2. KAYNAK ARAġTIRMASI
2.10. Konu Ġle Ġlgili Önceki ÇalıĢmalar
Kazı iĢinin mekaniğini anlamak ve çeĢitli keski tiplerine (özellikle pik keskilere) etkiyen kuvvetlerin tahminine yönelik olarak yapılan teorik çalıĢmalar, Evans (1962, 1965, 1972, 1984); Pomeroy (1964); Dalziel ve Davies (1964); Nishimatsu (1972); Ranman (1985); Göktan (1992) ve Roxborough ve Liu, (1995) tarafından yayınlanmıĢtır. Bu çalıĢmalarda, keski performansını etkileyen en önemli kaya öğelerinin tek eksenli basınç, çekme ve kesme dayanımları olduğu ortaya konmuĢtur.
Kazı mekaniğinde yapılan deneysel çalıĢmalar ve ampirik performans modelleme çalıĢmaları, Whittaker (1962); Fowell ve McFeat-Smith (1976); Fowell ve McFeat-Smith (1977); Roxborough (1973, 1988); Roepke ve ark. (1983); Farmer ve Garrity (1986); Bilgin ve ark. (1988, 1990, 1996, 1997); Rostami ve Özdemir (1993) Rostami ve ark., (1994); Verhoef ve ark. (1996); Deketh ve ark. (1998); Copur ve ark., (2001) ve Kel ve ark. (2001) tarafından yayınlanmıĢtır. Bu deneysel çalıĢmalar sonucunda teorik çalıĢmalar desteklenmiĢ ve kazı mekaniğinin temel prensipleri ortaya
konmuĢtur. Bu çalıĢmalarda keski tasarım parametrelerinin kesme performansına olan etkileri detaylı olarak incelenmiĢtir. ÇeĢitli kazı makinelerinin kazı hızlarının ve keski aĢınmalarının tahminine yönelik olarak istatistiksel modeller geliĢtirilmiĢtir.
Kazı mekaniğinde çeĢitli kazı makinelerinin keski dizilim tasarımı ve performans tahmini için geliĢtirilen deterministik bilgisayar modelleri, Hurt ve Morris (1985); Hurt (1988); Hekimoğlu ve Fowell (1990, 1991) ve Cıgla ve Ozdemir (2000) tarafından yayınlanmıĢtır. Bu çalıĢmalarda, deterministik modellerin kazı makinesi ve kesici kafa-keski dizilimi tasarımında ve performans tahmininde en etkin ve ekonomik yöntem olduğu ortaya konmuĢtur.
Küçük boyutlu doğrusal kesme deneylerinde spesifik enerjinin belirlenmesi ve kayaç özellikleri ile olan iliĢkisini irdeleyen önceki çalıĢmalar aĢağıda kısaca özetlenmiĢtir.
Kesilebilirlik ile kayaç özellikleri arasındaki iliĢki konusunda en iyi bilinen çalıĢma, McFeat-Smith ve Fowell‟in (1977) çeĢitli sedimanter kayaçlar kullanarak gerçekleĢtirdikleri çalıĢmadır. Bu çalıĢmada küçük boyutlu kesme deney seti kullanılarak kesme deneyleri yapılmıĢtır. Bu model uzun yıllarda laboratuar ve yerinde deney sonuçlarına dayanarak geliĢtirilmiĢtir. Bu araĢtırmacılar yerinde yapılan çalıĢmalarda kademeli kollu galeri açma makinelerinin net kazı hızlarını, tükettiği gücü, keski tüketimini ve duraklamaları ölçerek kademeli kollu galeri açma makinelerinin performanslarını yerinde tespit etmiĢlerdir. Buralardan aldıkları karot veya blok numuneleri, laboratuarda sabit Ģartlarda küçük boyutlu kesme deneyine tabi tutarak, bir keskiye gelen kesme ve normal kuvvetleri ölçmüĢ ve birim hacimdeki kayacı kesmek için gerekli olan spesifik enerjiyi (MJ/m3) ve birim mesafedeki keski tüketimini
belirlemiĢlerdir (McFeat-Smith ve Fowell, 1977; Bilgin ve Shariar, 1988). Bu çalıĢmada küçük boyutlu kaya kesme deneyleri yapılırken, aĢağıdaki sabit kesme koĢulları kullanılmıĢtır.
