Kayaçların delinebilirliğine etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of the parameters on affecting rocks drillability
Yazar: ÇAĞRI ALDI
Danışman: DOÇ. DR. OLGAY YARALI
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Delme makinalarından (elektro hidrolik ve jumbo deliciler) beklenen yararlara ulaşabilmek için, bu makinaların delinecek kayaçların özelliklerine ve yapılacak delme işleminin amacına uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Bu nedenle, delme makinalarının seçilmesinden ve uygulanmasından önce, kayaçların delinebilirlik ve aşındırıcılık özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Delinebilirlik ve aşındırıcılık indeks deneyleri için çok fazla yöntem ve standart geliştirilmiştir. Her bir deney yöntemi için özel ekipmanlar gerekmektedir. Bu deneyler sonucunda elde edilen değerlere bağlı olarak, kayaca uygun delme makinası tipi seçilebilmekte ve makina performansı (ilerleme oranı, keski tüketimi) önceden belirlenebilmektedir. Ancak, delinebilirlik ve aşındırıcılık deneyleri için geniş kapsamlı laboratuar olanaklarına gereksinim duyulmaktadır. Bu olanakların elde bulunmadığı durumlarda, kayaç delinebilirliğinin ve aşındırıcılığının tahmini ve makina seçimi için bazı deneysel tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu modellerin oluşturulması sürecinde mineral bileşimi, kayaç dokusu kavramlarını içeren birçok petrografik kayaç özelliklerinin yeterince dikkate alınmadığı belirlenmiştir. Bu nedenle, bazı petrografik kayaç özelliklerini dikkate alan delinebilirlik modellerinden elde edilen sonuçların uygulamada elde edilen değerlerden farklı olduğu görülmüştür. Ayrıca, kayaç aşındırıcılığında sadece çimentolaşma derecesini ve kuvars içeriğini dikkate alan modellerin, bazı dokusal ve bileşimsel kayaç özelliklerini dikkate almadıkları için, mekanik delme işlemi açısından kayaç aşındırıcılığını ifade etmek konusunda yeterli olmadıkları anlaşılmıştır. 

Bu çalışmada, kayaçların delinebilirliklerine etki eden faktörler incelenecektir. Bu amaçla, seçilen çeşitli kayaç türleri (sedimanter, magmatik, metamorfik) üzerinde, dayanım (tek eksenli basınç ve dolaylı çekme) ve aşındırıcılık deneyleri yapılacaktır. Kayaç delinebilirliğinin değerlendirilmesinde, delme oranı indeksi parametreleri (kırılganlık, S20 ve Sievers minyatür delme deneyi, SJ) dikkate alınacaktır. Kayaç aşındırıcılığı, Cerchar aşınma indeksi ve Norveç aşınma indeksi deneyleriyle belirlenecektir.

Abstract:
In order to gain the benefits offered by drilling machines (elektro hydrolic and jumbo drilling), it is necessary to select these machines considering the properties of rock material to be drilled and the purpose of the drilling operation to be performed. Therefore, prior to selection and application of drilling machines, it is compulsory to assess the drillability and abrasivity properties of rocks. A wide variety of dillability and abrasivity index test procedures has been developed. Each test method requires specialized equipments. Depending on the values obtained from these tests, it is possible to select the type of the drilling machine and to determine previously machine performance (penetration rate, tool consumption). However, drillability and abrasivity tests require complicated laboratory facilities. In cases where these facilities are not available, some empirical models are used for prediction of drillability and abrasivity properties of rocks and for machine selection. It is determined that some petrographic rock properties such as, mineral composition, rock texture are not taken into account in these models sufficiently. Therefore, it is understood that the results obtained from drillability models including some petrographic rock properties differ from those measured in the field. Additionally, models considering the degree of cementation and quartz content alone, suffered from indicating degree of rock abrasivity in terms of mechanical drilling due to lack of some textural and compositional rock properties.

In this study, the effects of parameters on drillability of rock will be investigated. For these purposes, strength (uniaxial compressive strength, UCS and tensile strength, BTS) and abrasivity tests will be performed on some selected rock type (sedimentary, igneous, metamorphic) specimens. The assessment of rock drillability will be based on the drilling rate index parameter (Brittleness value,S20 and Sievers miniature drill test, SJ) Cerchar abrasivity index (CAI) and Norwegian Abrasion Value (AV) will be employed for the assessment of rock abrasivity.