Kayaç kesilebilirliğinin tayini için düşey kayaç kesme setinin geliştirilmesi
Development of vertical rock cutting rig for rock cuttability assessment
Yazar: SERDAR YAŞAR
Danışman: PROF. DR. ALİ OSMAN YILMAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Galeri kazısı = Gallery excavated ; Mekanik kazıcılar = Mechanical excavator ; Yer altı kazıları = Underground excavations ; Yer altı kömür madenleri = Underground coal mines ; Yer altı madenciliği = Underground mining ; Özgül kazı enerjisi = Spesific digging energy

Özet:
Mekanize kazı delme-patlatma yöntemine göre başta yüksek kazı hızı olmak üzere
birçok avantaj sunmaktadır. Ancak, bu hızların yakalanabilmesi için kazı makineleri
kazılacak formasyona uygun olarak seçilmelidir ve kazı hızları önceden kestirilmelidir. Bu
amaç için kullanılan en doğru yöntem kaya kesme deneyleridir. Kaya kesme deneylerinin
birçok üstünlüklerine rağmen birtakım eksiklikleri bulunmaktadır. Bu eksikliklerin başında
çok az sayıda araştırma merkezinde bulunmaları gelmektedir. Bundan dolayı, araştırmacılar
farklı tasarımlarda deney düzenekleri geliştirmeye çalışmışlardır. Bu çalışmada, hemen
hemen her kaya mekaniği laboratuvarında bulunan hidrolik test makinelerine bir eklenti
olarak tamamen taşınabilir, sökülüp/takılabilir ve seri üretime uygun, düşey kayaç kesme
seti (DKKS) geliştirilmiştir. DKKS ile kontrolsüz ve kontrollü kaya kesme deneyleri
gerçekleştirilmiştir. En çok tekrar üretilen ve kullanılan kaya kesme deneyi olan küçük
boyutlu kesme deneyi (karot kesme deneyi), DKKS ile gerçekleştirilmeye çalışılmıştır. Buna
ek olarak, konik ve radyal keskiler ile kaya kesme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen
tüm kuvvet değerleri teorik modeller ile karşılaştırılmıştır. Son olarak da iki adet kollu galeri
açma makinesinin kazı hızları DKKS ile kestirilmeye çalışılmıştır ve sonuçlar tartışılmıştır.
Tüm laboratuvar ve arazi çalışmalarının sonucunda, DKKS ile kaya kesme deneylerinin,
rutin bir kaya mekaniği deneyi gibi, başarılı bir biçimde yapılabileceği görülmüştür.

Abstract:
Mechanical excavation presents many advantages over drill & blast tunnelling,
especially higher excavation rates. However, these machines should be selected suitable to
relevant rock formation and cutting rates of these machines should be estimated as well.
Rock cutting tests are regarded as the best options for this purpose. Even though these tests
have superiorities, they suffer from certain drawbacks such as being available in very limited
research centers. Therefore, a number of researchers tried to develop alternative cutting
testing arrangements. In this study, a new rock cutting testing equipment, vertical rock
cutting rig (VRCR) was developed which is mobile, mountable/demountable and ready for
mass production, and VRCR is designed as an attachment to hydraulic press machines which
can be found approximately in every rock mechanics laboratory. Controlled and
uncontrolled cutting tests were carried out with VRCR. Most used and reproduced testing
arrangement, small scale rock cutting test (core cutting test) was realized with VRCR. In
addition to this, conical and radial picks were used for cutting tests. All cutting forces
obtained from cutting tests were compared with theoretical models. Finally, cutting rates of
two roadheaders were predicted with using VRCR. In the light of the results of experimental
campaign and field studies, it has been shown that rock cutting tests can be performed in
VRCR successfully as a routine rock mechanics test.