LEE- Maden Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19365

Gözat

Avdan kömür sahası özelinde çok damarlı kömür kaynaklarının modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Türkmen, Yusuf ; Öztürk, Cüneyt Atilla ; 733467 ; Maden Mühendisliği Bilim Dalı

Enerji, günümüzde olmazsa olmaz ihtiyaçlardan birisidir. Günden güne önemi artan birçok türü bulunan enerjinin en önemli türlerinden birisi de elektrik enerjisidir. İnsan hayatında ve gündelik yaşamda oldukça önemli bir yer tutan elektrik, gelişime katkı sağlamakla birlikte gelişmişlik seviyesinin artmasıyla elektriğe duyulan ihtiyaç da artmaktadır. Evlerde kullanılan birçok cihazın elektrikle çalışması, sanayide kullanılan makine ve ekipmanların neredeyse tamamının elektrik enerjisine ihtiyaç duyması bir yana, dijitalleşme ile birlikte kullanılan elektrikli ve elektronik aletlerinin sayısı günden güne çoğalmakta, bunlara duyulan ihtiyaç giderek fazlalaşmakta ve bütün bunlar hayatlarımızda vazgeçilemez bir yer tutmaktadır. Bütün bunların yanında, elektrikli araçlar gibi yenilikçi teknolojik gelişmelerin ilerlemesine bakıldığında, önümüzdeki yıllarda elektriğin, insan hayatı için oksijen kadar gerekli bir yer tutacağı yadsınamaz bir gerçektir. Elektrik, evlerde, sanayide, hastanelerde, okullarda, devlet dairelerinde ve aklımıza gelebilecek hemen her yerde kullanıcısına bir priz ya da bir anahtar kadar yakınken, üretim ve iletim süreçleri olarak oldukça kapsamlı proseslerden geçmektedir. Elektrik enerjisi, birçok üretim yöntemi ile elde edilebilmektedir. Bunlar rüzgâr, güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları olabildiği gibi doğal gaz, kömür ve fosil yakıtlar gibi yenilenemeyen kaynaklardan elektrik üretimi halen oldukça yaygın kullanılan yöntemlerdendir. Son yıllarda yalnızca ülkemizde ve bölgemizde değil bütün dünyada yaşanan ekonomik krizlerin, savaşların, politik sürtüşmelerin ve enerji darboğazlarının neticesinde, enerjide dışa bağımlılığı azaltmanın hayati öneme sahip olduğu gerçeği, ciddi ve acı bir şekilde kavranmıştır. Bu sebepten, yerli kaynaklardan elektrik üretimi, ülkeler için en temel hedeflerden birisi haline gelmektedir. Ülkemiz için elektrik üretim yöntemleri içerisinde fosil yakıtlardan elektrik üretimi oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Ülkemizde gerek EÜAŞ gerekse özel sektör tarafından gerçekleştirilen elektrik üretiminde fosil yakıtların payı yaklaşık yüzde 60 oranındadır. Ancak ithal doğalgaz ve ithal kömür ile elektrik üretimi, fosil yakıtlardan elektrik üretimi içinde yüksek bir orana sahiptir. Yerli kömürden üretilen elektrik miktarı toplam üretilen elektrik miktarının yalnızca yüzde 14'üne denk gelmektedir. Yerli kömür kaynaklarının ekonomiye ve üretime kazandırılması, termik santrallerin yerli kömür ile beslenmesi ülkemiz enerji politikaları içerisinde mühim bir yer tutmaktadır. Bu sebeple, yerli kömür kaynaklarından işletilebilir verimliliğe sahip olanların tespiti, değerlendirilmesi, planlanması ve işletilmesi büyük önem arz etmektedir. Kömür, madencilik üretim yöntemleri ile üretimi gerçekleştirilen bir yeraltı kaynağıdır. Madencilik faaliyetlerinin riski yüksek olmakla birlikte ekonomik olup olmadığı da üretim planlamaları için oldukça önemlidir. Bir maden yatağının işletilmesinin optimum koşullarda gerçekleştirilebilmesi için öncelikle düzgün bir planlamaya ve modellemeye ihtiyaç duyulmaktadır. Yeraltındaki kaynağın tespiti, fizibilitesi, analizi, modellenmesi ve kalitesinin belirlenmesi, üretim aşamalarından önce yapılması gereken işlemlerdendir. Böylelikle kaynağın miktarı ve kalitesi, buna paralel olarak ekonomik açıdan ve verimlilik açısından işletilebilir olup olmadığı, işletilebilir ömrü, işletme yöntemi gibi kilit sorulara cevap bulunmuş olacaktır. Sahada öncelikle jeolojik araştırmalar ve çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Yeraltındaki kaynağın tespiti için sondajlar yapılmaktadır. Sondajlardan elde edilen karot numuneleri jeolojik açıdan incelenmekte ve bu sondajlarda yer alan formasyonlar ile litolojiler belirlenmektedir. Her bir sondaj için kot değerleri ile birlikte cevher, kömür ve yan kayaç tanımlamaları yapılmaktadır. Sondajlarda yer alan cevher ya da kömür numuneleri analiz edilmektedir. Analiz sonuçlarında maden yatağının sondajlarda yer alan kısımlarının kalite değerleri tayin edilmektedir. Tüm bu veriler kayıt altına alınmakta ve modelleme çalışmalarında kullanılmaktadır. Maden yataklarının planlanmasında ve kaynak modellemede entegre madencilik yazılımları kullanılmaktadır. Bu yazılımlar, sondaj verilerinden üç boyutlu katı model oluşturulabilmesini ve ocak tasarımının yapılabilmesini sağlamaktadır. Maden yataklarının üç boyutlu modellenmesinde kullanılan yazılımlardan birisi de yerli bir program olan NETPROMine yazılımıdır. Bu çalışmada, Avdan kömür sahasına ait sondaj verilerinden yola çıkılarak sahada yer alan kömürün NETPROMine programı ile modellemesi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sahadaki kömürün kalite değerleri jeoistatistiksel kestirim yöntemleri ile modellenmesi amaçlanmıştır. Sondaj verileri incelenmiş, düzenlenmiş, litoloji ve ham örneklem verileri ile karşılaştırılmış, değerlendirilmiş ve NETPROMine programına yüklenenilecek dosyalar haline getirilerek uygun formatta hazırlanmıştır. Sondaj verileri programa yüklenmiş, sondajlarda yer alan litolojik tanımlamalar da litoloji dosyası yüklenerek gerçekleştirilmiştir. Kömür için ham örneklem kayıtları, kalori, kül, kükürt, nem ve uçucu madde değerlerinden oluşmaktadır. Sahadaki kömüre ait kalite parametreleri NETPROMine'a tanımlanmış ve ham örneklem verileri de programa yüklenmiştir. Sondajlarda yer alan kömürün ortalama litolojik kalınlığı 1,05 metre olarak hesaplanmıştır. Jeoistatistiksel kestirim işlemleri için gerekli olan örneklem verisinin elde edilebilmesi için kompozitleştirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Kompozit uzunluğu 1,20 metre olarak belirlenmiştir. Kompozitleştirme işleminden sonra sahada yer alan kömürün kalori, kül, kükürt, nem ve uçucu madde değerlerine ait histogramlar, hem ham örneklem verisi için hem de kompozit veri için incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca kalori değerinin kül, kükürt, nem ve uçucu madde yüzdesi karşısındaki değişimi saçılım grafikleri ile incelenmiş ve beş farklı eğilim için korelasyonları hesaplanmıştır. Sondaj kayıtları ile litolojik veriler incelenmiş ve sahada yer alan kömürün Sekköy ve Yenidere formasyonu olmak üzere iki farklı formasyonda olduğu tespit edilmiştir. Kömürün her bir formasyon içerisinde damarlar halinde yataklandığı görülmüştür. İki farklı kömür zonu, birçok kömür damarı ile arakesme diye adlandırılan yan kayaçların katmanlar halinde bulunmasından oluşmaktadır. Üretim kaynaklı kirlenmenin önüne geçebilmek ve daha doğru bir kaynak kestirimi yapabilmek için kömürün damarlar halinde modellenmesine karar verilmiştir. Damar tanımları, her iki formasyon için, sondajlarda yer alan kömürün Z (kot) değerleri hesaplanarak yapılmıştır. Sekköy formasyonu için 12, Yenidere formasyonu için 9 farklı damar tanımı yapılmıştır. Her bir damar için damar sınırları belirlenmiş ne NETPROMine'da çizilmiştir. Damar sınırları çizilirken sondajlar arası ortalama mesafe, sondaj etki alanı ve kömürün mostra verdiği yerdeki topoğrafya dikkate alınmıştır. Kömürün katı modelinin oluşturulabilmesi için her bir damar için alt ve üst yüzeyler oluşturulmuştur. Yüzey oluşturma yöntemi olarak ters uzaklık kestirimi yöntemi tercih edilmiştir. Yüzeyler arası katı model oluşturma yöntemiyle kömür damarlarına ait katı modeller oluşturulmuştur. Kalite kestirim işlemi için gerekli olan blok modele ait parametreler, sahanın boyutları ve kömür damarlarının kalınlıkları göz önüne alınarak belirlenmiş ve katı modelden blok model üretilmiştir. Jeoistatistiksel kestirim yöntemi olarak krigleme yöntemi tercih edilmiştir. Krigleme için gerekli olan variogramlar oluşturulmuştur. Öncelikle düşey kuyuiçi deneysel variogram, sonra her iki formasyon için yönsüz deneysel variogramlar ve tüm saha için yönsüz deneysel variogram incelenmiştir. Deneysel variogramların, küresel variogram modeline uygun olduğu belirlenmiş ve bu model için variogram parametreleri elde edilmiştir. Sahadaki anizotropiyi incelemek için variogram haritası incelemesi yapılmış ve sahanın izotropik olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen her bir yönsüz variogram için ayrı ayrı krigleme işlemi yapılmıştır. Kriglemeler çapraz doğrulama yöntemi ile kontrol edilerek gerçek veriler ile kestirilmiş veriler karşılaştırılmıştır. Çapraz doğrulama sonucunda en yüksek korelasyon ve en düşük hatanın elde edildiği krigleme ile blok model üzerinde blokların kalori değerinin kestirimi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kestirim sonuçları kalori aralıklarına göre tematik olarak verilmiştir. Ayrıca kalori aralıklarına göre hacim ve tonaj verileri, kalori tonaj değişimleri, ortalama kalori değerleri sunulmuştur.
Süreksizlikler arası mesafe ve süreksizlik kutupsal yöneliminin açık işletme kaya şevlerinde yer değiştirme davranışına etkisinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-22) Coşkun, Hacer Büşra ; Tunçdemir, Hakan ; 505181009 ; Maden Mühendisliği

