Avdan kömür sahası özelinde çok damarlı kömür kaynaklarının modellenmesi

Abstract

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.