Havalandırma

[ozguryolcu]

1. OCAK HAVASI
1.1. Maden Havalandırma Çalısmalarının Kapsamı

Yeraltı üretim sistemlerinde üretim ve üretimle ilgili açıklıklarda dolastırılan havanın kalite,
miktar ve nemlilik-sıcaklık degisimlerinin es-zamanlı izlenmesi HAVALANDIRMA olarak
adlandırılır. Bu tanıma baglı olarak havalandırma mühendisinin sorumluluk alanı da üç temel
baslık altında incelenir. Bunlar;

1. Hava Kalitesinin Kontrolü; ocak havasında bulunan kirleticilerin izlenmesi, kirleticilerin
uzaklastırılması yada etkisiz duruma getirilmesi. Bu kapsamda yapılan çalısmalar asagıdaki
gibi sıralanabilir.
i. Gaz kontrolü,
ii. Toz kontrolü,
iii. Organik madde kontrolü.
2. Hava Miktarının Kontrolü; ocak yollarında dolastırılacak hava miktarının belirlenmesi,
hava akısının kontrolü, havalandırma planlarının hazırlanması, ana ve yardımcı havalandırma
çalısmalarının tasarımı ve yürütülmesi isleri.
i. Tüm ocagın havalandırması,
ii. Yardımcı havalandırma.
3. Sıcaklık-Nemlilik Kontrolü; ocakta dolastırılan havanın nem içerigi ve sıcaklıgının izlenmesi islemleri.
i. Sogutma ve nemsizlestirme,
ii. Isıtma.

1.2 Hava Kalitesinin Kontrolü
Yeraltı atmosferinin kirleticileri olan gaz ve tozlar çalısanların saglıgı için tehlike olusturmanın
ötesinde üretimin devamlılıgı ve ekonomikligi üzerinde de olumsuz etkilere sahiptir. Gazlar,
belirlenmis sınırları astıklarında bogucu, patlayıcı, radyoaktif ve benzeri etkileri ile çalısanlar ve
isyerleri için tehlike olustururlar. Tozlar ise patlayıcı olmalarına ek olarak çalısanların solunum
sistemleri ile ilgili rahatsızlıklar (pnömokonyoz, asbestoz, antrokoz gibi ) sebep olurlar.


Gazlar ve tozlar baslıca dogal olarak olusurlar (kömürlesme ile olusan metan yada radyoaktif
cevherlerden açıga çıkan radon tozları gibi). Ancak madencilik islemleri sonucunda da gaz ve
tozlar açıga çıkarlar. Dizel makinelerin (LHD, lokomotif, kamyon) egzost dumanları ve açık yada gizli ocak yangınlarının dumanları da gaz olusumuna sebep olurlar.
Toz olusumunu temel kaynagı ise madencilik çalısmalarıdır. Her türlü kazı (delme-patlatma,
sürekli-kazı) islemleri, galerilerde çalısan makineler ve bant sistemleri toz olusumuna sebep olan unsurlardır.

Kirleticiler ile mücadele kapsamında havalandırma mühendisinin seçenekleri gaz ve tozların;

1. Olusumunun önlenmesi,
2. Ortamdan uzaklastırılması,
3. Ortamda bastırılması,
4. zole edilmesi ve
5. Seyreltilmesini saglamaktır.


1.3 Hava Miktarının Kontrolü

Hava miktarının kontrolü ile ilgili çalısmalar maden sistemine ait çalısma bölgelerine gerekli
miktarda havanın saglamasını amaçlar. Hava sadece insanların soluması için degil, ayrıca
kirleticilerin seyreltilmesi (yada ortamdan uzaklastırılması) için de gereklidir. Bu bakımdan,
ocakta dolastırılacak havanın miktarı ve hızının belirlenmesi ve kontrolü önemli bir çalısma
alanıdır.
Hava miktarının kontrolü islemleri ocagın isletilmesine baslamadan önce havalandırma
sisteminin tasarımlandırılması asaması ile baslar ve tasarım parametrelerinin gerçek sartlar
altında optimize edilmesi sonrasında bu parametrelerin madenin hayatı boyunca istenilen deger aralıklarında tutulması çalısmaları ile devam eder.