Bir kaya şevinin stabilite analizi geoteknik mühendisliğinin en önemli problemlerinden birisidir. Stabiliteyi ve yenilmeyi etkileyen en önemli parametrelerden birisi de kaya kütlesindeki süreksizliklerdir. Bu tez çalışmasında süreksizlik özelliklerinden; süreksizlikler arasındaki mesafe ve süreksizlik yönelimleri üzerinde durulmuş ve bunların şev stabilitesine ne oranda etkisinin olduğu sayısal çözümleme ile irdelenmiştir. Ilk olarak süreksizliklerin geometrileri belirlenmiştir. Süreksizlikler arasındaki mesafeler 400cm, 200cm, 130cm, 60cm, 40cm ve 20 cm olarak belirlenmiştir. Bu mesafeler, kaya kütle siniflandirma sistemlerinden birisi olan RMR'de süreksizlikler arası mesafelere atanan puanlama aralığına denk gelecek şekilde belirlenmiştir. 20cm süreksizlik aralığında süreksizlikler arası mesafeler daraldığı için sayısal çözümlemeleri yapılamamıştır. Bu sebeple 5 süreksizlik aralığında çalışmalar tamamlanmıştır. Süreksizlik yönelimleri için 0 ile 180 derece arasında belirli bir algoritmaya göre 12 adet farklı açı kuramsal olarak belirlenmiştir. Bu açılar 0, 22.5, 30, 45, 60, 67.5, 90, 112.5, 120, 135, 150 ve 157.5 derecedir. 40 cm süreksizlik aralığı için 135 derece süreksizlik yöneliminde maksimum iterasyon sayısı aşıldığı için çözümleme yapılamamıştır. Toplamda 59 adet ortam için çözümleme yapılmıştır. 5 süreksizlik aralığından her birisi için bu 12 adet süreksizlik yönelimlerinin sırası ile RS2 programında sayısal çözümlemeleri yapılmıştır. Bu sayede şev üzerinde ve gerisinde ne oranlarda yer değiştirme miktarının gerçekleşeceğini belirlemek hedeflenmiştir. Süreksizliklerin her bir geometrik durumunda yer değiştirme miktarlarının hesaplanabilmesi için sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplamalar yapan RocScience RS2 programında çözümlemeler yapılmıştır. Bununla beraber güvenlik faktörünün de belirlenmesi için kayma mukavemeti indirgeme (SSR) analizleri de yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, program kritik SRF olarak adlandırılan mukavemet indirgeme faktörü belirler ve bu faktör şevin güvenlik faktörü ile eşdeğer bir sonuç verir. Yapılan toplam 59 adet durum analizinin her birinde kritik SRF (güvenlik katsayısı) 1.29'un altına düşmemektedir. Bu ortamların analizleri yapılırken şev geometrisi, kaya kütlesinin jeomekanik parametreleri ve arazi gerilmesi sabit tutulmuştur. Süreksizlik aralıkları ve yönelimleri ikili kombinasyonlar halinde değişmiştir. RS2 programında tüm ortamların çözümleme işlemleri tamamlanıp, yer değiştirme verileri elde edildiğinde, şev aynasından içeriye doğru ve paralel olacak şekilde iki metre aralıklarla (0m, 2m, 4m, 6m, 8m ve 10m) sorgu noktaları belirlenir. Yer değiştirme miktarları ve yenilme yüzeyi bu etkilenme bölgelerine göre değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; en yüksek yer değiştirme miktarı 400cm süreksizlik aralıklarında, 90 derece süreksizlik yöneliminin bulunduğu ortamlarda ve 6 metre den sonraki etkilenme bölgeleri üzerinde olduğu ortaya konulmuştur.
Sentetik fiber donatılı püskürtme beton uygulamasında fiber donatı narinlik oranının betonun tokluk indeksine etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-13) Bayraktaroğlu, Lühan Arda ; Öztürk, Cüneyt Atilla ; 505181011 ; Maden Mühendisliği

