Yeraltı üretim yöntemi seçiminde yapay sinir ağları ve oyun teorisinin kullanılabilirliğini araştırılması
The investigation of using artificial neural networks and game theory on underground mining method selection
Yazar: MERİÇ CAN ÖZYURT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULKADİR KARADOĞAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Yeraltı maden rezervlerinin tükenebilir olması göz önünde bulundurulduğunda; emniyet ve ekonomiklik şartlarını yerine getirebilen, en uygun üretim yönteminin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Yöntem seçimi hususunda verilebilecek yanlış bir karar, madencilik faaliyetlerini olumsuz etkileyebilir ve büyük maddi kayıplara neden olabilir.

Birçok araştırmacı, yöntem seçimi üzerine çalışmalar yapmıştır. İlk çalışmalarda, seçim ölçütleri ile üretim yöntemleri ayrı ayrı kümelendirilmiş, bu nedenle de birçok özel duruma karşı cevapsız kalınmıştır. Sonraki yıllarda, bu özel durumlara karşı çözüm üretebilmek için uzman sistemler ve çok kriterli karar verme teknikleri kullanılmıştır. Ancak, bu tekniklerin kullanılmasıyla uzman görüşlerinden kaynaklı hataların oluşabileceği, neden-sonuç ilişkisine dayalı çözüm üretebilen tekniklerin önemini arttırmaktadır. 

Mevcut seçim tekniklerinin çözüm sunması için, gerekli ölçütlerin tamamının bilinmesine bağlıdır. Bir başka deyişle, ihtiyaç duyulan ölçütlerden biri veya birkaçının bilinmediği koşullarda, ilgili teknikler çözüm üretememektedir. Bununla birlikte, teknolojik gelişmeler ve bilimsel/sektörel çalışmalarda elde edilen yeni bulgular, birçok seçim ölçütünü ve bunlara uygun üretim yöntemlerini değiştirmektedir. Bunun sonucunda, mevcut seçim teknikleri bugünün koşulları yerine, geliştirildiklerin dönemin koşullarına göre çözüm üretmektedir. 

Bu tezin amacı; bir yeraltı üretim yöntemi seçim modelinin geliştirilmesinde yapay sinir ağları ve oyun teorisinin kullanılabilirliği araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda; yatak ve kaya kütlesi özellikleri, çevresel faktörler ve havalandırma koşulları değerlendirilerek, bir yeraltı madeni için emniyet şartını sağlayabilen üretim yöntemlerini belirleyebilen bir yapay sinir ağları modeli geliştirilmiştir. Yapay sinir ağlarının belirlediği yöntemler arasından, emniyet ve ekonomiklik şartlarının pazarlık etmesinin simüle edildiği ültimatom oyunu ile en uygun üretim yöntemi seçilmiştir.

Tezin sonucunda; bilgide eksiklik olması durumunda tahminler yapabilen, eğitimde süreklilik sağlandığı takdirde teknolojik gelişmeleri ve bilimsel/sektörel çalışmalarda elde edilen yeni bulguları takip edebilecek, tüm seçim ölçütlerinin değerlendirildiği ve literatüre dayalı çözümler sunan bir yeraltı üretim yöntemi seçim modeli geliştirilmiştir. 

Bu tez kapsamında elde edilen bulgular ışığında, yapay sinir ağları ve oyun teorisinin, yeraltı üretim yöntemi seçiminde kullanılabilir olduğu ortaya konmuştur.

Abstract:
Considering that the underground mine reserves are exhaustible it is of great importance to determine the most suitable mining method that can fulfill the safety and economical conditions. A wrong decision on the choice of method can adversely affect mining activities and cause great financial loss.

Many researchers have worked on method selection. In the first studies, the selection criteria and the mining methods were clustered separately, so they were unanswered against many special circumstances. In the following years, expert systems and multi-criteria decision-making techniques have been used to provide solutions to these special situations. However, the existence of errors, which can result from errors from expert opinions, by the use of these techniques increases the importance of methods that can produce solutions based on cause-and-effect relationships. It is possible that present election techniques offer solutions only if all the necessary criteria are known. 

In other words; the relevant techniques do not produce a solution in situations where one or more of the criteria required is unknown. Meanwhile, technological developments and new discoveries in scientific/sectoral studies change many selection factors and the corresponding mining methods. As a result, existing election techniques produce solutions according to the conditions of the period in which they were developed, instead of the current conditions. 


The aim of this thesis is; the investigation of the usability of artificial neural networks and game theory in the development of an underground mining method selection model. In accordance with this purpose; an artificial neural network model was developed which can determine the mining methods that can provide the safety conditions for an underground mine by evaluating bed and rock mass properties, environmental factors, and ventilation conditions.

Among the methods, which determine the artificial neural networks, the most suitable mining method was chosen with the ultimatum game, in which the bargaining of safety and economy conditions is simulated. As a result of this thesis; an underground mining method selection model was developed which can make predictions in the case of lack of information by following technological developments and new findings obtained in scientific/sectoral studies if continuity is provided in education, andevaluate all selection criteria and provide literature based solutions. 

In the light of findings obtained within this thesis, it is revealed that artificial neural networks and game theory can be used in the selection of underground mining methods.