1.4 Sıcaklık-Nemlilik Kontrolü

Sıcaklık-nemlilik kontrolü çalısmaları havanın fiziksel kalitesi ve ısı içeriginin kontrol edilmesi
amacını tasır. Derin yada genis alanlara yayılmıs sıg madenlerde havanın ocak yollarında ısınması sık görülen bir durumdur. Havanın ısınmasını saglayan unsurlar baslıca havanın ocak yollarında ani sıkısması/genlesmesi, makinelerin ısı vermesi ve özellikle derin madenler için derinlikle

birlikte artan kayaç sıcaklıgıdır. Ayrıca, patlatma sonrası açıga çıkan ısı ve oksidasyon potansiyel ısı kaynaklarıdır.
Nemlilik için temel kaynaklar ise baslıca yeraltı suyudur (yeraltı sularının ısı etkisiyle
buharlasması). Nem ve sıcaklıgın makinelerin performansları üzerinde de etkisi olmakla birlikte
kayda deger etkileri çalısanların performansları üzerindedir. Ayrıca, nem ve yüksek ortam
sıcaklıkları kömür ocaklarında kendiliginden yanma tehlikesini de arttırır.

1.5. Ocak Havası
Dogal atmosfer havasının bilesenlerine ek olarak yeraltında açıga çıkan gaz, su buharı ve havada asılı olarak bulunan tozların olusturdugu karısım ocak havası olarak adlandırılır. Dogal atmosfer havasının bilesimi asagıdaki gibidir.


*Ne, Ar, Kr, Xe, H2, He.


Kalite kontrol hesaplamaları için konsantrasyonlar hacimce;
O2 : 21%
N2 : 79%
CO2 : 0.03% olarak kullanılmaktadır.

Yeraltı sartları için havayı farklı sekillerde tanımlamak mümkündür. Bazı tanımlar;
Giris Havası; ocaga kuyu veya galeriler yoluyla giren hava.
Dönüs Havası; ocak içinde, çalısma bölgelerinden geçerek kuyu ya da galeriler yoluyla dısarıya alınan hava.
Temiz Hava; bilesenlerinin konsantrasyonları dogal atmosfer havasının bilesenlerinin
konsantrasyonlarına esit olan hava.
Kirli Hava; gaz konsantrasyonları ve bilesen gazların agırlıgına baglı olarak asagıdaki gibi
tanımlanırlar.

scribd.com

[ozguryolcu]

4. Pis hava: 20% ‘den daha az oksijen içeren hava karısımı.
5. Zehirli Hava: CO, H2S, SO2, NO, ve NO2 içerikler yüksek olan hava karısımı.
6. Patlayıcı Hava: CH4 , C2H6 ve H2 gibi yanıcı ve patlayıcı gazların yüksek içeriklerde oldugu hava karısımları.
7. Tozlu Hava: solunabilecek boyuttaki toz içerigi normal atmosfer havasından daha yüksek olan hava karısımı.


1.5.1 Ocak Gazları
1.5.1.1 Oksijen

Özellikleri:

i. Renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır,
ii. suda az çözünür,
iii. d=1.42 Kg/m3, dO2 / dhava=1.1


Ocak Havasında Oksijenin Azalma Sebepleri:

1. Organik ve anorganik maddelerin ( agaç, kayaç, cevher ) oksidasyonu, ocak yangınları,
kömür tozu ve metan patlamaları,
2. Kömür ve çevre kayaçlardan CO2 ve CH4 gibi gazların havaya karısması.
3. Çalısanların solunumu,
4. Patlarlı motorları egzost dumanları,
5. Açık alevli lambalar.


Oksijen Azalmasının Etkileri:

O2 içerigi (%) Etki

21–18 Önemli etkisi yoktur
18–14 Sık ve derin soluma, koordinasyon bozuklugu
14–9 Sık soluma, bulantı ve halsizlik baslangıcı.
9–5 Bayılma <5 Ölüm

MET. 211’e göre 19%‘ dan daha düsük O2 içerigine sahip ocaklar çalısmaya uygun
degildir.


1.5.1.2 Karbondioksit

Özellikleri:

1. Renksiz, hafif asit kokusuna sahiptir,
2. d=1.977 Kg / m3 , dCO2 / dhava ~ 1.5
3. genel olarak galeri tabanları, basasagı ve ferelerde toplanır,
4. kolaylıkla sıvılastırılabilir.

