Maden ocaklarındaki iş makinesi operatörlerinin tüm vücut titreşimi ölçümleri ve değerlendirilmesi
Measurement and evaluation of whole-body vibration of mining machinery operators in mines
Yazar: TUĞBA DOĞAN
Danışman: PROF. DR. BÜLENT ERDEM
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 ocak madenciliği = Open pit mining ; Çok değişkenli istatistik = Multivariate statistic ; İnsan sağlığı = Human health ; İş güvenliği = Work safety ; İşçi sağlığı = Worker health

Özet:
Bu doktora tez çalışması kapsamında açık ve yeraltı maden işletmelerinde kullanılan farklı tip, model ve kapasitede toplam 262 adet iş makinesi operatöründen tüm-vücut titreşimi maruziyeti ölçümleri alınmış ve değerlendirilmiştir. İş makineleri arasında; kamyon, hidrolik terskepçe ekskavatör, dozer, yükleyici, greyder, elektrikli ekskavatör, titreşimli silindir, delici, hidrolik kırıcı, çekmekepçe ve döner kepçeli ekskavatör bulunmaktadır. TVT maruziyeti ölçümleri Sivas ve komşu iller ile batı Anadolu bölgesinde yer alan kamu ve özel sektör tarafından işletilen; kömür, agrega, mermer, alçı, demir, altın, kalsit, kil, kireçtaşı işletmeleri, yol inşaat şantiyeleri, cevher hazırlama tesisi, beton santrali ve hurda demir tesisi gibi 13 farklı işletme türünden alınmıştır.

Ölçümler, bir titreşim analizi paket programı kullanılarak iş makinelerinin bölümlendirilen çalışma evreleri üzerinden değerlendirilmiştir. Böylece tüm iş makinesi operatörlerinin genel ve evre bazında titreşim maruziyeti ayrı ayrı tespit edilebilmiştir. Operatör maruziyetleri titreşim ivmesi parametresi (A(8)) ve titreşim dozu parametresi (VDVTotal) göz önüne alınarak EU 2002/44/EC direktifi ile ISO 2631-1 (1997) ve BS 6841 (1987) standartları uyarınca değerlendirilirken; tüm vücut titreşimine insan vücudu tepkisini değerlendiren ISO 2631-5 (2004) standardı uyarınca da günlük eşdeğer basınç dozu (Sed) parametresi en kötü değer ekseni üzerinden değerlendirilmiştir. Tüm iş makinelerinin operatör koltuğunda net kayıt evresinde kaydedilen titreşim değerlerinin ortalamaları bazında dozerler en yüksek titreşim maruziyetine neden olurken, çekmekepçelerin en düşük titreşim maruziyetine yol açtığı belirlenmiştir.

Tüm vücut titreşimine insan vücudu tepkisini değerlendiren ISO 2631-5 (2004) standardı uyarınca günlük eşdeğer basınç dozu (Sed) parametresi en kötü değer ekseni ölçütüne göre dozerler, yükleyiciler, hidrolik kırıcılar, titreşimli silindirler ve hidrolik terskepçe ekskavatörler orta düzeyde, diğer araçlar düşük düzeyde sağlık riski bölgesinde yer almıştır. Bu ölçüte göre hiçbir iş makinesi grubu yüksek sağlık riski bölgesinde değildir. Vektör toplamı ölçütüne göre ise hidrolik kırıcılar yüksek; dozerler, yükleyiciler, greyderler, titreşimli silindirler ve hidrolik terskepçe ekskavatörler orta; kamyonlar, DKEler, elektrikli ekskavatörler, deliciler ve çekmekepçeler düşük sağlık riski bölgesinde yer almıştır. Sed ile operatörün yaşı ile tecrübesine bağlı azalan güç durumunu dikkate alan R faktörü en kötü değer ekseni ölçütüne göre tüm iş makinesi grupları düşük risk bölgesinde yer almıştır. Vektör toplamı ölçütüne göre ise yalnızca hidrolik kırıcılar orta risk bölgesine sıçrarken, diğer tüm iş makinesi grupları düşük risk bölgesinde kalmıştır.

