5.1. Ölçüm Düzeneği
Bu tez çalışmasında arazi ölçümleri için araştırma alanı seçilen ÇG-2 panosundaki ölçümlerde, Selçuk Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Maden İşletme laboratuarına ait yerdirenci ölçüm düzeneği kullanılmıştır. Bu ölçüm cihazı (Şekil 5.1 ve 5.2), akümülatör, ölçüm kabloları ve ölçüm elektrotlarından oluşmaktadır. Arazi çalışmaları sırasında kullanılan başlıca araç ve gereçler Çizelge 5.1‟ de verilmektedir.
Çizelge 5.1. Arazide kullanılan ölçüm ekipmanları
Şekil 5.1. Yerdirenci ölçüm cihazının arazi ölçümlerindeki görünümü
Yerdirenci ölçüm cihazı Akümülatör (12V, 90A 8 adet çelik elektrot
120 m uzunluğunda ölçüm kablosu 30 adet plastik oring
1 adet çekiç
30‟ar metre uzunluğunda 4 makara kablo, yüksek akım kablosu ve 2 adet özel yer temas elektrotu.
a b
c d
Şekil 5.2. Yerdirenci ölçüm cihazının a) ölçüm kablosu, b) DES bağlantı aparatı, c) Yüksek akım ek kablo seti, d) cihaz akü ve AC bağlantıları
5.2. Arazinin ve Ölçüm Düzeneğinin Hazırlanması
Elektriksel yerdirenci ölçümlerinin yapılması için seçilen uygulama alanı; TKİ Ilgın Linyit Ocağı, ÇG-2 Panosu‟dur. Bu pano, kömür havzasında kömür rezerv sınırına denk gelmektedir (Şekil 5.3). Ruhsat sahasında 2004 yılında yapılan 26 adet sondajdan 4 tanesi bu panoda bulunmaktadır. Yapılan sondajlarda kömürün rezerv sınırına doğru inceldiği görülmüştür. Bu sebeple panoda kömürün rezerv sınırına doğru kalınlığının tespiti amaçlanmıştır. Dolayısıyla ölçüm hatları belirlenirken bu amaç çerçevesinde hareket edilmiş olup, istikametler belirlenmiştir.
Şekil 5.3. ÇG-2 Panosu kömür rezerv sınırları.
Araştırmanın yapıldığı panoda elektriksel direnç ölçümü yapmak için çalışma alanını bölümlere ayırarak planlama yapılmıştır. Bu planlama çerçevesinde panoda 2009 Ekim ayı içinde ölçümler yapılmıştır. Ölçümler doğu-batı ve kuzey-güney yönlü yapılmıştır. Seçilen bölümlere yerleştirilen ölçüm kablosuyla tabaka özdirençleri yüzeyden en fazla 60 m derinliğe kadar algılanmıştır. Değerlendirmeye alınan ÇG-2 panosundaki kömür derinliği en fazla 55 m civarında olduğundan, algılanan derinlik kömür tabakalarının tamamını görmek için yeterli olmaktadır.
Elektriksel ölçme düzeneğinin arazi ölçümlerine hazırlanışında yapılan çalışma aşamaları şunlardır. Öncelikle pano üzerinde çalışılmış ve rezerv sınırları işaretlenmiştir. Daha sonra sondaj yerleri bulunarak ölçümlerde referans alınmıştır. Bu işlemden sonra çalışma alanında yapılacak elektriksel ölçüm hatlarının yerleştirme düzenlemesi yapılmıştır. Yukarıda aktarılan düzenlemeyle iki ana bölüme ayrılan pano, bu bölümler çerçevesinde sırayla ölçülmeye alınmıştır.
Arazi ölçüm lokasyonuna araçla ulaştırılan ölçü ekipmanı ve gereçleri kontrol edildikten sonra, öncelikle arazi elektriksel yerdirenci ölçümü yapılacak bölge civarında ölçüm ekibi dışında insan ve hayvan bulunmamasına dikkat edilmiştir. Bu kontrolün yapılmasından sonra, ölçüm elektrotları çizgisel bir hat olarak yere serilen ölçüm kablosunun gerekli yerlerine gelecek şekilde yere çakılmıştır. Şekil 5.5, ölçüme hazırlanmış bir çelik elektrotun, ölçüm kablosunun bağlantı noktasına oring ile tutturuluşunu göstermektedir. Bu bağlantının ölçüm kablosu üzerinde bulunan 24 elektrot içinde yapılmasından sonra, 120 metre uzunluğundaki ölçüm hattı yerdirenci ölçümüne hazır hale gelmektedir. Bu hazırlıktan sonra her ölçüm hattı için ayrı ayrı olmak üzere, ölçüm hattına yaklaşık 50-150 metre mesafede iki farklı elektrot da uzaktaki (sonsuz noktadaki) elektrot gibi davranacak şekilde hazırlanmaktadır.