Karbondioksit Olusturan Kaynaklar:

1. Organik malzemenin bozusması; Ocakta bulunan ahsap malzeme (özellikle göçük içinde bırakılan agaçlar) sıcaklık ve nem sonucu üreyen bakterilerin etkisi ile bozusarak CO2
olusturur.

2. Kömürün oksidasyonu; Kömürün hava ile teması sonucu gelisen oksidasyon isleminin
ürünü CO2 ve ısıdır. Kömürün toz halinde olusu hızlandıran bir etkendir.

C + O2 -----------------
CO2 + 94 kCal

3. Kömürlesme; Kömürlesme süreci ile olusan gazlardan birisi CO2‘dir.

4. Karbonatların ayrısması; Su ve O2 etkisinde sülfür mineralleri sülfat ve H2SO4
olusturacak sekilde bozusur,

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O -------
2 FeSO4 + 2 H2SO4 + 616 kCal
Açıga çıkan H2SO4 kalker, magnezit, siderit, dolomit gibi kayaçlarla etkileserek CO2 üretir.

CaCO3 + H2SO4 --------------
CaSO4 + H2O + CO2

5. Volkanik olaylar; Taskömürü ve potas ocaklarında tektonizmaya baglı olarak CO2 açıga çıkar. Magmanın yüzeye hareketi sırasında yeryüzüne yaklasan magmanın basıncının
düsmesi sonrasında bünyesinde tasıdıgı gazlar çatlaklar boyunca hareket ederek maden
ocagının havasına karısır.

6. Atesleme isleri; Patlatma islemleri sonucunda açıga çıkan gazların önemli oranı CO2’dir.
1 Kg. patlayıcının ateslenmesi sonucunda açıga çıkan 0,5 m3 gazın büyük kısmı CO2’dir.

7. Diger nedenler; Metan ve kömür tozu patlamaları sonucunda yanma ürünü olarak CO2 açıga çıkar.

MET. 211’e göre ocak havasında 0,5 % CO2 olan yerler çalısmaya uygun degildir.

scribd.com

[ozguryolcu]

Ocak havasında CO2 oranının artısının çalısanlar üzerindeki etkileri asagıdaki gibidir.

<6 % CO2 nefes alma zorlasır
6–10 % CO2 bayılma
10 % CO2 < ölüm


1.5.1.3 Karbonmonoksit

Özellikleri:

i. Renksiz, kokusuz, tatsız bir gazdır,
ii. Dokulara etki etmez,
iii. d=1.255 Kg / m3, dCO ~ dhava ( dhava =1.293 )
iv. Suda zor çözünür,
v. Hava ile 13–75 % oranlarında karısımı patlayıcıdır,
vi. Patlama için en tehlikeli karısımda CO oranı 30%’dir,
vii. Kandaki hemoglobinle oksijene oranla 250 – 300 defa daha kolay birlesir; baglı olarak ta,
düsük oranlarda bile zehirleyicidir.


CO Kaynakları:

1. Ocak yangınlar ve patlamalar; ocak yangınları metan ve kömür tozu patlamaları
sonucunda yüksek oranlarda CO açıga çıkar.

2. Atesleme isleri; bünyesinde oksijeni eksik bulunan patlayıcılar atesleme sonrasında fazla miktarlarda CO açıga çıkarırlar. Teorik hesaplamalarda 1 Kg. dinamit için 40 lt. CO
olustugu kabul edilir.

3. Dizel motorların egzost dumanları; egzost gazlarının bilesenlerinden olan CO yakıtın
motorda tam yanmamasına, aracın ani hareket ve hızlanmalarına ve düsük devirlerde fazla
yakıt verilmesine baglı olarak degisik konsantrasyonlarda ocak havasına verilir.

MET. 211’ e göre CO konsantrasyonu 0.005 %’den yüksek yerler çalısmaya uygun
degildir.


1.5.1.4 Hidrojen Sülfür
Özellikleri:

i. Renksiz, asit tadında, çürük yumurta kokusuna sahiptir,
ii. Havadan agır fakat havayla karısabilir, d = 1.254 Kg /m3, dH2S / dhava= 1.19,
iii. Suda kolay çözünür,
iv. Zehirleyicidir.


H2S Kaynakları:

1. Organik maddelerin bozusması,
2. Pirit ve jipsin suda ayrısması,

FeS2 + 2 H2O ------
Fe(OH)2 + H2S + S
CaS + H2O + CO2 -------
CaCO3 + H2S

3. Kükürtlü gazlar çıkaran volkanik kaynaklar,
4. Atesleme islerinde tam olmayan patlamalar ve atesleme kablolarının yanması.

