Yeraltı kömür ocakları merkezi gaz izleme sistemlerinde kullanılan sensörlerin ölçümlerinin ve konumlarının optimizasyonu: TTK Kozlu müessesesi
Analysis of accuracy of sensor readings and locations in gas monitoring networks in underground coal mines: TTK Kozlu colliery
Yazar: YUSUF AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. KEMAL BARIŞ
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Dünyada olduğu gibi ülkemizde de yeraltı taşkömürü ve linyit ocaklarının zararlı gaz konsantrasyonları ile hava hızı gibi fiziksel özellikler sensörler ile izlenmekte, elde edilen veriler anlık olarak merkezi gaz izleme istasyonuna iletilmekte ve ocağın durumu ile ilgili değerlendirmeler yapılabilmektedir. Yeraltı kömür ocaklarında gazların izlenmesinde esas olan, sensörlerin ocak içinde doğru noktalarda ve sensörlerin bulunduğu kesit alanı içinde doğru şekilde konumlandırılmalarıdır. Bu kapsamda bu çalışma; Türkiye Taşkömürü Kurumu (TTK) Kozlu Müessese Müdürlüğü yeraltı kömür ocaklarında sensör değerlerinin ve konumlarının doğruluğunun belirlenmesini amaçlamaktadır. 

Çalışma kapsamında, TTK Kozlu Müessesesi'ne ait ocaktaki İncirharmanı Kuyu -425 bağlantı galerisi, -425/927 galerisi ve -630 Doğu galerisinde çeşitli noktalarda metan (CH4), konsantrasyonu ve hava hızını ölçmeye yönelik olarak manuel ölçümler gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar sensör verileriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, bu noktalarda hava yoğunluğundaki değişimleri gözlemek amacıyla bağıl nem, sıcaklık ve atmosferik basınç ölçümleri yapılmış ve ilgili hava yoğunlukları hesaplanmıştır.

Bunun yanı sıra, 12 m2 kesitli -485/09 Domuzcu Batı Taban'da metan sensörünün kesit içerisindeki doğru yerini tespit etmek amacıyla sensör yerlerini değiştirerek ölçümler gerçekleştirilmiş ve bu ölçümler sonucunda metan sensörlerinin böyle bir galeri kesiti içerisinde kesitin orta noktasına yakın ve tavandan 45-60 cm mesafede konumlandırılması gerektiği belirlenmiştir.

CO sensörünün kesit içerisindeki yerini tespit etmek amacıyla ocak içerisinde yapılan ateşlemelarden açığa çıkan CO konsantrasyonları 14m2 kesitli -560/490 galerisinde izlenmiş ve derin kotlara inildikçe CO sensörlerinin tavana yakın konumlandırılmalarının daha doğru sonuçlar vereceği tespit edilmiştir.

Ayrıca, çalışma kapsamında hava hızı sensörlerinin ölçüm doğrulukları manuel ölçümlerle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Hava hızı sensörlerinin her zaman manuel ölçümlerden düşük çıktığı gözlenmiş ve bu değerlerin normalize edilmesi için bir katsayı (1,25) hesaplanmıştır. Hava hızı sensörlerine yönelik yapılan uygulamada, hava hızı sensörlerinin galeri kesiti içerisinde hava miktarının en fazla olduğu bölgelerde konumlandırılmasının doğru olacağı görülmüştür. 

Bunların yanı sıra, çalışma kapsamında akü şarj istasyonlarında açığa çıkan H2 gazına yönelik ölçümler gerçekleştirilmiş ve TTK Kozlu Müessesesi'nde kullanılan sensör üst ölçüm değerlerinin (1000 ppm) artırılmasının gerektiği belirlenmiştir.

Abstract:
Harmful gas concentrations in underground lignite and hardcoal mines in Turkey, as in the world, are monitored via sensors, the instantaneous data obtained are sent to the gas monitoring station and evaluations can be made for the mine. Moreover, air velocity within the mine can also be monitored via sensors located in the mine. 	The main issue of monitoring gases in underground mines is that sensors must be located in correct locations in the mine as well as in the cross-sectional area where they are located. In this context, this study covers the preliminary results of a study initiated to determine the accuracy of the sensors and their locations in the mines of the Kozlu Colliery of Turkish Hardcoal Enterprise (TTK).

In the study, methane (CH4) concentrations and air velocity measurements were manually done within the certain locations İncirharmanı Shaft -425 connection drift, -425/927 drift and  -630 East drift and the obtained results were compared to sensor readings at the same locations. Moreover, in order to observe the changes in the air density, relative humidity, wet and dry bulb temperatures and barometric pressures were measured and corresponding air density values were calculated.

Furthermore, in order to determine the correct location of methane (CH4) sensor measurements were done in -485/09 Domuzcu drift having a 12 m2 cross-sectional area by changing the locations of the sensors. It was determined that methane sensors in such a gallery should be placed close to the midpoint of the section and 45-60 cm away from the roof. 

In order to determine the correct location of the CO sensor, CO concentrations resulted from the blasting operations in -560/490 drift having 14 m2 cross-sectional area were monitored and it was determined that CO sensors should be placed close to the roof as the mine gets deeper.

The accuracy of the air velocity sensors was also evaluated by comparing the sensor result to manual measurements done by an anemometer. It was observed that sensor readings were always lower than the manually measured values and a factor of 1.25 was proposed to normalize the sensor readings. In the practice towards air velocity sensors, it was acquired that air velocity sensors should be placed within the points in the cross-sectional area where air quantity is the highest.

Finally, measurements towards H2 emissions in battery charging stations of locomotives were performed and it was determined that upper detecting limits of H2 sensors should be increased.