Ayrıca ölçüm süresince iş makinelerinin iş döngülerini temsil edecek şekilde kayıt alınarak evrelerin ayrı ayrı titreşim ivmesi, dozu ve eşdeğer basınç dozu değerleri de hesaplanmıştır. 11 farklı iş makinesi türünün kapasitesi, modeli, türü vb. değişkenlerle operatörlere ait bilgiler de kaydedilmiş ve SPSS® paket programı kullanılarak, çoklu karşılaştırma analizlerinde değerlendirilmiştir. Tek ya da çok değişkenli varyans analiziyle yapılan karşılaştırma sonuçlarına göre hafif iş makinesi operatörleri ağır iş makinelerine göre daha yüksek düzeyli titreşime maruz kalmıştır. İşletme koşulları, üzerinde hareket edilen zemin ya da işlenen malzeme özellikleri TVT maruziyetini etkilemektedir. En yüksek titreşim ivmesi dikey Z ekseninden gelmiştir.

Abstract:
Within the scope of this doctoral thesis, whole-body vibration exposure measurements were taken and evaluated from the operators of 262 mining machines of different types, models and capacities used in open-pit and underground mines. Among the machines; trucks, hydraulic backhoe excavators, dozers, loaders, graders, electric excavators, vibrating rollers, drills, hydraulic breakers, draglines and bucket wheel excavators can be mentioned. The whole-body vibration exposure measurements were taken from 13 different mine and plant types operated by the state and private sectors in the Sivas and neighboring provinces and in western Anatolian region. The mines include the following: coal, aggregate, marble, gypsum, iron, gold, calcite, clay, limestone; road construction sites, ore preparation and ready-mix concrete plants and scrap iron plant.

The measurements were evaluated through the work cycle phases of the machines by using a vibration analysis package program. Thus, the general and phase-based vibration exposure of all machine operators could be determined separately. Operator exposures were evaluated over the worst-case axis in accordance with the EU 2002/44/EC directive, ISO 2631-1 (1997) and BS 6841 (1987) standards by taking into account the vibration acceleration parameter A(8) and the vibration dose parameter VDVTotal. Likewise, the daily equivalent pressure dose (Sed) parameter with which the human body response to whole-body vibration is evaluated, was assessed in accordance with the ISO 2631-5 (2004) standard over the worst-case axis for all mining machines. Based on WBV averages recorded on operator seat during the net recording phase for all mining machines, dozer operators were exposed to the highest level of vibration while those of draglines exposed to the lowest level.

For the worst-case axis criterion, in accordance with the Sed parameter of ISO 2631-5 (2004) standard dozers, loaders, hydraulic breakers, vibratory rollers and hydraulic backhoe excavators are at the medium health risk zone, while other mining machines fall into the low health risk zone. According to this criterion, no group of mining equipment is in the high health risk zone. For the vector total criterion, hydraulic breakers fall into high health risk zone; dozers, loaders, graders, vibrating rollers and hydraulic backhoe excavators rank among the medium health risk zone and trucks, bucket-wheel excavators, electric excavators, drills and draglines fall within the low health risk zone. For the worst-case axis criterion, in accordance with the R parameter of ISO 2631-5 (2004) standard all mining machine groups are situated in the low-risk zone. For the vector sum criterion however, hydraulic breakers leap to the medium risk zone while all other machine groups are left in the low health risk zone.

The measurements were recorded based on the stages of work cycle of the mining machines. Thus vibration acceleration, vibration dose, equivalent pressure dose and risk factor values could be calculated by phase. The information regarding capacity, model and type of 11 different types of mining machines along with those of operators were utilized in multiple comparison analyses with the SPSS® package. Results of univariate or multivariate analysis of variance reveal that operators of lighter mining machines have been subjected to higher levels of vibration compared to those of heavy mining machines. The operating conditions, the ground or the properties of the material were affecting the WBV exposure. The highest vibration acceleration was from the vertical Z axis.