Kömür Dekapajında Optimum Delme-patlatma Tasarımı-garp Linyit İşletmesinde Bir Saha Çalışması

Abstract

Açık işletmecilikte kaya ve cevher basamaklarında kazı genellikle delme-patlatma yöntemi ile yapılmaktadır. Bu amaçla sırasıyla; delik delme, patlatma, kazı-yükleme ve nakliyat işlemlerinin yapılması gerekir. Uygun olmayan delme-patlatma tasarımı hem kendi maliyetlerini olumsuz etkilemekte hem de daha sonraki izleyen işlemler olan kazı-yükleme ve nakliyat işlerinde sorunların oluşmasına, verim düşüklüğüne ve maliyet artışlarına yol açmaktadır. Bu bakımdan delme-patlatma işleri, kazı-yükleme ve nakliyat işleri ile bir bütün olarak değerlendirilmelidir. Delme-patlatma maliyetlerini düşürmek amacıyla, optimum olmayan bir delme-patlatma tasarımı sonunda oluşacak iri parçalar, kazı-yükleme ve nakliyat maliyetlerini etkileyerek genel maliyetlerde artışa neden olur. Delme-patlatma tasarımını bir çok parametre etkilemektedir. Bu parametrelerin bir kısmı kontrol edilebilir, bir kısmı da kontrol edilemeyen parametrelerdir. Kontrol edilebilen parametreler-delme ve patlama geometrisi; delik çapı, delik yeri, delik eğimi, delik boyu, delik düzeni, dilim kalınlığı, delikler arası mesafe, basamak aynası şekli, basamak yüksekliği, basamak eğimi, sıkılama, delik taban payı, atım grubu boyutları, yemleme, ateşleme ve gecikme süresi gibi parametrelerdir. Kontrol edilemeyen parametreler-kayaç birimlerinin madde ve kütle özellikleri; kayaç dayanımları, kütlesel olarak sağlamlık derecesi, kayaç sertliği, su durumu ve hava şartları gibi parametrelerdir. Delme-patlatma çalışmasında çok sayıda parametrelerin mevcut olması nedeni ile optimum şartların elde edilmesi oldukça zor bir durumdur. Ancak, yapılacak analitik çalışmalar sonucunda, optimuma en yakın değerleri elde etmek çalışma yapılan işletme açısından faydalı sonuçlar üretilmesine katkıda bulunabilir. Yapılan bu çalışmada öncelikli olarak literatürde yer alan delik delme ve patlatma sistemleri incelenmiş ve Bölüm 2’de sunulmuştur. Bölüm 3’de delme-patlatma tasarım parametrelerinin analizi yapılarak performans değerlendirilmesinde kullanılan yöntemler sunulmuştur. Bölüm 4’de Garp Linyitleri İşletmesi’nde (G.L.İ.) delme-patlatma işlerinin optimizasyonu için saha çalışmaları ve analitik çalışmalar sunulmaktadır. Öncelikli olarak G.L.İ.’de mevcut işletme sistemi etüdü yapılmıştır. Daha sonra, çalışma yapılan bölgeye ait formasyonların jeomekanik özellikleri tespit edilerek hali hazırda yürütülen delme ve patlatma işlerinin yerinde ayrıntılı etüdü gerçekleştirilmiştir. Mevcut delme-patlatma tasarım parametrelerinin literatürde önerilen formüllerden yararlanılarak elde edilen sonuçlarla uygunluğunu araştırmak için analitik çalışmalar yapılmıştır. Gerek yerinde yapılan gözlemlerde ve gerekse analitik çalışmalar sonucunda, işletmede delme-patlatma işlerinin iyileştirilmesi amacıyla sistematik denemeler gerçekleştirilmiştir. Literatürde bulunan delme-patlatma optimizasyonu için önerilen formüllerden yararlanılarak 7 adet ön tasarım modeli belirlenmiş olup, bu doğrultuda denemeler gerçekleştirilmiştir. Sonuçların irdelenmesi için önerilen performans analiz yöntemleri (patar sayım yöntemi, ikincil atımlarda patlayıcı tüketimi, ekskavatör yükleme performans analizi ve boyut dağılım analizleri) kullanılarak değerlendirmeler yapılmıştır. Bu denemelerde ekskavatör yükleme performans analizi ve boyut dağılım analizlerinin bir paralellik gösterdiği tespit edilmiştir. İşletmedeki mevcut delme-patlatma tasarımı ve deneme yapılan 7 durum için de ayrıntılı delme-patlatma maliyet analizleri yapılarak sonuçlar sunulmuştur. Delme-patlatma maliyetleri yanında kazı-yükleme ve nakliyat maliyetlerinin de analizi yapılarak çalışma yapılan işletme için optimum durum tespit edilebilir. Şüphesiz; çok parametreli ve kompleks bir proses olan delme-patlatma tasarımı ve optimizasyonunda daha kapsamlı çalışmalar yapılarak elde edilen sonuçların desteklenmesi gerekir.

