Kayaçların dayanım ve pertografik özelliklerinin delinebilirliğine etkisinin araştırılması
Investigations on the effect of strength and petrographic properties of rocks on their drillability
Yazar: EREN SOYER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OLGAY YARALI
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Hidrolik kırıcılar, kollu galeri açma makineleri, tam cephe galeri açma makineleri, deliciler gibi mekanik kazı makinelerinden beklenen yararlara ulaşabilmek için, bu makinelerin kazılacak kayaçların özelliklerine uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Bu nedenle, mekanik kazı makinelerinin seçilmesinden ve uygulanmasından önce, kayaçların delinebilirlik, dayanım ve aşındırıcılık özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Delinebilirlik için çok fazla yöntem ve standartlar geliştirilmiştir. Her bir deney yöntemi için özel ekipmanlar gerekmektedir. Bu deneyler sonucunda elde edilen değerlere bağlı olarak, kayaca uygun kazı makinesi seçimi yapılabilmekte ve makine performansı (ilerleme oranı, keski tüketimi) önceden tahmin edilebilmektedir. Ancak, delinebilirlik için geniş kapsamlı laboratuvar olanaklarına gereksinim duyulmaktadır. Bu olanakların elde bulunmadığı durumlarda, kayaç delinebilirliğinin tahmini ve makine seçimi için bazı deneysel tahmin modelleri kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu modellerin oluşturulması sürecinde mineral bileşimi, kayaç dokusu kavramlarını içeren birçok parametreyle birlikte bazı 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.Bu tez çalışması kapsamında, mekanik kazıda kayaçların petrografik özelliklerinin delinebilirlik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, seçilen çeşitli kayaç türleri (sedimanter, magmatik, metamorfik) üzerinde ayrıntılı mineralojik ? petrografik analizler, dayanım deneyleri (tek eksenli basınç, dolaylı çekme dayanımı), indeks deneyleri (Schmidt sertlik, Shore sertlik, eksenel ve çapsal nokta yükü dayanımı), delinebilirlik (delme oranı indeks deneyi, kırılganlık, Sievers minyatür delme deneyi) deneyleri yapılmıştır. Kayaçların mineralojik ? petrografik analizlerinden, kaya mekaniği ve delinebilirlik deneylerinden elde edilen veriler arasındaki ilişkiler, regresyon ve korelasyon analizi yöntemini içeren EXCEL programıyla değerlendirilmiştir.Bu çalışmanın sonucunda, kayaçların delinebilirliğine, kayacın sertliğinin, dayanımının ve kırılganlığının etkilerinin fazla olduğu, petrografik özelliklerin etkisinin ise oldukça az olduğu belirlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Delinebilirlik, delme oranı indeksi, dayanım deneyleri, indeks deneyleri,petrografik özelliklerBilim Kodu: 607.01.02

Abstract:
In order to gain the benefits offered by mechanical excavation machines (hiydraulic hammer, roadheader, tunnel boring machine), it is necessary to select these machines considering the properties of rock material to be excavated. Therefore, prior to selection and application of mechanical excavation machines, it is compulsory to assess the drillability properties of rocks. A wide variety of dillabilty index test procedures has also been developed. Each test method requires specialized equipment. Depending on the values obtained from these tests, it is also possible to select the type of the mechanical excavation machine and 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 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 excavation due to lack of some textural and compositional rock properties.In the extent of this thesis, the effects of petrographic properties on rock drillability and abrasivity has been investigated. For these purposes, detailed mineralogical analyses, petrographic studies, strength tests (unconfined compression, Brazilian),indexes tests (Schmidt hammer, Shore hardness, axial and point load strength),drillability tests (drilling rate index, the brittlenees test, Sievers miature drill test), has been performed on some selected rock type (sedimentary, igneous, metamorphic) specimens. It was evaluationed the relationships between the large amount of data obtained from the mineralogical- petrographic analyses, rock mechanics, and drillability tests, by using regression and correlation analysis methods including EXCEL program.At the end of these studies, it has been determined that effect of hardness, strength and brittleness of rocks on drillabilty is very high while effect of petrographic properties is also very low.Key Words: Drillability, drilling rate index, strength tests, index tests petrographic proportiesScience Code: 607.01.02