Alçıtaşı üretiminde delme – patlatma yöntemi yerine mekanik kazı yönteminin kullanılabilirliğinin araştırılması

Öz

Dünyada ve ülkemizde açık işletme yöntemi kullanılarak üretimi yapılan endüstriyel hammaddelerin kazısın genellikle delme-patlatma yöntemi kullanılmaktadır. Patlatma etkisiyle tonlarca malzemenin aynı anda gevşetilip parçalandığı varsayıldığından delme- patlatma uygulamaları açık işletme yönteminde ekonomik olarak değerlendirilmektedir. Ancak özellikle düşük dayanımlı kayaçların kazısında mekanik kazıcıların alternatif kazı yöntemi olarak değerlendirilmesi mümkün olabilir. Kazılacak formasyonun dayanımının düşük olması daha kolay kazılabilmesine ve kazı performansının artmasına olanak sağlamaktadır. Ayrıca mekanik kazı yöntemlerinde yükleme ve nakliye gibi kazı sonrası yapılan çalışmalar daha ekonomik olarak yapılabilmektedir. Bu çalışmada Niğde ili Ulukışla ilçesinde bulunan ve ABS Alçı firmasına ait alçıtaşı ocağında, delme-patlatma yöntemi yerine mekanik kazı yönteminin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Delme-patlatma yönteminin maliyeti 5 farklı patlatma için hesaplanmış ve birim maliyet belirlenmiştir. Mekanik kazı yöntemi için de birim maliyet değerleri teorik olarak hesaplanmış ve bu iki yöntem maliyet bakımından kıyaslanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Alçıtaşı
• Demle ve Patlatma
• Mekanize Kazı
• Maliyet

Investigation of the usability of mechanical excavation method instead of the drilling-blasting method in the production of gypsum

Abstract

Drilling-blasting method is generally used in the excavation of industrial raw materials produced by open-pit mining method. Since tons of materials are loosened and crushed at the same time by blasting effect, drilling-blasting applications are considered as more economic production in open-pit mines. However, in the excavation of low-strength rocks, the mechanical excavation is able to be used as an alternative production method. Decreasing in the strength of rock formation to be excavated not only allows for easier excavation but also increase excavation performance. In addition, many operations following rock excavation such as loading and transportation can be carried out more economically in the mechanical excavation method. In this study, the usability of the mechanical excavation method instead of drilling-blasting method was investigated in the gypsum quarry of ABS firm in Ulukışla county of Niğde province. The cost of the drilling-blasting method was calculated for 5 different blasting operations, and the unit cost for each operation was determined. Unit cost values for the mechanical excavation method were also calculated theoretically. By taking into account for obtained results, these two excavation methods were compared in terms of their cost.

Keywords

• Gypsum
• Drilling-blasting
• Mechanical excavation
• Cost

Kaynakça

1. H. Köse, F. Şimşir, T. Onargan ve E. Yalçın, Açık işletme tekniği. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yayınları, İzmir, 2009.
2. C. O Aksoy, ve E. Yalçın, Kırmataş üretim yöntemlerinin ekonomik analizleri. 3. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, İzmir, 14-15 Ekim 1999.
3. A. O. Yılmaz, R. Kaya, M. Şentürk, ve A. Tatarhan, 50/130/250/500 ton/saat kapasiteli kırma-eleme tesislerinin yatırım ve işletme maliyetlerinin belirlenmesi. 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, İstanbul, 2003.
4. A. Tosun, Muck pile fragmentation optimization at open pit bench blasting. PhD Thesis (in Turkish), Dokuz Eylul University, Institute of Science, İzmir, 2013.
5. A. Tosun ve G. Konak, Determination of specific charge minimizing total unit cost of open pit quarry blasting operations. Arabian Journal of Geosciences, 8, 6409 – 6423, 2015. https://doi.org/10.1007/s12517-014-1657-7.
6. S. Bağdatlı, Üsküdar - Ümraniye - Çekmeköy metro hattı libadiye istasyonu yaklaşım tüneli kazısında yapılan patlatmalı kazılardan kaynaklanan titreşimlerin ölçülmesi ve çevresel etkilerinin değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Okan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2013.
7. H. A. Bilgin ve A. G. Paşamehmetoğlu, Kayaların delinebilirlikleri ve patlatabilirlikleri üzerine bir çalışma. 1. Ulusal Kaya Mekaniği Sempozyumu, 113-125, 1986.
8. A. Kahriman, Maden ve taşocaklarında kaya patlatma tekniği ve uygulamalar, Maden ve taşocaklarında kaya patlatma tekniği semineri. İstanbul, 2003.

