Park Termik Çayırhan yeraltı kömür ocağında kaya saplamalarının uygulanabilirliğinin nümerik olarak modellenmesi
Numerical modelling  of applicability of the rock bolts in Park Termik underground coal mine
Yazar: NEJAT OZAN GÜNGÖR
Danışman: PROF. GÜZİN GÜLSEV UYAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Yer altı kömür madenleri = Underground coal mines

Özet:
Kaya saplamaları, kaya kazısı yapılan açıklıklarda ve tahkim edilmesi gereken tünellerde, ortamda oluşan duraysızlıkların kontrolünü ve stabilizasyonu sağlamak amacıyla uzun yıllardır sıkça tercih edilen tahkimat elemanlarıdır. Bu uygulamalar diğer tahkimat sistemlerine göre uygulaması kolay, hızlı ve ucuzdur. Kazının yapıldığı kesit alanını daraltmaz ve diğer tahkimat sistemleriyle uyum içerisinde kullanılabilmektedir. Yeraltı kömür madenciliğinde, özellikle geri dönümlü uzunayak yöntemi ile üretim yapılan madenlerde, dünya çapında kaya saplamaları tahkimat elemanları olarak kullanılmaktadır. Saplama uygulamalarıyla birlikte, oluşan ikincil gerilme bazlı yüklerin bir bölümünün kayanın kendisine taşıttırılması amaçlanmaktadır. Böylece, uzun süre servis hizmeti verecek taban yollarındaki deformasyon miktarları azaltılarak, deformasyon süreçleri uzatılmaktadır. Tarama işlemlerindeki sıklık miktarı azalarak (mümkünse tarama yapılmayarak), çalışma ortamları daha güvenli hale getirilerek ve işçilik maliyetleri azaltılarak daha ekonomik ve hızlı bir süreç gerçekleşmektedir. ABD, Avrupa, Güney Afrika ve Avustralya gibi bölgelerde yeraltı kömür madenlerinin bu yöntemle tahkim edilmesi yaklaşımı son 20 yılda büyük önem kazanmıştır. Fakat ne yazık ki Türkiye'de yeraltı kömür madenlerinde, akademik ve küçük ölçekli yerel çalışmalar dışında, endüstriyel boyutta bir kaya saplaması uygulaması bulunmamaktadır.  Genel olarak çelik rijit bağlar pasif tahkimat uygulamaları olarak tercih edilmektedir. Pasif tahkimatla birlikte, yükler tamamen çelik tahkimatın üzerine binmekte ve özellikle taban yollarında ciddi deformasyonlar meydana gelmektedir. Çalışma kapsamında Park Termik Çayırhan Yeraltı Kömür Ocağı'nda güncel tahkimat sistemleri olarak kullanılan çelik bağların yerine, kaya saplamalarının uygulanabilirliği, sonlu elemanlar metodu (FEM) ile modellenerek en olumlu sonucu verecek tahkimat sistemi belirlenmiş ve aynı zamanda iki tahkimat sisteminin (kaya saplamaları ve çelik bağlar) maliyet ve diğer faktörler açısından birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları ortaya konulmuştur.

Abstract:
Rock bolts are widely preferred reinforcement equipments through long ages in rock excavation cavities and tunnels which entail support of opening in terms of stabilising excavations and controlling environmentlly induced instabilities. These applications, in contrast to other reinforcement systems, are simple, quick and dramatically inexpensive to apply. Additionally, rock bolts do not bring about any contraction or shrink around cross-sectional area, in which excavation is carried out,  and can be combined with diverse reinforcing elements in a harmony. Underground coal mines, particularly where pertinent production methods are longwall mining, bolts are vastly employed as reinforcing elements all around the world. With bolting applications, a proportion of induced secondary stress based loads are intended to be carried by rock itself. Thus, by reducing deformation amounts around tailgates providing service in long terms, deformation periods are extended. Accordingly, needs for gallery smoothing scrape operations will be reduced (or will be utterly removed if possible), by making work environments safer and reducing labour costs, more economic and faster process takes place. Approach of reinforcing underground coal mines with rock bolts has prominently gained importance in regions like USA, Europe, South Africa and Australia over last two decades. However, there is no such industrial applications of rock bolts in coal mines of Turkey apart from academic or small scaled local studies. Instead, passive support systems by steel rigid beams are preferred. Associated with passive supporting, forces stemming from surronding geology loaded directly on steel beams, hence, serious deformations originate around tailgates. Within the context of study, applicability of rock bolts instead of steel beams, which are currently used as reinforcement systems, is tested along with determination of the most versatile reinforcement technique amongst possibilities by modelling with finite element method. Also advantages and disadvantages of two reinforcement systems, which are steel beams and rock bolts, over each other are exhibited in terms of costs and other operational parameters.