Dolgu Ankrajlı Kaya Saplamaları

Dolgu ankrajlı kaya saplamalarında ankraj dolgusu olarak çimento harcı veya reçineler kullanılır. Reçine dolgular daha çok öngerdirmeli olarak yerleştirilirken çimento dolgulu saplamalar ise öngerdirmesiz olarak yerleştirilen saplamalardır. Her

Rondela

Taşıma Plakası

Saplama Çubuğu

Destek

Somunu Başlık

Kabuğu Konik Kama

Genişleme Başlığı

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayşegül YÜCEL

iki dolgu türü ile ankre edilen saplamalar hem geçici hem de nihai sağlamlaştırma, önlemleri amacıyla her türlü kaya ortamlarında kullanılabilir (Kılıç, 1997).

Yerleştirilmelerinden sonra bir öngerilme uygulanmadığı için dolgulu saplamalar kaya kütlesinin bir miktar deformasyona uğraması ve hareket etmesi sonucu göreve başlar. Bu nedenle bu tür saplamalar kaya kütlesini oluşturan kaya malzemelerinin içsel kilitlenme özelliği ve kayma direncini kaybetmeden önce, yani kaya kütlesinde deformasyon gelişmeden önce mümkün olduğunca kazı işlemi yapılır yapılmaz yerleştirilmelidir (Franklin ve Dussealt, 1989).

Dolgu ankrajlı kaya saplamalarının kullanım amaçları:

· Genellikle zayıf veya yüksek basınç altındaki kaya ortamlarında açılan kazı boşluklarının uzun süreli olarak tahkim edilmesi gerektiği zaman kullanılır (Kılıç, 1997).

· Kaya kütlesinin gevşemesini ve eklemler boyunca aşırı dilatasyonları önlemek amacıyla kullanılır (Kılıç, 1997).

· Dolgu maddesi, herhangi bir noktada yoğunlaşan gerilmeyi saplama ve dolgu boyunca yayarak ankraj sıyrılmalarını önler. Bu durum zayıf kaya ortamlarında ve patlatma sonucu oluşan titreşimlerin sönümlenmesinde oldukça önemlidir (Franklin ve Dussealt, 1989).

2.3.2.1. Çimento Dolgulu Kaya Saplamaları

Çimento dolgulu kaya saplamalarında delik uzunluğu boyunca ankraj sağlanmaktadır. Şekil 2.4.’de görüldüğü gibi saplama, bir ucu vidalı nervürlü bir çubuk, plaka ve somundan ibarettir. Ayrıca deliği tamamen dolduran, delik içinde saplama çubuğu ile kayaç arasındaki bağlantıyı sağlayan ve sistemin ana unsurlarından biri olan çimento harcı mevcuttur (Uysal, 2001).

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayşegül YÜCEL

Şekil 2.4. Çimento dolgulu kaya saplaması (Stillborg, 1994)

Bu tip saplamalar her türlü kaya ortamlarında, şevler, temellerdeki saplama işlemleri ile tünellerin yan duvarları ve tabanlarına yerleştirilerek kullanılırlar. Tavan deliklerinde ise harcın yerleştirilmesi zordur ve bir pompa yardımıyla bu işlem gerçekleştirilir.

Ancak donma süresi boyunca çimento hacminin azalması, çimento harcının donma süresinin uzunluğu ve çimento harcının deliğe pompalanmasının zorluğu nedenleriyle ilerlemenin tahkimat hızına bağlı olduğu durumlarda bu tür saplamaların kullanımını kısıtlamaktadır (Uysal, 2001).

Her türlü kaya ortamlarında başarılı bir şekilde kullanılmakla birlikte, kür sürelerinin ve dolayısıyla tam kapasite ile çalışmaya başlama sürelerinin uzun olması nedeniyle kazı işleminin hemen ardından yerleştirilmeleri gerekir (Kılıç, 1997).

Saplamalar korozyona karşı korunmaları gereken ortamlarda delik boyunca tam dolgulu olarak, korozyonun fazla etkili olmadığı kısa süreli kullanımlar için kısmi dolgulu olarak kullanılabilirler (Brady ve Brown, 1993).

Çimento dolgulu kaya saplamalarının avantajları şöyle sıralanabilir:

· Her türlü kaya ortamında başarılı bir şekilde uygulanmaktadırlar (Kılıç, 1997).

· Yüksek dayanımlı, hızlı donan çimentoların üretilmesiyle bu dolguların bu dolguların donma hızları artmıştır. Ayrıca bu çimentolar dolgunun işlenebilirliğini da arttırmıştır (Aldorf ve Exner, 1986).

Somun

Taşıma Plakası

Saplama Çubuğu

Çimento Dolgu

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayşegül YÜCEL

· Saplama uzunluklarının 4 m.’yi geçtiği durumlarda yerleştirilmelerindeki avantajlar nedeniyle tercih edilirler (Aldorf ve Exner, 1986).

· Korozyona karşı çok iyi koruma sağlar (Hamrin, 1990).

· Ucuzdur ve yüksek saplama yüklerine sahiptir (Kılıç, 1997).

Tek dezavantajı olarak da çimento dolguların donmalarının 15 – 20 saat gibi çok uzun bir süreyi gerektirmesidir (Kılıç, 1997).

