MADENCİ: Delme Ve Patlatma

Controlled Blasting

Hard rock blasting

Rock Blasting Demo

Delme İşleminin Amacı

Günümüzde kimya teknolojisindeki gelişmeler sonucu inşaat, madencilik ve askeri amaçlarla kullanılan çok sayıda patlayıcı madde geliştirilmiştir.

Buna karşın üretim zorluğu, üretim maliyeti, depolama ve kullanma güvenliği, kullanım öncesi ve sonrası çevre kirliliği gibi nedenlere bağlı olarak bunlardan bir kısmı kullanılabilmektedir.

Genel olarak patlayıcılar tahrip edici patlayıcılar, askeri patlayıcılar, ateşlemeye yarayan patlayıcılar ve fırlatıcı yakıt halinde olan patlayıcılar olarak çeşitlendirilirler.

Ateşlemeye yarayan patlayıcılar detonatör patlayıcılardır. Hassasiyetleri düşük olup yakıt patlayıcılarını ateşlemek maksadıyla kullanılırlar. Hassas patlayıcılar oldukları için ufak bir sıkıştırma ile çok çabuk ateş alabilirler.

Askeri patlayıcılar fiziki ve kimyevi olarak uzun zaman aşirı sıcakta durmaya dayanıklıdırlar. Çevrelerine bomba düştüğünde bundan etkilenmeyen yapıda olmaları gerekir. En iyi askeri patlayıcı Trinitrotoluen yani TNT’dir. Diğer askeri patlayıcıların yapısında da belirli oranlarda Trinitrotoluen bulunur.

Fırlatıcı yakıt patlayıcılar mermi ve roketleri hedefe ulaştırmak için kullanılırlar. Diğer patlayıcı tiplerinin aksine bu patlayıcılar infilak etmezler. Bol miktarda gaz üretirler.

Tahrip edici patlayıcılar ise açık ve kapalı maden ocaklarında, inşaatlarda, yol ve tünel açma işlemlerinde kullanılırlar. Bunlar Nitrogliserin esaslı patlayıcılar, Amonyum Nitrat esaslı patlayıcılar ve Slurry, Emülsiyon tipi patlayıcılardır.

Delik Delmeyi Etkileyen Parametreler

Delme Hızı

Delik delme işlemi sırasında matkabın kayaç veya cevher kütlesi içindeki ilerleme hızı olup, cm/dak birimiyle ifade edilir.

Delik delme işleminde, delme hızını etkileyen faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

- Kayaç veya cevher kitlesinin mineralojik yapısı

- Delme makinasının gücü

- Matkap ve delici çubugun yapıldığı malzeme cinsi

- Matkabın tipi ve delik delme çesidi

- Seçilen delik çapi ve derinliği

- Delik dibi temizleme çesidi (hava veya su ile)

- Delme makinasına giren havanın basıncı

- Eğik veya dik delik delme

- Döner delicilerin devir sayısı

- Matkap veya tijlerin değiştirilme zamanı

- Ateşleme, kırılmalar ve beklenmeyen arızalar dolayısıyla kaybolan zaman

- Kalifiye işçilik

- Matkaba yapılan basınç (baskı kuvveti)

Delinecek Formasyonun Özellikleri

Kayacın sertliği, mukavemeti ve aşindırıcılığı, delme hızı ve delme işlemini etkileyen önemli faktörlerdir. Uygulamalar sırasında, iri tanelerden oluşmuş ve gevrek taneli yapıya sahip kayaçların daha kolay delinebildiği saptanmıştır.

Sertlik, matkabın aşinmasında önemli rol oynar. Kayaçların delinebilmesinde kayaç sertliğinden çok, formasyonun delinmeye karşi gösterdiği direnç ve formasyon içindeki süreksizlikler önemlidir. Süreksizliklerin (çatlak, fay, kırık) çok fazla bulunduğu formasyonlarda delik delme işlemi daha zordur.

Yapılan deneyler sonucunda, kayaçlar, delinebilme esasına göre 4 sınıfa ayrılmıştır. Bu denemelerde granit baz alınmış ve bu kayacın delinme hızı 1.0 olarak kabul edilmiştir.

Buna göre;

· Çok Sert Kayaçlar: Delinebilme hızı 0,5 ve daha az olan kayaçlardır. Bu tür kayaçlara ince taneli gri hematit ve takonitler örnek gösterilebilir.