Piramitlerin yapıldığı milattan önce 2500'lü yıllarda, gevrek yapı malzemelerinin süneklik kazanabilmesi için kerpiç yapılarda saman parçaları gibi doğal takviye kaynakları kullanılmıştır. Günümüzde ise kerpiç yapısı betona, içerisinde yer alan donatı vazifesini üstlenen saman ise fibere evrilmiştir. Tünel uygulamalarında kullanılan tahkimat sistemi geçmişten bugüne gelişmekte olan teknolojiye paralel olarak yenilenmektedir. Ağaç kütükleri ile başlayan donatılandırma serüveni, çelik tahkimat sistemleri ile pekişmiş olup, bugünlerde ise tünel yapıları hem pratik hem de dayanıklı olan fiber donatılı beton ile güçlendirilmektedir. Sürekli üretim anlayışı, verimliliği yüksek planlamanın ön planda olması, tahkimat sisteminin uygulanmasında zaman muhakemesinin iyi yapılmasını oldukça kritik bir noktaya taşımaktadır. Günümüz uygulamalarında beton karışımına eklenen fiber donatının miktarı, geometrisi, narinliği ve uzunluğu, betonun mekanik davranışını etkileyen faktörler arasında yer almaktadır. Dolayısıyla fiber donatı narinlik durumu ve tokluk sınıflaması arasındaki ilişki gözetilirken fiber donatının başta uzunluk olmak üzere mekanik davranışa etki edebilecek tüm faktörleri takip edilmelidir. Geçmiş çalışmalarda prizma beton numuneleri üzerine yapılan araştırmalar, fiber donatı narinlik oranının betonun çökme, işlenebilme, çatlak ağzı açılma deplasmanı gibi değerlerinde kayda değer değişikliklere sebebiyet verebildiğini ortaya çıkartmıştır. Bir diğer yaklaşım olarak fiber donatı miktarının beton matrisine etkisi yine söz konusu çalışmalar kapsamında değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular üzerinden fiber donatıların betona çekme mukavemeti kazandırdığı yorumu yapılabilir. Özellikle beton yol, endüstriyel zemin ve yol bariyerleri gibi dökme betonu uygulamalarında, bir diğer ifadeyle noktasal ve yayılı yük altında çalışacak zemin yapılarında, fiber donatılı betona ait çatlak ağzı açılma deplasman değerleri statik rapor hazırlanması esnasında kullanılmaktadır. Her ne kadar dökme beton uygulamalarından elde edilen verilerde fiber donatıların, beton performansına olumlu etkileri takip edilebiliyor olsada, püskürtme beton uygulamasının, doğası gereği içerisinde barındırdığı hava ve kimyasal katkı olan priz hızlandırıcı faktörlerinin göz ardı edilmemesi gereklidir. Aynı zamanda tez kapsamında enerji tokluk seviyesinin belirlenmesi için EN 14488-5 standardına göre alınan beton numunelerinin boyutları ve test sırasındaki çatlak deplasman genişlikleri, statik rapor için ihtiyaç duyulan EN 14651 standardından oldukça farklıdır. Sonuç olarak püskürtme beton uygulamaları için ayrıca fiber narinlik oranına göre deneyler yapılması ihtiyacını gün yüzüne çıkartmıştır. Şev ve tünel yapılarında, oluşan deformasyonların hızlıca karşılanabilmesi noktasında püskürtme beton uygulamaları kritik öneme sahiptir. Bununla beraber yer altı madenciliğinde fiber donatı kullanımının değerlendirilmesi öncesinde kaya kütlesi kavramının bir bütün olarak incelenmesi, kayaç, sağlam kaya ve süreksizliklerin tespiti elzemdir. Kaya kütlesinin genel davranışı incelenirken kayacın Q çizelgesine göre araştırması yapılmalıdır. 1970 yılında geliştirilen Q sistemi, kayanın birbirinden farklı altı parametresi aracılığı ile hesaplanmakta ve tünel yapısını istisnai iyi ile istisnai kötü arasında dokuz farklı bölüme ayırmaktadır. Sistem, aynı zamanda her bir bölüm için kazı destek önerisinde bulunmaktadır. Burada fiber donatılarla alakalı durum incelendiğinde özellikle iyi, orta, zayıf, çok zayıf yapı sınıflamasında 500 ila 1000 Joule arasında değişen enerji absorbe etme kapasitesi sistem içerisinde aranmaktadır. Aynı zamanda Q sistemi incelenirken sentetik fiber donatıların paslanmaz yapıda olması, süneklik ve esneklik kabiliyeti, aşındırıcı ortamlardaki direnci gibi avantajları ön plana çıkmıştır. Q sisteminde önerilen fiber donatılı betonunda sentetik fiberin fiziksel özellikleri bu tez kapsamında incelenmiştir. Araştırmanın altında yatan ana unsular ilk etapta narinlik oranının etkilediği fiber adedi, dolayısıyla çatlak köprüleme yeteneği, nihayetinde elde edilen çatlak kontrolü ile enerji tokluk indeksindeki değişimler ön plana çıkmıştır. Balıkesir İli, Balya İlçesi sınırları içerisinde özel bir madencilik firmasında Kasım 2021 tarihinde gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda aynı beton reçetesi içerisine farklı narinlik oranlarındaki fiber donatılar test edilmiştir. Tek bir üretici tarafından aynı desen yapısında tedarik edilen fiber donatıların betonun mekanik özelliklerine etkisi bu çalışma kapsamında incelenmiştir. Sentetik lifli betonun tokluk, eğilme sünekliği, enerji yutma ve yük taşıma kapasiteleri gibi performanslarının belirlenmesi amacıyla her bir fiber tipi için en az dört adet olmak üzere toplam 16 adet TS EN 14488-5 standartlarına uygun 60 cm * 60 cm * 10 cm ölçülerinde plak numunesi ve fiber içeriği tayini, birim ağırlık ve basınç dayanımı testleri için, 32 adet 10 cm * 20 cm ölçülerinde silindir numunesi hazırlanmıştır. Taze beton deneylerinin tamamı özel maden işletmesinde gerçekleştirilirken, sertleşmiş beton deneyleri sentetik fiber donatı üretici firmanın beton laboratuvarında tamamlanmıştır. Deneysel çalışma süresince tek bir beton reçetesi takip edilmiş olup, çalışma başlamadan, ilgili reçetenin sahada uygulanabilirliği test edilmiştir. Fiber donatılar maden işletmesi beton santralinde yer alan fiber dozajlama makinesi yardımıyla karışıma eklenmiş olup, karışım beton mikserine aktarılmadan önce santral bunkerinde yaklaşık 60 saniye boyunca iyice harmanlanmıştır. Buradaki amaç fiber donatının beton içerisinde homojen olarak dağılımının korunması olarak açıklanabilir. Santralde tamamlanan karışım sekiz metreküp beton taşıma kapasitesine sahip miksere aktarılmıştır. Akabinde sırasıyla çökme, birim ağırlık deneyleri tamamlanmış ve 28 gün kürde tutulmak üzere basınç dayanım testine tabi tutulacak silindir numuneleri alınmıştır. Yaş beton numune alım işlemini takiben beton mikseri yaklaşık 25 dakika mesafe katederek uygulama noktasına ulaşmıştır. Püskürtme beton uygulamasını yapacak olan makinenin beton beslemesi yapıldığı bölgesinde yer alan ızgara yapısı, fiber donatılı beton akışına uygun hale getirilmiştir. Bu sayede fiberlerin herhangi bir tıkanıklığa ya da topaklanmaya maruz kalmadan akışı mümkün kılınmıştır. Püskürtme beton uygulamasından alınan panel numunelerinin üzeri püskürtme işlemi tamamlanır tamamlanmaz TS EN 14488-5 standardında bahsedildiği gibi kalınlığı 10 cm olacak şekilde düzeltilmiştir ve 24 saat boyunca yerinden hareket ettirilmeden sabit halde bırakılmıştır. Numuneler ertesi gün kürlenme işlemine tabi tutulacakları alana nakledilmiş ve hem silindir numuneleri hem de panel numuneleri 28. günde sentetik fiber donatı üretici firmanın beton laboratuvarında kırıma tabi tutulmuştur. Sentetik fiber donatıların tahkimat elemanı olarak sağladığı faydalar, betonarme yapısına kazandırdığı eğilme performansı, çatlakların köprülenmesi, enerji tokluk değerlerinin artırılması, ani kırılma ve göçmelerin önlenmesi, geri sekme miktarının azaltılması, demir işçiliğine dayalı imalat, montaj hatalarının elimine edilmesi, maliyetlerin düşürülmesi ve daha güvenli bir çalışma ortamı yaratılması şeklinde sıralanabilir. Nitekim tez çalışması kapsamında söz konusu sentetik fiber donatıların farklı narinlik oranlarında betonarma yapısına kazandırdığı enerji tokluk değerileri yani bir diğer ifade ile beton yapısının parçalanana dek absorbe ettiği toplam enerji seviyeleri araştırılmış ve elde edilen sonuçlar altı başlık halinde yorumlanmıştır. Dört farklı narinlik oranının değerlendirildiği deneysel çalışma süresince narinlik oranı ve tokluk indeksi arasında lineer bir ilişki kurulabildiği sonucuna ulaşılmıştır. Öte yandan çalışmalarda kullanılan hem + serisinde sabit çap altında hem de normal seride sabit çap altında fiber boyunun artması enerji absorbsiyon seviyesinin yükselmesi şeklinde sonuçlanmıştır. Bunlara ek olarak narinlik oranı ile enerji tokluk indeksindeki maksimum tepe yük arasındaki ilişki araştırılmış ancak sonuçların neredeyse fiberli ve fibersiz tüm numunelerde benzer netice verdiği görülmüştür. Bu durum maksimum tepe yük değerinin beton matrisi ile; tokluk değerinin ise fiberli beton kompozit yapısının bir sonucu olması şeklinde yorumlanmıştır. Silindir numuneler üzerinden elde edilen basınç dayanım değerleri ve narinlik oranı arasındaki ilişki değerlendirilirken fiber donatıların basınç dayanımı üzerinde olumlu yahut olumsuz herhangi bir etki oluşturmadığı görülmüştür. Narinlik oranı ile doğrusal ilişkiye sahip birim hacimdeki fiber sayısı, kırımı tamamlanan plakların arka yüzeyinde gözle görülür şekilde ortaya çıkmıştır. Bu durum aynı zamanda çökme testinde de gözlenmiştir. Sabit uzunluk ve azalan çap etkisi incelendiğinde, artan fiber adedinin enerji tokluk indeksine pozitif yönde etki ettiği görülmüştür. Diğer bir deyişle çatlağın genişlemesini önlemek için ortamda daha fazla fiber donatı yer almış, bu sayede daha geniş bir yüzey alanı elde edilmiş ve neticesinde artan aderans ile beton daha uzun süre yük taşıyabilir hale gelmiştir. Bu netice betonun enerji yutma kapasitesinde artış olarak takip edilmiştir. Beton yoğunlukları üzerinden bir değerlendirme yapıldığında, taze betondan alınan numune ağırlığının hacme bölünmesiyle elde edilen yoğunluk değerlerinde rasyonel bir bağlantı kurulamamıştır. Yani fiber donatının beton birim ağırlığına etki etmediği sonucuna ulaşılmıştır. Enerji tokluk değerleri incelendiğinde tüm sonuçların 700 ila 1000 J arasında yani beş ve altı destek kategorisinde konumlandığı görülmüştür. Bu durum artan narinlik oranında daha düşük dozaj artışlarıyla bir üst destek kategorisi olan 1000 J değerinin arandığı 7'ye geçilebileceği şeklinde yorumlanabilir. Benzer şekilde elde edilen sonuç, narinlik oranının, beton optimizasyonu, maliyeti ve işlenilebilirliği hususlarında, önemli bir mühendislik parametresi olarak değerlendirilebileceği şeklinde değerlendirilebilir.
Patlatma kaynaklı yer sarsıntısı tahmininde uyarlamalı bulanık çıkarım sistemi (ANFIS), destek vektör makineleri (SVM) ve gauss süreç regresyonu (GPR) tekniklerinin kullanımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-03-17) Ağan, Yaşar ; Hüdaverdi, Türker ; 505191003 ; Maden Mühendisliği

