Kayaçların fiziko-mekanik özelliklerinin delinebilirlik üzerindeki etkisinin araştırılması

Öz

Bu çalışmada, altı farklı açık maden ocağında (4 adet kalker, 1 adet kil ve 1 adet feldspat ocağı) yapılan delme çalışmaları sırasında delici uç ve makine çalışma parametreleri (darbe miktarı, baskı kuvveti, hava basıncı ve dönme hızı) sabit tutularak delme hızları yerinde ölçülmüştür. Bu ocaklardan, laboratuvar deneyleri için şekilsiz bloklar ve delme işleminden çıkan kırıntılardan numuneler alınmıştır. Alınan kırıntı numunelerden pasa irilik katsayısı, blok numunelerden ise kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca bu kaya birimlerinin delme oranı indeks (DRI) değerlerini belirlemek için Sievers minyatür delme deneyi ve kırılganlık deneyleri yapılmıştır. Çalışmalar sonunda, araziden alınan delme hızı verileri ile laboratuvarda yapılan deney sonuçları birlikte değerlendirilerek istatistiksel olarak irdelenmiştir. Arazi üzerinde ölçülen ilerleme hızları ile kayacın fiziksel ve mekanik özellikleri arasında anlamlı ilişkiler elde edilmiştir. Laboratuvar ortamında belirlenen delinebilirlik değerlerinin delme-patlatma çalışmalarında ilerleme hızının tahmin edilmesinde güvenilir bir şekilde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Delinebilirlik,Delme oranı indeksi,Delme hızı,Kırılganlık

Investigation of the effect of physico-mechanical properties of rocks on drillability

Abstract

In this study, drilling speeds were measured in situ by keeping the drill bit and machine working parameters (impact, pressure, air pressure and rotation) constant during drilling-blasting operations on six different open mines (4 limestones, 1 clay and 1 feldspar quarries). From these quarries, shapeless blocks samples and rock chipping specimens from blasting holes were taken for laboratory experiments. The physical and mechanical properties of the rocks from the block samples and coarseness index from chip samples were determined. Sievers miniature drilling tests and brittleness tests were also performed to determine the drilling rate index (DRI) values of the rocks. As a result, the results of the laboratory tests and insitu drilling data were evaluated statistically. Significant relationships were found between the physical and mechanical properties of the rock and the measured drilling speed. It has been determined that the drillability values determined in the laboratory can be reliably used in predicting the rate of penetration in drilling-blasting operations.

Keywords

• Drillability,Drilling rate index,Drilling speed,Brittleness

References

1. Thuro K, Spaun G. Introducing the ‘Destruction Work’ As a New Rock Property of Toughness Referring to Drillability in Conventional Drill and Blast Tunnelling. Editor: Barla M. Proceedings of the Eurock’96, Prediction and Performance in Rock Mechanics and Rock Engineering, 707–713, 1996.
2. Plinninger RJ, Spaun G, Thuro K. “Prediction and classifition of tool wear in drill and blast tunneling”. Proceedings 9th International IAEG Congress, Durban, South Africa, 16-20 September 2002.
3. Çapik M. Cankurtaran ve Salmankaş Tünellerindeki Kayaçların Delinebilirlik, Aşındırıcılık, Mekanik ve Petrografik Özelliklerinin Araştırılması, Net Delme Hızı ve Bit Tüketimi ile İlişkilendirilmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Doktora Tezi, Trabzon, Türkiye, 2014.
4. Karaman E. Sert Kayaçlarda Delinebilirlik Tayini. Dokuz Eylül Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Trabzon, Türkiye, 2008.
5. Ekincioğlu G. Çeşitli Kireçtaşlarının Delinebilirlik İndeks Özellikleri ve Kayaç Kesilebilirliği Arasındaki İlişkilerin Değerlendirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, Türkiye, 2008.
6. Kandemir A. Kayaçların Delinebilirlik, Aşındırıcılık ve Petrografik Özellikleri Arasındaki İlişkilerin Araştırılması. Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Zonguldak, Türkiye, 2010.
7. Koççaz CE. Göltaş (Isparta) Kireçtaşı Ocağında Darbeli Delme Performans Analizi ve Uygun Uç Seçimi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, Türkiye, 2013.
8. Roxborough F, Rispin A. “The mechanical cutting characteristics of the lower chalk”. Tunnels and Tunnelling International, 5(1), 45-67, 1973.

9. Kahraman S, Bilgin N, Feridunoğlu C. “Dominant rock properties affecting penetration rate of percussive drills”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 40, 711-723, 2003.
10. Ulusay R, Hudson JA. The Complete ISRM Suggested Methods from Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1997-2006. Ankara, Turkey, ISRM Turkish National Group, 2007.
11. Hucka V, Das B. “Brittleness determination of rocks by different methods”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 11, 389-392, 1974.
12. Tamrock. Handbook on Surface Drilling and Blasting, Painofaktorit. Finland, Division of Tampella Ltd. 1984.
13. Dahl F. DRI, BWI, CLI Standarts, NTNU Angleggsdrift, Trondheim, Norway, 2003.
14. Dahl F, Bruland A, Jakobsen PD, Nilsen B, Grøv E. “Classifications of properties influencing the drillability of rocks, based on the NTNU/SINTEF test method”. Tunnelling and Underground Space Technology, 28, 150-158, 2012.
15. Özacar V. Rotary Sondajlarda Delinebilirliği Etkileyen Faktörlerin Araştırılması. Dokuz Eylül Üniversitesi. Doktora Tezi, İzmir, Türkiye, 2016.
16. Bilim N, Dündar S, Dursun AE, Kekeç B. “Döner delme sistemi için geliştirilen delinebilirlik tahmin modelleri”. Uluslararası Karadeniz Madencilik ve Tünelcilik Sempozyumu, Trabzon, Türkiye, 2-4 Kasım 2016.