· Sert Kayaçlar :Delme hızı 0.6-1.0 arasındadır. Granitler ve gnays örnek verilebilir.

· Normal Kayaçlar : Delme hızı 1.0 - 1.5 arasında değişen kayaçlardır. Bu gruba kalker, dolomit, mermer, şist, porfiriler örnek olarak verilebilir. Bu kayaçların delinmesi kolaydır.

· Yumuşak Kayaçlar : Delme hızları 1.5 ve daha fazla olan kayaçlardır. Bu tür kayaçların delinmesindeki güçlük, delik içerisine dolan kırıntılardan kaynaklanmaktadır.

Yüksek sertlikte ve aşındırıcı özellikteki kayaçlar için ağır darbeli deliciler, orta dayanımlı kayaçlar için orta ağırlıktaki darbeli veya ağır döner deliciler, aşındırıcı ve gevrek kayaçlar için hafif darbeli deliciler veya döner delici makinalar kullanılır.

Kaynak: Köse H., Şimşir F., Onargan T., Yalçın E., Konak G., Kızıl M.S., Açık İşletme Tekniği, DEÜ Mühendislik Fakültesi Yayınları İzmir, 2001

Delme Ve Patlatma Neden Yapılır

Patlayıcı maddelerin icadı bilim ve insanlık tarihi açısından bir dönüm noktası olmuştur. Barışçıl amaçlarla kullanılması durumunda insanlığa büyük yararı dokunan bu maddeler, günümüzde savaşcıl amaçlarla da kullanılmaktadır.

Patlatma faaliyetleri günümüz mühendislik yapılarında delme-patlatma olarak adlandırılır.Mühendislik yapılarının çogunda patlatma faaliyetinin gerçekleştirilmesi patlayıcıların yerleştirileceği deliklerin açılmasıyla mümkün olabilmektedir. Yer altı ve yerüstü maden ocakların da , tünel açımların, kazı, yol ve baraj yapımlarında ayrıca yer üstü inşaat işletmelerinde gerek üretim, hazırlık gerekse ilerleme ve yapım aşamasında patlatma oldukça sık kullanılan bir yöntemdir. Özellikle açık işletmeler de kaya veya cevher kazısının zemin sertliğine (dayanımına) göre, doğrudan kazı yapılamaması durumunda, bu işlerde çalisan iş makinelerinin ekonomik bir şekilde kazı yapabilmesi ve işlerin hızlı bir şekilde sürdürülebilmesi için delme ve patlatma yapılır.

Delik delinerek, içerisine patlayıcı madde konulması ve patlatılarak kayaçların kazılabilirliğinin sağlanması, açık ocak işletmeciliğinin en önemli konularındandır.

Patlatmanın başarısı;

Uygun düzende ve uygun çaplar da delik delinmesi, Delinen bu deliklere uygun özelliklerde ve miktarlarda patlayıcı şarjı edilmesi ile mümkün olabilir.

Yapılan patlatmanın hedefi ;

Maksimum kayaç parçalanması, kayaçların yerdeğiştşrebilmesini sağlamak ve minimum düzeyde çevreye rahatsızlık vermektir. Buda yer sarsıntısı,hava şoku, taş savrulması ve toz emisyonunun alt sınırda tutulması ile mümkündür.

Açık işletmelerde her yıl binlerce ton veya milyonlarca m3 kaya kazısı yapıldığı düşünüldüğünde delme ve patlatmanın önemi açıkça ortaya çikmaktadir.

Delme-patlatma denildiği zaman ilk akla gelen madencilik çalismalari olmaktadır. Fakat delme-patlatma, madencilik dışında da birçok alanda yaygın olarak uygulanmaktadır.

Bunlardan bazıları;

Madencilik sektörü: Maden arama faaliyetleri, açık ve yeraltı maden işletme faaliyetleri, taş ocağı işletmeciliği, kuyu ve galeri açma, jeofizik araştırmalar, sismik patlatmalar vs.

İnşaat sektörü: Hammadde temini, demiryolu, karayolu, baraj, havaalanı, liman, çesitli amaçlara yönelik tünel açımı, çesitli temel kazıları, bina ve yapıların kontrollü yıkımı vs.

Petrol sektörü: Sismik aramalar, rezervuarların genişletilmesi, boru hatlarının yerleştirileceği kanalların açılması vs.

Tarım ve ormancılık sektörü: Su kuyusu açma, sulama ve drenaj kanalları açma, ağaç köklerinin sökülmesi vs.

Askeri faaliyetler: Çesitli tahrip ve imha faaliyetleri, mevzi hazırlama, füze rampaları inşaatı, yeraltında sığınak ve cephanelik açma faaliyetleri vs.

Diğer faaliyetler: Su altı atımları, buz ve buz altı çalismalari, kontrollü çig önleme atımları , büyük yangınlarda oksijeni kesmek amaçlı, tarımda kesilen ağaç kütüklerini yerinden oynatmak toprağı gevşetmek için vs.

Tünel Patlatma Yöntemleri

Tünel patlatmalarında genelde üç yöntem uygulanır, projenin gereksinimlerine göre bu yöntemlerden uyarlamalar yapılmaktadır.

ÇIFT - V ORTA ÇEKMELI PATLATMA DÜZENİ

Belirli bir kaya biriminde sürülen belirli genişlikteki bir lağımda V tipi orta çekmeli patlatmalarda ilerleme miktarı kısıtını aşabilmenin yolu daha dar açılı, fakat dinamit miktarlarını olağanın üzerinde bir miktar arttırarak patlatma yapmaktır. Nitekim daha önce sözedilen ön tasarımların denenmesi sırasında, kayalar içinde en zayıfı olması sebebiyle silttaşi çamurtasmda bir deneme yapılmış ancak başarısızlıkla sonuçlanmıştır.

Başarısızlığın nedenleri

i- orta çekme dilim kalınlığının (V dibi - alınmesafesi) fazla olması

ii- Kullanılan grizutin klorür dinamitinin kudretinin (GOM II Al'e göre % 56) ve delik doldurma yoğunluğunun (Kg/m) düşük olması

Belirtilen başarısızlığın aşilması yolunun, dinamiti değiştiremiyeceğimize göre, ortayı iç içe iki adet V ile birbiri peşisıra çekerek dilim kalınlığını yarıya indirmekten geçeceği düşünülmüştür. Bu görüşten hareketle Şekil 2. ve 3.'te görülen ve Çizelge l.'de özetlenen çift -V orta çekmeli patlatma düzeni geliştirilmiştir.

Bu çalismada sadece sağlam kumtaşmda B- 10 kesitinde lağım sürmek için yapılan çiit-V orta çekmeli patlatma düzeni sunulmuş ve ilkesel düzeyde tanıtımı amaçlanmıştır.

Yelpaze Çekme (Fun Cut)

Yelpaze çekme, orta çekmenin asimetrik bir uygulaması olarak bilinir. Daha az patlayıcı kullanılarak daha fazla kesim yapılabilir. Genelde delici makinelerin kızak uzunluğu, dar kesitli tünellerde kesme delikleri tünelin bir tarafına çekilerek a iç açısının büyümesi sağlanır. Bu yöntem kısa tünellerde uygulanmaya devam etmektedir.

Paralel Delik Yöntemi (Parellel Cut,Burn Cut)

Paralel delik yöntemi, temelde uygun miktarda şarj edilmiş bir deliğin, kendinden daha geniş bir diğer deliğin sağladığı boşluğa doğru patlatılması esasına dayanır. Delici makinalardaki teknolojik gelişmeler otomatik olarak paralel delik delinmesine olanak sağlamaktadır. Delme hatasının ortadan kalkmasından sonra verimli sonuçlar alınmış ve paralel delik yöntemi tünel projelerinde başarılı bir şekilde uygulanmaya başlanılmıştır.

Tünel patlatmalarında, her delik tarafından savrulmakta olan patlamış parçacıkların diğerleri tarafından çakismamasi için, her deliğe yeterli miktarda gecikme aralığı verilmesi, çok önemli bir noktadır.

Bu nedenle optimum gecikme aralığı ve yeterli sayıda numaraları olan ve aynı zamanda emniyetli olan Nonel (Elektriksiz) kapsüllerin ülkemizde de kullanımı oldukça artmıştır.

Özetle bu yöntem deneyime dayalı olup delikler hassas ve dikkatli şekilde delinmelidir. Tünele uygun patlatma delik dizaynı ve gecikme aralıkları belirlenmelidir.