Günümüzde uygulanan madencilik faaliyetlerinde cevher üzerindeki örtü tabakasını kaldırmak ve cevhere ulaşmak için kullanılan en etkili ve ekonomik yöntem delme – patlatma işlemidir. Verimli bir patlatma operasyonu ile her sertlikteki kaçak parçalanabilir ve istenen boyutta malzeme elde edilebilir. Patlatma işleminin başarılı bir şekilde gerçekleşebilmesi için patlatma parametrelerinin uygun olarak seçilmesi gerekmektedir. Patlatma üzerinde etkin değişkenler kontrol edilebilen ve kontrol edilemeyen parametreler olmak üzere iki başlık altında incelebilir. Kontrol edilebilen parametreler patlatma tasarım parametreleridir. Bu parametreler teknik olarak belirlenip değiştirilebilirken, kontrol edilemeyen parametrelerin teknik olarak ayarlanması mümkün değildir. Formasyon özellikleri, süreksizlikler, faylanma ve kayacın fiziksel ve mekanik özellikleri kontrol edilemeyen değişkenlere örnek olarak verilebilir. Patlatma operasyonlarının ekonomik verimliliğinin yanı sıra, çevresel etkilerinin de dikkatle değerlendirilmesi gerekmektedir. Patlatma operasyonu bütüncül bir bakış açısıyla planlanmalıdır. Patlatma tasarım parametrelerinin değişimi çevresel etkilerin oluşumunda önemli rol oynayabilir. Tasarım parametreleri delikler arası mesafe (S), dilim kalınlığı (B), basamak yüksekliği (H), sıkılama mesafesi (T), alt delme (U) ve delik boyu (L) olarak sıralanabilir. Tasarım parametreleri yer sarsıntısı, hava şoku, kaya fırlaması ve toz oluşumu ile doğrudan bağlantılıdır. Patlatma işleminin yukarıda belirtilen çevresel etkilerinden en önemlisi yer sarsıntılarıdır. Bunun nedeni, yer sarsıntılarının daha geniş bir alana yayılmasıdır. Bu tez kapsamında patlatma kaynaklı yer sarsıntısı incelenmiştir. Patlatma kaynaklı yer sarsıntılarını kabul edilebilir seviyelere indirebilmek için sarsıntı seviyesinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, regresyon analizine dayanan klasik yöntemler kullanılarak en yüksek parçacık hız (ppv) tahmini yapılmıştır. En yüksek parçacık hızını (ppv) tespit etmek amacıyla patlatma sismografları kullanılmıştır. Sismograf düşey, boyuna ve yanal olmak üzere üç yönde parçacık hızı ölçebilen bir jeofon ve ölçülen verilerin aktarıldığı bir kayıt cihazından oluşmaktadır. Arazide ölçülen veriler daha sonra bilgisayara aktarılmakta, özel bir yazılım yoluyla yer sarsıntısı dalgalarının ayrıntılı bir analizi gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada klasik yöntemlerden biri olan, ABD Madencilik Bürosu (USBM) tarafından geliştirilen ölçekli mesafe (SD) denklemi kullanılmıştır. Patlatma bölgesi ile jeofonun konumlandırılacağı nokta arasındaki mesafe el tipi GPS cihazları ile ölçülmüş ve gecikme başına anlık şarj miktarı gözetilerek en yüksek parçacık hızı (ppv) tahmini yapılmıştır. Kullanılan bir diğer klasik yöntem ise regresyon denklemi aracılığıyla tahmini ppv değerlerine ulaşmaktır. Bu çalışmada elde edilen tahmin denklemi istatistiksel analiz yazılımı kullanılarak çoklu regresyon yöntemi ile bulunmuştur. Bu amaçla, tahmin edilmek istenen parametre en yüksek parçacık hızı (ppv) bağımlı değişken, seçilen tasarım parametreleri ise bağımsız değişken olarak atanmıştır. Modele dahil edilen bağımsız değişkenler delikler arası mesafe/dilim kalınlığı oranı, basamak yüksekliği/dilim kalınlığı oranı ve ölçekli mesafe değeridir. Sonuç olarak, parçacık hızı tahmini için iki farklı klasik yöntem kullanılmış, tahmin edilen değerler ölçülen gerçek değerler ile karşılaştırılmıştır. Yukarıda belirtilen klasik tahmin yöntemlerinin yanı sıra çeşitli esnek hesaplama yöntemleri ve makine öğrenmesi teknikleri de yer sarsıntısı tahmini amacıyla kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda makine öğrenmesi ile oluşturan modellerin klasik modellere karşı elde ettiği üstünlükler, yeni yöntemlere olan ilgiyi artırmıştır. Bu tez kapsamında uyarlamalı bulanık çıkarım sistemi (ANFIS), Destek Vektör Makineleri (SVM) ve Gauss Süreç Regresyonu (GPR) kullanılarak klasik yöntemlerden ayrı olarak üç farklı model oluşturulmuştur. ANFIS, Jang tarafından geliştirilmiş bir Sugeno bulanık modelidir ve if-then kurallarını tanımlamak için hibrit bir öğrenme algoritması ile birlikte en küçük kareler ve geri yayılımlı gradyan iniş yöntemlerinin bir kombinasyonunu kullanmaktadır. Bu kuralları tanımlarken girdi parametreleri ve üyelik fonksiyonlarını kullanarak tek bir çıktı vermektedir. SVM ve GPR modelleri ise hem regresyon hem de sınıflandırma için kullanılmaktadır. Farklı tekniklerin kullanımı yer sarsıntısına alternatif yaklaşımların geliştirilmesini sağlamıştır. Oluşturulan modeller klasik ölçekli mesafe denklemi ve çoklu regresyon denklemi ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma yapılırken modellerin performansını değerlendirmek için ortalama mutlak hata (OMH), ortalama karekök hata (OKH), ortalama mutlak ölçekli hata (OMÖH), ortalama karekök ölçekli hata (OKÖH), ortalama mutlak yüzde hata (OMYH), simetrik ortalama mutlak yüzde hata (sOMYH), varyans yüzde oranı (VYO), Nash-Sutchliffe Efficiency (NSE) ve determinasyon katsayısı kriterleri kullanılmıştır. Bu tez kapsamında titreşim tahmin modeli oluşturmak için toplamda 95 adet titreşim ölçüm verisi alınmıştır. Bu verilerin 69 adedi tahmin modelini kurmak için, geriye kalan 26 verisi ise modeli test etmek için kullanılmıştır. ANFIS, SVM ve GPR modellerinde ortalama mutlak hata (OMH) değeri sırasıyla 1,42, 1,82 ve 1,46 olarak bulunmuştur. Ayrıca bu modellere ait ortalama karekök hata (OKH) değerleri de sırasıyla 1,84, 2,57 ve 2,29'dur. Test verilerine ait determinasyon katsayısı ise sırasıyla 0,90, 0,79 ve 0,84 civarındadır. Buna karşılık, geleneksel yöntemler ile oluşturulan USBM ve çoklu regresyon modelleri için OMH değeri sırasıyla 2,03 ve 2,41'dir. Bu modellerin OKH değerleri ise 2,97 ve 3,02'dir. Test verilerine ait determinasyon katsayı ise sırasıyla 0,75 ve 0,73 civarındadır. Makine öğrenmesi yöntemlerinin kullanımı mühendislik ve madencilik alanında günden güne artmaktadır. Bu yöntemler ile problemlerin çözümü daha hızlı ve kolay bir şekilde gerçekleşmektedir. Bu çalışmada, makine öğrenmesi yöntemlerinin patlatma kaynaklı yer sarsıntısı tahmininde başarı ile uygulanabileceği öngörülmüştür.
Yeraltı açıklıklarında geleneksel yöntemlerle belirlenen tavan yükü yaklaşımlarının sayısal çözümleme yöntemleri ile karşılaştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-03-30) Dönmez, Hüseyin Onur ; Tunçdemir, Hakan ; 505191001 ; Maden Mühendisliği