Kesme derinliği (d) : 5 mm Kesme açısı ( ) : -5° Temizleme açısı () : 5° Keski geniĢliği (W) : 12,5 mm
SE = -4,38 + 0,14 CI2 + 3,3 c1/3+ 0,000018 SH 2 + 0,0057 CC2 (2.12) SE = -0,65 + 0,41 CI2 + 1,81 k1/3 +2,6 (2.13) Burada; SE : Spesifik enerji, MJ/m3 CI : Koni delici değeri
c
: Tek eksenli basınç dayanımı, kg/cm2 SH : Shore scleroscope sertliği
CC : Numunenin çimentolanma derecesi, % k : Plastisite indeksi
Ġngiltere‟deki Newcastle Upon Tyne Üniversitesinde geçmiĢte gerçekleĢtirilen araĢtırmaların verileri değerlendirilmiĢ ve Çizelge 2.7 ve 2.8‟de verilen bilgiler türetilmiĢtir. Bu çizelgeler kullanılarak kademeli kollu galeri açma makinelerinin seçimleri rasyonel bir Ģekilde yapılabilmektedir.
Ayrıca bu araĢtırmada kazının maliyetini ve performansını etkileyen önemli bir parametrenin de keski sarfiyatı olduğunu ortaya çıkarmıĢ ve “Newcastle Aşınma İndeksini” geliĢtirmiĢlerdir. Bu indekste küçük boyutlu kesme deneyleri yapılırken; keskinin birim kazı mesafesinde ağırlığından kaybetmesi, Newcastle AĢınma Ġndeksi olarak tanımlamaktadır. Bu aĢınma değeri kademeli kollu galeri açma makinelerinin keski tüketiminin önceden kestirilmesinde kullanılabilmektedir (McFeat-Smith ve Fowell, 1979).
Çizelge 2.7. Orta ağırlıktaki kollu galeri açma makinelerinin laboratuar spesifik enerji değerine göre seçilmesi (McFeat-Smith ve Fowell, 1979)
Spesifik Enerji
MJ / m3 Orta ağırlıktaki kollu galeri açma makinelerinin kullanılabilirliği
20 Aynada 0.3 m ve daha ince tabakalar halinde kaya kütlesi var ise makine ekonomik kazı yapabilir. TitreĢimlerin fazla olmasından makine parçaları çabuk aĢınır. 15 Kalem keskiler ve düĢük hızlı kesme uygundur. Kesme verimi iyi değildir. Saatte 5
m3 kazı imkanı vardır. 12 Makine kazı hızı 9-10 m
3/saat. Kazı verimi orta-iyi olacak Ģekilde değiĢir.
AĢındırıcı formasyonlarda keski değiĢimine dikkat edilmelidir. 8 Makine kazı hızı 10-12 m
3/saat. Kazı verimi orta-iyi olacak Ģekilde değiĢir.
AĢındırıcı formasyonlarda keski değiĢimine dikkat edilmelidir. 5 En kolay kazının yapılabileceği formasyondur. Kazı hızı 20 m
3/saat‟e kadar
çıkabilir
Çizelge 2.8. Ağır kollu galeri açma makinelerinin laboratuar spesifik enerji değerine göre seçilmesi (McFeat-Smith ve Fowell, 1979)
Spesifik Enerji
MJ/m3 Ağır kollu galeri açma makinelerinin kullanılabilirliği
32 Aynada ince tabakalar halinde kaya kütlesi var ise makine kazı yapabilir. Kazı verimi düĢük ve keski sarfiyatının fazla olması beklenir.
