Mikro sertliğin ve dokusal özelliklerin doğal taş kazılabilirliğine ve elmas boncuklu tel kesme makinelerinin seçimine etkisinin araştırılması

Abstract

Günlük hayatta doğal taş kullanımı sanayi, inşaat, sanat, gibi alanlarda her geçen gün artmakta ve üretim aşamalarının verimli ve etik bir şekilde gerçekleştirilmesi oldukça önem arz etmektedir. Doğal taş üretiminde yaygın bir şekilde kullanılan elmas boncuklu tel kesme makinelerinin performansı, tasarımı ve uygun bir şekilde kullanımı bu araştırmanın en önemli noktalarından biridir. Bu belirsizliği yüksek problemin çözümü için ise, doğal taşların mikro ve makro özellikleri ele alınmış ve basit çoklu doğrusal ve doğrusal olmayan çoklu regresyon modelleri kullanılarak tahmin modelleri üzerinde çalışmalar yürütülmüştür. Bu çalışma kapsamında, Marmara adası ve Afyon şehrine arazi gezileri düzenlenmiş olup, bu bölgelerde yer alan doğal taş ocaklarında anlık net kazı hızı (ANKH) ve boncuk tüketim oranı (BTO) için arazi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İTÜ Maden Mühendisliği bölümünde yürütülen ve TÜBİTAK tarafından desteklenen 112M860 ve 117M975 kodlu projelerde yer alan veriler ile birlikte elmas boncuklu tel kesme makinelerinin arazi verilerini ele almak adına metamorfik ve sedimanter olmak üzere iki farklı oluşum şeklini içeren veri tabanı yirmi beş farklı doğal taş ile oluşturulmuştur. On dört farklı fiziksel mekanik, mineralojik ve petrografik bağımsız değişkeni içeren deneyler ISRM ve ASTM standartları dahilinde gerçekleştirilmiştir. Doğrusal kesme deneyleri portatif doğrusal kesme deney seti (PLCM) ile standart kama keski ile yardımsız (etkileşimsiz) olarak gerçekleştirilmiş olup, metamorfik, sedimanter ve magmatik olmak üzere üç farklı oluşum şeklini içeren otuz dört ayrı doğal taş ile ikinci bir veri tabanı oluşturulmuştur. ANKH ve BTO arazi ölçüm sonuçları ile elde edilen bağımsız değişkenler ile basit, çoklu doğrusal ve doğrusal olmayan regresyon analizleri ile karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda bağımlı değişkenlerin tahmini için oluşum şekilleri ele alınarak metamorfik ve sedimanter için ayrı ayrı ve birlikte olmak üzere en iyi modeller istatistiksel güvenilirlik limitleri kapsamında sunulmuştur. Bunlarla birlikte, laboratuvarda doğal taş kazılabilirliği tahmini adına standart kama keski ile yardımsız olarak gerçekleştirilen deneylerde elde edilen spesifik enerji, normal ve kesme kuvveti değişkenlerinin tahmini için fiziksel mekanik, mineralojik ve petrografik değişkenler kullanılarak metamorfik ve sedimanter kökenli doğal taşlar ayrı ve metamorfik, sedimanter ve magmatik doğal taşlar birlikte olmak üzere istatistiksel yöntemler yardımı ile tahmin modelleri üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak, sürtünme prensibi ile kazı işlemini gerçekleştiren elmas boncuklu tel kesme makineleri ile farklı kazı prensiplerine sahip olan doğal taşlar üzerinde gerçekleştirilen doğrusal kesme deneyleri ve delme oranı indeksi (DRI) çalışmaları ile ANKH ve BTO arazi ölçümlerinin kestirimi üzerine de çalışmalar yürütülmüş olup, bu doktora tezi kapsamında son iki bölümde yer verilmiştir.