Günümüzde artan nüfus ve kentleşme oranı insanların sınırlı alanlarda büyük kitleler halinde yaşamasına neden olmaktadır. Bu durum beraberinde birtakım sorunlar getirmektedir. Yeryüzündeki alanlar giderek yetersiz hale gelmekte ve insanların yaşam standartlarını olumsuz etkilemektedir. Ulaşım olumsuz etkilenen bu yaşam standartlarından biridir. Bu nedenle daha güvenli ve konforlu bir ulaşım için karayolu ve demiryolu tünelleri büyük önem arz etmektedir. Aynı zamanda artan nüfusun ihtiyaçlarını karşılayabilmek adına üretim miktarları da artmaktadır. En önemli hammadde kaynağımız olan yeraltı zenginliklerimiz, doğası gereği kıt kaynaklar olduğundan üretim seviyeleri gittikçe derinleşmektedir. Bu da yeraltı madenciliğinin giderek yaygınlaşmasına ve daha derin seviyelerde çalışılmasına neden olmaktadır. Bu iki örnek göstermektedir ki yeraltı yapılarına olan ihtiyaç son derece fazladır ve giderek artmaktadır. Bir yeraltı mühendislik yapısında arzu edilen en önemli husus yapının kullanım ömrü boyunca güvenli bir şekilde ayakta kalmasını sağlamaktır. Bu nedenle planlama aşamasında doğru tahkimat sisteminin seçimi büyük önem arz etmektedir. Seçilecek tahkimat sistemi taşıyıcılık ve ekonomiklik olmak üzere iki ana şartı birlikte sağlamalıdır. Doğru tahkimat sisteminin seçilebilmesi ve boyutlandırılabilmesi için öncelikle tahkimat sistemine etkiyecek yüklerin belli bir yakınsaklıkla ortaya konulması gerekmektedir. Tavan yükünün tahminine yönelik teoriler 20. yüzyılın başlarında oluşmaya başlamıştır. Teoriler bu alanda çalışan mühendislerin tecrübelerini sayısal verilere ve eşitliklere dönüştürmesiyle başlamış ve sonrasında çalışılan farklı ortamların sınıflandırılmasıyla devam etmiştir. 1960'larda ilk olarak havacılık sektöründe kullanılan ve hızla her mühendislik dalında kullanım alanı bulan sonlu elemanlar yöntemi, yeraltı yapılarına da uygulanmış ve çeşitli bilgisayar yazılımları geliştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında 3 farklı kaya ortamı için aynı boyutlarda açılan bir tünele etkiyecek tavan yükleri önce geleneksel teorilerle, sonrasında sayısal çözümleme yöntemi esaslı yazılımlarla hesaplanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Literatürdeki vaka analizlerinden faydalanılarak seçilen zayıf, orta ve iyi ortamlar için bu çalışma kapsamında ele alınan tavan yükü teorileriyle tahkimata etkiyecek yükler hesaplanmıştır. Aynı ortamlar RocScience'ın sonlu elemanlar yöntemini esas alan RS2 yazılımında modellenmiştir. Gerlime azaltma yöntemi kullanılarak her bir ortam için RS2'den elde edilen sonuçlarla arazi tepkime eğrileri oluşturulmuş ve tahkimata etkiyecek yükler tespit edilmiştir. Aynı ortamlar RocScience'ın RocSupport yazılımında oluşturularak RS2'den elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Geleneksel yöntemlerle ve RS2 ile yapılan analizler at nalı kesitli bir tünel veya galeri için yapılmıştır. Ancak RocSupport yalnızca tam dairesel kesitli açıklıkların modellenmesine imkan sağlamaktadır. Bu nedenle oluşturulan modellerin karşılaştırılmasında bir sorun yaşanmaması adına RocSupport'ta modellenen aynı açıklıkta dairesel kesitli tüneller aynı ortamlar için RS2'de tekrardan modellenmiştir. RS2'de tahkimatsız ve tahkimatlı arazi tepkime eğrileri çizilmiştir ve tahkimat yerleştirildiğinde arazi tepkime eğrilerinden elde edilen yer değiştirmelerin teoriyle parallel olarak sınırlandığı teyit edilmiştir. Tahkimatsız RS2 ve tahkimatsız RocSupport arazi tepkime eğrileri arasında yüksek tahmin yeteneğine sahip ilişki tespit edilmiştir. Önceki yargılara göre RocSupport tek başına tahkimat tasarım yazılımı olarak kullanılmamakla beraber, ele alınan kaya ortamı ve kesit için RS2 ile RocSupport sonuçları arasında yer değiştirmeler açısından yüksek dereceli ilişkiler bulunduğundan benzer ortamlar için yer değiştirme değerlerinin tahmin edilebileceği görülmektedir.
Ground control principles based on retrospective analyses from actual site conditions in open pit mining