25 Ayna masif ise kesme verimi düĢüktür. Kalem keskiler ve düĢük hızlı kesme uygundur. Kesme verimi iyi değildir. 9-10 m3 /saat kazı hızına ulaĢılabilir.
17 Makine kazı hızı 12-13 m
3 /saat. Kazı verimi orta-iyi olacak Ģekilde değiĢir.
AĢındırıcı formasyonlarda keski değiĢimine dikkat edilmelidir.
8 Makine kazı hızı 30 m
3/saat‟e ulaĢabilir. Çamur taĢlarında kesme iĢleminden çok
riperleme gerçekleĢmektedir
Fowell ve McFeat-Smith (1976) çalıĢmalarında kesme performans tahmini için hem arazide hem de laboratuarda çeĢitli deneyler yapmıĢlardır. Arazide bazı kaya kütle özelliklerini, kayacın Schmidt sertliği ve koni delici değerini, makinenin güç tüketimini ölçerek ilerleme oranı ile spesifik enerji değerini ve makine karakteristiğini belirlemiĢlerdir. Laboratuarda ise, kayaçların mineralojik ve petrografik özellikleri ile dayanım özelliklerini ve blok kesme makinesi ile keski kuvvetlerini, keski aĢınmasını ve spesifik enerji değerini belirlemiĢlerdir. Bütün bu hem arazide hem de labotuarda belirlemiĢ oldukları özellikleri karĢılaĢtırarak bir kesme performansı ve makine seçimi için tahmin modeli oluĢturmaya ve bu değerlerin hangisinin makine seçimine ve performansa daha etkili olacağını belirlemeye çalıĢmıĢlardır.
Kollu galeri açma makineleri, tam cepheli kazı makineleri ve sürekli kazı yapan makinelerin üretim kapasitesi ve performanslarının kestirilmesinde en çok kullanılan ve kabul gören yöntemlerden biri laboratuar spesifik enerji değeridir (Copur ve ark., 2001).
kullanılarak tahmin edilebileceğini göstermiĢlerdir. Krupa ve ark. (1993a, b, 1994) ve çalıĢmalarında, TBM‟nin gücü için ilerleme oranının 2.14‟deki eĢitlikten hesaplanan spesifik enerji değeri ile doğrudan iliĢkili olduğunu belirtmiĢlerdir. Roxborough ve Rispin (1973) çalıĢmalarında Ġngiltere‟nin kuzeydoğusunda kireçtaĢlarının hakim olduğu bir bölgede bir tünel projesi için hızlı ve etkili bir mekanize kazı sistemi seçimi için çalıĢmalar yapmıĢlardır. Ġlk önce kayaçların tek eksenli basınç, çekme ve kesme dayanımı gibi özelliklerini, ve çeĢitli kesme teorilerini kullanarak teorik spesifik enerji ve kesme kuvvetini belirlemiĢlerdir. Daha sonra bu mekanize kazı sisteminin seçimi için büyük boyutlu kaya blokları üzerinde küçük boyutlu kesme deney seti kullanarak kesme deneyleri yapmıĢlardır. Kesme deneylerinde bir planya makinesi kullanarak kesme koĢulları olarak 2 farklı kesme açısı, 3 farklı keski geniĢliği, 3 farklı derinlik ve 6 farklı keskiler arası mesafe kullanarak en etkili değerleri bulmaya çalıĢmıĢlardır. Kesme deneyleri sonucunda etkili kesme kuvveti, kesme açısı, kesme derinliği, keski geniĢliği, spesifik enerji ve keskiler arası mesafeyi belirleyerek bu kireçtaĢlarında açılacak tünel için en etkili kesici kafa tasarımı ve kazı için makinenin ihtiyacı olan gücü belirlemiĢlerdir.
Tarkoy (1973) çalıĢmasında, Schmidt çekici değeri ile kayaç aĢındırıcılığına bağlı olarak net kazı hızının tahmini için bir model geliĢtirmiĢtir. Bu modelin en büyük dezavantajı tam cepheli tünel açma makinelerinin performansı üzerinde çok büyük etkisi olan kaya kütlesi özelliklerini ve kazıcı makine özelliklerini dikkate almaması olmuĢtur.