MET. 211’ e göre H2S oranı 0,002 %’den daha yüksek olan yerler çalısmaya uygun
degildir.

1.5.1.5 Kükürtdioksit
Özellikleri:

i. Renksiz, kokusuz, asit tadındadır,
ii. Zehirleyicidir,
iii. d=2.2 Kg / m3, Çalısma bölgelerinde tabanda birikir.


SO2 Kaynakları:

1. Ocak yangınları ve atesleme islemleri,
2. Dizel motorların egzost gazları,
3. Kömürlesme prosesi,
4. Sülfürce zengin bakır ve pirit ocaklarında H2S ile birlikte olusur.


MET.211’e göre 0,0007%’den daha yüksek SO2 konsantrasyonlarına sahip yerler
çalısmaya uygun degildir.

1.6. Yeraltında Açıga Çıkan Gazların Kontrolü

Kirletici bir gazın varlıgı hissedildigi zaman ilk önce kaynagının yeri ve yayılma oranının
belirlenmesi gereklidir. Sonraki asamada havalandırma mühendisinin görevi gazı MET tarafından
belirlenmis esik degerlerin altında tutmaktır. Varolan kontrol yöntemleri en basit seyreltme
çalısmalarından, gazın madencilik çalısmaları öncesinde kayaç yada cevher içinde olusma
ortamlarından drenajının saglanmasını getirecek karmasık sistemlere kadar genis aralıkta
seçenekler sunar. Kontrol yönteminin seçimi kirletici gazın kaynagına (kayaç içinde
olusmus/yerlesmis gazlar, patlatma sonucu açıga çıkan gazlar yada içten yanmalı motorların
ürettigi gazlar gibi) ortay çıkma sekline (sürekli yada aralıklı/kesikli açıga çıkma, sabit yada
hareketli kaynaktan açıga çıkma gibi) baglıdır. Asagıda, bir olay anında kullanılabilecek
yöntemler öncelik sırasına göre verilmektedir.

6. Gazın olusumunun önlenmesi.
       7. Patlatma isleminin uygun sekilde yapılması,
       8. çten yanmalı motorların bakım ve ayarlarının yapılması,
       9. Açık alevli yangınların önlenmesi.
10. Gazların ortamdan uzaklastırılması.
       11. Madencilik çalısmaları öncesinde gazların drene edilmesi,
       12. Drenaj galerileri ile gazın drenajının yapılması,
       13. Bölgesel olarak yardımcı havalandırma ile gazların uzaklastırılması,
       14. Madencilik çalısmaları öncesinde gaz içeren bölgeye su enjeksiyonu yapılması.
15. Kirleticilerin kaynagında emilmesi
       16. çten yanmalı motorlarda yanma isleminin iyilestirilmesi,
       17. Patlatma sırasında hava-su karısımı püskürtmek.
18. Gazlı bölgenin/gaz kaynagının izole edilmesi
       19. Yangın ve göçmüs olan eski üretim bölgelerinin kapatılması,
       20. Patlatmanın kısıtlanması (miktar, sayı) yada vardiya sonrasında patlatma.
21. Seyreltme
       22. Yardımcı havalandırma ile bölgesel seyreltme,

scribd.com

[ozguryolcu]

       23. Ana havalandırma ile seyreltme,
       24. Su püskürtücüleri yada karıstırıcılar ile bölgesel seyreltme.

Seyreltme, en yaygın yöntem olmakla beraber maliyet ve ocak genel havasının kirletmesi
bakımlarından en az tercih edilen yöntemdir. Ocak havasına karısan kirleticiler ocak havası içinde baska bölgelerin de aynı tehlikeye maruz kalmasına neden olabilir. Diger yöntemler karsılasılan durumun özgün kosullarına uygun olarak seçilebilirler.


1.6.1 Kayaç ve Cevher Kütlesi çinde Olusan Gazların Kontrolü

Cevher yada çevreleyen kaya kütlesinden yayılan gazların kontrolü karsılasılabilecek en ciddi
havalandırma problemidir. Seyreltmeye ek olarak bir dizi baska yöntem de en tehlikelisi metan
olan bu tür gazların kontrolü için kullanılabilir.