(Graduate School, 2024-01-29) Bulgurcu, Murat Tolunay ; Öztürk, Cüneyt Atilla ; 505211007 ; Mining Engineering

Ground control is a crucial aspect of open pit mining as it ensures the safety of workers, equipment, and the surrounding environment. Stable ground conditions play a vital role in preventing accidents such as slope failures and rockfalls, which can cause injuries and equipment damage. Moreover, it facilitates consistent operations, optimizing production schedules while reducing maintenance costs. Neglecting ground control can lead to hazardous conditions, which can impact safety, operational efficiency, and overall costs. Hence, it is paramount to implement robust ground control measures in open pit mining. Georadar and InSAR technologies play a crucial role in open pit mining. Georadar helps to create images of the subsurface, identify geological structures, and detect potential hazards beneath the surface. This information is helpful in planning excavations, assessing slope stability, and making important decisions regarding ground stability in open pit environments. InSAR technology provides precise measurements of ground deformation, which is essential for monitoring slope movements and minimizing risks associated with instabilities. Both these technologies contribute significantly to improving safety measures, optimizing mining operations, and enabling proactive decision-making regarding ground stability in open pit mining. In open pit mining operations, the type of failure experienced by different materials is influenced by various factors such as the geological composition, distribution of stress, water content, and mining techniques employed. It is crucial to understand these failure types to implement suitable ground control measures, use appropriate support systems, and design mining plans to mitigate risks associated with specific material failures. In this thesis, actual site conditions from Hanönü open pit copper mine were used to understand the relation between slope stability investigations based on limit equilibrium methods, finite element methods, and deformations from mining operations. Georadar and InSAR data were used to determine deformation areas and magnitudes in the research area. For each area, the FoS (factor of safety), and SRF (strength reduction factor) values were determined using the back analysis method, and their conditions were discussed. Threshold limits were considered while analyzing the values. The thesis aims to investigate the deformation amount in mm. In addition to that, these data are comparison of each other. Discussion of the compared data and determination of the analyses. The thesis aims to investigate ground control principles based on site conditions and analytical investigations. The purpose is to comprehend the effectiveness of slope stability investigation methods using numerical and analytical solutions. The analyzes were prepared according to both LEM (limit equilibrium method) and FEM (finite element method) methods and the results were presented. The thesis aims to reconcile the deformation and stability results (Factor of safety and strength reduction factor) of the discussion results with the threshold limit determined according to the stability results. All these comparisons are shared step by step as output. It is supported with tables, graphs, and figures. According to all graphical, numerical, and visual analysis studies, the results have been revealed and concluded.
Bir altın madeninde yeraltı üretim geometrilerinin ve tahkimat sisteminin jeoteknik esaslara göre belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-12) Toker, Fatma Zehra ; Öztürk, Cüneyt Atilla ; 505211003 ; Maden Mühendisliği

Altın, dünya ekonomisinde önemli rol oynayan değerli bir metaldir. Yeraltı madenciliği bu metali elde etmenin en yaygın yöntemlerinden biri olup üretimin güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde yürütülebilmesi için kaya mekaniği ve jeoteknik prensiplerin dikkate alınması çok önemlidir. Bu bağlamda yeraltı maden işletme yöntemine uygun olarak ihtiyaç duyulan üretim geometrilerinin jeoteknik yapıya uygun şekilde belirlenmesi, doğru zamanda yerleştirilen doğru tahkimat sisteminin kullanılması ve arazi kontrol prensipleri aynı şekilde büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, bir yeraltı altın madeni üretim yönteminin kaya mekaniği ve jeoteknik ilkeleri doğrultusunda değerlendirilmesi yapılarak, madencilik faaliyetlerinin güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde yürütülmesine katkıda bulunulması amaçlanmıştır. Gizlilik esasları sebebiyle sahaya ilişkin veriler, tez kapsamında kısmi olarak paylaşılmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle bir altın madeni bölgesinde yer alan çalışma alanının jeolojik yapısı, bölgesel jeoloji ve yapısal jeoloji açısından değerlendirilmiştir. Bu bağlamda, ilk olarak çalışmada yeraltı açıklıklarının tahkimatı ve üretim boyutları parametrelerinin belirlenmesi üzerine çalışılmıştır. Tahkimat tasarımları üretim galerileri için gerçekleştirilmiştir. Her litoloji için 5 m açıklıklar dikkate alınarak Q değerlerine göre tahkimat sınıfları belirlenmiştir. Sonrasında, yeraltı tasarımı üzerinden litolojiye ve açıklığın kullanım amacına uygun olarak tahkimat tasarımları gerçekleştirilmiştir. Analitik çalışmalar ile üretim galerilerinde 1 no'lu tahkimat sınıfı uygulaması sonucu elde edilmiştir. Yeraltı madencilik faaliyetlerinde optimum üretim ve güvenlik faktörleri göz önünde bulundurulduğunda, tahkimat uygulamalarının yanı sıra üretim boyutlandırmaları da stabiliteyi sağlama aşamalarından biridir. Bu çalışmada, altın madeni yeraltı çalışmaları kapsamında üretim geometrileri jeoteknik yapıya göre boyutlandırılmıştır. Ara katlı dolgulu üretim yöntemi dikkate alınarak, analitik çalışmalar ile üretim bacasının tasarımı ve boyutlandırılması gerçekleştirilmiştir. Q değeri dikkate alınarak, farklı pano boyları için her bir litolojik birim değerlendirilmiştir. Bu çalışmada, 30 m, 50 m, 80 m, 100 m, 150 m ve 200 m pano boyları üzerinde çalışılmıştır. Ayrıca, üretim uzunluğuna karar vermek için de benzer bir çalışma yapılmıştır. Bu değerlendirmeler sonucunda, 50 m pano uzunluğu ve 5 x 5 m üretim açıklıkları için 15 m üretim uzunluğu ve üretim yüksekliği uygun görülmüştür. Bu sonuçlara bağlı kalarak oluşturulan nümerik analizler, yeraltı altın madeni üretim faaliyetlerinin güvenliğini ve verimliliğini artırmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. RS2 programı kullanılarak yapılan bu analizlerde, seçilen üretim yöntemi, üretim bacalarının boyutları ve tahkimat sistemlerinin performansı detaylı bir şekilde incelenmiştir. Nümerik analizler, kaya kütlesindeki gerilme ve deformasyon dağılımlarını, tahkimat sistemlerinin dayanıklılığını ve potansiyel tehlikeleri simüle ederek, üretim sürecinin güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde yönetilmesine olanak tanımıştır. Bu sayede, madencilik faaliyetlerinde karşılaşılabilecek riskler minimize edilerek, optimal üretim koşullarını sağlayacak senaryolar türetilip çalıştırılmıştır.
Kömür damarı gaz içeriği belirleme yöntemlerinin değerlendirilmesi ve yapay sinir ağları ile tahmin modellerinin geliştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-12) Bozdoğan, Samed ; Fişne, Abdullah ; 505211009 ; Maden Mühendisliği