Graham (1976) çalıĢmasında, geliĢtirdiği modelde net kazı hızını keski baĢına düĢen baskı (normal) kuvvet, kesici kafa devri, formasyondan alınan kayaç numunesinin tek eksenli basınç dayanımına göre formüle etmiĢtir.
Roxborough ve Phillips (1975) yaptıkları çalıĢmalarında, kazı hızının tahmini için tünel çapı, keski baĢına düĢen baskı (normal) kuvveti, kayaç tek eksenli basınç dayanımı ve keski uç açısını dikkate alarak bir model geliĢtirmiĢtir. Bu model Graham‟ın geliĢtirdiği modele benzemektedir fakat fazladan keski uç açısı dahil edilmiĢtir.
Rostami ve ark., (1994) çalıĢmalarında, mekanize sert ve dayanımlı kayaç kazısı için EĢitlik 2.15‟i önermiĢtir:
CR = k(P/SEopt) (2.15)
Burada;
CR : Kazı hızı, m3/h k : Toplam sistem verimi
P : Kazıcı (Roadheader) gücü, kW SEopt : Spesifik enerji, kWh/m3
Bilgin ve ark., (1988; 1990) yaptıkları çalıĢmalarında, kollu galeri açma makineleri ve hidrolik kırıcılar için bazı formüller geliĢtirmiĢtir (EĢitlik 2.16). Kollu galeri açma makineleri ve hidrolik kırıcıların performans tahmininde kullanılan Kaya Kütle Kazılabilirlik Ġndeksi (RMCI) aĢağıda verilmiĢtir;
RMCI = UCS(RQD / 100)2/3 (ġekil 2.24) (2.16)
Burada;
UCS : Tek eksenli basınç dayanımı, MPa RQD : Kayaç kalite katsayısı, %
RMCI‟yi kullanarak kazıcı (roadheader)‟ın performansı EĢitlik 2.17 ile tahmin edilebilir:
ICR = 0,28P(0,974)RMCI (2.17)
Burada;
ICR : Kazı hızı, m3/h P : Makine gücü, kW
ġekil 2.24. Kaya kütlesi kazılabilirlik indeksi ile kademeli kazı yapan makinelerin ilerleme hızının değiĢimi (Bilgin ve ark., 1988)
Rostami ve ark. (1994) yaptıkları çalıĢmada önerdikleri EĢitlik 2.19 ve 2.20‟de spesifik enerji değeri kullanılarak, kollu galeri açma makinelerinin performanslarının tahmin edilebileceğini belirtmiĢlerdir.
Vph = (HPn) / (SE) (2.19)
Wph = Vph γ (2.20)
Burada;
Vph : Üretim miktarı, m3/ h
HP : Kesici kafa gücü, kW veya HP
η : Toplam sistem verimliliği (kollu kazıcılar için genelde 0.45 - 0.55 alınır) SE : Spesifik enerji, kWh/m3
Wph : Üretim miktarı, ton/h
Aleman (1983) çalıĢmasında, kademeli kollu galeri açma makinelerinin performansını önemli derecede etkileyen parametrelerin baĢında formasyonların çatlak yapısı, tabakalaĢma düzlemleri ve süreksizlikler gelmektedir demiĢtir. Bu amaçla Aleman, kayacın tek eksenli basınç dayanımı, aĢındırıcılık özellikleri ve kaya kütlesinin özellikleri ile makine çalıĢma parametrelerini dikkate alarak bir model geliĢtirmiĢtir. Bu çalıĢmada makinenin kazı sırasında, birim alana uygulanan itme kuvveti ile ilerleme arasındaki iliĢkiyi matematiksel olarak tanımlanmıĢ ve aĢağıdaki EĢitlik 2.21, 2.22, 2,23, 2.24 ve 2.25‟e ulaĢılmıĢtır.
p = nT + c (2.21)
Burada;
p : Kesici kafanın bir devirdeki ilerleme miktarı, cm/devir T : Birim alana uygulanan itme kuvveti, kN/m2
n ve c zemin özelliklerine bağlı sabitler olup, T ve p‟nin bir fonksiyonudur.