Şekil 5.5. Ölçümlere hazırlanmış yerdirenci ölçüm elektrotu
Bu elektrot pozisyonları ölçüm hattının ilk elektrotuna göre kartezyen koordinat sistemine göre (x-y değerleri verilerek) konumlandırmaktadır. Her ölçüm hattı için sistemin, ölçü ekipmanına bağlanılacak duruma getirilmesi ölçüm yapılacak lokasyon
özelliklerine (engebeli arazi şartları v.b. nedenler) bağlı olmakla beraber yaklaşık 35-45 dakika sürmektedir.
Daha sonra ölçüm cihazının gerekli bağlantılarının yapılması sonrasında çalıştırılarak ölçüler alınmaya başlanır (Şekil 5.6). Arazide yerdirenci ölçümlerine başlarken bazı ön ayarlamalar yapılır. Bunlar; ölçme zaman aralığı, sonsuz-nokta koordinatı (x-y mesafe değerleri), ölçüm yöntemi, ölçüm tarihi, ölçüme verilen isim, ölçme hata payları v.b. gibi ayarlamalardır. Bu ayarlamalar kullanılan ölçü cihazının tipine göre değişiklikler göstereceği kuşkusuzdur. Fakat bunun yanında yukarıda sayılan temel seçim parametreleri her ölçü cihazı tarafından sorularak kullanıcı mühendislere ayarlatılması gereken konular arasındadır. Bu çalışmada kullanılan yerdirenci ölçüm cihazı ölçüme başlamadan önce her elektrotun direncini kontrol ederek, elektrotların kayaçlara temas direnç değerlerinin normal sınırlar arasında kalıp kalmadığını analiz eder. Eğer elektrotlarda bir hata varsa cihaz hata sinyali verir ve bu sinyalle hangi elektrotta hata olduğu tespit edilir. Daha sonra ölçümü yapan mühendisler hatalı temasa sahip elektrotun yerini değiştirerek cihazın verdiği hatanın giderilmesine çalışırlar. Bu hata ortadan kaldırıldıktan sonra ölçüm cihazı ölçüme hazır hale geldiğinden ölçme işlemi başlatılır.
Şekil 5.6. Arazide kullanılan yerdirenci ölçüm cihazının ölçüm anı
Elektriksel yerdirenci ölçüm düzeneği yere akım vererek elektrotlar arasında oluşan gerilim farkını ölçer. Şekil 5.6‟da yerdirenci ölçüm düzeneğinin ölçüm anı verilmektedir. Bu sistemde seçilen ölçüm düzeneğine göre değişen bir ölçüm süresi olmaktadır. Bu süre yaklaşık 25 ile 45 dakika arasındadır. Bu ölçüm süresi seçilen
ölçüm algılama yöntemine göre değişmektedir. Örneğin combine pole-dipole yönteminde bu süre 40 dakikaya kadar ulaşırken pole-pole yönteminde 30 dakika sürmektedir. Bu süre farkının nedeni ise combine pole-dipole yönteminde okunan direnç değer sayısının daha fazla olmasındadır. Ölçüm cihazının kısa bir yerdirenci ölçüm uzunluğu için (100-200 m) okuduğu direnç sayıları göz önüne alınırsa; bu sayı combine pole-dipole yöntemi için pole-pole yönteminde okuduğu direnç sayısının 2-3 katı olmaktadır.
Arazide elektriksel yerdirenci yöntemini uygularken üzerinde çalışılan panonun boyutları ve pano altındaki kömür sınırları temel alınarak ölçüm hatları (çizgileri) oluşturulmuştur. Üzerinde çalışma yapılan alanda ölçüm hatları özellikle kömür ruhsat sınırlarında kömür varlığını sorgulamak, eğer kömür varsa kalınlığını belirlemeye yönelik yapılmıştır. Şekil 5.7‟de verilen kroki ölçüm hatlarının çalışma arazisine uygulanmasını göstermektedir. Tabakaların ve nem oranının tespiti için ölçümlerin, panonun enine ve boyuna hat ölçümleri olarak yapılması daha da faydalı olmuştur. Her bir ölçüm hattı, çalışma sahasının boyutları ve ölçüm kablosunun boyutu göz önüne alınarak (ölçüm kablosunun uzunluğu 120m) tasarlanmıştır.