Karbon içeriği yüksek, yanıcı, kimsayal ve fiziksel olarak heterojen yapıda organik bir sedimanter kayaç olarak tanımlanan kömür, bitkisel kökenli malzemenin uzun jeolojik zaman dilimleri boyunca yer altına gömülmesi ile ortaya çıkan yüksek basınç ve yüksek sıcaklık etkilerinin beraberinde getirdiği kimyasal, fiziksel ve yapısal bozunmalar sonucunda oluşmaktadır. Kömürleşme olarak isimlendirilen bu süreçte, biyojenik gaz oluşumu ve termojenik gaz oluşumu olarak isimlendirilen iki temel mekanizma sonucunda farklı bileşimlere sahip gazlar oluşmaktadır. Kömür bünyesindeki organik içeriğin mikroorganizmalar tarafından parçalanması esnasında düşük sıcaklıklarda gaz oluşumu biyojenik gaz oluşumu olarak, yüksek sıcaklık ve basıncın etkisiyle kömürün kimyasal bağlarında meydana gelen bozunmalar sonucunda gaz oluşumu ise termojenik gaz oluşumu olarak tanımlanmaktadır. Oluşan gazlar, kömürün bünyesinde depolanabilmekte ve bu sebeple kömür damarları gaz ihtiva eden formasyonlar olarak tanımlanmaktadır. Kömür damarlarında gaz sorpsiyonu mikro gözeneklerde (< 2 nm) adsorbe halde, klit – çatlak sistemi ile mezo (2 – 50 nm) ve makro gözeneklerde (> 50 nm) serbest halde, çatlak sistemindeki su içerisinde absorbe olmuş halde olmak üzere üç farklı mekanizma ile açıklanmaktadır. Kömür damarlarının sorpsiyon kapasitesi ise sıcaklık, basınç, kömürleşme derecesi, maseral bileşimi, gözeneklilik, nem ve kül içeriği, efektif gerilme gibi çok sayıda parametreden etkilenmektedir. Bu kompleks sorpsiyon mekanizması sonucunda kömür bünyesinde depolanan gaz miktarı genellikle kömürün maksimum gaz tutma kapasitesinin altında kalmakta, kömür damarları doğada çoğunlukla gaz bakımından tamamen doygun halde bulunmamaktadır. Birim kömür kütlesinin ihtiva ettiği gaz hacmi ise "gaz içeriği" olarak tanımlanmaktadır. Kömür damarlarının bünyesinde depolanan bu gaz içeriği, farklı bileşimlere sahip olabilse de yüksek oranlarda metan içermesi sebebiyle kömür kökenli metan olarak da isimlendirilmektedir. Kömür kökenli metan, patlayıcı özelliği sebebiyle madencilik tarihi boyunca çok sayıda ve büyük ölçekte maden kazasının oluşmasında rol oynamıştır. Oluşturduğu risklerin yanı sıra kömür kökenli metan, günümüzde artan enerji taleplerini karşılamak adına ankonvansiyonel gaz kaynağı olarak değerlendirilmekte ve ekonomik olarak üretimi gerçekleştirilmektedir. Yeraltı kömür madenlerinde grizu ile mücadele amacıyla havalandırma ve drenaj sistemlerinin tasarlanmasında, ekonomik olarak üretim gerçekleştirilecek kömür damarlarında rezervuar çalışmalarında ve atmosfere yayılacak metan miktarlarının öngörülmesinde gaz içeriği parametresinin belirlenmesi kritik önem taşımaktadır. Kömürün gözenekli ve heterojen yapısı gereği kömür damarlarında gaz sorpsiyonu, yayılımı ve taşınımı geleneksel gaz rezervuarlarından ayrışmakta ve bu sebeple geleneksel gaz rezervuar değerlendirme yöntemleri kömür damarlarında uygulanamamaktadır. Kömür damarlarında depolanan gaz miktarının belirlenmesi adına günümüze dek çok sayıda gaz içeriği belirleme yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler başlıca doğrudan (direkt) yöntemler ve dolaylı (indirekt) yöntemler olmak üzere iki ana sınıfta incelenmektedir. Temel olarak kömürlerin gaz tutma kapasitesinin tahmin edilmesi veya ölçülmesi amacıyla geliştirilen dolaylı (indirekt) yöntemler, adsorpsiyon izotermi ve ampirik eşitlikleri kapsamakla beraber genellikle gaz içeriğini aşırı tahmin etmektedir. Doğrudan (direkt) yöntemler ise desorpsiyon deneylerinin ihtiyaç duyduğu zamana göre yavaş desorpsiyon yöntemler (USBM yöntemi, Değiştirilmiş USBM yöntemi, GRI yöntemi, Smith & Williams yöntemi, Eğri uydurma yöntemleri) ile hızlı desorpsiyon yöntemler (Avustralya standart yöntemi, CSIRO – CET yöntemi) olmak üzere iki ana başlıkta sınıflandırılmakta ve toplam gaz içeriğini kayıp gaz miktarı (Q1), yayılan gaz miktarı (Q2) ve artık gaz miktarı (Q3) olmak üzere üç ana bileşene ayırarak incelemektedir. Farklı doğrudan yöntemler, bu bileşenlere ait farklı ölçüm ve tahmin prosedürleri barındırmakta veya geliştirilme amacına bağlı olarak bileşenlerin yalnızca ikisinin belirlenmesine gereksinim duymaktadır. Günümüzde bir endüstri standardı haline gelmiş, yaygın kullanım alanı bulunan ve güvenilirliği en yüksek yöntem olarak sınıflandırılan USBM doğrudan yöntemi ise her üç bileşenin yüzeyden alınan karot numuneler kullanılarak belirlenmesini önermekte ve yüksek maliyet ile uzun zaman gerektirmektedir. Hızlı karar ve aksiyonların alınabilmesine adına kömür damarlarında gaz içeriğinin mümkün olan en kısa sürede, düşük maliyetler ve yüksek güvenilirlik ile belirlenmesi maden ve petrol endüstrisinin ortak bir ihtiyacı konumundadır. Bu çalışmada, USBM doğrudan yöntemine kıyasla daha kısa zaman ve düşük maliyet ile güvenilir sonuçlar ortaya koyabilecek gaz içeriği belirleme yöntemleri araştırılmıştır. Bu doğrultuda, farklı kömürleşme derecelerine ve gaz içeriklerine sahip Eskişehir – Alpu, Manisa – Soma ve Zonguldak kömür havzalarından alınan numuneler üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmitir. Çalışmaya konu olan her bir havzada öncelikle saha çalışmaları gerçekleştirilmiş ve karotlu sondaj faaliyetleri esnasında numuneler alınarak sızdırmaz kanisterlere yerleştirilmiş, USBM yöntemi kullanılarak gaz içeriği belirleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Desorpsiyon ölçümlerinin tamamlanmasının ardından numuneler üzerinde kısa kimyasal analiz çalışmaları gerçekleştirilmiş ve numunelerin ASTM D388 standardına göre kömürleşme dereceleri Alpu numunesi için linyit B, Soma numunesi için alt Bitümlü C, Zonguldak numunesi için ise düşük uçuculu bitümlü olmak üzere sınıflandırılmıştır. Sonrasında numunelere ait desorpsiyon verileri ile Smith & Williams yöntemi, Amoco eğri uydurma yöntemi, analitik yöntem ve Kim eşitliği yöntemleri uygulanmış, elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Bu analizlere göre, Alpu havzasında USBM yöntemi ile 1,12 cm3/g olarak belirlenen gaz içeriğine en yakın sonuç Amoco eğri uydurma yöntemi kullanılarak 1,00 cm3/g olarak, Soma havzasında USBM yöntemi ile 2,78 cm3/g olarak belirlenen gaz içeriğine en yakın sonuç Smith & Williams yöntemi ile 1,96 cm3/g olarak, Zonguldak havzasında USBM yöntemi ile 11,23 cm3/g olarak belirlenen gaz içeriğine en yakın sonuç ise analitik yöntem kullanılarak 10,01 cm3/g olarak belirlenmiştir. Farklı kömürleşme dereceleri ve gaz içeriği değerlerine sahip örneklerde her bir yöntemin USBM yöntemine kıyasla gösterdiği performans değişiklik göstermiş, konvansiyonel gaz içeriği belirleme yöntemleri ile tekrarlanabilir ve güvenilir sonuçlar elde etmenin numune özelliklerine bağlı olduğu görülmüştür. Bu doğrultuda, havza özelinde mümkün olan en kısa süre içerisinde sonuç verebilecek, düşük maliyet ve yüksek güvenilirliğin hedeflendiği yapay sinir ağları temelli tahmin modeli geliştirme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmalara ait veri seti farklı lokasyon ve derinliklere ait, Alpu kömür havzası A damarından toplamda 90 adet numune, Soma kömür havzası kM2 damarından ise toplamda 60 adet numune oluşturmaktadır. Zonguldak havzasına ait veri seti sınırlı olduğu için tahmin modeli geliştirme çalışmalarına dahil edilmemiştir. Tahmin modellerinde kısa kimyasal analiz sonuçları ve derinlik bilgisi girdi parametresi olarak, USBM doğrudan yöntemi ile elde edilmiş orijinal bazda gaz içeriği değerleri ise çıktı parametresi olarak kullanılmıştır. Model geliştirme sürecinde Matlab R2022b paket programı ve "Neural Net Fitting" araç kutusu kullanılmış ve her iki havzaya ait veri setleri %70 eğitim, %15 doğrulama ve %15 test verisi olacak şekilde dağıtılmıştır. Modellerde öğrenme algoritması olarak Lavenberg – Marquardt yöntemi, gizli katmanlarda aktivasyon fonksiyonu olarak hiperpolik tanjant fonksiyonu ve çıktı katmanında ise doğrusal fonksiyon kullanılmıştır. Farklı gizli katman ve nöron sayıları seçilerek farklı modeller geliştirilmiş, modellerin hata miktarları ve bellek tüketimleri göz önüne alınarak aşırı uyumdan uzak, uygun gizli katman ve nöron sayıları tercih edilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, Alpu havzası A damarı için 1 gizli katman ve 14 nörondan oluşan yapay sinir ağı ile geliştirilen tahmin modelinde yüksek determinasyon katsayısı (R2 = 0,90) elde edilirken, Soma havzası kM2 damarı için 1 gizli katman ve 20 nörondan oluşan yapay sinir ağı ile geliştirilen tahmin modelinde görece daha düşük bir determinasyon katsayısı (R2 = 0,76) elde edilmiştir. Alpu havzası A damarı için geliştirilen tahmin modelinin havzada gerçekleştirilecek çalışmalarda yüksek güvenilirlik ile kullanılabileceği, Soma havzası kM2 damarı için geliştirilen tahmin modelinin ise güçlü bir ön değerlendirme aracı olarak kullanılabileceği görülmüştür.
Coal gas content prediction on Kinik coalfield, Soma Basin with machine learning methods