9 , 3 68 , 0 7 , 1 2 n c (2.22)
94 , 2 35 , 0 88 , 5 5 5 T 2 p T n (m3/kN) (2.23)A= Metre baĢına mikroçatlak sıklığı + (100-RQD) (2.24)
Net Kazı Hızı (m3
/h)= 0,6.p.A.DönüĢ Hızı (2.25)
Sandbak‟ın (1985) verdiği bir baĢka yaklaĢımında ise, birçok kademeli kazı makinesinin çalıĢtığı yerden toplanan makine karakteristik özellikleri ile jeoteknik kaya parametrelerinin arasındaki iliĢki kullanılmıĢtır. Bu yaklaĢımda asıl amaç madencilik uygulamaları için geliĢtirilen kaya sınıflama parametrelerinin, kademeli kollu galeri açma makinelerinin performansını kestirmek için kullanılabilirliğini araĢtırmaktır. GeliĢtirilen bu yöntemde kayacın tek eksenli basınç dayanımı, RQD (Kaya kalite değeri), çatlak aralığı, çatlakların durumu ve yönelimi ve yeraltı suyunun etkileri incelenerek 0-100 arasında değiĢen kaya kütlesi sınıflama indeksi (RMR) kullanılmıĢtır. Bu derecelendirmeye bağlı olarak kaya sınıflamasının tanımı yapılmıĢ ve kendi içinde 5 ayrı kategoride sınıflandırılmıĢtır. Bu çalıĢmaya göre kaya kütle sınıflama sistemi
ġekil 2.25. Kaya kütlesi sınıflama sistemine göre kademeli kollu galeri açma makinesinin performansı (Sandbak, 1985)
Gehring (1989) çalıĢmasında arına dik (spiral Ģekilli, kesme gücü 250 kW) ve paralel (tambur Ģekilli, kesme gücü 230 kW) hareket eden kademeli kollu galeri açma makinelerinin performanslarını incelenmiĢtir. Arına dik ve paralel kazı yapan iki farklı kademeli kollu galeri açma makinesi, yerinde kazı yaparken, keski aĢınması ve performansları ölçülmüĢtür. Bu çalıĢmada kayaların hem tek eksenli basınç dayanımına hem de petrografik özelliklerine bağlı olarak her iki tip makine için performans kestirimi geliĢtirilmiĢtir. Kayaların tek eksenli basınç dayanımına ve keski tüketimine karĢılık, kazı hızının nasıl değiĢtiğini gösteren grafikler ġekil 2.26‟da görülmektedir.
ġekil 2.26. Gehring‟e göre kesme güçleri farklı iki tip kademeli kazı makinesinin kazı performansının değiĢimi (Gehring, 1989)
Matsui ve Shimada (1993), kayaların kesilebilirliği ve makine performansını kestirmek için darbe dayanımı deney (RIHN) sonuçlarını kullanmıĢlardır. Bu deneyde; 25 mm çapında ve 50 mm uzunluğundaki karot numune bir çelik silindir içerisine konularak, 2,4 kg ağırlığındaki çelik silindir 640 mm yükseklikten numunenin üzerine düĢürülmektedir. Silindirden boĢaltılan numune 0,5 mm‟lik elekten elenerek elenir ve RIHN olarak tanımlanan darbe dayanımı indeksi bulunur. Bulunan bu değer ile kaya kalite değeri (RQD) iliĢkilendirilerek, makine performansını kestirimi yapılır (ġekil 2.27).
