Türkiye'deki bazı açık işletmelerde patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının kaya kütle ve malzeme özellikleri ile ilişkilerinin araştırılması
Investigation of the relations between rock mass and material properties and blast induced ground vibrations in some surface mines in Turkey
Yazar: MEHMET KÜRŞAT DİLMAÇ
Danışman: PROF. DR. KAZIM GÖRGÜLÜ
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: 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:
Patlatma işlemi sonucunda oluşan enerjinin bir kısmı kayacın parçalanmasında sönümlenirken, sönümlenmeyen kısmı da patlatma kaynağından dışarıya doğru sismik dalgalar halinde yayılmaktadır. Yer sarsıntısı ve ilişkili hasarların değerlendirilmesi için en yaygın kullanılan parametreler frekans ve tepe parçacık hızıdır. Genellikle patlatma kaynaklı yer sarsıntıları patlatma şok büyüklüğü ve sönümlenme büyüklüğü gibi iki önemli parametre ile modellenmektedir. Geliştirilen ölçüme dayalı denklemler incelendiğinde, patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının oluşum ve gelişiminde etkili olan/olabilecek diğer unsurlar saha sabitlerinin üzerine yüklenmekte ve bazen bu durum belirsizlik miktarını arttırabilmektedir. Farklı formüller aynı kazı yeri için, gecikme başına şarja karşı emniyetli tepe parçacık hızının farklı değerlerini vermektedir. Diğer yandan, patlatma sahasındaki kaya kütle ve madde özelliklerinin sürekli değişken yapıda olması nedeniyle patlatma kaynaklı yer sarsıntıları yönlere bağlı olarak değişim göstermektedir. Patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının oluşum modellemesinde saha sabitlerinin kaya kütle ve madde özelliklerine dayandırılarak tespit edilmesi bu etkilerin kontrolünü de kolaylaştıracaktır.
Bu çalışmada; patlatma işleminin ortaya çıkardığı en önemli çevresel etkilerden birisi olan patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının oluşum ve gelişiminde kaya kütle ve malzeme özelliklerinin etkileri belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının oluşum ve gelişimi üzerinde etkisi olabilecek kaya kütle özellikleri, her bir atımdaki patlatma geometrisi, uygulama büyüklükleri gibi unsurlar belirlenerek ölçülen yer sarsıntısı değerleri ile ilişkilendirilmiş ve bu parametreleri de içine alan modeller oluşturulmuştur. Saha ölçümleri EÜAŞ Kangal Kömür, Eti Maden Bigadiç Bor ve Eti Maden Kırka Bor, TKİ Çan Kömür ve TKİ Tunçbilek Kömür Açık işletmeleri'nde gerçekleştirilmiştir. Tüm sahalarda elde edilen veriler birlikte değerlendirildiğinde yer sarsıntısı davranışlarında bölgeler bazında ve yönsel olarak belirgin değişimlerin olduğu, RMR (%) değeri azaldıkça saha sabitlerinin de azaldığı belirlenmiştir. Bu kapsamda yapılan saha ölçümleri genel bir değerlendirmeye tabi tutulmuş ve saha sabitleri ile RMR (%) arasında anlamlı ve kabul edilebilir ilişkiler (R2=0,66-0,69) elde edilmiştir.  Patlatma kaynaklı yer sarsıntılarının tepe parçacık hızı ve frekans değerlerini tahmin etmek için ANFIS, genetik algoritma ve çoklu regresyon analizleri ile modelleme çalışmaları yapılmış, oluşturulan modellere verilen giriş parametreleri tamamen patlatma tasarım parametreleri ve arazide doğrudan ölçülebilen verilere dayandırılmıştır. ANFIS ile seçilen modellerde oldukça yüksek korelasyonlu ilişkiler (R2=0,9987-0,9996), genetik algoritma ile seçilen modellerde yüksek korelasyonlu ilişkiler (R2=0,82-0,95) elde edilirken çoklu regresyon analizlerinde düşük seviyede (R2=0,19-0,53) ilişkiler elde edilmiştir.

Abstract:
While some portion of the energy produced in the end of blasting activity is used for rock fragmentation, the remaining part propagates away from the blasting center in form of seismic waves. The most common parameters for the evaluation of ground vibration and relating hazards are frequency and peak particle velocity. In general the blast-induced ground vibrations are modeled using two important parameters called blasting shock magnitude and attenuation magnitude. As the equations developed on the basis of measurements are looked into, the other basic components affecting the blasting–induced ground vibrations are being charged on the site constants. This situation increases the uncertainty from time to time. For the same excavation site different equations indicate different values of safe pick particle velocities on the basis of equal charge pro blasting delay time. On the other side, blasting-induced ground vibrations undergo a change dependent on the directions due to changing of rock mass properties in the blasting site. The determination of site constants on the basis of rock mass properties will facilitate to check in cases of blasting-induced ground vibration modeling. 
This research work deals with the determination of rock mass properties effects in the occurrence and development of blast-induced ground vibrations which is one of most important environmental result. In this regard, several models which comprise the effects of the rock mass properties on blasting-induced ground vibrations, blasting geometry of every shot, and operational parameter magnitudes have been developed and evaluated. The site measurements have been carried out in EÜAŞ (Electricity Generation Company) Kangal Coal Mine, Eti Mine Bigadiç Boron Open Pit, Eti Mine Kırka Boron Open Pit, TKİ Çan Coal Mine and TKİ Tunçbilek Coal Mine. There is to be seen definite directional changes in the behavior of the ground vibrations are obtained from all sites are evaluated together. In this regard it is seen that site constants diminishes as the RMR-percent value decreases. The site measurements in this context have been undergone to a general evaluation and some definite relations have been determined between site constants and RMR-percent (R2=0,66-0,69). In order to estimate pick particle velocities and frequency values of the blast-induced ground vibrations, the modeling works have been carried out using adaptive neuro fuzzy inference system, genetic algoritm and multivariate regression analysis. The input data are based upon solely blasting design parameters and the measurements on the site. As the models based on ANFIS show highest correlations (R2=0,9987-0,9996), genetic algoritm show higher correlations (R2=0,82-0,95) the correlations on the basis of regression analysis lower relating values (R2=0,19-0,53).