5.3. Arazi Ölçümleri
Ilgın Linyit İşletmesi kömür sahasında kömür tabakalarının incelenmesi ve su varlığının tespiti amacıyla bu çalışmada elektriksel yerdirenci ölçüm düzeneği kullanılmıştır. Ölçümlerin yapıldığı alanda kömür rezerv sınırı ve sondajlar temel alınarak ölçüm hatları oluşturulmuştur. Bu çalışmada elektriksel yerdirenci ölçümleri 3 farklı yöntemle yapılmıştır. Bu yöntemler pole-pole, pole-dipole ve combine pole- dipole elektriksel yerdirenci algılama yöntemleridir. Elektriksel yerdirenci ölçüm düzeneğinin elektrot aralıkları 5 metre olup, araziye serilen her ölçüm hattındaki ölçüm yaklaşık 40 dakika sürmüştür.
Şekil 5.7. Ölçüm için seçilen panoda elektriksel yerdirenci ölçüm hatları
Araziden elde edilen yerdirenci değerleri farklı her ölçüm hattı için farklı isimde ölçü cihazının hafızasına kaydedildiği için bu değerlerin anında bilgisayar ortamına aktarılması gerekmemektedir. Cihazın hafıza kapasitesi dolduğunda veya bir ölçüm günü sonunda arazi verilerinin yedeklenmesi ve saklanması amacıyla bilgisayara aktarımı yapılmıştır. Değerler iki farklı manyetik ortamda (bilgisayar sabit diski ve CD diskler) saklanarak bilgi saklama güvenliği sağlanmıştır. Ham arazi verilerinin grafik haline dönüştürülmesi ve ters işlem sonucunda ilgili arazinin pseudo modellerinin hazırlanması işlemi farklı yollardan yapılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, Res2dinv yazılım programı kullanılarak pseudo-modeller elde edilmiştir. Bu program her ölçüm için 3 farklı grafik hazırlayarak kullanıcı mühendislere sunmaktadır. Bu grafiklerin birincisi ölçülmüş verilerin grafiği, ikincisi bu verilerden hesaplanarak elde edilen grafik ve üçüncü grafikte pseudo model grafiğidir.
Bu çalışma sırasında ilgili pano çalışma alanından elde edilen ölçümler değerlendirilerek (toplam 21 ölçüm) bunların derinlemesine direnç değişim grafikleri ve pseudo modelleri çizdirilmiştir. ÇG-2 Panosunda yapılan ölçümler yapılış sırasına göre numaralandırılmıştır. Şekil 5.8‟ de panonun güneyinde yapılan 1 numaralı ölçüm hattı görülmektedir. Bu şekillerde ölçüm yapılan ilgili lokasyon fotoğrafları ve ölçümlerin
N 1 2 3 4 5 6 6
yapıldığı arazi ölçüm hatlarının arazideki görünüşü fotoğraflar üzerinde işaretlenerek verilmektedir.
Şekil 5.8. ÇG-2 Panosu Doğu-Batı istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanışı.
Yapılan 1 numaralı ölçümden sonra hat panonun doğusunda kuzey-güney istikametinde 120m uzunluğunda serilmiş ve 2 numaralı ölçüm yapılmıştır. Yapılan bu ölçüm yeri Şekil 5.10‟da gösterilmiştir. Bu ölçümden elde edilen direnç grafiği ise Şekil 5.11‟de verilmiştir.
Şekil 5.10. ÇG-2 Panosu Kuzey-Güney yönlü ölçüm hatlarının araziye uygulanışı.
Daha sonra ölçüm hattı 1 numaralı ölçüm hattına paralel ve 150m kuzey tarafına serilmiş ve panoda 3 numaralı ölçüm yapılmıştır. Ölçüm 120m uzunluğunda ve doğu- batı istikametli yapılmıştır. Ölçüm yeri Şekil 5.12‟de, elde edilen direnç grafikleri ise Şekil 5.13‟de verilmiştir.
