YER SARSINTISI VE HAVA ŞOKU İZLEME SİSTEMLERİ

Madencilik, inşaat, taş ocakçılığı, boru hattı gibi çeşitli sektörlerde patlayıcıların değişik nedenlerle gittikçe artan bir şekilde kullanılması önemli çevresel sorunları beraberinde getirmektedir. Bu sorunların belirlenmesi ve çözümü için öncelikle, patlamadan kaynaklanan çevresel problemlerin başında gelen yer sarsıntısı ve hava şokunun hassas bir şekilde ölçülmesi gerekmektedir. Günümüzde patlatmadan kaynaklanan yersarsıntısı ve hava şoku ölçümleri için değişik firmalar tarafından geliştirilen birçok izleme sistemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu izleme sistemleri birbirine göre çok farklılık göstermese de kullanımındaki kolaylıkları ve patlatma sonrasında elde edilen verilerin değerlendirilmesinde kullandıkları bilgisayar programları yönünden aralarında bazı farlılıklar bulunmaktadır.

Titreşim aletlerinin fonksiyonları, ortamın (Yeryüzünün) titreşim hareketini ölçmek ve kayıt etmektir. Temel bilimsel terimlerde bu, bir alıcıyı ve kayıt ediciyi kapsayan bir sismograftır. Gerçekte alıcı, birbirine dik açılı konmuş başlıca Üç alıcı birimden oluşur. İki alıcı birim birbirlerine dik açılı olarak yatay düzlemde uzanırken öteki alıcı birim düzleme dik olarak yerleştirilmiştir. Her alıcı kendi eksenindeki harekete yanıt verir. Yer hareketi hakkında bütünüyle karar verebilmek için Üç alıcı da (sensor) okunması gereklidir.

Alıcının şekli imalatçı firmaya bağlıdır, yuvarlak, kare, dikdörtgen veya Üçgen biçiminde olabilir. Alıcı genel olarak yer hareketlerini elektrik enerjisine dönüştüren elektromagnetik bir çeviricidir. Alcının içinde yapay bir magnetik alan oluşturan asılı bir bobin vardır. Mıknatıs alıcı (sensor) kutusuna bağlıdır ve hareket edemez, fakat magnetik alanda asılı duran bobin bir yay vasıtasıyla serbest olarak hareket etmektedir. Bobinin herhangi bîr hareketi magnetik alana bağlı olarak ve bobin hareketinin hızıyla orantılı olarak bir elektrik voltajı üretir. Eğer bobin yavaş hareket ederse küçük bir voltaj, hızlı hareket ederse yüksek bir voltaj elde edilir. Yer sarsıntısı sırasında alıcı

titreşecek fakat asılı bobin içerde hareketsiz kalmaya çalışacaktır, böylece magnetik alanla bobin arasında rölatif bir hareket üretilecek ve sonunda bir rölatif elektrik voltajı

açığa çıkacaktır. Şekil 3.1.’de alıcı mekanizması şematik olarak gösterilmiştir (Konya ve

Walter, 1991).

Kaydedici, alıcının (sensor) çıktısından voltajı alır onu tekrar harekete (titreşime) çevirir ve yer sarsıntısının görünür (görsel) bir kaydını yapar. Karşılıklı üç ana birimden oluşan alıcı her bir alıcı birim için kayıt üzerinde üç iz bırakır. Bu kayıt analiz ve çözümlemeye hazır durumdadır.

Şekil 3.1. Bir Titreşim Ölçer Cihazının Jeofon Yapısı (Konya ve Walter, 1991)

Kaydedici bir galvanometre vasıtasıyla hareket halindeki alıcını çıkış voltajını değiştirir. Alıcıda bir voltaj üretildiğinde, galvanometre bobinin dönmesine neden olan bir akım, elektrik devresinden geçer. Böylece elektrik enerjisi, hareketi geri çevirir ve bu işlem giderek genişler. Kaydedici belli çizgileri ve ölçülü sinyalleri kayıtta gösterir. Sonuç olarak, hareketin kaydı fotoğrafla veya ısı şeklinde alınır (Konya ve Walter, 1991). Şekil 3.2.’de verilen ideal bir yer sarsıntısı ve hava şoku izleme sistemi aşağıdaki 5 temel bileşeni içermektedir (Dowding, 1985; ISRM, 1992).