9. E. Hoek, and J. Bray, Rock Slope Engineering, Institution of Mining and Metallurgy. 3rd Edition, London, 1981.
10. H. T. Özkahraman, H. A. Bilgin, Hâkim süreksizlik yönünün patlatmaya etkisi yerinde inceleme. 2. Delme ve Patlatma Sempozyumu, Ankara, 1996.
11. A. Mortazavi, P. D. Katsabanis, Modelling the effects of discontinuity orientation, continuity, and dip on the process of burden breakage in bench blasting. Fragblast, 4 (3), 175-197, 2000.
12. B. Aykan, The predictability of block size of blasted rock in calcite quarry using regression analysis and artificial neural networks method. Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
13. N. Bilim, A. Çelik, and B. Kekeç, A study in cost analysis of aggregate production as depending on drilling and blasting design. Journal of African Earth Sciences, 134, 564 – 572, 2017. https://doi.org/ 10.1016/ j.jafrearsci.2017.07.024.
14. E. Arpaz, Türkiye’deki bazı açık işletmelerde patlatmadan kaynaklanan titreşimlerin izlenmesi ve değerlendirilmesi. Doktora Tezi, Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000.
15. N. Bilim, A. Çelik, and B. Kekeç, Determination of the effect of drilling-blasting operation on total cost in quarry. 8th Drilling-Blasting Symposium, 259–266, İstanbul, 2015.
16. M. McGill, and J. Freadrich, The effect of fragmentation on loader productivity, Proceedings of 5th State of the Art Seminar on Blasting Technology. Instrumentation and Explosives Application, 713-724, 1994.
17. P. R. Michaud, and J. Y. Blanchet, Establishing a quantitative relation between post blast fragmentation and mine productivity a case study. Proceedings of 5th International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, 386-396, 1996.
18. S. P. Singh, and T. Yalçın, Effects of muck size distribution on scooping operations. Proceedings of 28th Annual Conference on Explosives and Blasting Techniques, 315-325, 2002.
19. E. Değerli, Açık Ocak İşletmeciliğinde Basamak Patlatması Tasarımı, Bilimsel rapor, 63, 2012.
20. G. R. Adhikari, A. I. Theresraj, S. Venkatesh, R. Balachander, R. N. Gupta, Ground vibration due to blasting in limestone quarries. Fragblast – International Journal of Blasting and Fragmentation, 8 (2), 85–94, 2004. https://doi.org/10.1080/13855140412331336160
21. A. Kahriman, Ü. Özer, M. Aksoy, A. Karadığan, and G. Tuncer, Environmental ımpacts of bench blasting at hisarcık boron open pit mine in Turkey. Environmental. Geology, 50, 1015-1023, 2006.https://doi.org/10.1007/ s00254-006-0274-5.
22. Ü. Özer, A. Karadoğan, A. Kahriman, and M. Aksoy, Bench blasting design based on site-specific attenuation formula in a quarry. Arabian Journal of Geosciences Journal, 6, 99711-721, 2013. https://doi.org/10.1007/s12517-011-0388-2.
23. D. P. Blair, Blast vibration dependence on charge length, velocity of detonation and layered media. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 65, 29-39, 2014. https://doi.org/10.1016/ j.ijrmms.2013.11.007.
24. H. Tuncdemir, Investigation into application of boom type machines for mineral excavations. PhD Thesis. Istanbul Technical University, İstanbul, 2002.
25. R. Çomaklı, Niğde ve Kayseri yöresindeki cevherlerin makine ile kazılabilirliklerinin belirlenmesi. Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Niğde, 2010.
26. R. Çomaklı, S. Kahraman, C. Balcı, D. Tumaç, Estimating specific energy from the brittleness indexes in cutting metallic ores. Tunnelling and Underground Space Technology, 116, 8, 763-768, 2016.
27. J. Rostami, and L. Ozdemir, D. M. Neil, Performance prediction: a key issue in mechanical hard rock mining. Min. Eng. 1263–1267, 1994.
28. N. Bilgin, H. Çopur, and C. Balcı, Mechanical excavation in mining and civil industries. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2014.
29. ISRM, In: Ulusay R, Hudson JA (eds) The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974–2006. Ankara, Turkey, 2007.
30. H. Çopur, H. Tunçdemir, N. Bilgin, and T. Dinçer, Specific energy as a criterion for the use of rapid excavation systems in Turkish Mines. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy Section. A: Mining Technology, 110. A149–157, 2001.
31. C. Balci, M. A. Demircin, H. Çopur, and H. Tunçdemir, Estimation of optimum specific energy based on rock properties for assessment of roadheader performance. Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 11. 633–641, 2004.
32. R. Çomakli, S. Kahraman, C. Balci, and D. Tumac, Estimating specific energy from the brittleness indexes in cutting metallic ores. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy 116, 763–768, 2016. doi:10.17159/2411-9717/2016/v116n8a8