımı daha pratik ve daha hızlı sonuçların elde edilebileceği yeni geliştirilen taşınabilir doğrusal kazı deney setinin (PLCM) belirli düzeltme katsayılarıyla normalize edildikten sonra kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. PLCM deney setinden elde edilen sonuçlar kullanılırken bu deney setinde kullanılan disk keskilerin mini boyutlarda olmasından kaynaklı bir geçiş katsayısının belirlenmesi ve sonuçların bu katsayıyla normalize edilmesi gerekmektedir. Söz konusu geçiş katsayısı bu çalışma sonunda elde edilen verilerle ilerde PLCM deney seti kullanılarak yapılacak farklı kaya kesme deney sonuçları birleştirilerek belirlenmelidir.