Şekil 5.12. ÇG-2 Panosu Doğu-Batı istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanışı.
Panonun güney tarafında ölçümler yapıldıktan sonra panonun kuzey tarafına geçilmiştir. Bu bölgenin batı kısmı “temel” olarak tarif edilen kömürsüz bölge iken kuzey kısmında ruhsat sınırına kadar kömür devam etmektedir. Bu bölümde toplam 4 ölçüm hattında testler yapılmıştır. Ölçüm hatları 150m aralıklarla kuzey-güney istikametli olarak serilmiştir. Bu bölgede yapılan 4 numaralı ölçüm yeri panonun doğusunda faylı bölgededir. Yapılan 4 numaralı ölçümün yeri Şekil 5.14‟te, ölçüm kesitleri ise Şekil 5.15‟de verilmiştir.
Şekil 5.14. ÇG-2 Panosu Kuzey-Güney istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanışı.
Yapılan bu ölçümden sonra ölçüm düzeneği 5 numaralı ölçüm için panonun kuzey kısmına kaydırılmıştır. 5 numaralı ölçümün yapılacağı alan ruhsat sınırında olup, bu hat üzerinde Ç1 numaralı sondaj bulunmaktadır. Ölçüm hattı ve sondaj noktası Şekil 5.16‟da gösterilmiştir. Ölçüm sonucu elde edilen direnç kesitleri ise Şekil 5.17‟de verilmektedir.
Şekil 5.16. ÇG-2 Panosu Kuzey-Güney istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanışı.
Ölçüm hattı batıya kaydırılarak ölçümlere devam edilmiştir. Yine kuzey-güney yönlü kablolar serilmiş olup, Şekil 5.18‟de görüldüğü gibi 5 numaralı ölçüm yapılmıştır. Bu ölçüm sonucu elde edilen kesitler ise Şekil 5.19‟da verilmiştir.
Şekil 5.18 ÇG-2 Panosu Kuzey-Güney istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanış yeri.
Son ölçüm panonun kuzeybatı bölümünde temel olarak tanımlanan bölgeye doğru yapılmıştır. Bu bölge panonun en dar ve kömür varlığının en az olduğu bölümdür. Hattın görüntüsü Şekil 5.20‟de, elektriksel yerdirenci kesitleri ise Şekil 5.21‟de verilmiştir.
Şekil 5.20. ÇG-2 Panosu Kuzey-Güney istikameti ölçüm hatlarının araziye uygulanış yeri.
5.4. Elektriksel Yerdirenci Ölçüm Sonuçlarının Değerlendirilmesi
2004 yılında yapılan sondaj çalışmalarında, sondaj maliyetlerinin yüksek olması sebebiyle sondajlar arası mesafe 500 m civarında olmuştur. Jeofizik etüt yapılmadan 2007 yılında projesi hazırlanan ÇG-1 Panosunda bazı yanılmalar meydana gelmiştir. 2.800.000 m3 olarak hesaplanan dekapaj miktarı 2.500.000 m3 civarında gerçekleşmiştir. Bunun en önemli sebebi kömürün bazı alanlarda yükselmesi ve bu durumun sondajlarda görülememesi olmuştur. Bu sebeple 2011 yılında dekapaj çalışması başlayacak olan ÇG-2 Panosunda yapılan elektriksel yerdirenci ölçümleri bu tür yanılmaları en aza indirecektir.
ÇG-2 Panosunda yaptığımız elektriksel yerdirenci ölçümleri sonucunda elde edilen direnç dağılım haritaları sayesinde çalışma alanı altında bulunan kayaçlar ile kömür tabakaları arasındaki elektriksel direnç farklılıkları ortaya çıkmıştır. Bu direnç değişiminde etkili olan yapılar bu bölümde değerlendirmeye alınmıştır. Bölüm 4‟de de belirtildiği gibi ölçüm çalışmasının yapıldığı ÇG-2 Panosu ve çevresinde 21 adet direnç dağılım grafiği elde edilmiştir. Bu grafiklerin ayrı ayrı değerlendirilmesi yapılarak kömür damarları 60 metre derinliğe kadar incelenmiştir.