Generally the excavation in rock and ore benches are carried out by drilling-blasting method for open pit mining. For such purpose, drilling-blasting, excavation-loading and transportation works are needed to be carried out in respective order. Improper drilling-blasting designs not only affect their own costs negatively but also cause troubles in the following excavation-loading and transportation works, leading to decreased productivity and increased costs. Hence, drilling and blasting works need to be assessed together with excavation, loading and transportation works as a whole. In order to reduce costs of drilling-blasting activities, large pieces of debris created due to a random drilling-blasting design will affect excavation, loading and transportation costs and thus shall cause an increase in overall costs. Various parameters affect the design of drilling-blasting. Whilst some of these parameters can be controlled the others cannot be. Parameters that can be controlled are the drilling and blasting design parameters ( hole diameter, hole location, hole inclination, hole length, burden, drilled spacing, shape of bench wall, bench height, bench inclination, stemming, subdrilling, dimensions of blasting group, primer blasting elements, ignition and delay time). Parameters that can not be controlled are rocks features and mass characteristics ( rock strength, mass characteristics, rock hardness, water condition and atmospheric conditions). Due to the number of parameters involved in drilling-blasting task, it is extremely difficult to obtain optimum conditions. However, following analytical studies performed, obtaining values at the closest proximity to optimum may contribute to production of results that are beneficial on enterprise’s account. Firstly in this study, drilling and blasting systems existing in literature have been sought, and the conclusions were presented in Section II. In Section III, design parameters of drilling-blasting have been analyzed and methods that are used to determine these parameters were presented. In Section IV, the field studies and analytic studies for optimizing drilling-blasting tasks in Garp Lignite Enterprise (G.L.İ.), these studies were presented. First of all a research was carried out regarding existing operating system in G.L.İ. Afterwards, geo-mechanical features of formations of the study area had been determined and on-site experiments of drilling-blasting parameters have been performed. Analytical studies regarding the compliance of existing drilling-blasting design parameters to those given in literature has been carried out using data of G.L.İ. As a result of on-site observations as well as analytical studies, systematic experiments had been performed in order to improve drilling-blasting works in G.L.İ. Making use of formulas regarding drilling-blasting optimizations readily proposed in literature, 7 different preliminary design models have been determined and the experiments are carried out to that direction. Assessments are carried out by using proposed performance analysis methods (boulder count methods, explosive consumption in secondary blasting, excavator loading performance analysis, size distribution analysis) in order to study the results thoroughly. In these experiments it is determined that the excavator loading performance analysis and size distribution analysis denote a great parallelism. There are also drilling-blasting cost analysis and their results for current drilling-blasting design and 7 other cases examined. As well as the analysis for drilling-blasting costs, those for excavation loading and transportation costs are needed to be carried out and then the optimum state for the operations can be determined. With no doubts, more detailed and complex studies must be performed in order to support the results of this study regarding drilling-blasting design that is a multi-parametered and a rather complex process.