Tavan kömürü göçertmeli uzunayak yönteminin sayısal modellenmesi
Numerical modelling of longwall top coal caving
Yazar: NAZMİ ERHAN YAŞITLI
Danışman: PROF.DR. BAHTİYAR ÜNVER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Kömür madenciliği = Coal mining ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Uzunayak yöntemi = Longwall method

Özet:
TAVAN KÖMÜRÜ GÖÇERTMELİ UZUNAYAK YÖNTEMİNİN SAYISAL MODELLENMESİ Nazmi Erhan YAŞITLİ Hacettepe Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Maden işletme Anabilim Dalı ÖZ Kalın kömür damarlarında uygulanan, tavan kömürünün ayak arkasından göçertilerek üretilmesi ilkesine dayanan uzun.ayaklarda, üretim verimini etkileyen en önemli parametre, tavan kömürünün etkin bir şekilde göçertilmesidir. Tavan kömürü ayak arkasından akıtılırken, kömürün bir kısmı göçüğe karışma neticesinde üretilememekte, aynı zamanda kazanılan kömür içerisine de tavan taşı karışarak kömürün seyrelmesine, rezerv kazanım oranının azalmasına ve dolayısıyla üretim veriminin düşmesine neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, arakatlı göçertme yöntemi uygulanan Garp Linyitleri İşletmesi (GLİ) Ömerler Yeraltı Ocağı M3 panosunun, sonlu farklar ilkesine göre çalışan FLAC3D programı kullanılarak üç boyutlu modeli oluşturulmuştur. İlk olarak kömür tabanındaki uzunayağın ilerletilmesine bağlı olarak ayak çevresinde oluşan ikincil gerilmelerin değerleri belirlenmiştir. Daha sonra, üretimin en önemli aşaması olan tavan kömürünün göçertilmesi ve kalkan tahkimat ünitesi oluğundan akması modellenmiştir. Yapılan modelleme çalışmaları sonucunda, uzunayak çevresinde oluşan en büyük düşey gerilmelerin, ayağın 7 metre ilerisinde meydana geldiği belirlenmiş; uzunayak, başlangıç noktasından yaklaşık 200 metre ilerleyinceye kadar gerilme değerlerinin arttığı, bu mesafeden sonra ise yaklaşık sabit kaldığı gözlenmiştir. Modelleme çalışmaları sonucundan elde edilen sonuçlar, ayağın 1,5-2 metre yukarısında yer alan tavan kömürünün, ya kırılmadığı ya da iri bloklar halinde kırılıp, kalkan tahkimat ünitesi oluklarını tıkadığı belirlenmiştir. Kömür seyrelmesinin azaltılarak, rezerv kazanım oranının ve verimliliğin artırılmasının, ancak tavan kömürünün olabildiğince düzgün dağılımlı parçalar halinde kırılması ve iyi göçertilmesi halinde sağlanacağı belirlenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, tavan kömürünün sınırlarında, çatlaklandırma patlatmasının yapılması ve tavan kömürünün kalkan tahkimat ünitesi oluğundan sıralı ve dilimler halinde akıtılarak üretilmesine dayanan yeni bir üretim stratejisi önerisinde bulunulmuştur. ANAHTAR KELİMELER: Kalın kömür damar madenciliği, akma modellemesi, sayısal modelleme, FLAC3D programı Danışman: Prof. Dr. Bahtiyar ÜNVER, Hacettepe Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Maden İşletme Anabilim Dalı

Abstract:
NUMERICAL MODELLING OF LONGWALL WITH TOP COAL CAVING Nazmi Erhan YAŞITLI Hacettepe University, Department of Mining Engineering, Mining Division ABSTRACT Effective caving of top coal is the most critical factor in maintaining an efficient production in Iongwall with top coal caving method. During production of the top coal by caving, considerable amount of coal may be left in the goaf and in addition, the produced coal may be diluted with rock, consequently, decreasing the extraction ratio and production efficiency. In this study, numerical studies associated with numerical modelling of M3 Iongwall panel at Ömerler Underground Mine has been carried out. Firstly, the Iongwall panel was modelled by using a software called FLAC3D, developed based on finite difference technique. Secondary, the induced stresses developing around the Iongwall face have been determined as a function of the advancing face located at the bottom of the thick coal seam. Finally, the most critical step of production, that is top coal caving the through frames of shields has been modelled. The results obtained from modelling studies reveal that the highest vertical stress takes place at 7 meters in front of the face and the magnitude of stresses increases up to a distance of 200 meters away from starting line of the Iongwall face panel and stays almost constant after this point. The results obtained from modelling studies are in good agreement with observations carried out in the mine, in a way that, the coal located at 1.5-2 meters above the face either not caved freely or caved in the form of large blocks, obstructing the windows of shields. It has been determined that in order to decrease dilution and to increase the extraction ratio and efficiency of the operations, the top coal must been caved in good control and must be cracked in as uniformly sized pieces as possible. To achieve this goal, a new production strategy, incorporating a new method of blasting for uniformly cracking the top coal slice, prior to caving, and a new coal drawing sequence from windows at roof of shields, have been suggested. Keywords: Thick coal seam mining, modelling of top coal flow, numerical modelling, the software of FLAC3D Supervisor: Prof. Dr. Bahtiyar ÜNVER, Hacettepe University, Department of Mining Engineering, Mining Division