Kayaç-Cevher gazlarının kontrol edilmesi amacına yönelik ilk adım maden ve havalandırma
sistemlerinin tasarımında gazlarla mücadele etme olasılıgın akılda tutmaktır. Uygun planlamayla, ocaga gönderilecek uygun hava miktarı belirlenebilecek, gaz kaynagına yakın olusturulacak drenaj galerilerinde biriktirilecek gaz üretim yapılacak bölge ve madenin diger bölgelerine ulasması engellenerek ortamdan uzaklastırılabilecektir.

Metan içerigi yüksek kömür isletmelerinde madencilik öncesi drenaj uygulamaları yaygın ve
basarılı sekilde uygulanabilmektedir. Yöntem gazlı bölgeye dik yada yatay delinen sondajlarla
gazın biriktigi ortamdan alınması seklinde uygulanmaktadır.
Kömür isletmeleri ve bazı kömür dısı maden isletmelerinde üretimin yapıldıgı bölgenin yardımcı
havalandırma ile havalandırılması suretiyle açıga çıkan gazın seyreltilmesi ve ortamdan
uzaklastırılmasına gerek duyulabilir.

1.6.2 Patlatma Sonucu Olusan Gazların Kontrolü

Patlatma tasarımı olusacak gazın miktarı ile yakından ilgilidir. Uygun patlayıcı tipi,miktarı ve
uygun patlatma yönteminin seçimi ile olusacak gazın miktarı kontrol edilebilir. Gaz miktarının
azaltılmasında bir önlem de sıkılamanın iyi yapılmasıdır. Kömür ocaklarında ve gaz içeren kömür
dısı maden isletmelerinde kullanımına izin verilen patlayıcıların kullanılması zorunludur.
Bölgesel havalandırma yada yardımcı havalandırma ile patlatma gazlarının ortamdan
uzaklastırılması yaygın kullanılan basarılı bir yöntemdir.


SO2, H2S yada NO2 gibi suda-çözülebilir gazların açıga çıktıgı patlatmalarda hava-su
püskürtülmesi ile gazların emilmesi görece basarılı bir uygulamadır. Ancak yöntem ile CO’in
emilmesinde basarısız kalmaktadır.
Patlatmaların sayısının kısıtlanması yada vardiya sonlarında yapılması sıklıkla yararlanılan
yöntemlerdir. Bu sekilde, çalısanların en üst degerlere ulastıgı anlarda kirleticilere maruz
kalmaları önlenmektedir.

1.6.3 çten-Yanmalı Motorların Olusturdugu Gazların Kontrolü

Benzinli motorların yeraltında kullanımı kanunlarla yasaklanmıstır. Benzinli motorlar asırı miktar
ve kontrol edilmesi güç oranlarda CO açıga çıkarırlar. Yeraltında kullanılan motorlarda dizel
yakıt kullanımı serbesttir. Ancak yaygın olarak kömür dısı madenlerde ve az bir oranda da kömür ocaklarında kullanılırlar.

Her ne kadar dizel yakıtın yeraltında depolanması ciddi bir zorluk ise de esas sorun bu motorların çıkarttıkları zehirleyici egzost gazları ve patlayabilir yada alev alabilir bir atmosfere saçacakları kıvılcımlardır. Dizeli yakıtı olası bir tutusturma kaynagı olmaktan çıkarabilecek ilk önlem, kömür ve gazlı madenlerde kullanılması uygun olan dizelin kullanılmasıdır. Öncelikle kabul edilebilir

yakıt/hava oranı ve havalandırma ihtiyacının belirlenmesi gereklidir. Havalandırma ihtiyacı
çalısmalarda en tehlikeli ve en az arzu edilen durum temel alınarak belirlenir ve CO, CO2, NO2 ve O2 yogunluklarının ocak atmosferi için izin verilen degerlerinin altına indirilmesi saglanır.
Gazlı ocaklar dısında kömür dısı madenlerde kullanılan dizel ekipmanın gazlı ortamlarda çalısma
kosullarını saglaması gerekmez. Ancak ocak atmosferinin kirletici gaz içerigini kabul edilebilir
oranlarda tutabilmek için yeterli oranda seyreltme havası saglanmalıdır.
Bazı egzost gazı bilesenlerinin emilmesi uygun kosullandırma aygıtlarının motor çıkısında
yerlestirilmeleri ile saglanabilir. Bunlar, genel olarak, pek çok gazı motor çıkısında tutmak yada
oranlarını azaltma üzere tasarımlandırılmıs ve su yada kimyasal madde içeren bir hazne yada
tanecikli filtrelerden olusan bastırıcılardır. Etkili bir emme islemi için gaz ve bastırıcının
kimyasalı arsında yakın temasın saglanması gereklidir.
İyi durumdaki/bakımlı bir motor daha az duman ve zehirleyici gaz üretir. Dolaysıyla, etkin bir gaz kontrol yönteminin de kapsamlı bir bakım programının oldugu söylenebilir.

