Patlatma sahalarında farklı jeofizik yöntemler kullanılarak çevre kaya kütle özelliklerinin tespiti ve yer sarsıntısı analizlerinde kullanılabilirliği
Determination of rock masses properties using different geophysical methods and their usability for ground vibration analysis at blasting applications
Yazar: ARZU KOÇASLAN
Danışman: DOÇ. DR. KAZIM GÖRGÜLÜ ; DOÇ. DR. AYDIN BÜYÜKSARAÇ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering ; Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Açık maden ocakları = Open pit mines ; Açık ocak madenciliği = Open pit mining ; Delme patlatma sistemi = Drilling blasting system

Özet:
Patlayıcı karakteristikleri ve patlatma tasarım parametreleri dışında, patlama kaynaklı yer sarsıntılarının şiddetini önemli ölçüde etkileyen parametrelerden biri de çevre kaya kütle özellikleridir.  Bu özellikler yer sarsıntısının şiddetinin yönsel değişimine de sebep olabilmektedir. Bu nedenle patlatma sahaları civarındaki kaya kütle özelliklerinin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma patlatma sahalarında farklı jeofizik yöntemler kullanılarak çevre kaya kütle özelliklerinin tespiti ve yer sarsıntısı analizlerinde kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaca yönelik olarak, EÜAŞ Kangal Kömür, Eti Maden Bigadiç Tülü Bor, Eti Maden Kırka Bor ve TKİ Çan Kömür Açık işletmelerinde saha ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Kaya kütlenin fiziksel özellikleri belirlenmesinde, çok-kanallı yüzey dalgası (MASW) analizi ve sismik kırılma yöntemleri, düşey elektrik sondajı (DES) ve çok-elektrotlu özdirenç gibi farklı uygulamaları olan jeofizik yöntemleri kullanılmıştır. Patlatma atımlarının incelenmesinde 7 adet patlatma sarsıntı ve hava şoku ölçer ve 3 adet ivmeölçer cihazı kullanılmış ve elde edilen sonuçlar ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir.  





Sahalardaki patlatma parametreleri ile kaya kütlenin fiziksel özelliklerinin sürekli değişken yapıda olması nedeniyle, yapay sinir ağları ile yapılan modelleme çalışmalarında bu değişimleri ortaya koyabilen ve doğrudan ölçülebilen veriler baz alınmıştır. Modelleme çalışmalarında mesafe, gecikme başına patlayıcı madde miktarı, özdirenç, S-dalga hızı, P-dalga hızı, delik sayısı, delik boyu, sıkılama boyu, delikler arası mesafe ve dilim kalınlığı giriş parametresi olarak seçilmiştir. Yapay sinir ağları ile seçilen modellerde oldukça yüksek korelasyonlu ilişkiler (r2=0,82-0,98) elde edilirken çoklu regresyon analizlerinde düşük seviyede (r2=0,08-0,65) ilişkiler elde edilmiştir. Bu modellerden ve klasik değerlendirmelerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve yapay sinir ağlarının diğer yöntemlere göre daha güvenilir sonuçlar verdiği sonucuna ulaşılmıştır.  Ayrıca, ivme ve parçacık hız ölçümlerinden elde edilen tüm verilerden yararlanılarak Richter ölçeğine göre patlatmanın büyüklüğü ve enerjisi hesaplanmış, bu veriler parçacık hız değerleri ile ilişkilendirilmiştir.

Abstract:
Without considering the characteristics of explosive and the blasting design parameters the surrounding rock mass properties affects the magnitude of blast-induced ground vibration. These properties also cause the variability of the ground vibration magnitude. Due to the reasons mentioned above its quite important to determine the properties of surrounding rock mass characteristic. This research work has been carried out to determine the surrounding rock mass properties using geophysical methods and to evaluate the usability of ground vibration analyses to this end. Within the contents of this aim several measurements have been carried out in open pits the mining establishments as EÜAŞ (Electricity Generation Company) Kangal Coal Mine, Eti Mine Bigadiç Tülü Boron Open Pit and Eti Mine Kırka Boron TKI Çan Coal Mine.  To in order to determine the physical properties rock mass, Vertical electrical sounding, Electrical resistivity imaging (ERI), Seismic refraction imaging (SRI), and multi-channel surface wave analysis (MASW) have been used in carrying out of this research work. During the investigations of blasting shots seven blasting vibration seismograph and three accelerometer devices have been used the obtained results have been evaluated in detail.

Fields where blasting parameters and physical properties of the rock mass due to the continuously variable structure, modeling studies with artificial neural networks measured that changes and based on measured data directly. In modeling works was selected as the input parameter distance, maximum charge, per delay, number of holes, hole depth, stemming, spacing, burden, resistivity, P- and S- wave. As the models based on artificial neural network show higher correlations (r2=0,82-0,98), the correlations on the basis of regression analysis lower relating values (r2=0,08-0,65). The data derived from these models and classical evaluations indicate the fact that ANN gives more reliable results than the other methods. In addition to these all data obtained from acceleration and particle velocity measurement are used for the calculation of blasting magnitude and energy according to Richter scale. These data are correlated with particle velocity values.