ġekil 2.28. Schneider‟e göre performans kestirimi (Schneider, 1988)
Schimazek ve Knatz (1970) yaptıkları çalıĢmada, çok sert ve aĢındırıcı formasyonlarda yapılan kazılardaki keski sarfiyatının, kazı maliyetini ve kazı performansını önemli derecede etkilediğini belirtmiĢlerdir. Schimazek, kayaların petrografik analizlerine ve kaya çekme dayanımına dayanarak EĢitlik 2.26‟da verilen bir aĢınma indeksi tarif etmiĢtir.
100 t a a qd F (2.26) Burada;
Fa : Schimazek aĢındırıcılık indeksi, kg/cm
q : AĢındırıcı minerallerin eĢdeğer kuvars yüzdesi, %
t
: Kayacın çekme dayanımı, kg/cm2
Schimazek‟e göre kademeli kollu galeri açma makinelerinin uygulama sınırı F<1 kg/cm‟dir. Ayrıca Schimazek keskilerin aĢırı aĢınmalarının önlenmesi için EĢitlik 2.27‟de verildiği gibi bir kritik hız tanımlamıĢtır. Bu hızın üzerindeki kesme hızlarında, keski uçlarında sürtünmeden dolayı ısı artmakta bunun sonucunda da, kesici uçların sertliği düĢmektedir. Fa e k Vkr (2.27) Burada; Vkr :Kritik hız, m/sn
k :Keski geometrisine ve metalürjik özelliğine bağlı bir sabir, ortalama 8.4‟tür. e :2.7183
Fa :Schimazek aĢındırıcılık indeksi
Thuro ve Plinninger (1999a;b; 2003), Thuro (2003), Plinninger ve ark., (2002) çalıĢmalarında, kademeli kazı yapan makinelerin ilerleme hızlarını önceden kestirebilmek için, kazı esnasında ve laboratuarda birçok veri toplamıĢlardır. Yaptıkları çalıĢmada, ilgili kayaçların tek eksenli basınç dayanımını, 132 kW gücündeki kademeli kazı makinesinin ilerleme hız farklılıklarını ve incelenen kazı makinesinin keski tüketimini düzenli olarak kaydederek bir veri bankası oluĢturmuĢlardır. Kayaçların tek eksenli basınç dayanımı ile ilerleme hızı arasındaki iliĢki korelasyona tabi tutulmuĢ ve EĢitlik 2.28 bulunmuĢtur. Ġlerleme hızı ile tek eksenli basınç dayanımı arasındaki iliĢki ġekil 2.29‟da görülmektedir.
Ġlerleme hızı= 75,7- 14,3ln(c) ; n= 26, R
2
= 0,62 (2.28)
EĢitlik 2.28‟den görüleceği gibi bu eĢitliğin korelasyon katsayısı % 62 olarak bulunmuĢ ve ilerleme hızı ile tek eksenli basınç dayanımı arasındaki iliĢkinin anlamlılık düzeyi istatistiksel açıdan düĢük bulunmuĢtur. Kayaçların tek basınç dayanımı tek baĢına, kademeli kazı yapan makinelerin ilerleme hızının kestiriminde yeterli olmadığı görülmüĢ ve spesifik kırılma enerjisi (kJ/m3) adı altında yeni bir kavram geliĢtirilmiĢtir.
ġekil 2.29. 132 kW gücündeki kademeli kazıcıda tek eksenli basınç dayanımı ile ilerleme hızı arasındaki iliĢki (Thuro ve Spaun, 1996)
ġekil 2.30‟da spesifik kırılma enerjisi (tek eksenli basınç dayanımı testinde, deformasyon-gerilme eğrisinin altında kalan alan), kayacı parçalayabilecek yada kaya içerisinde yeni çatlaklar oluĢturarak yenilmesini sağlayacak iĢ olarak tanımlanmıĢtır (Thuro ve Spaun, 1996). Buradan yola çıkılarak kayaçların tek eksenli basınç dayanımı yerine, spesifik kırılma enerjisi kullanılarak bir korelasyon kurulduğunda daha yüksek korelasyon katsayısı bulunmuĢtur.