2.3.2.2. Reçine Dolgulu Kaya Saplamaları

Reçineli saplamalar Avrupa’da ve ABD’de 1960’lı yılların ortalarında kullanılmaya başlanmıştır. Mekanik ankrajlı saplamaların etkin olmadığı zayıf kayalarda duraylılığın sağlanması için tutucu ve bağlayıcı özelliği yüksek bir malzemenin araştırılması ve geliştirilmesi yönünde çalışmalar başlatmış ve polyester reçinenin aranan özelliklere uyduğu ve güvenilir olduğu anlaşıldıktan sonra reçineli saplamaların uygulanmasına geçilmiştir.

İlk zamanlarda reçine, granit kırıntıları cam tüpler içinde paketlenmekteydi.

Cam tüplerin kolay kırılmaması ve reçinenin donması için uzun süre gerektirmesi yüksek tempoda çalışan madencilik uygulamalarında kullanışlı olmamıştır (Yaralı, 1991).

Polyester reçinenin, plastikten yapılmış esnek kartuşlar içine yerleştirilmesiyle, özellikle tabakalı ortamlardaki tahkimat uygulamalarından iyi sonuçlar elde edilmiştir (Yaralı, 1991).

Reçine dolgulu kaya saplamaları somun, tavan plakası, nervürlü saplama çubuğu ve reçineden oluşur (Şekil 2.5.). Genel olarak, reçine kartuşları dört maddeden oluşmaktadır. Polyester reçine, dolgu maddesi, hızlandırıcı ve katalizördür. Bu maddelerin değişik oranlarda karıştırılmasıyla, malzemenin dayanımı, donma süresi ve çevre koşullarına direnç özellikleri ayarlanabilmektedir.

Katalizör ve reçine karıştığında donarak saplama çubuğu ile kayaç arasındaki bağlantıyı sağlarlar. Karışımın donması esnasındaki hacim küçülmesini önlemek ve pahalı olan reçinenin miktarını azaltmak için kullanılan dolgu maddesi, öğütülmüş haldeki kireç taşı, mermer, dolomit, kuvars ve kum gibi herhangi bir malzeme

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayşegül YÜCEL

olabilir. Hızlandırıcının görevi reçine ile katalizör arasındaki reaksiyonu hızlandırarak karışımın donma süresini azaltmaktır (Uysal, 2001).

Günümüz madencilik uygulamalarında kullanılan reçine karışımları, polyester reçine, dolgu maddesi ve hızlandırıcı bir tüpte, katalizör ise ayrı bir tüpte olacak şekilde ambalajlanır ve her iki tüp bir plastik sargı ile sosis şeklinde paketlenir.

Şekil 2.5. Reçine dolgulu kaya saplaması (Stillborg, 1994)

Reçine ankrajlı saplamalar üç değişik şekilde uygulanır. Bunlar nokta ankrajlı, kısmen ve tam dolgulu reçineli saplamalardır.

Reçine ankrajlı saplamaların birçok avantajı vardır. Bu avantajlar aşağıda verilmektedir:

· Reçine dolgulu saplama sisteminin uygulanışı çok basit ve rahattır. Çok zayıf kayalarda bile çok yüksek ankraj dirençleri elde edilebilir (Hoek ve Wood, 1988).

· Yerleştirilmelerinden sonra çabucak destekleme etkisi gösterebilirler. Nihai tahkimat elemanı olarak kullanılmaları durumunda paslanmaya karşı çok iyi direnç gösterirler (Stillborg, 1986).

· Bu tür saplamalar özellikle eklem ve çatlakların genişlemeye çalıştığı noktalarda etkili olduğundan saplama içinde meydana gelen gerilmeler çok

Somun

Tavan Plakası

Nervürlü Saplama Çubuğu

Reçine

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ayşegül YÜCEL

küçük kesitlerde sınırlı kalır. Bu nedenle deformasyona karşı yüksek direnç elde edilir. Ayrıca, dolgulu saplamalar tabakalar arasındaki mevcut sürtünme direncini korumakta oldukça etkilidirler. Çok zayıf kaya şartlarında bile boşluk tavanında asma etkisi oluşturarak çok iyi destekleme sağlar (Bieniawski, 1984).

· Çimento ankrajlı saplamalarla karşılaştırıldıklarında, reçineli saplamalar, nihai dayanımlarına çok kısa bir sürede ulaşırlar. Reçine dolguların dayanımları çimento dolgulara göre oldukça yüksektir (Kılıç, 1997).

Sistemin en önemli sakıncası reçinelerin çok pahalı olması ve sıcak bölgelerde ömürlerinin sınırlı olmasıdır (Hoek ve Wood, 1988; Brady ve Brown, 1993). Ayrıca reçine ve katalizör karıştırılma işleminin dikkatli yapılması ve reçinelerin yeraltı şartlarına uygunluğunun tam olarak bilinmesi gerekmektedir.

2.3.2.3. Birleşik Tip Kaya Saplamaları

Su geliri ve kaya kütlesi içerisindeki gerilmelerin fazla olması koşullarında, kayaç çatlar ve kırılmalar oluşur. Bu durumda mekanik ankrajlı saplamalar ankraj kapasitelerini kaybederler. Bu durumu önlemek için mekanik ankraj sistemiyle reçine veya çimento dolgulu sistem birlikte kullanılır. Bu tür sistemlere birleşik tip sistemler denilir.