1.Jeofon: Parçacık hızı bileşenlerini (boyuna, enine, düşey) zamana bağlı olarak elektrik sinyalleri şeklinde almak için

2.Mikrofon: Hava şoku ve gürültü değerlerini zaman bağlı olarak elektrik sinyalleri şeklinde almak için

3.Bağlantı kabloları: Mikrofon ve jeofondan gelen elektrik sinyallerini yükeslticiye iletmek için

4.Yükseltici ve sinyal düzenleyici: Mikrofon ve jeofondan gelen elektrik sinyallerini yükseltmek ve analog verileri sayısal verilere çevirmek için

5.Disk: Sayısal verileri kaydetmek için (birçok cihazda verileri değerlendirmek üzere programlar verilmektedir)

6.Yazıcı: Diske kaydedilen verilerin zaman esaslı olarak dökümünü almak için

Şekil 3.2. Yer Sarsıntısı ve Hava Şoku İzleme Sistemi (Dowding, 1985)

3.1.1. Örnek Bir Yer Sarsıntısı ve Hava Şoku İzleme Sistemi ve Teknik Özellikler

Yer sarsıntısı ve hava şoku izleme sistemlerinin genelinde aranan teknik özelliklerin daha iyi anlaşılabilmesi için İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümü’ne ait Instantel firmasının ürettiği Mini Mate Plus titreşim izleme sistemi Şekil 3.3.’te görülmektedir. Titreşim ve hava şoku izleme cihazı, üç adet algılayıcı (boyuna, enine ve düşey), mikrofon, yazıcı, şarj, kontrol ve hafıza, bilgisayar bağlantı sitemi, muhafaza ve taşıma ünitelerinden oluşmaktadır. Cihazın kayıtları; zaman esaslı olarak her bir olay için hava şoku, genlik, frekans, ivme ve parçacık hızı bileşenlerini (boyuna, enine, düşey, bileşke ve maksimum) içermektedir. Ayrıca

kaydedilen olayların ayrıntılı analizi için elde edilen veriler bilgisayar ortamına aktarılabilmektedir (Kahriman, 2003).

Cihaz tek olay veya sürekli kayıt yapılabilmektedir. Her bir olayın süresine (1-10 s arasında uzaklığa bağlı olarak) 150-200 arasında olayı geniş ya da özet bilgiler halinde koruma yeteneğine sahiptir. Cihazın ölçüm limitleri parçacık hızı için 0.005-9.999 inç/sn ve gürültü için 100 - 142 db. aralıkları düzeyindedir. Bu limitler içerisinde istenilen aralıklar ayarlanabilmektedir. Kaydedilen olay süresi, kayıt biçimi (tek veya sürekli), istenilen birimler, çalışma sahası, kullanıcıya ait bilgiler önceden arzu edilen şekilde programlanabilmektedir. Keza ölçekli mesafe verileri de hafızaya kaydedilebilmektedir. Tüm bu işlemlere uygun modlar cihazın kontrol ve hafıza ünitesinde bulunmaktadır.

Şekil 3.3. İnstantel Mini Mate Plus Model Titreşim Ölçüm Cihazı (Instantel, 1993)

Şekil 3.4.’te İnstantel Mini Mate Plus model titreşim ve hava şoku ölçüm cihazına ait tipik kayıt çıktısı görülmektedir. Şekilden de anlaşılacağı üzere cihaz tarafında ölçülen parçacık hızı değerleri cihazın data değerlendirme ünitesine aktarılmakta bünyesinde bulunan değişik normlar içinden, kullanıcı tarafından seçilen herhangi bir norma göre değerlendirme yapılabilmektedir.

Şekil 3.4. Instantel Mini Mate Plus Cihazının USBM Normuna Göre Düzenlenmiş Tipik Çıktısı (Instantel, 1993)