1.6.4 Yangın ve Patlamaların Kontrolü

Yangın ve patlamalarla en etkili yöntem olusmalarının önlenmesidir. Yangın basladıgı an parlama bölgesinin izole edilmesi en etkili eylem olacaktır. Bu sayede alev ve açıga çıkan gazların ocak atmosferindeki oksijeni tüketmeleri önlenebilir.

1.6.5 Akü Gazlarının Kontrolü

Akülerin sarj edilmeleri sırasında açıga çıkan hidrojen gazlarının kontrolü için sarj istasyonun
izole edilmesi ve istasyonun havasının ayrı bir hava akımı ile seyreltilmesi uygun önlemler
olacaktır.

scribd.com

[ozguryolcu]

1.6.6 Seyreltme htiyacının Belirlenmesi

Ana havalandırma akımı ile seyreltme en etkin seyreltme uygulamasıdır. Bir safsızlıgı/kirleticiyi
seyreltmek için gerekli temiz hava miktarı ve gaz için öngörülen esik deger arasındaki iliski
asagıdaki gibi ifade edilebilir.




Burada;

Q: Gazı seyreltmek için gerekecek hava miktarı, m3/sn
Qg: Ortama karısan gaz miktarı, m3/sn
TLV: Gaz için belirlenmis esik deger

Bagıntı, TLV (<1%) ve ocak giris havasındaki gaz yogunlugunun düsük, ancak gazı seyreltmek
için gerekli sürenin fazla oldugu kosullarda uygun sonuçlar verir.
Havalandırma mühendisinin bir kirleticinin seyreltilme gereginin belirlenmesi konusunda çok
kesin hesaplar yapmasının gerektigi durumlarla sık karsılasılmaktadır. Genel bir durum olarak
seyreltilme süresi önemli bir degerlendirme ölçütü olabilir. Ocak atmosferinde kirletici oranının
azalma süresinin hesaplanması için Mateer tarafından gelistirilen logaritmik bozusma modeli
kullanılabilir.




Y: Çalısma bölgesinin hacmi, m3
t: Gazın istenilen degere seyreltilmesi için geçecek süre, dak,
x: Karısımın gaz içerigi,
xo: 0. dakikada karısımın gaz içerigi,
Bg: Ocak/çalısma yeri giris havasının gaz içerigi.

Ocak atmosferinde gaz akısının sabit olmadıgı durum için gerekli gaz miktarının belirlenmesinde
asagıdaki bagıntı kullanılabilir.




ÖRNEK
Hacmi 4248 m3 olan bir üretim bölgesinde çalısan dizel motorlu makinenin egzost gazından ocak havasına CO karısmaktadır. Ocak havasında gaz bulunmadıgını varsayarak açıga çıkan gazın 100 ppm’e ulasması için geçecek süreyi belirleyiniz. Hava miktarı 3,776 m3/sn ve dizel motordan ocak havasına gaz karısma miktarı 0,000637 m3/sn’dir.

ÇÖZÜM



Hava karısımının kusursuz bir karısım oldugu kabul edilirse ve seyreltme için gerekli zaman çok
fazla ise seyreltmede en yaygın durum olan sabit akıs durumu ortay çıkar. Bu kosullarda
seyreltmeyi gerçeklestirecek hava miktarının belirlenmesi çok önemlidir. Sabit akıs durumu için
bagıntı asagıdaki hali alır.


Burada x: gaz için belirlenmis esik degerdir.

ÖRNEK

Üretilen maden yatagı içinde bulunan bir gaz kaynagından ocak havasına 0,04247 m3/sn akıs
miktarı ile gaz karısmaktadır.Gazın çalısma bölgesine gelen havalandırma havası içindeki içerigi
0,25%’tir. Gaz için belirlenmis esik deger 1%’dir. Gazı seyreltmek için gerekli temiz hava
miktarını belirleyiniz.