Ġlerleme hızı= 107,6 – 19,5 ln(Wz); n= 26, R2
= 0,89 (2.29)
EĢitlik 2.29‟da görüldüğü gibi korelasyon katsayısı, % 89 olarak bulunmuĢ ve ilerleme hızı ile spesifik kırılma enerjisi arasındaki iliĢkinin anlamlılık düzeyi istatistiksel açıdan daha anlamlı hale gelmiĢtir. Ġlerleme hızı ile spesifik kırılma enerjisi arasındaki iliĢki ġekil 2.31‟de görülmektedir.
ġekil 2.31. 132 kW gücündeki kademeli kazıcıda spesifik kırılma enerjisi ile ilerleme hızı arasındaki iliĢki (Thuro ve Spaun, 1996)
Copur, (1999;2000) çalıĢmalarında, arına dik kazı yapan kademeli kazı makinelerinin net kazı hızı ve keski tüketimi arasında anlamlı bir iliĢkinin olup olmadığını, evaporitik (tuz, potasyum, trona, jips vd.) kayalar için incelemiĢlerdir. Bu araĢtırmada birçok projeden elde edilen veriler istatistiksel olarak değerlendirilmiĢ ve aĢağıda verilen EĢitlik 2.30 ve 2.31‟de görüleceği gibi, net kazı hızı ve keski tüketiminin tahmini yapılmıĢtır. ġekil 2.32‟de evaporitik kayalar için geliĢtirilen, RPI indeksi ile arına dik kazıcının kazı hızı arasındaki iliĢki grafiksel olarak görülmektedir. Ayrıca ġekil 2.33‟de de, keski tüketim indeksi (RCI) ile arına dik kazıcının keski tüketimi arasındaki iliĢkisi gösterilmektedir (Copur ve ark. 1998; Copur, 1999;2000).
RPI e ICR27,511 0.0023 (2.30) c W P RPI (2.31)
ġekil 2.32. RPI ile arına dik kazıcının kazı hızı arasındaki iliĢki (Copur ve ark., 1998)
BCR= 897,06 (RCI)2 + 6,1769 (RCI) (2.32)
PWCHD RCI c
Burada;
BCR : Keski tüketim oranı, keski/m3
RCI : Kademeli kazıcı keski tüketim indeksi CHD : Kesici kafa çapı, m
Bilgin ve Shariar (1988) yaptıkları bir çalıĢmada madenlerde mekanize kazı için bir planya tezgahı ve ölçme sisteminden oluĢan bir kazı seti oluĢturarak Bartın ilindeki Amasra karbonifer havzasında karot ve blok numuneleri üzerinde kesme deneyleri ile fiziksel ve mekanik deneyler yapmıĢlardır. Kesme deneyleri sonucunda formasyonu kendi aralarında kazılabilirlik özelliğine göre sınıflandırmıĢlardır. Daha sonra bu formasyonlar için en uygun mekanize kazı sistemlerini tavsiye etmiĢlerdir.
Bilgin (1982) daha önce yaptığı bir baĢka çalıĢmasında evaporitlerin (anhidrit ve jips) üzerinde, bir planya makinesinde kullandığı tungsten karbid uç ile evaporitlerin kesilebilirlik özelliğini belirlemiĢtir. Bu çalıĢmada Bilgin, bir dinamometre kullanarak kayaçlara gelen kesme ve normal kuvvetleri ölçerek spesifik enerji değerini hesaplamıĢtır. Bu çalıĢmada hem kama uçlu keski hem de disk keski kullanılırken, ayrıca kayaçların fiziksel ve mekanik özellikleri de belirlenmiĢtir.
Çopur (1991), ELĠ-Eynez Linyit ocağında marn üzerinde bir çalıĢma yapmıĢtır. Bu çalıĢmada, marnın fiziksel ve mekanik özellikleri mekanize kazı bakımından incelenmiĢ olup, kazılabilirlik ve galeri kesit büyüklüğü birlikte dikkate alındığında, ağırlığı 50 ton civarında olan spiral veya tambur tipi kesici kafalı kollu makinelerin kazı iĢleminde kullanılabileceği sonucuna varılmıĢtır.
