Uzunayak panosunda ilerleme ile ilk göçme arasındaki ilişkinin 3 boyutlu sayısal modellemesi
Investigation of relationship between face advance and first caving by using 3D numerical modelling at longwall panel
Yazar: GÜNEŞ ERTUNÇ
Danışman: Y.DOÇ.DR. MEHMET ALİ HİNDİSTAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: FLAC = FLAC ; Makineleşme = Mechanization ; Sayısal modelleme = Numerical modelling ; Uzunayak yöntemi = Longwall method

Özet:
Yeraltı kömür madenciliginde, damar egimi, kalınlıgı ve formasyon yapısı uygun olankosullarda tam mekanize uzunayak üretim yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksekyatırımlar gerektiren bu yöntem, diger geleneksel madencilik yöntemlerine göre sagladıgıyüksek üretim sonucunda birim ürettim maliyetinin daha düsük tutulabilmesi nedeniyletercih edilmektedir.Saglam tavan kosullarında yeni bir panonun üretimine baslandıgı ilk asamalarda, ayakarkası göçmeyebilmekte ve ayak gerisine dogru sarkan tavan tası nedeniyle tahkimatüniteleri üzerine gelen düsey gerilme degeri göçük olusuncaya kadar sürekli olarakartmaktadır. Düsey gerilmenin artması, tahkimat ünitelerinin üzerine asırı yük binmesineneden olmaktadır. Ayrıca, ayak arkasında olusan büyük boslugun aniden göçmesi ayaktahkimatı üzerinde asırı dinamik yük binmesine neden olmaktadır.Park Termik A.S. tarafından isletilen Çayırhan linyit madeninde yapılan tam mekanizeuzunayak üretim çalısmalarında bu durum ile karsılasıldıgı bilinmektedir. Yeni bir panodaüretime geçilmesinden ilk 25-30 metrelik ilerlemelere kadar üretim sorunsuzsürdürülmektedir. Ancak bu mesafelerden sonra, tavan tasının kırılmaması nedeniyle 80-100 metre ilerleme saglanıncaya kadar çalısmalar güçlükle ve oldukça yavasyapılabilmektedir.Bu çalısmada yeraltı uzunayak üretim yöntemi FLAC3D yazılımı kullanılarak sayısalolarak modellenmistir. Bu modelleme çalısmalarında gerekli tanımlamalar yapılırkanÇayırhan linyit madenine ait degerler (geometrik ölçüler, jeomekanik degiskenler, vb.)kullanılmıstır.Yapılan analizler sonucunda ayak ilerlemesi ile genel olarak ayak çevresinde meydanagelen basınç degisimleri incelenmistir. Göçügün olusması ile ayak önü dayanak basınçdegerlerinde düsme oldugu tespit edilmistir.Anahtar kelimeler : Uzunayak madenciligi, kiris etkisi, FLAC3D, sayısal modelleme,mekanizasyon

Abstract:
Fully mechanised longwall mining for coal production is widely used when seaminclination, thickness and formations are suitable. Although this kind of methodsneed high initial investments, its high productivity decreases unit production cost ifit is compared with traditional systems.Mechanised systems are fast and productive, but in some situations productionrate might extremely decrease and dangerous production conditions might occur.One of these conditions arises if hanging wall formation doesn't fail to gob area intime. This may occur especially when production of a new longwall panel isstarted. If hanging wall strata doesn't fail in time, it starts to act as a beam onsupport units and thus stress on the units increase continuously as a result ofcantilever effect. This stress increment on the units causes shortening in theheight of support units and thus production rate decreases to a very low levels.It is well kown that this problem arises in Çayırhan lignite mine which is producedby Park Teknik A.S. When a new panel is undertaken for production it is carriedunti the first 25-30 m distance without any problem. But after this point, they facewith serious problem of overloading on support units until they reach to a distanceof over 100 meter where the strata is broken eventually and stress decreases toan acceptable level. During this interval of distance, production is carried out undervery difficult, very slow and very dangerous conditions.In this study, longwall mining method is modelled numerically by using FLAC3Dsoftware to investigate stress distribution during production stages. As much aspossible, input parameters of the model are defined according to thecharacteristics (geometry, geomechanic parameters, etc.) of Çayırhan coal mine.In these models, at the first stage, hanging wall was kept without failure untilproduction distance reached to 48 m and at the second stage, hanging wall wasfailed at a distance of 24 meter. Stresses are analysed for both conditions and it isseen that vertical stress at the face reached to a value of 8,28 MPa for 48 miiiunfailed condition which decreased to a level of 7,02 MPa in case of 24 m unfailedhanging wall.Keywords : Longwall mining, beam effect, FLAC3D, numerical modeling,mechanization