Daha öncede belirtildiği gibi ölçülen değerlerin grafiklendirilmesi için Res2dinv bilgisayar programı kullanılmaktadır. Bu program grafiksel sonuçları her set için gösterirken üsteki grafiksel çizimde „ölçülen direnç değerlerini‟, ortadaki kesit görüntüde farklı yaklaşımlarla „hesaplanan direnç değerlerini‟ ve alttaki kesit görüntüde de „inversion‟ tekniğine göre “modellenen direnç dağılım kesit görüntülerini göstermektedir. Res2dinv programının, herhangi bir elektriksel yerdirenci değişim kesitini elde edebilmesi için en az 20 adet direnç okumasına ihtiyaç duymaktadır. Aksi durumlarda direnç değişim haritaları oluşturulamadığı için yerdirenci ölçüm işlemlerinin tekrarlanması gerekmektedir. Bu konulara dikkat edilerek ÇG-2 Panosunda yapılan ölçümler daha önce yapılan sondaj stamplarına bakılarak yorumlanmaya çalışılmıştır
Arazide yapılan ilk ölçüm olan 1 numaralı ölçüm sonuçları incelendiğinde; panonun doğusundan batıya doğru kömür tabakalarının düşük eğimle battığı ve inceldiği görülmüştür. Bu yerdirenci ölçüm grafiğine bakılarak ÇG-2 Panosunun Güney Bölümünde kömür kotlarının beklendiği gibi çıktığı görülmüştür.
Arazide 2 numaralı ölçüm hattı ise panonun doğusunda kuzey-güney doğrultusunda yapılmıştır. Elde edilen direnç kesitleri incelendiğinde kömür tabakasının
kalınlığında değişiklik olmadığı ve kömürün kuzeye doğru düşük eğimle daldığı anlaşılmıştır.
3 numaralı ölçüm sonuçları incelendiğinde; kömürün doğudan batıya doğru (rezerv sınırına doğru) inceldiği görülmüş olup, kömür tabakalarının kotlarında önemli bir sapma olmadığı tespit edilmiştir.
ÇG-2 panosunda yapılan 4 numaralı ölçüm, bu panonun sınırında yapılmıştır. Ölçümün amacı ÇG-1 Panosunun doğu kısmında şevlerde görülen faylanmanın ÇG-2 Panosuna etkisini araştırmaktır. Ölçüm sonucu elde edilen direnç kesitleri incelendiğinde 2 adet faylanma olduğu görülmüştür. Bu fayların 450
eğimli olduğu ve ÇG-2 Panosunun rezerv miktarında değişmeye neden olmadığı görülmüştür. Ayrıca bölgede 40m derinliğinde oldukça fazla su varlığı tespit edilmiştir.
Elektriksel ölçüm hatlarından 5 numaralı ölçüm hattı, panoda kuzey-güney yönlü yapılmıştır. Ölçüm sonucu elde edilen direnç kesitlerine bakıldığında kömürün kuzeye doğru inceldiği ve derinleştiği anlaşılmıştır. Bu bölgedeki sınır; rezerv sınırı olmayıp, özel sektör sahası ile işletme sahası arasındaki ruhsat sınırıdır.
6 numaralı ölçümde 5 numaralı ölçüme paralel yapılmıştır. Elde edilen direnç kesitlerine bakıldığında kömür varlığı görülmüş, kömürün kuzeye doğru inceldiği ve yer yer su varlığı olduğu görülmüştür.
Yapılan son ölçüm olan 7 numaralı ölçüm hattı lokasyonu için panonun kuzeybatı bölümü seçilmiştir. Elde edilen kesitler incelendiğinde, kömürün temele yaslandığı görülmüştür.
Genel olarak ölçüm sonuçlarını yorumladığımızda; ölçümlerde kömürün varlığı, kalınlığı, eğimi ve doğrultusu net olarak anlaşılmıştır. Elde edilen direnç kesitleri incelendiğinde kömürün, panonun batı kısmındaki rezerv sınırına doğru inceldiği görülmüştür. Bu bölgede önemli bir su varlığına rastlanmamıştır. Ayrıca rezerv rakamlarını etkileyebilecek bir faylanma tespit edilmemiştir. Panonun kuzey kısmında ise kömürün ruhsat sınırına doğru inceldiği ve düşük eğimle battığı tespit edilmiştir. Bu bölgedeki özdirenç kesitleri incelendiğinde su varlığının az da olsa olduğu görülmüştür. Ayrıca bu bölümde 2 adet faylanma olduğu görülmüş fakat bu faylanmaların rezerv miktarında ve sınırında değişikliğe neden olmayacağı anlaşılmıştır.