Makine seçiminde göz önünde bulundurulması gereken parametrelerden biriside kayaç kırılganlık değeridir. Chisel tip keski kullanılarak yapılan kesme deneylerinden elde edilen spesifik enerji değeri ile kırılganlık değeri arasındaki iliĢkiyi irdeleyen çalıĢmada iki değer arasında tam olarak bir iliĢki bulunamasa da kayaç kazısında kırılganlığın hesaba katılması gerektiği vurgulanmaktadır (Göktan, 1991).
Beypazarı (Ankara) bölgesindeki kayaçlar üzerinde yapılan bir baĢka araĢtırmada (BölükbaĢı, 1984), kazılabilirlik tayini için çeĢitli deneyler yapılarak en uygun galeri açma makinesi seçimi ve kazılabilirlik performansı tahmininde
Bu deneyler sırasında, keskilere gelen kuvvetleri ve spesifik enerji değerlerini belirlemiĢlerdir. Ayrıca, kayaçların mekanik ve fiziksel özelliklerini belirleyerek elde edilen spesifik enerji değerleri ile olan iliĢkilerini istatistiksel olarak analiz etmiĢlerdir. Bu çalıĢma sonucunda elde ettikleri sonuçlar yardımıyla tam boyutlu kaya kesme setinin kullanılamadığı durumlarda spesifik enerji değerinin daha ucuz ve pratik olan küçük boyutlu kaya kesme deneyi kullanılarak elde edileceğini göstermiĢlerdir.
Tiryaki ve Dikmen (2006) çalıĢmalarında altı adet farklı kumtaĢı kullanarak spesifik enerji ile doku katsayısı yaklaĢımı ve diğer kayaç özellikleri arasındaki iliĢkiyi araĢtırmıĢlardır. Bu çalıĢmada kayaç içerisindeki mineral taneleri göz önüne alınarak bir araĢtırma yapmıĢlar ve doku katsayısının kesilebilirlik üzerindeki etkisini ve spesifik enerjinin doku katsayısı yaklaĢımı ve diğer kayaç özellikleri ile tahmininin mümkün olduğunu ortaya koymuĢlardır.
Yılmaz ve ark. (2007) kesme kuvveti ile kayaç özellikleri (makaslama dayanımı ve tek eksenli basınç dayanımı) arasındaki iliĢkiyi araĢtırmıĢlardır. Bu araĢtırmada farklı kesme koĢulları için (kesme derinliği, keskiler arası mesafe) regresyon analizi ile bir modelleme yapılmıĢtır. Bu araĢtırmacılar ölçülen kesme kuvveti ile kesme teorilerinden elde edilen kesme kuvveti arasındaki iliĢki konusunda bir modelleme geliĢtirmiĢlerdir.
Tiryaki (2008) kayaç özelliklerinden kesilebilirlik tahmini için yapay sinir ağları uygulamasını kullanarak bir çalıĢma yapmıĢtır. Bu çalıĢmada spesifik enerji ile tek eksenli basınç dayanımı, çekme dayanımı, statik elastik modülü değeri ve koni delici değeri arasındaki iliĢkiyi araĢtırmıĢtır. Bu çalıĢmada yapay sinir ağları ile kayaç kesilebilirliğinin tahmin edilebileceğini göstermiĢtir.
Acaroğlu ve ark. (2008) yaptıkları çalıĢmalarında, tünel açma makinelerinin performans tahmini için gereken spesifik enerjinin bulanık mantık yöntemiyle tahmin edilmesi üzerinde bir araĢtırma yapmıĢlardır. AraĢtırmacılar, disk keskilerin spesifik
enerji gereksinimlerinin tahmini için kayaçların tek eksenli basınç ve çekme dayanımı ile disk çapı ve geniĢliği, keskiler arası mesafe ve batma oranı gibi özelliklerini