(Graduate School, 2024-06-12) Akdaş, Satuk Buğra ; Fişne, Abdullah ; 505211010 ; Mining Engineering

Coal has been used by humanity since ancient times, becoming widespread with steam engines, and is now a complex energy source that is beginning to be replaced by alternatives. While coal is used as a direct source of energy, it also serves as a source rock that produces various fluids, primarily carbon-based gases. Its multiple functions and the presence of various quality and quantity reserves in many countries fundamentally extend the lifetime of coal. Moreover, the presence of methane and other natural gas components in coal makes it capable of contributing to natural gas reserves as an effective alternative when coal is phased out. This study introduces a novel data-driven methodology for interpreting the nonlinear challenge of analyzing the total desorbed gas content in coal seams. The investigation is centered on a low-rank coal reserve situated in the Kınık coalfield, where the United States Bureau of Mines (USBM) direct desorption method was employed to project the total desorbed gas content for underground mining operations. Utilizing core samples obtained during the reserve and gas content analysis, machine learning models were developed. These models were trained with coal properties data, including depth, moisture, ash, volatile matter, and calorific value, in correlation with the total desorbed gas content. Various machine learning algorithms, namely multiple linear regression, support vector machine, and artificial neural network, were utilized to predict the total desorbed gas content in the Kınık coalfield. Hyperparameter tuning was applied to optimize the machine learning models, and the most effective model was chosen based on its regression accuracy and computational efficiency. The raw data analysis, facilitated by pairplot, revealed associations between parameters and their direct influence on the total gas content in coal seams. Sensitivity analysis was performed to assess the impact of coal properties on total desorbed gas content. The selected model was then applied to predict the total desorbed gas content at a specific location in the coalfield. The study's outcomes offer valuable insights and recommendations for the analysis of unconventional reservoirs and the prediction of petrophysical systems using machine learning techniques. In essence, this research underscores the potential of machine learning in tackling nonlinear challenges within the geological domain and proposes a promising avenue for future investigations in this field.
EPB TBM'lerde kullanılan köpüklerin özelliklerinin killi bir zeminin şartlandırılmasına etkileri

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-10) Çınar, Osman Faruk ; Çopur, Hanifi ; 505211008 ; Maden Mühendisliği

Tez çalışmasının temel amacı köpük karakteristikleri (köpük kimyasalı yoğunluğu, köpük yarı-ömrü, köpük plastikleşme etkisi) ile şartlandırma karakteristiği (optimum FIR, penetrasyon, güç tüketimi, yapışma, kesme dayanımı) arasındaki ilişkileri-trendleri incelemektir. Ayrıca, şartlandırma deney sonuçları arasındaki ilişkiler-trendler de incelenmiştir. Deneylerde üç baz köpük, iki aşınma önleyici ve bir anti-kil (yapışma önleyici) köpük kimyasalı kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan köpük kimyasallarının özellikleri köpük kimyasalı yoğunluğu, köpük yarı-ömrü deneyleri ve köpüğün plastikleşme etkisi (standart kum-köpük karışımında yayılma tablası) deneyi ile ölçülmüştür. Zemin numunesinin karakteristiklerini belirlemek amacıyla doğal nem içeriği, Atterberg kıvam limitleri (likit ve plastik limitler) ve boyut dağılım deneyleri (elek analizi ve hidrometre) yapılmıştır. Zemin+köpük karışımının karaktersitiklerini belirlemek için güç ve yapışma ölçümlü mikser deneyi, konik penetrometre deneyi ve cep tipi kanatlı kesme (vane shear) deneyi yapılmıştır. Zemin+köpük karışımının karaktersitiklerini ve köpüğün plastikleşme etkisini belirlemek için kullanılan köpükler sabit köpük konsantrasyonunda (Cf = %3), sabit köpük genleşme oranında (FER = 15) ve sabit su içeriğinde (Wn = % 67) üretilerek, köpük enjeksiyon oranı %0 ile %40 arasında değiştirilmiştir. Bu çalışma sonucunda köpük yarı-ömrü arttıkça, yapışma ve kesme dayanımının arttığı görülmüştür. Bu durum kil numunelerde daha düşük yarı-ömürlü (dolayısı ile genellikle daha ucuz) köpük kimyasallarının tercih edilmesi gerektiğini göstermektedir. Ancak, yarı-ömrün çok düşük olması da köpüğün işlevini tam olarak yerine getirememesi riski oluşturabilecektir. Şartlandırma deneylerinin kendi aralarındaki ilişkilere bakıldığında ise yapışma ölçümlü karıştırma deney sonuçları kullanılarak zemin + köpük karışımının kesme dayanımının tahmin edilebileceği görülmüştür.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Maden Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri