Maden Makineleri...

[ozguryolcu]

Ders İçeriği

 *Basınçlı hava sistemleri (Kompresörler)
 *Kaya parçalama ekipmanları
 *Delik delme makineleri
 *Yükleme ve taşıma ekipmanları
 *Kazıcı makineler
 *Dolgu
 *Kuyu nakliye sistemleri

1.GİRİŞ

Madencilik faaliyetlerinin ana amacı, yerkürede bulunan ve insanlığın ihtiyaçlarını karşılamada kullandığı doğal kaynakları bulunduğu yerden alarak işleme tesisine götürmek üzerine kuruludur. Bu iş için yapılan işler iki ana gruba ayrılır.

Doğal kaynağı yerinden koparma işlemleri
Yerinden koparılan doğal kaynağı işleme tesisine taşıma işlemi yani nakliye

       Bu işlemler için maden üretim yöntemine bağlı olarak çeşitli ekipmanlar üretilmiştir.  Maden işletmelerinde makinelerin kullanılmaya başlanmasında en önemli etkenlerden biride basınçlı hava ve elektrik enerjisinin madenlerde kullanımının yaygınlaşması ile olmuştur. Çünkü herhangi bir enerji olmadan makinelerin çalışması mümkün değildir.


1.2. Enerji Sistemleri

Madenlerdeki enerji sistemi tüm kazı, nakliye ve yardımcı işlemlerde kullanılır. Üretim ve nakliyede kullanılan tüm ekipmanların enerjiye ihtiyacı vardır. Bu nedenle öncelikle bu enerji sistemlerinin iyi bir şekilde bilinmesi gereklidir. Maden işletmelerinde kullanılan ekipmanlar enerjilerini şu üç kaynağın birinden sağlarlar. Bu kaynaklar aşağıdaki gibi gruplandırılır.

 *Elektrik enerjisi sistemi
 *Sıvı yakıt sistemi
 *Basınçlı hava sistemi

Bu enerji sistemlerinden basınçlı hava işletmelerde kompresör olarak tanımlanan ekipman kullanılarak elde edilmekte ve bu ekipman elektrik enerjisi ve sıvı yakıt kullanmaktadır. Yakın zamana kadar basınçlı hava yeraltı maden işletmeleri için asıl enerji kaynağı iken artık yerini giderek elektrik enerjisine terk etmektedir.


2. Basınçlı Hava Sistemi

Basınçlı hava, delici makinelerde, havalı tabancalarda, martopikörlerde, pnömatik dolgu makinelerinde, pompalarda, küçük vinçlerde, bazı pasa nakliye ekipmanlarında vb. kullanılan önemli bir enerji kaynağıdır. Güvenirliği ve emniyeti açısından tercih edilmektedir. Madenlerde enerji kaynağı olarak basınçlı hava kullanabilmek için bir basınçlı hava sistemi olması gereklidir. Bu sistem başlıca dört ana parçadan meydana gelmektedir.

 *Kompresör
 *Depolayıcı
 *Dağıtım şebekesi
 *Basınçlı hava kullanım ekipmanı



Basınçlı Havanın Avantaj ve Dezavantajları

Avantajları:

 *Hava sınırsız miktarda, her yerde ve her an kullanıma hazırdır,
 *Basınçlı hava uzak mesafelere kolayca iletilebilir
 *Kullanıldıktan sonra tekrar devreye kazandırılarak kullanılması gerek yoktur.   
 *Kullanılmak üzere kompresörler tarafından üretilen basınçlı hava kol depolanabilir
 *Sıcaklık değişimlerine karşı hassas değildir.
 *Patlama ve yanma tehlikesi yoktur.
 *Basınçlı hava temiz bir enerji kaynağıdır. Kaçaklar çevreyi kirletmez.   
 *Pnömatik elemanların konstrüksiyonu basittir.
 *Sistemlerde hızlar ve kuvvetler kademesiz olarak ayarlanabilir. Silindirlerde piston hızlan 1-2 m/s’lik hıza yükseltilebilir.   I
 *Sistemlerde kullanılan silindirler, hava motorları aşırı yük altında sadece dururlar. Yük kaldırıldığında tekrar çalışmaya devam ederler.

Dezavantajları:

 *Basınçlı hava kullanılmadan önce içerisindeki toz ve nemden arındırılmalıdır.
 *Basınçlı hava ile hidrolikte olduğu kadar düzgün ve sabit piston hızlarının elde edilmesi mümkün değildir.
 *Basınçlı hava ile kuvvet oluşturma, belirli bir değerden sonra ekonomik değildir.  Madencilikte genellikle çalışma basıncı 600–700 kPa (6–7 bar civarındadır. Bu çalışma basıncı ite 2000–3000 daN’luk kuvvet elde etmek (yol ve hıza bağlı olarak) mümkündür.
 *Basınçlı hava, enerji kaynağı olarak pahalıdır.



Kompresör: Normal atmosferik basınçtaki havayı alıp onu daha yüksek bir basınca sıkıştırarak dışarı atan ekipmana denir. Dışarı verilen havanın basıncı, dağıtım şebekesindeki sürtünme ve kaçaklardan meydana gelen kayıpları karşılayıp makinelerin çalışması için gerekli olan basıncı sağlayacak kadar yüksek olmalıdır.

Depolayıcı: Dağıtım şebekesi ile kompresör arasında olup, basınçlı havayı depolayan bir tanktır. Basınçlı hava ile çalışan ekipmanlara sürekli bir hava akışı sağlanmasına yardımcı olurlar.

Dağıtım Şebekesi:Borular, vanalar, dirsekler ve hortumlardan meydana gelir. Şebekedeki basınç kayıplarını müsaade edilebilir sınırlar içinde tutmak için boru ve hortumların boyutları titizlikle belirlenmelidir.

[ozguryolcu]

2.1. Kompresörler

Kompresörler havayı sıkıştırma mekanizmalarına göre iki ana gruba ayrılırlar. Bunlar deplasmanlı kompresörler ve dinamik kompresörlerdir.

Dinamik Kompresörler: (Türbin) Atmosferdeki havayı emerek hızlandırırlar. Hızlanmış olan hava sabit dağıtıcılarda basınca dönüştürür. Merkezkaç ve turbo kompresörler bu prensibe dayanarak çalışırlar.
Havayı hızlandırarak oluşturduğu basınç farkıyla emip, çıkışına basan kompresörlerdir. Bu kompresörlerde dönen kanatların hız kazandırdığı hava önde veya içeride boşluk/vakum oluştururken, arkada veya dışarıda yığılma dolayısıyla basınç oluşur. Önden emip arkaya basanlara eksenel kompresör denir; içten emip dışa basanlara radyal kompresör denir. Bazı kompresörler eksenel ve radyal kompresörün karışımıdır. Düşük basınçlı eksenel kompresörlerin kanatlarına veya rotoruna fan veya pervane denilmektedir. Yüksek basınçlı (>0.5 bar) radyal veya radyal-eksenel karışımı kompresörlerin basınç oluşturan elemanına "Impeller" veya Türkçe "İmpeller" denir. Bu tip (santrifüj-türbo) kompresörlerin impeller'ları (impellerleri) emişinin olduğu ön/orta taraftan emdiği havayı (hızlandırıp), çıkışının olduğu dış/arka tarafa savurarak (santrifüj kuvvetle) sıkıştırır. Uçak motorlarının kompresörleri eksenel kompresördür. Radyal fan diye bildiğimiz fanlar düşük basınçlı radyal kompresörle aynı prensibe sahiptir, sadece tek kademelidirler; o nedenle kompresör denmez (düşük basınçtan dolayı), fan denir. Turbo/Türbo veya Santrifüj (Centrifugal) kompresörler eksenel-radyal karışımı dinamik hava kompresörleri olup, 7 bar civarında, 20-30 m3/dk veya 180-220 HP güçten itibaren vidalı kompresörlere karşı debi ve maliyet avantajı üstünlüğü sağlar. Dinamik kompresörler yağsız kompresörlerdir.





Deplasmanlı Kompresörler: Bu kompresörler atmosferdeki havayı kapalı bir alana emerler ve sonrada bu alanın hacmini küçülterek havanın basıncını artırırlar. Günümüzde madencilikte yaygın olarak kullanılan kompresörler deplasmanlı prensibe göre çalışan kompresörler olup başlıca üç çeşidi bulunmaktadır. Geliştirilme sıralarına göre;
 *Pistonlu kompresör
 *Döner-kayan pervane kanatlı kompresörler
 *Döner vidalı kompresörler

Günümüzde pistonlu kompresörlerin kullanımı azalırken, döner vidalı kompresörlerin kullanımı artmaktadır.



Pistonlu Kompresörler




Döner vidalı kompresör (Kaeser)




Döner vidalı kompresör (Atlas Copco)


Deplasmanlı Kompresörler

1) Pistonlu kompresörler: Pistonlu kompresörlerde emilen hava bir silindir içine alınır ve silindir içindeki piston vasıtası ile sıkıştırılarak basıncı artırılır. Genellikle bir kompresörde dört veya altı silindir vardır. Sıkıştırılan hava çıkış anında soğutulur. Buradaki soğutucuya son soğutma denir. 


2) Döner Kompresörler
a) Döner kanatlı kompresör: İlk geliştirilen döner kompresörler pervane kanatlı hava motoru prensibiyle çalışırlar. Büyük bir silindirin eksen dışına silindirik rotor yerleştirilmiştir. Bu rotor üzerinde kayan kanatlar vardır. Rotor hızla döndüğü zaman merkezkaç kuvveti etkisi ile kanatlar sürekli olarak büyük silindir duvarı ile temas halinde olur. Bu kompresörlerin kanat bakım oldukça problemli olduğundan dolayı günümüzde vidalı kompresörler daha fazla tercih edilmektedir.
b) Vidalı kompresörler: Bu kompresörlerde içinde birbiri ile uyumlu vida olan silindir çifti kullanılır. Burada kayan kanatlar ve metal-metal teması yoktur. Birbirine ters yönde dönen vidanın dişlileri arasına giren hava sıkışarak basıncı artar. Bu kompresörlerde yağ, hem koruma hem de soğutma görevi görür. Genelde 7-8 bar arası basınçla çalışır. En basit ve en güvenilir kompresör tipi olarak kabul edilirler. Fakat onların basit tasarımı çalışma basınçlarını maksimum 24-30 bar (360-440 psig) olarak kısıtlamaktadır.


Hava Deposu: Hava deposu kompresör çıkışındaki basınç dalgalarını absorbe eder. Düzgün, aniden değişmeyen hava basıncı sağlar. Kompresör kapasitesini aşan ani hava taleplerinin karşılanabilmesi için gereken miktarda havayı depolar. Hava deposu kapasitesi kompresör kapasitesine ve hava talebinin şekline bağlı olarak saptanır. Hava deposunun litre olarak kapasitesi kompresörün litre/saniye olarak kapasitesinin 6 katından 10 katına kadar seçilebilir. Hava deposunun ikinci faydası; hava içindeki nemin yoğunlaşmasını ve oluşan yoğuşumun boşaltılmasını kolaylaştırmasıdır. Nemin yoğuşması sonucunda hava deposu dibinde toplanan su traplar (otomatik tahliye aygıtları) vasıtasıyla sistem dışına atılmalıdır. Hava deposu mümkünse o tesisteki en soğuk yere  yerleştirilmelidir. Ortam havası korozyon yapıyorsa, hava deposunun özel bir astar boya ile boyanması gerekir.


 Deplasmanlı kompresörler havayı sıkıştırma kademelerine bağlı olarak tek veya çok kademeli olabilirler. Kompresöre giren hava ile çıkan havanın basıncına bağlı olarak kademe sayısı değişmektedir. Giren hava ile çıkan hava arasındaki basınç farkı fazla ise çıkan havada aşırı bir ısınma meydana gelir. Bu ısınmayı engellemek için hava, kademeli olarak sıkıştırılırken kademeler arasında bulunan ara soğutucular aracılığı ile soğutulur. Yaygın olarak kompresörler iki kademeli olup birinci kademede 30 psi (2 atm)’ye kadar sıkıştırılan hava ara soğutucudan geçirilip ikinci kademeye aktarılır. Bu kompresörlerde atmosfer basıncında emilen hava ikinci kademe sonunda yaklaşık 100-125 psi basınca kadar sıkıştırılır.
 Kademeli kompresörlerde ara soğutucular kullanılmaktadır. Ara soğutucuların görevi bir önceki kademede sıkıştırılan havayı soğutmaktır. Sıkışan hava ısınır. Isınan hava genleşerek hacmini artırır. Hacmi artan hava bir başka kademeye verilince, bu havayı sıkıştırma için gerekli olan iş artar. Bu işten tasarruf sağlamak için kompresör içindeki hava ara kademelerde soğutulur. Ara soğutucularda genellikle su kullanılır ve bu su borular içinden geçerek borular arasından geçen havayı soğutur. Suyun sıcaklığı havanın sıcaklığından en az 10°C düşük olmalıdır. Soğutucudan çıkan su en fazla 40°C sıcaklığında olmalıdır.


 Tüm kompresörlere giren hava tozlardan arındırılması için filtrelerden geçmek zorundadır. Kompresörler birim zamanda emdikleri normal hava miktarı oluşturdukları hava basıncına göre gruplandırılırlar. Hava miktarları emdikleri hava olup birimi genellikle cfm veya m3/dk  olarak ifade edilirken, çalışma basınçları psig veya bar olarak verilir.



Döner vidalı kompresör (Tan, 2004)



1-Giriş filtre ve valfı
2-Basınç ünitesi (hava 82°C kadar ısınır)
3-Elektrik motor
4-Nem ayrıştırıcısı
5-Soğutucu

[ozguryolcu]

Vidalı Kompresör teknik verileri (Kaeser kompresör)








Hava Kurutucuları. Basınçlı hava sistemlerindeki su aşağıdaıda belirtilen dolaylı maliyetlerin birine veya birden çoğuna neden olabilir:
Makina ve aygıtların üretimi sırasında suyun sebep olduğu hasar nedeniyle üretim kayıpları.
Ürün bozulması.
Boru şebekesinde paslanmaya neden olur. Paslanma etkisi ile traplar, contalar, valfler v.s.kaçırabilir.
Pnömatik aygıtlar, silindirler ve aletlerin su nedeniyle hasar görmesi.
Nem tutabilen malzemeler kullanılan basınçlı hava donanımında tıkanmaya neden olur.
Havanın içindeki nemi alabilmek için önce nihai soğutucu kullanılır. Nihai soğutucu (Hava soğutucusu) soğutucu akışkan sıcaklığının 10ºC üstüne kadar havayı soğutabilir. Bununla birlikte, nihai soğutucudan çıkan basınçlı havanın sıcaklığı, boru şebekesinin diğer kısımlarındaki basınçlı hava sıcaklığından yüksek olur. Nihai soğutucudan çıktıktan sonra soğuması devam eden hava içinde kalan nemin bir kısmı daha yoğuşur.


Hava içindeki su miktarı hesabı

Hs=N0.Dn.Q

Hs: Hava içindeki su miktarı (gr/m3)
N0 : Nem oranı (%)
Dn : Hava miktarı (m3)


Basınçlı hava deposu hesabı

V=1,6 (Qt)0,5

V: Depo hacmi (m3)
Qt: Kompresör kapasitesi (m3/dk)



Borulardaki Basınç Kaybı

Eğer en uzun koldaki basınç kaybı biliniyorsa;

ΔPi= ΔP.Li / Lu
ΔPi : i kolundaki basınç kaybı
ΔP : En uzun koldaki basınç kaybı
Li     : i kolunun uzunluğu
Lu    : En uzun kol


Eğer en uzun koldaki basınç kaybı bilinmiyorsa

ΔP= ƒ.L.V2.d / (r. 0,00147)
ΔP   : Basınç kaybı (psi)
ƒ   : Sürtünme faktörü
Q   : Hava miktarı (m3/saat)
L   : Boru uzunluğu (m)
d   : Havanın özgül ağırlığı (kg/m3)
V   . Havanın Hızı (m/sn)
R   : Boru çapı (mm)


Sürtünme Faktörü Hesabı:

ƒ=2.783 / Q0,148

Q: Hava Miktarı: (m3/saat)


Hava Hızı Hesabı:

V=Q / (3600. A)    (m/sn)
A: Borunun kesit alanı (m2)
Q: Hava miktarı (m3/saat)


Boru çapı ile basınç kaybı arasındaki ilişki

d=[(Q2.L)/(609.(P12-P22)))0,2].2,54
d: Borunun çapı (cm)
Q: Hava miktarı (cfm)
P1, P2 : Sırasıyla borunun giriş ve çıkışındaki mutlak basınç (psi)



Boru Çapı Hesabı



P1: İlk Basınç   (kg/cm2)            Q: m3/saat
P2: Son Basınç (kg/cm2)
Genel olarak borulardaki basınç kaybının 5-6 psi, hortumlardaki basınç kaybının  ise 4-5 psi’den az olması arzu edilir.


Yıllık Enerji Gereksinimi



Ny: Yıllık Enerji gereksinimi (Watt)
Z: Kompresör sayısı
Nm: Motor gücü (watt)
a: Kompresörün günlük çalışma saati
b: Kompresörün yıllık çalışma günü
Nmek: Kompresörün mekanik randımanı (0,9)
Nş: Tesis randımanı (0,95)
K: Yükleme faktörü (0,8)



Borudaki basınç kaybı




Liz: İzafi uzunluk (m)
Leu: Eşdeğer uzunluk (m)
Q: Hava miktarı (m3/saat)
Port: Ortalama Basınç (kg/cm2)
 

Not: Basınç kaynağı ile kullanılan makine arasındaki basınç kaybının 0,1 bar değerinin aşmaması istenir. Yada basınç kaybının işletme basıncının

[ozguryolcu]

Basınçlı Hava Sistemi İçin Örnek Bir Uygulama



Martopikör



Teknik Özellikler



Basınç Düşüşü ve Boru Hesabı

Örnek Problem


Soru 1: Bir maden işletmesinde 1240 m uzunluğundaki bir  basınçlı hava borusundan geçmesi istenen hava miktarı 1950 cfm’dir. Boruda 3 psi’lik, sistemde ise 10 psi’lik basınç düşmesine izin verildiğine göre boru çapı ne olmalıdır. 

Cevap 1:
d=[(Q2.L)/(609.(P12-P22)))0,2].2,54
d=28,9 cm

Soru 2: Bir fabrikanın hava tüketimi 4 m3/dk (240 m3/saat) dir. Üç yıl içinde hava tüketiminde meydana gelebilecek artış %300 olacaktır. Böylece 3 yıl sonra toplam hava tüketimi 16 m3/dk (960m3/saat) olacaktır. Boru uzunluğu 280 m’dir. Boru hattı üzerinde 6 adet T dirsek, 5 adet normal dirsek, 1 adet 2 yollu valf bulunmaktadır. Kabul edilebilir, basınç düşümü Δp= 0,1 bar (1,45 psi) ve işletme basıncı 8 bardır.   Boru çapının  hesaplanması istenmektedir.


Boru Çapı Diyagramı (Demir borularda)




Eşdeğer Boru Uzunluğu Diyagramı



Eşdeğer Boru Uzunluğu Tablosu



Armatürlerin düz boru cinsinden uzunlukları



2. Kaya Parçalama ve Ekipmanları

Günümüzde   kayacı   parçalayıp taşınabilir hale getirmek için yaygın olarak kullanılan üç farklı yöntem vardır.

 Birinci   yöntemde;   kayaç   üzerine    değişik   çekiçlerle   darbe uygulanarak   kayacın  parçalanması   sağlanır.   Bu   yöntemde   kullanılan
ekipmanlara genel olarak mekanik çekiç denir.

 İkinci yöntemde kayaç içine delikler delinir ve bu deliklere patlayıcı maddeler doldurulur ve  patlatılır. Delme-Patlatma olarak adlandırılan bu yöntem sonucunda kayaç kütlesi parçalanmış olur. Bu yöntem de kullanılan ekipmanlara genel olarak delme makineleri denir.

 Üçüncü yöntem ise patlatma işlemi yapmadan mekanik araçlarla   doğrudan  kayaç  yüzeyinden   baskı   ve   sürtünme   kuvvetleri birleşimiyle   parçalar   koparmaktır.   Bu   yöntem   mekanik   kazı   olarak adlandırılır ve  kullanılan ekipmanlara da  genellikle  mekanik  kazıcılar denir.


Kaya parçalama ve delme işlemleri



Bu makinelerin genel çalışma prensiplerini anlayabilmek içinde kayaçların mekanik davranışlarını ve kaya parçalanma mekanizmasını iyi anlamak gerekmektedir. Bu sebeple kayaçların mekanik davranışları ve kaya parçalanma mekanizmasının iyi bilinmesi gereklidir.


Kaya Kırılma Mekaniği

Herhangi bir ekipman kaya yüzeyine bastırıldığı zaman temas alanında bir gerilme artışı olur. Kayacın bu gerilmeye karşı tepkisi kayaç tipine ve baskı tipine bağlıdır. Darbe sonucu kayacın kırılması dört aşamada meydana gelir. Bunlar ezilme zonunun oluşumu, çatlak oluşumu, çatlak artışı ve parçalanma şeklindedir.
 Ezilme Zonu: Kesici uç kayaca vurmaya başlayınca artan yük ile gerilmede artar ve malzeme deforme olur. Keskinin altında bir ezilme zonu oluşur. Ezilme zonu çok fazla mikroçatlak içerir ve mikroçatlaklar kayacı toz haline getirir.
 Çatlak Oluşumu: Ezilme zonu oluştuktan sonra darbe işlemi devam ettikçe kayaçta ana çatlaklar oluşmaya başlar. Çatlakların gelişmesi için bu aşamada bir enerji oluşur.
 Çatlak Çoğalması: Enerji engeli aşıldıktan sonra çatlaklar hızla artar. Çatlaklar elastik deformasyon sınırına ulaştıktan sonra artık çoğalamazlar ve bir dengeye ulaşmış olurlar.
 Parçalanma: Yük yeterli seviyeye ulaştıktan sonra kayaç kırılır ve keskinin altındaki çatlakların yatay çoğalması sonucu bir veya  daha fazla büyük parça oluşur. Bu işlem yüzey parçalanması olarak adlandırılır. Her parçalanma işleminden sonra yük geçici olarak düşer ve yeniden parçalanma olması için artması gereklidir.   



Kayaçların Kazılabilirlik ve Delinebilirlik Sınıflandırması

Kayaçların kazılabilirliği ve delinebilirliği basit bir şekilde net kazı veya net ilerleme miktarı veya spesifik kazı/delme enerjisine bağlı bir faktör olarak tanımlanabilir. Günümüzde kayaçların kazılabilirliği ve delinebilirliğini belirlemede kullanılan değişik ampirik metotlar mevcuttur. Bunlardan bazıları şunlardır.
 *Söz konusu kazı/delme ekipmanına ait net kazı veya net delme hızı ile ilgili geçmiş bilgilerin standart bir kayaç tipine göre oranlanması . Yaygın olarak kabul gören satandart kayaçlar Barre Granite, Vermont USA, Dresser Basalt, Wisconsin USA, Granodiorite ve Tampere Finlandiya’dır.
 *Kazı/delme ekipmanının kullandığı enerjiye bağlı olarak spesifik kazı enerjisi ile kayaçların mekanik özelliği arasında korelasyon tanımlamak.
 *Kayaç numunesi üzerinde darbe ve kırma deneyleri yapmak.
 *Delme indeksini belirlemek (Drilling Rate İndeks-DRI)
 *Protodyakov kaya sertliği (Rock impact hardness Number, RIHN)
 *Laboratuarda döner disk keskiler ve kama uçlar için doğrusal kesme deneyleri

[ozguryolcu]

Kayaçların Aşındırıcılığı  (Rock  Abrasivity)

Kayaçların aşındırıcılığı kesme ve delmede kullanılan ekipmanların ömürlerini direk etkilediği için önemlidir. Kesme ve delmede kullanılan ekipmanların yüzeyinde meydana gelen mikroskobik veya makroskopik kopmalar veya çatlamalar, ekipmanın aşınması olarak tanımlanır. Aşınma miktarı, ekipmanın mekanik özelliklerine, kayacın türüne ve ekipman ile kayaç arasındaki teması sağlayan kuvvete bağlıdır. Kayacın aşındırıcılığı aşağıdaki parametrelerin bir bileşenidir.

 *Kayacın mineral yapısı, parçalanma boyutu ve sertliği.
 *Kayacın sertliği ve dayanımı,
 *Kesme/delme hızı ve ekipmanın kayaca batma oranı,
 *Ekipmandaki darbe yükleri,
 *Ekipmandaki soğutma sistemi,
 *Kesilen parçalan uzaklaştırma sistemi,
 *Ekipmanın dayanımı, aşınma direnci ve kalitesi,

Kayaçların aşındırma kapasitesi, değişik ekipman ömür ve aşınma oranı indeksleri ile ölçülmektedir. Buda genellikle geçmiş arazi bilgilerinin derlenmesi ile tespit edilmektedir.

Kayaçların aşındırıcılığını tespit etmek için geliştirilmiş değişik laboratuar deneyleri vardır. Bunların başlıcaları (Tamrok 2000);
 *Rosiwall Mineral Aşındırıcılık Oranı  (Rosiwal Mineral Abrasivjty )
 *Aşınma İndeksi F (Wear Index F)
 *CERCHAR Aşındırma indeksi    (CERCHAR Abrasivity Index. CAF)
 *Kayaç Vickers Sertlik Numarası (Vickers Hardness Number Rock. VHNR)
 *Kesici Ömrü İndeksi (Cutter Life Index, CLI)
 *Hardgrove öğütülebilirlik İndeksi (Hardgrove Grindability Index)

Söz konusu kayaç numunesine yukarıdaki deneylerden biri veya birkaçı uygulanarak bir indeks hesaplanır. Daha sonra bu indeks, orijinal değerlerle mukayese edilerek kayacın aşındırıcılığı hakkında fikir sahibi olunur.


KAYA PARÇALAMA MAKİNELERİ

Kaya Parçalama makinelerine delici/kopancı makineler de denmektedir. Delici/koparıcı makineler elle kullanılan çekiçlerin yardımcı bir enerji kaynağı yardımı ile mekanik hale getirilmiş halidir. İlk geliştirilen delici/koparıcı makine basınçlı hava ile çalışan ve martopikör denilen mekanik kazmadır. Bu makine insan gücü yardımı ile taşındığı ve elle tutularak kullanıldığı için küçük boyutlu olarak kalmıştır.

Çok basit hali ile bu makine silindirik bir gövde, bu silindir içinde hareket edebilen bir piston ve bu pistonu hareket ettiren bir sistemden meydana gelmiştir. Silindir içindeki pistonun hareketi için önceleri basınçlı hava kullanılmış ve bu nedenle de ilk geliştirilen makineler basınçlı havalı çekiç olarak adlandırılmıştır.   Ancak 1963 yılında Krupp firması,  pistonun hareketi için basınçlı hava yerine sıvı (hidrolik) kullanan bir mekanizma için patent başvurusu yapmıştır. Bu mekanizma basınçlı havalı çekiçlere rakip olarak hidrolik ile çalışan çekiçlerin doğmasına sebep olmuştur. Genellikle hidrolik kırıcı olarak tanımlanan bu makine kırma-parçalama teknolojisine yeni bir boyut kazandırmıştır. Günümüzde piyasalarda ya basınçlı hava ile ya da hidrolik ile çalışan mekanik çekiçleri bulmak mümkündür. Basınçlı hava ile çalışan çekiçler genellikle martopikör olarak adlandırılırken hidrolik ile çalışan çekiçler hidrolik çekiç veya hidrolik kırıcılar olarak adlandırılırlar.


Martopikör  (Basınçlı  Havalı  Çekiç)

Martopikör, delme-patlatma işlemi ile beraber kullanılabileceği gibi yalnız başına da kazı işinde kullanılabilen basınçlı hava ile çalışan mekanik bir kazıcıdır. Yaygın olarak yumuşak kömürlerin doğrudan kazısında başarı ile kullanılmaktadır. Kazı işlemi için önce uç kömüre sokulur ve sonra makine serbest tarafa doğru çekilir. Bu şekilde bir parça kömür arınından koparılmış olur. Kömür kazısı dışında genel olarak blok parçalamada, yan taş koparmada ve diğer kazma gerektiren işlerde yardımcı ekipman olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.





Piston bir silindirin içine yerleştirilmiş olup bu silindir içinde basınçlı havanın etkisi ile aşağı yukarı hareket eder. Bu makineye basınçlı hava bir hortum ile bağlanır Bağlantı yerinde bir adet valf ve kontrol mandalı vardır, Kontrol mandalına basıldığı zaman basınçlı hava silindir içindeki pistonun konumuna göre silindirin alt veya üst kısmına girer. Üst kısma giren hava pistonu hızla aşağı iter, aşağı giren havada pistonu yukarı iter. Bu işlem sürekli olduğu için silindir içindeki piston aşağı yukarı hareket eder.   Pistonun   aşağı   hareketi sırasında uç üzerine bir darbe gelir. Uç bu darbeyi kayaca iletir. Orta sertlikteki ve sert formasyonlarda sivri, kil gibi plastik formasyonlarda yassı uç kullanılır. Körelen uçlar tekrar sivriltilebilir.
Martopikörün en ağır parçası silindirdir. Tutma kolu makinenin arka tarafındadır. Çekme kuvveti bu kol aracılığı ile yapıldığı gibi, martopikör çalışırken oluşan tepki darbeleri de bu kol aracılığı ile işçiye iletilir. Bu tepki darbeleri üç şekilde oluşur. Pistonu ileri iten basınç aynı zamanda tüm makineyi de geri iter. Bu kuvvet oldukça yüksektir ve eğer işçi makineye baskı uygulamazsa kesici uç kazılan kısımdan kurtulur. İkinci tepki kesici uç kayaca vurduğu zaman meydana gelir. Kesici uca gelen enerjinin tamamı kazı işinde kullanılmazsa artan enerji makineyi geri gelir. Üçüncü tepki ise pistonun geri hareketi esnasında meydana gelir. Bu tepki darbelerinden dolayı da martopikörler düşük basınçta çalıştırılırlar (405-608 Kpa veya 4-4,8 psi). Martopikörün çalışması esnasında toz oluşur, bu tozu bastırmak için su püskürtmeli tipleri geliştirilmiştir. Martopikörün oluşturduğu kinetik enerji aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır (Bilgin, 1989).
8-10 kg ağırlığındaki bir martopikörün hava ihtiyacı 0,7-1 m3/dk olup basınçlı hava toplam işletme maliyetinin %40-50’sini oluşturmaktadır.


Martopikör İle İlgili Bağıntılar

Ek = (0,5 x mp x Vp2) / g

Burada;
Ek   : Kinetik Enerjiyi, ( kgm)
mp   : Pistonun ağırlığını  (kg),
Vp   : Pistonun hızını (m/sn)
g   : Yerçekimi ivmesi (9.81 m/sn2)


Dg = (n x Ek) I (60 x75)

Dg: Darbe gücünü (BG)
n: Dakikadaki darbe sayısını vermektedir.



Hidrolik Kırıcı (Çekiç)

Genel çalışma prensibi basınçlı havalı çekiç gibidir. Ancak hidrolik çekiçlerde silindir içindeki pistonun harekeli uygun bir hidrolik(sıvı) ile sağlanır.  Bu sistemde bir hidrolik pompa vasıtasıyla silindirin içine hidrolik basılır.  Hidroliğin baskısı ile piston ön tarafa hareket eder, hidrolik çekilince piston geri hareket eder. Günümüzde hidrolik çekiçler iki ana gruba ayrılırlar. Elle-kullanılan hidrolik çekiçler ve elle-kullanılmayan hidrolik çekiçler. Elle-kullanılan hidrolik çekiçlerin ağırlığı 25 kg'dan azdır.

Elle-kullanılmayan hidrolik çekiçler ise 75 kg'dan başlayıp 7000 kg'a kadar uzanan bir aralıkta değişik    ağırlıklarda    olabilmektedirler.    Elle- kullanılmayan hidrolik çekiçler iki farklı şekilde kullanılmaktadırlar. Birinci yöntem de kullanım yerine bağlı olarak sabit bir kol üzerine monte edilirler.   Bunun en yaygın kullanım şekli çeneli kırıcıların besleme noktalarındadır. İkinci yöntemde bu çekiçler bir hidrolik ekskavatörün koluna monte edilirler. Bu şekilde hareketli bir hal alırlar.






Hidrolik Kırıcı






Hidrolik Çekiç kesici uçlar

[ozguryolcu]

Hidrolik çekiçler aşağıdaki yerlerde kullanılabilir:

 Jeolojik süreksizliklerin bol olduğu formasyonlarda galeri sürülmesi işlerinde,
 Ekskavatör ve ters kepçelerin kazamayacağı sert formasyonlarda galeri sürülmesi işlerinde,
 Taş ocaklarında ve açık maden işletmelerinde aşırı büyük kaya bloklarının ikincil kırma işlerinde

Hidrolik çekiçler iki tür kırma işlemi yapmaktadır. Birincisi kayacın içine batarak kırma ikincisi ise darbe ile kırmadır. Kayacın içine batarak kırma genellikle yumuşak kayaçlarda uygundur. Bunun için basınç dalgası V –etkisi birlikte uygulanarak kayacı parçalarlar. Bu işlemin verimliliği için ucun keskinliği veya sivriliği önemlidir. Darbe parçalanmasında ise; sadece basınç dalgaları malzemeyi parçalar. V-oluşumu istenmeyen bir durumdur. Genellikle keskin olmayan uçlar bu tür parçalamada kullanılır. Hidrolik çekiçlerin verimi aşağıdaki parametrelere bağlıdır.


  *Darbe enerjisi ve darbe sayısı
  *Malzemenin dayanımı ve sertliği
  *Operatörün yeteneği
  *Taşıyıcı makinenin durumu


Hidrolik Kırıcılar İle İlgili Bağıntılar


SE = 3,5 x 103 x (DE x n x 60) -0,5

SE : Spesifik enerji (MJ/m3)
DE : Darbe enerjisi (Joule)
 n   : Darbe sayısı (darbe/dk)

DE = MV2/2

E: Darbe enerjisini (joule)
M: Pistonun ağırlığını (kg)
V: Pistonun hızını (m/sn)


Hidrolik Kırıcılar İle İlgili Bağıntılar

Vurucu çekicin giriş ve çıkış gücü;
Pin = Q x P

Pin: Giriş gücü (Watt)
Q: Yağ debisi (m3/san)
P: Yağ basıncı (Paskal)

Pout = DE x n

Pout: Çıkış gücü (Watt)
E: Darbe enerjisi (Joule)
n: darbe sayısı (darbe/sn)


Hidrolik çekicin içinde yağ sızmalarından ve yağ akışından doğan sürtünme kayıpları yüzünden çıkış gücü giriş gücünün % 70-80 arasında olmaktadır. Bu oran şu şekilde hesaplanır.


= max 0,7- 0,8

ή: Çalışma verimi



Hidrolik kırıcılar ile ilgili örnek problem

Soru: Atlas Copco MB 700 hidrolik çekicine ait veriler için maksimum çalışma verimindeki darbe enerjisini hesaplayınız.



Cevap:  




DELİK DELME SİSTEMİ

Kayaçların taşınabilir hale getirilebilmesi için ya direk kazı makineleri ile ya da patlayıcı madde kullanılarak parçalanması gerekir. Patlayıcı madde kullanarak kayacı parçalayabilmek için ise kayaç içine delikler gelinerek patlayıcı madde yerleştirilmesi gereklidir. Aslında delik delme işlemi esnasında da kayaç parçalanmaktadır ve kayaç parçalanması ile ilgili mekanik davranışlar burada da geçerlidir. Bir delik delme sisteminin Taşıyıcı, Delici, Şank, Tij ve Matkap olmak üzere beş ana elemanı vardır. Bu elemanlar enerjinin kayayı parçalamak İçin kullanımı ile ilgilidirler ve İşlevleri şu şekilde tanımlanır.

Taşıyıcı: Delik delme işlemini yerine getirebilmek için diğer elemanların kayacayaklaştırılması gereklidir. Bu yaklaştırma işlemi elle, İtme-ayağı yardımı ile, sabit silindirlerle veya mobil (Jumbo) taşıyıcı İle olmaktadır.

Delici: Basitçe bir ifade ile bir silindir ve bu silindir içinde hareket eden bir pistondan meydana gelmiştir. Dışarıdan silindir içine değişik şekillerde aktarılan enerji (hidrolik, elektrik, basınçlı hava, vs.) silindir içindeki pistonun aşağı-yukarı hareket etmesini sağlar. Hareket eden bu piston şanka vurarak kinetik enerjiyi mekanik enerjiye (darbe enerjisi) dönüştürerek hareketi başlatır.


Şank: Piston tarafından oluşturulan darbe enerjisini ve dönme torkunu tije aktarır.

Tij: Darbe enerjisi ve dönme torkunu matkaba aktarır.

Matkap: Sistemdeki enerjiyi mekanik olarak kayaca uygulayarak delme işlemini gerçekleştirir.




Delici: Bir delme sisteminin en önemli parçasını oluşturan delici kayacı parçalamak için gerekli enerjiyi üretmektedir. İlk geliştirilen delici makineler basınçlı-hava ile çalışmaktaydılar. 1970'lerde hidrolik delicilerin geliştirilerek delme veriminin artması sağlanmıştır. I980'li yıllarda elektronikteki gelişmeler delme sisteminde otomasyon ve izleme sistemlerinin kul­lanılmasına imkân tanımıştır. Günümüzde deliciler basınçlı havalı deliciler ve hidrolik deliciler olmak üzere iki ana gruba ayrılmaktadırlar Hidrolik delicilerin basınçlı havalı delicilere göre çeşitli avantajları vardır Tabloda hidrolik deliciler ile basınçlı havalı deliciler mukayese edilmektedir


Hidrolik Deliciler
Hidrolik deliciler piyasaya 1970'li yıllarda sürülmüştür. Bu deliciler hem delme kapasitesini artırmış, hem de daha iyi çalışılabilir bir ortam yaratılmasına imkan tanı­mıştır. Delici ekipmanlar da hidrolik kullanılması otomasyona da imkan tanımıştır. Hid­rolik delicilerde iki bağımsız fonksiyon vardır. Darbe ve dönme, dönme hareketi dön­dürme motoru tarafından meydana getirilir ve mekanik olarak da şanka aktarılır.





Şank (Şank Adaptörü)

Şank, delme sisteminde delici içindeki pistonun darbe yaptığı kısımdır. Bazı sis­temlerde şank tij ile birleşik olurken bazı durumlarda şank ayrı bir elemandır ve şank adaptörü olarak da ifade edilmektedir. Şank ile tijin birleşik olduğu tijler de birleşme noktasında bir yaka mevcuttur. Genel olarak üç çeşit yaka vardır ve şank bu yaka şekli­ne göre İsim alır. Bunlar:
 Bütünleşik Yaka: Bu tipte şank bağlantısında tij çeliği ısıl ve dövme işlemine tabi tutularak bir yaka şeklinde şekillendirilmiştir. En yaygın olarak kullanılan bu tip şanktır ve çelik yaka olarak da bilinir.
 Kauçuk-Yaka'lı Şank: Bütünleşik yakalar kırılmaya başlayınca kauçuk yakalı şanklar üretilmiştir. Bunun için tijin uç kısmına konan silindirik kauçuk bir metal silin­dir ile sıkıştırılmıştır. Burada kauçuğun iç çapı tij çeliğinin dış çapından 3,2mm daha küçüktür. Çelik yaka yapmadaki teknolojik gelişmeler ve kauçuk fiyatında­ ki artışlar bu şank tipinin kullanımını ve yaygınlaşmasını engellemiştir.
 Yakasız ŞankJar: Anvil-blok tipi bağlantılarda şank kullanılmaz. Bu tip bağlantılarda tij direk olarak delicinin içine sokularak darbe alması sağlanır.
 

TİJ : Deliciden şank aracılığıyla aktarılan enerjiyi kayacı parçalama işlevini yapan matkaba aktaran parçadır.Patlatma deliklerinin delinme sistemine bağlı olarak tijler tek seferli tijler ve eklemeli tijler olarak ikiye ayrılırlar. Tek seferlili tjilerde delik tek bir tij ile delinirken, eklemeli sistemlerde tijler kademeli olarak birbirine eklenir. Genellikle uzun deliklerde (3 m’den uzun) eklemeli tijler kullanılır. Eklemeli sistemlerde tijler birbirine manşon denen ekipmanlarla eklenir.

 Tek Seferli sistemde tij hekzagonaldır ve bütündür. Matkap ile tijin birleşik olup olmamasına bağlı olarak tek parça veya parçalı olabilirler.
 Tekparça tijler: Ucuz ve küçük deliklerde kullanılırlar. Ancak kırıldıkları zaman tamir edilemezler. Bunların kullanım alanı gittikçe daralmış olmasına rağmen üretimleri yapılmaktadır. Tekparça donanımlarda şank, tij ve matkap bir bütün halindedir.  Tek parça tijler de matkap balta ağzı şeklindedir.
 Tekparça'nın avantajları; küçük çaplı delicilerde kullanılabilir, bağlantı güvenilirdir. Servise gerek yoktur, matkabı bileylemek kolaydır. Dezavantajı ise; sadece orta sert kayaçlarda performansı iyi ve bileylemek için tamamının atölyeye taşınması gereklidir.


Parçalı Tijler:  Bunlar tekparça tijlere alternatif olarak geliştirilmişlerdir. Tek­parça tijlere karşı olan değişik avantajlarının yanı sıra en önemli avantajı 3–5 kez daha uzun ömürlü olmalarıdır. 


2. Eklemeli Sistem

 *Özellikle uzun deliklerin delinmesi gerektiği durumlarda kullanılan bu sistemdeki yardımcı donanımlar sırasıyla şank adaptörü, manşon, uzatma tiji ve matkaptır.

 *Sistemin parçaları alınırken dişli sistemi uyumlu olarak seçilmelidir. Aksi takdir­de parçaları birbirine bağlamak mümkün olmaz.

 *Eklemeli sistemde kullanılan ekleme tijleri yuvarlak veya hekzagonal olabilmektedir. İki ucunda vida dişleri vardır. Tijin çapı baştan sona kadar aynıdır.

[ozguryolcu]

Matkap: Matkap delme sisteminde delinecek yüzeye temas eden ve yüzeyin parçalanmasını sağlayan elemandır. Genel olarak iki tip matkap vardır. Bunlar keski ağızlı matkaplar ve düğme uçlu matkaplardır. Keski ağızlı matkaplarda balta, artı (+) ve çarpım (X) şekilli matkaplar diyerek üçe ayrılır ve tungsten-karbidden yapılmış V-şekilli keski uçlar kullanılmıştır. Düğme uçlu matkaplar klasik ve kubbe matkaplar olarak ikiye ayrılılar. Düğmeler silindirik veya küresel olabilmektedir.

DELİK DELME YÖNTEMLERİ

Matkabın enerjiyi kayaca uygulama şekline bağlı olarak 3’e ayrılır.
 *Darbeli
          -Üstten darbeli
          -Dipten darbeli (Delik dibi delici)
          -COPROD
 *Dönmeli
 *Döner darbeli











Darbeli yöntemde kayaca iletilen enerji sadece darbe enerjisidir. Bu sistemde matkabın dönmesi esnasında kayaç ile temas yoktur. Darbeli yöntemin alt grubu olarak birde delik dibi delici delme (DDD) yöntemi vardır. Bu yöntemde delici piston direk matkaba vurmaktadır. Eğer kayaç dönme kuvveti sonucu parçalanıyorsa bu sistemde dönmeli delik delme sistemi olarak adlandırılır. Dönmeli delik delme genellikle geniş,orta çaplı ve uzun deliklerin delinmesinde kullanılan bir sistemdir. Yaygın olarak açık maden işletmelerinde basamak patlatmalarında ve muhtelif amaçlı sondaj deliklerinin açılmasında kullanılan bir yöntemdir. Kayaç hem darbe hemde dönme enerjisi ile parçalanıyorsa bu sisteme de darbeli-döner sistem denir. Küçük çaplı delikler içinde darbeli ve döner-darbeli delik delme metodu uygulanmaktadır. Yer altı maden işletmelerinde yaygın olarak darbeli, döner-darbeli ve bazen de üretim yöntemine bağlı olarak orta çaplı ve uzun delikler için DDD yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden DDD yönteminde enerji kaynağı zorunlu olarak basınçlı hava olurken diğer yöntem­lerde delici basınçlı hava veya hidrolik enerji ile çalışabilmektedir.




Delme Sistemleri


DELME SİSTEMİNİ ETKİLEYEN PARAMETRELER

Delme sisteminin performansını etkileyen parametreler;
 *Tasarım veya işletme parametreleri
 *Geometrik parametreler
 *Çevresel parametreler

1. Tasarım veya İşletme Parametreleri: Darbe gücü, baskı kuvveti, matkap dönme hızı ve kırıntı temizlenmesi gibi faktörler tasarım parametrelerini meydana getirirler. Bu parametreler darbeli ve döner-darbeli sistemler için aynı olmasına karşın; darbeli sistemde kayaç darbe enerjisi ile parçalanırken, döner-darbeli sistemde kayaç baskı kuvveti ile parçalanmaktadır.
a) Darbe Gücü: Delicilerde darbe gücü, darbe enerjisi ve darbe sayısı ile oluşturulur. Basınçlı havalı delicilerde darbe hızı 1600–3400 darbe/dakika iken hidrolik delicilerde bu hız 2000-4500 darbe/dakika olabilmektedir. Meydana gelen darbe gücü hidrolik akış oranı veya hava basıncının bir fonksiyonudur.
b) Baskı Kuvveti: Bu kuvvet şank ile deliciyi ve matkap ile kayacı temas halindetutmak için gereklidir. Bu şekilde maksimum darbe enerjisi pistondan kayaya aktarılmış olur. Darbe baskısı arttıkça baskı kuvveti de artmalıdır. Optimum baskı kuvveti darbe kuvveti, kayacın durumu, delik boyu, delme açısı ve kullanılan matkabın tip ve boyutuna bağlıdır. Optimum baskı kuvveti delme hızı ve matkap aşınması takip edilerek tespit edilebilir.

Eğer kayaca uygulanan baskı kuvveti yetersiz ise:

 *Darbe enerjisi yeteri kadar kayaca aktarılamaz,şank ve varsa manşonda problem meydana gelir
 *Delme hızı düşer.
 *Dönmeye karşı bir direnç oluşmaz.   
 *Matkap uçlarında içsel aşınmalar meydana gelir.
 *Aşırı ısınma ve manşonlarda gürültü meydana gelir.

Eğer baskı kuvveti gereğinden fazla ise:

 *Tij'de gereksiz eğilme ve şank da aşınma meydana gelir.
 *Kırıntı temizleme problemi oluşur.
 *Matkap uçlarında aşırı aşınma meydana gelir.
 *Delik de sapmalar artar.
 *Eklemeli uçlarda ekleri çözmek zorlaşır.   
 *Delme hızı düşer.


c) Matkap Dönme Hızı: Her darbe sonunda matkabın yeni bir kayaç yüzeyi ile   temas etmesini sağlamak için matkap dönmek zorundadır. Matkabın dönme hızı delme hızını maksimum yapacak şekilde ayarlanmalıdır. Optimum matkap dönme hızını etkileyen başlıca faktörler; kayaç tipi ve matkap çapıdır. Yetersiz matkap dönme hızı yeniden kazı olayından ötürü enerji kaybına sebep olur buda delme hızını düşürür. Ancak bazı durumlarda matkap dönme hızı optimum değerinin altına düşürülür. Bunun sebebi de düşük dönme hızının delik sapmasını azaltması ve bazı durumlarda da aşındırıcı kayaçlarda matkap aşınmasını kontrol etmek içindir. Aşırı matkap dönme hızı matkapta gereksiz aşınmaya sebep olur. Çünkü bu durumda kayaç darbe kuvveti ile değil de dönme kuvveti ile kırılmaya çalışılacaktır. Ayrıca aşırı dönme hızı bağlantı yerlerinin aşırı şekilde sıkışmasına sebep olacaktır.
d) Kırıntı Temizleme: Delik delinirken delik tabanına uç ve matkaptaki delikler aracılığı ile belirli bir basınçta su, hava veya köpük aktarılır. Bunun iki amacı vardır. Birincisi matkabın kopardığı parçalan delikten uzaklaştırmak, ikincisi ise matkabı so­ğutmaktır. Matkabın kopardığı parçalar su veya havanın baskısı ile uç ile delik duvarı arasındaki boşlukta hareket ederek dışarı çıkar. Yetersiz temizleme delme hızını düşü­rür, uç ömrünü azaltır ve matkap aşınmasını artırır. Deliğe beslenmesi gereken su veya hava miktarı delik çapına, kırıntının yapısına ve delik uzunluğuna bağlıdır. Genellikle açık işletmelerde hava kullanılırken yer altı işletmelerinde su kullanılmaktadır.


2. Geometrik Parametreler: Delik çapı ve delik boyu gibi faktörler geometrikparametreler olarak adlandırılmakta olup, bunlarda delme sisteminin performansını etkilemektedir. Delik boyu ve delik çapına bağlı olarak farklı deliciler ve delme sistemleri seçilmektedir. Burada yapılacak yanlış seçim delme performansını olumsuz yönde etkileyecektir.   

3. Çevresel Faktörler: Daha çok kayacın delinebilirliği ve ekipmanın aşınması ile ilgili kayaç özellikleri ve jeolojik şartlardır. Delme sisteminden maksimum performans alabilmek için bu parametrelerin önceden belirlenip, sistemin bu parametrelerin ışığı altında düzenlenmesi gerekmektedir.


DELİK DELME MAKİNELERİ

Delme Makinelerinin Sınıflandırılması





Martoperfaratör




Sehpalı Delici Kapasite Hesaplanması

parametreler ise, deliciyi ayarlama, delik başlangıcını oluşturma ve delme işlemi sonunda tij ve matkabı geri çıkarma süreleridir. Tüm bu süreler tespit edilerek hesaplamalar yapılır. Bu süreler, deliciyi kullanan operatörün fiziksel gücüne ve yeteneğine bağlı olup aşağıdaki ortalama süreler bir yaklaşım olarak kabul edilebilir.

Delici Ayarlama      = 1 -1.5 dk
Delik Başlangıcı Oluşturma= 0.4 -0.6 dk
Tiji Geri Çekme       = 0.1 -0.2 dk/m. delik
Delme Süresi       = (Delik boyu ve delme hızına bağlı)

Delicinin üretimine bağlı olarak istenen üretim miktarı için gerekli delici sayısı belirlenir. Burada göz önüne alınması gereken bir başka husus da ilerleme verimidir, özellikle galeri, vs. sürümlerinde ilerleme miktarı delik boyuna eşit değildir. İlerleme miktarının delik boyuna oranı ilerleme verimi olarak adlandırılır, iyi bir delik düzeninde bu oran % 95 civarındadır.


ÖRNEK: “Barre Granite” göre delinebilrliği 0.9 olan bir kayada 6 m genişliğinde 4 m yüksekliğinde bir galeri açılacaktır. Delicinin (Barre Granite) göre fiili delme hızı 0,8 m/dk olup bu galeri için 41 mm çapında ve 3.2 m uzunluğunda delikler delinecektir. İş programına göre her vardiyada sadece 2 saat delme işlemi yapılacaktır, geri kalan sürede ise doldurma, patlatma ve pasa nakliye ile tahkimat işleri tamamlanacaktır. Geçmiş tecrübeler bu galeri için 0.5 m2’lik bir alana bir delik delinmesi gerektiğini ortaya koymuştur. Bu durumda delme işlemini zamanında tamamlamak için kaç adet delici gereklidir?


Martoperfaratör katalogu




VAGON DELİCİLER

Bazı firmalar küçük işletmelerde mekanizasyona imkan tanımak için küçük, çok yönlü ve basınçlı havalı delici içeren monteli delme makineleri geliştirmişlerdir. Bu delme makinelerinde delici sistem hareketli bir taşıyıcıya monte edilmiştir. Operatör taşıyıcının yanında yürüyerek hareket ederken taşıyıcı kendi yürüme sistemine sahiptir. Bu deliciler Açık İşletmelerde Trak-Drill olarak da adlandırılırlar.

JUMBO DELİCİLER

Delme makinelerinin, bir taşıyıcı sisteme yerleştirilmesi ile elde edilen delici makinelere jumbo adı verilmektedir. İlk Jumbolar, 1960 yılında geliştirilmiş olup, basınçlı hava ile çalışan deliciler kullanılmaktadır. 1970'lerde hidrolik delicilerin geliştirilmesi ile jumbolar da hidrolik deliciler kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde yaygın olarak hidrolik delicili jumbolar kullanılmaktadır.


Bir jumbo deliciyi meydana getiren elemanlar genel olarak dört ana elemandan meydana gelmiştir. Bunlar; taşıyıcı sistem, kol, besleme sistemi ve delici.

Taşıyıcı sistem: Taşıyıcı sistem farklı amaç ve şartlar için geliştirilmiştir.
Taşıyıcı sistem yürüyüş mekanizmasına göre dörde ayrılır:

 *Lastik tekerlekli (Belden kırmalı, rijit, rijit-aks dönmeli)
 *Raylı sistem (Raylı sistemi olan galeri ve tüneller için)
 *Paletli (Bozuk zeminli veya çok eğimli galeri zeminleri için)
 *Kamyon (İkinci el kullanılmayan kamyonlar)

Taşıyıcılar; dizel, elektrikli veya basınçlı hava ile çalışan motorlar kullanılabilmektedir. Elektrik motorlu jumbolarda, taşıyıcı üzerinde, elektrik kablo tamburu bulunmaktadır. Jumbolarda yürüyüş mekanizması ise raylı, paletli, veya lastikli olabilmektedir. Paletli taşıyıcılar; basınçlı hava, elektrik veya dizel motorlu olabilirler. Genellikle, asidik maden suyunun bulunmadığı, gevşek, ıslak, kaygan zeminli, yüksekeğimli yol ve çalışma alanlarına sahip ocaklarda kullanılmaktadırlar fakat hareket hızlarından düşük olmasından dolayı kısıtlı kullanım alanları vardır.

[ozguryolcu]

Vagon Deliciler







Jumbo






Kol (Booms): Jumbo delicilerde besleyici mekanizma ve deliciyi taşıyan, hareket ettiren ve bunları taşıyıcı sisteme bağlayan elemana kol denir. Jumbo delicilerde en az bir kol vardır, ancak bazı durumlarda ihtiyaca göre birden fazla kol olabilmektedir. Hemen hemen bütün kollar hidrolik olarak hareket ettirilirler. Kol seçiminde göz önüne alınacak parametre deliklerin ne amaçla ve nerelere açılacağıdır. Genel olarak delikler:

 *Arına (ilerleme yönüne) delici doğrultusunda
 *Yan duvara (delici doğrultusunda) dik veya açılı
 *Tavana
 *Tabana
 *Eğimli delikler

olacak şekilde açılmaktadır. İşletmedeki çalışma şartlarına ve jumbonun kullanım amacına bağlı olarak, seçilecek kol yukarıda belirtilen konumların hepsinde veya ihtiyaca bağlı olarak gerekli yerlerde delik delmeye İmkan tanıyacak manevra kabiliyetine sahip olmalıdır. İkinci önemli seçimde etkili parametre "kolun" kapsayacağı alandır. Yani taşıyıcı sistemi hareket ettirmeden, delik delinebileceği en büyük kesit alanıdır. Burada kolun uzunluğu veya uzayabilme yeteneği önemlidir.


Besleme Mekanizması: Bazı yayınlarda kızak olarak ta tanımlanan besleme mekanizması, jumbo kolunun ucuna monte edilerek, asıl delme işlemini yapan, deliciyi taşıyan ve delicinin ileri geri hareketini sağlayan elemandır. Bu sistemde delici, bir motor aracılığı ile kızak üzerinde ileri geri hareket ettirilir. Bu motor deliciye bağlı olarak basınçlı hava veya hidrolik olabilmektedir. Delme işle­mi için gerekli "baskı kuvveti" de bu motor aracılığı ile oluşturulmuştur.

Deliciler: Jumbo delicilerde delme işlemi için gerekli enerjiyi deliciler üretmektedir.

Jumbo Modelleri ve özellikleri

Bütün jumbolar temelde aynı özelliklere sahip olmalarına rağmen, çalışma ortamına ve istenen özelliklere göre değişik tip ve modellerde üretilmektedirler. Jumbo deliciler günümüzde Üretim Jumboları ve Hazırlık Jumboları olarak iki ana gruba ayrılarak üretilirler. Hazırlık jumboları da genel amaçlı jumbolar ve ince damarlar için jumbolar olarak iki ana gruba ayrılırlar.


Üretim Jumboları: Bu jumbolar daha çok özel amaçlı olarak geliştirilmiş olup uzun delik delme gerektiren yeraltı üretim yöntemlerinde kullanılırlar. Düşey, yüzük veya yelpaze şeklinde delik delebilecek şekilde tasarlanmıştır. Üretim jumbolarında yüksek üretim her zaman iyidir. Ancak yüksek verim için en önemli parametre ekipmanın kullanımıdır. Uygun uzun delik delen jumboyu seçmek için dikkatli bir çalışma ve mevcut tüm seçeneklerin değerlendirilmesi gerekmektedir. Genellikle bu ekipmanlar pahalı ve uzun süre kullanılması istenen araçlardır. Bu sebeple seçilen delicinin uygun bir şekilde mevcut standartlara yükseltilmesi gerekir.

Hazırlık Jumboları : Galeri veya Tünel Açma jumboları olarak da adlandırmaktadırlar. Tünel arınına dik delik delmek için tasarlanmıştır. Hazırlık jumbolarında kol pozisyon sistemleri ve paralel delme imkanıyla daha derin ve daha hassas deliklerin delinmesi mümkün olmuştur. Delik düzeni ve delik derinliği makina üzerindeki bilgisayar düzeni ile kontrol edilmektedir. Çok yaygın olarak genel amaçlı kullanılmakta olup, 1.5-10.5 m yüksekliği ve 1-15 m arasında genişliği olan galerilerde çalışabilecek boyutlarda kullanım amacına göre tasarlanmıştır.
Hazırlık jumbolarının tünellerde kullanımında delme hızı delme yüksekliği önemliyken madencilikte manevra yeteneği yüksek deliciler önem kazanır.


İnce Damar Jumboları : Değişik firmalar değişik özelliklerde küçük boyutlu, 2 m'den daha dar galerilerde hareket edip üretim yapacak jumbo deliciler geliştirmişlerdir. Hem hazırlık hem de üretim amaçlı kullanılabilecek şekilde tasarlanmışlardır. Bu makineler dar kuyu ve kesitlerden geçip madene girebilecek kadar küçük, manevra yeteneği yüksek, kıvrımlara, iniş-çıkışlara uyabilecek ve her doğrultuda delik delebilecek makinelerdir.


Jumbo Delicilerde Üretim Kapasitesi Hesaplaması

Jumbo delicilerin kapasiteleri, saatte deldikleri delik boyu ile ifade edilir. Delme kapasitesi, kayacın mekanik özellikleri, jumbonun teknik özellikleri ve çalışma ortamına göre değişir. Jumbonun saatlik delme kapasitesi hesaplanırken, ilk önce aşağıda belirtilen parametreler, mevcut çalışma şartları, jumbonun teknik özellikleri ve kayaç özellikleri dikkate alınarak, dakika/atım olarak belirlenir ve bir atımdaki jumbo çalışma zaman çizelgesi hazırlanır. Daha sonra söz konusu jumbo çalışma zaman çizelgesindeki değerler kullanılarak üretim kapasite hesabı yapılır.

1. Jumbonun park yerinden, çalışma yapılacak aynaya gidiş süresi: Park yeri ile çalışma aynası arasındaki gidiş mesafesi, aracın ortalama hareket hızına bölünerek bulunur.   
Aynaya gidiş süresi = mesafe /hız   (dak/atım)

2. Delme Öncesi, taşıyıcı mekanizmanın toplam manevra süresi: Muhtelif kabloların bağlanması ve taşıyıcının delik delinecek aynaya yanaşma sürelerini içerir. Bu süre ekipmana bağlı olarak değişiklik gösterecektir. Ancak yaklaşık olarak 2-4 dakika/atım arasında değişmektedir.   
   
3. Delme öncesi ekipmanların hazırlanma süresi: Jumbonun denge ayarlarının yapılması, su hortumunun bağlanması, hava, elektrik, su ve hidrolik devrelerinin test edilmesi. Aynada düşebilecek konumdaki bölümlerin tespiti ve temizlenmesi için geçen sürelerin toplamıdır. Bu sürede 5-7 dakika/atım arasında değişmektedir.

4. Deliklerin delinmesi esnasındaki toplam manevra süresi: Bir delik için delici kolların aynaya ayarlarının yapılması, delici ekipmanın aynaya yanaştırılması ve bilezik ayarlarının yapılması, delik içinin basınçlı hava veya suyla temizlenmesi, delici ucun delikten çekilmesi, delici mekanizmanın aynadan çekilmesi ve her delikten sonra gerekmemekle birlikte delici ucun değiştirilmesi sürelerinin toplamı alınır.
Elde edilen toplam, bir deliği delmek için gerekli manevra süresidir. Bu nedenle, bir deliği delmek için gerekli manevra süresi, bir atımdaki delik sayısı ile çarpılır ve sonuç jumbonun kol sayısına bölünerek, bir atımdaki, delme için gerekli manevra süresi
TMS = [BMSxDS]/KS

formülü kullanılarak hesaplanır. Bu formülde:
TMS: Bir atımdaki toplam manevra süresi BMS: Bir delik için manevra süresi DS: Bir atımdaki toplam delik sayısı KS: Delme işleminde çalışan kol sayısını göstermektedir.


5. Fiili toplam delik delme süresi: Deliklerin delinmesi için gerekli fiili delmesüresidir. Kayaç özelliklerine ve kullanılan delici mekanizma sistemi ve gücüne bağlı olarak değişir. Bir deliği delmek için gerekli süresi, delik boyunun, fiili delme hızına (cm/dk.) bölünmesi ile bulunur. Buna göre:

TDS = [BDSxDS]/KS
formülü kullanılarak bir atımdaki toplam delme süresi bulunur. Bu formülde:
TDS: Bir atımdaki toplam delme süresi
BDS: Bir deliği delmek için gerekli süre
DS: Bir atımdaki toplam delik sayısı
KS: Delme işleminde çalışan kol sayısını göstermektedir.

6.Delme işlemi sonunda, delici mekanizma ve ekipmanın toplanma süresi:
 Delici ekipmanın aynadan çekilmesi, delici kolların manevra için aynadan çekilip sabitlenmesi, Jumbo denge ayar kollarının kaldırılması ve su, elektrik vs. gibi hortumların bağlantılarının sökülmesi için gerekli sürelerin toplamıdır. Bu süre yaklaşık 1 -3 dakika/ atım olarak kabul edilmektedir.

7.Taşıyıcının harekete hazırlık süresi: Hareket için taşıyıcı motorunun çalıştırılması ve aracın geçeceği yolların kontrol edilmesi için geçen sürelerin toplam, olup ekipmana ve çalışma şartlarına bağlı olarak farklı olacaktır. Bu süre genellikle 2-5 dakika/atım arasında değişmektedir.

8. Aracın, aynadan başka çalışma alanına gitme süresi: Aracın yeni delik delinecek yere veya geçici park yerine gitmesi için geçen sürelerin toplamıdır. Bulunduğu yer ile geçici park veya bir başka çalışma aynasına gidiş mesafesi, aracın ortalama hareket hızına bölünerek hesaplanır. Aynadan başka çalışma alanına gitme süresi=mesafe/hız


Örnek Problem: Kireçtaşında açılan bir formasyonda 40 mm delik çapında iki kollu jumbo delici makinenin delme hızı 3,5 m/dk,  ilerleme hızı: 3 km/saat, atımlar arası mesafe 40 m, bir delik boyu 25 m, Bir delik için manevra süresi 5 dk, bir atımda 15 adet delik delinecek, 



Çözüm:




B) Kapasite hesabı
                                                                                             
Jumbo delicinin kapasitesinin hesabı için öncelikle belirtilen sürelerin tespit edilmesi gereklidir. Bu süreler tespit edildikten sonra toplam delik boyu toplam süreye bölünerek kapasitesi bulunur.

Jumbo Üretim Kapasitesi = Toplam Delik Boyu / Toplam Delme Süresi



Delicinin delme oranları


Delik Delme Makinesi Seçimi

Madencilik işlerinde kayaç parçalama işlemi amaca bağlı olarak iki ana gruba ayrılmaktadır. Bu işlemler:
 *Hazırlık amaçlı (Kuyu, rampa, galeri, desandre vs.)
 *Üretim amaçlı

Amaca bağlı olarak delik delmede kullanılan deliciler farklılıklar arz etmektedir. Delicilerin birbirlerine göre avantaj ve/veya dezavantajları olmaktadır. Seçim için farklı delicileri birbirleri ile ortak kriterler bazında mukayese etmek gerekir. Söz konusu kriterlerin başlıcaları aşağıdadır:

Fiziksel boyut uyumu: Delici makinenin boyutu yer altında açılmış olan veya açıl­ması planlanan boşluklara uyum göstermelidir.
İstenen üretimi sağlaması: Muhtemel delicilerin üretim hesapları yapılarak,istenen üretimi sağlayıp sağlamayacağı kontrol edilmelidir.   
Ekonomik olması: Delici istenen işi en ekonomik şekilde yapmalıdır. Bunun için­de delicinin maliyet hesaplamaları yapılmalıdır.
Bu kriterlere ilave olarak, bazı delicilerin kapsam dışı bırakılmasına sebep olacak yaklaşımlar vardır. Bu yaklaşımların başında da "Hangi tip delici seçileceği" sorusunun pratik cevabını yerecek genel hususlar vardır. Bu hususların başında da özellikle hazırlık amaçlı delik delmede, delik delinecek kesit alanına bağlı olarak bazı yaklaşımlar yapılabilir.


1. Kesit Alanına Göre Delici Seçimi

özellikle hazırlık faaliyetleri için seçilecek delicilerde kesit alanı etkili olmaktadır. Kesit alanına bağlı olarak seçilecek delicinin büyüklüğü kararlaştırılabilir.

Kesit alanı 4-10 m2 arasında: Bu büyüklükteki kesit alanı için en uygun delici sehpalı delicilerdir. Delik çapı genellikle 27-40 mm arasında olup tekparça tijlerin kullanımı uygundur. Ancak son zamanlarda geliştirilen ince-damar jumboları veya vagondrill delicilerde  kullanılmaktadır.

Kesit alanı 6-20m2 arasında: Bu kesitteki boşluklarda daha verimli olan Jumbo delicileri düşünmek gerekmektedir. 48-76 mm çapında, 3.3 m uzunluğundaki paralel delikler bu tür kesitlerde uygundur.   

Kesit alanı 20m2den büyük: Bu büyüklükteki kesitlerde Jumbo delici dışında alternatif bulunmamaktadır. Bazı durumlarda çift kollu jumbo seçilmesi gereklidir. Jumbo delici seçildiği zaman, Jumbo delmesi gereken tüm delikleri yerinden hareketi etmeden delebilmelidir.   

2. Satın Alma ve işletme Maliyetleri, Satış Sonrası Servis İmkanları

3. İşletme Şartları, Galeri ve Çalışma Alanı Özellikleri

 Yeraltındaki mevcut galeri ve tünel boyutlarının, makine ve operatörün rahatlıkla çalışabileceği, basınçlı hava, havalandırma, elektrik ve su hatlarının geçebileceği genişlik ve yüksekliğe sahip olması gerekir. Çalışılacak alanın boyutları çalışma verimi ve iş güvenliğini direkt olarak etkilemektedir. Bu nedenle, yeraltı şartlarının elverdiği en büyük boyutlu jumbo tercih edilmelidir. Çünkü jumbonun boyut ve kapasitesinin büyüdüğü oranda sahiplenme ve işletme maliyeti artmaz. Ancak, küçük boyutlu jumbo seçilmesi halinde, iki küçük jumbo tek büyük jumbo dan daha esnektir. Çünkü, iki jumbo dan birisi arıza yaptığında diğerinin yedekleme imkanı vardır. Tek büyük jumbonun arıza yapması halinde ise, üretim direkt olarak etkilenmektedir.

 Çalışma alanı dar ise, iyi manevra kabiliyetine sahip nokta dönüşlü lastikli veya paletli araçlar tercih edilmelidir. Manevra alanı yeterince geniş ise, diğerlerine nazaran, daha ekonomik olan kompak şaseli, hidrolik direksiyonlu, rijid araçlar tercih edilmelidir.


 Yol eğimi, jumbonun yürüyüş mekanizma seçimini etkiler. Lastik tekerlekli jumboların iki teker çekişli olanları % 12, dört teker çekişli olanları ise % 30'a kadar eğimli yollarda verimli olarak çalışabilmektedirler. Paletli olanlar tırmanma ve denge kabiliye­ti en iyi olan fakat ağır jumbolardır. Genellikle, asidik maden suyu bulunan ocaklarda paletli taşıyıcılar kullanılmamalıdır. Çünkü, asidik maden suyu paletlerin bazı bölümle­rinde metal parçalarla kimyasal tepkimeye girerek, erken paslanma ve çürümeye se­bep olmakta ve araç ömrünü kısaltmaktadır.

 Dizel motorlu olanların yüksek ısıda çalışmaları ve ekstra havalandırma gereksi­nimi ortaya çıkarmaları nedeniyle, ocak havalandırma ve sıcaklık durumu, motor seçi­mini etkiler. Sıcaklık ve rakım arttıkça dizel motorların verimi düşer. Dolayısıyla, sıcak, yüksek rakımlı ve havalandırma problemi olan ocaklarda, elektrik motorları tercih edil­melidir. Nem oranı yüksek olan ocaklarda paslanmaya dayanıklı malzemeden yapılmış ekipmanlar tercih edilmelidir.


4. Delinecek Kayaçların özellikleri

Kullanılacak delme sitemi, tij ve matkap türünü etkiler. Delme sisteminin seçiminde genel olarak kayaçların tek eksenli basma dayanımları esas kriter olarak alınmaktadır. Ancak, kayaçların basma dayanımları, seçim için tek başına yeterli değildir. Çünkü, kayaç içerisindeki çatlaklar, farklı tabakalaşma ve diğer mineraller basma dayanımı tayininde yanıltıcı sonuçlar verebilirler. Bunların yanı sıra, delik boyutları da delme sistemi ve ekipman seçimini etkiler. Doğru seçim yapmak için, kayacın sertliği,
aşındırıcılığı, homojenliği gibi, birçok faktör ve kriterin dikkate alınması gerekir. Delme sistemlerinin yanı sıra, delme sisteminde kullanılan matkap türü de çok önemlidir. Do­layısıyla, delme sistemi ve matkap türünü birlikte düşünmek gerekir.

Genellikle, darbeli deliciler: 138 MPa'dan daha fazla basma dayanımına sahip formasyonlarda, dönerli deliciler 55-110 MPa, darbeli-dönerli deliciler ise; 83-165 MPa basma dayanımına sahip formasyonlarda kullanılır.

5. Kullanılan Maden İşletme Yöntemi, Üretim Kapasitesi ve Delik Düzeni

Jumbo tipi, yürüyüş mekanizması, jumbo delici kolları, delici mekanizma ve sistemleri, kullanılacak tij ve matkap seçimini etkiler.
Hazırlık çalışmalarında kullanılan jumbolar, genellikle, 3 kollu, delme hızı ve  kontrol imkanına bağlı olarak bir veya iki operatörle çalıştırılan, düzenli ve iyi planlanmış bakım isteyen kompleks makinelerdir. Hazırlık çalışmalarında açılan galeri veya tüneller, genellikle, 2-10 m yükseklik ve 2-15 m genişlikte olabilmektedirler. Bu tünel veya galeriler, düz, oldukça dik eğimli, keskin dönüşlü veya spiral şeklinde olabilmektedirler. Bu yüzden değişen hazırlık geometrisine uygun jumbo çeşidi kullanılmalıdır.
Dolgulu kazı yönteminde kullanılacak jumbo seçimi yapmak için genel olarak;Dolgunun sağlamlığı, çalışma alanının yüksekliği (dolgu ile tavan arası mesafe), çalışma alanının genişliği, çalışma alanına ulaşılabilirlik (aracın geçeceği galeri ve tüneller), delik boyutları ve delik düzeni dikkate alınmalıdır.

Kaynak: Dr. Niyazi BİLİM' e teşekkürler...

[ahmetevrenbas]

ÇİFT ZİNCİRLİ KONVEYÖRLERİDE PAYLAŞIRSANIZ MEMNUN OLURUZ ELİNİZE SAĞLIK

[endrbdk]

harika ... çok teşekkürler...

[ozguryolcu]

rica ederiz kolay gelsin