ÇÖZÜM

scribd.com

[ozguryolcu]

2. METAN

2.1 Metanın Olusumu

Kömür bitki ve hayvan organizmalarının kömürlesme olayı olarak adlandırılan bir süreçte
karmasık kimyasal olayların gelistigi bir ortamda olusmus organik bir kayaçtır. Kömürlesme
sürecinde bitki artıkları yüksek ısı ve basınç altında, bakterilerin etkisi sonucunda önce turbaya ve daha sonra sert kömüre dönüsür. Kömürlesme sürecinde metan, karbondioksit, su buharı ve diger bazı gazlar olusur. Metanın olusumunu açıklamak bakımından kömürlesme süreci üç asamada incelenebilir.

1. Asama: Oksitleyici kosullarda bataklıklar içinde gelisen bir süreçtir. Bu asamada CO2, N2 ve CH4 zamanla artacak sekilde açıga çıkarlar.

2. Asama: Linyitlerin olustugu su-altı çözünme sürecidir. Süreç sıg derinliklerde
gerçeklestiginden açıga çıkan gazların çok azı tutulur ve bunlarda çözeltiye geçer. CO2
ve N2 belli oranlarda tutulur.

3. Asama: Depolanan kömür tortusunun üzerini kaplayan örtü tabakasının kalınlıgının
arttıgı asamadır. Artan basınç ve sıcaklıgın etkisiyle az miktarda H2, N2 ve agır
hidrokarbonlarla CO2 ve CH4’ın açıga çıktıgı kömürün baskalasımı baslar.

2.2 Metan Gazının Özellikleri ve Davranışı

Metan (grizu) renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Metan bulunan ortamlarda hissedilen çürük elma kokusu içerdigi hidrokarbonlar ve hidrojenin kokusudur. Metanın içerdigi baslıca elementler CO2, N2, H2S, SO2 ve CO’ tir. CO2 oranı 5%’i geçmez. Metanın özgül agırlıgı 0.716 Kg/m3’tür. Metan özgül agırlıgının hava özgül agırlıgına oranı 0.554’tür. Bu durum, metanın yeraltı açıklıklarının tavan kısımlarında birikecegini ifade etmektedir. Metan havaya oranla 1.6 kere daha hızlı yayılır. Solunum üzerindeki zararlı etkisi hava içinde oranının artması ile oksijen oranının azalmasına yol açmasıdır. Metan suda çok az çözünür ve sıvılastırılması zordur. Normal kosullar altında inert bir gazdır, yalnız halojenlerle tepkimeye girer. Önemli ve istenmeyen kimyasal özelligi hava ile yanmasıdır.
Tepkime laboratuar kosullarında gerçeklesirse;



Tepkime hava içinde olusursa;




Tepkime bagıntısından görülecegi gibi 1 hacim metan 10 hacim hava içerisindeki oksijenin
tamamıyla birleserek yanabilir. Havada 5–6% oranında bulunan metan patlayıcı degildir, ancak
bir sıcaklık teması ile yanar. 5–6% ile 14–16% aralıgında patlayıcıdır. Hava karısımındaki metan
içeriginin 14–16%’nın üzerinde oldugu durumlarda yine patlayıcı degildir, dısarıdan hava
gönderilirse sönük bir alevle yanar. En kolay patlama metan içeriginin 7-8% oldugu, en siddetli
patlama da metan oranının 9.5% oldugu durumda gerçeklesir. Havadaki oksijen oranının 12%’nin altına düstügü durumda meta-hava karısımları patlayıcı degildir.

Maden Emniyet Tüzügüne (MET) göre;


*Herhangi bir üretim bölgesi hava dönüs yolunda metan içerigi 1%’i, ve

*Uzun ayakta ve ayak dönüs yolunda 1.5%’u asmamalıdır.

*Ocak genel havasında metan içerigi 2% oldugunda ocak terk edilmelidir.


2.3 Alev Alma Sıcaklığı:

Metan ve oksijen arasındaki tepkime 300oC gibi düsük sıcaklıklarda baslayabilir. Ancak açık
alevle yayılan bir tepkime daha yüksek sıcaklıklarda baslar. Metan oksijen karısımının alev alma
sıcaklıgı 650-750oC kabul edilir.
Alev alma sıcaklıgı atesleme kaynagının cinsine, karısımdaki metan içerigine ve karısımın
yabancı madde içerigine baglı olarak daha yüksek yada daha alçak olabilir. Sıcak yüzeyler
metanın-hava karısımlarının daha düsük sıcaklıklarda patlamasına neden olurlar. Emniyet
lambalarının tel kafesi metanın alev almasını 1200oC’ta saglayabilirler.
Metan-hava karısımı 60-70 At’e kadar sıkıstırıldıgında metan 510oC’ta alev alabilir. Diger
kosullar sabit tutuldugunda, en kolay alev alma karısımdaki metan oranının 7-8% oldugu
durumda gerçeklesir.

2.4 Metanın Alev Almasının Gecikmesi:

Sıcak bir yüzey ile temas eden hemen alev almaz, bir süre gecikme yapar. Gecikme zamanı
yüzeyin sıcaklıgına baglıdır. 650oC’de gecikme 10 sn iken 1000oC’de gecikme 1 sn’ye düser. Bu durum, metanın yeterli miktarda ısıyı (221KCal/mol) sogurduktan sonra bu ısıyı dagıtmaya ve yanmaya basladıgını ifade eder.
Metanın geç alev alma özelligi gazlı ocaklarda patlatma islerinin tasarımı için önemlidir.
Patlayıcıların patlamadaki alev periyodu düsürülerek metan-hava karısımları patlatılmadan
patlatma yapılabilmesi olası hale gelir.
Hidrojen ve diger yanıcı gazların varlıgı karısımın alev almasını geciktirebilir. Örnek olarak
karısım içindeki H2 içeriginin 30% olması durumunda karısımın patlama olasılıgı kaybolur.

2.5 Metan Alevinin Yayılma Hızı

Yanan moleküller digerlerini de ısıtarak alev alma sıcaklıgına eristirirler bu baslıca asagıdaki
faktörlere baglıdır.

i. Maden Havasının Metan çerigi: Alev 5-6%-14-16% aralıgı dısında yayılmaz. Bu
degerler arasında hız önce artar sonra düser.

ii. Metan hava Karısımın Hareket Halinde yada Durgun Olması: Durgun haldeki ve
10-12% içerigindeki metan karısımının yayılma hızı 0.60 m/sn’ yi geçmez. Karısım
hareket halinde ise yayılma hızı yüzlerce m/sn’yi geçer.

iii. Isıyı Soguran Çevre Yüzeylerin Varlıgı: Metan alevi soguk yüzeylere sahip bir
ortama geçtiginde yayılma hızı düser.

iv. Karısımın Geçtigi Yollarda Bulunan Engeller: Karısımın geçtigi yollarda bulunan
engeller bir sıkısma etkisi yaparak yanmayı patlamaya çevirebilirler.

v. Havadaki O2/CO2 çerigi: Havadaki O2 %sinin düsmesi yada CO2 %sinin artması
durumunda alevin yayılma hızı düser.

scribd.com

[ozguryolcu]

2.6 Metan Patlamalarının Darbe Etkisi

Metan patlamalarının 2 tip darbe etkisi vardır.

1. leri dogru dalga hareketi: Bu tür dalgalar, patlama yerinden hızla hareket edebilecek
siddette hava dalgası yaratan yüksek basınç altındaki sıcak gaz ürünleri tarafından
olusturulur.

2. kincil yada ters dalgalar: Olusan gazların soguması ve su buharının yogunlasması
dolayısıyla patlamanın olustugu yerde basıncın düsmesi sonucunda olusur.

Ters dalgalar daha küçük siddette olmalarına karsın patlama etkisinde kalan bölgeyi tekrar
dolastıkları için oldukça zarar vericidirler.
9.5%’ten yüksek metan içeren karısımlarda 2 çesit alev bulunur. lk alev yüksek hızda yayılır ve bütün O2’i yakar. kinci alev patlayıcı gazların ortadan kalkması dolayısıyla dısarıdan patlama bölgesine dogru hareket eden O2’nin yanması nedeniyle geriye dogru yavas olarak hareket eder.
Patlatma sonrasında patlatma bölgesi N2, CO2 gibi sıcak gazlar ve kömür tozunun bulunması
halinde CO ile dolar. Bu tip patlamalarda ölümleri yaklasık 2/3’si patlatma sonucu olusan zehirli
gazlar nedeniyle gerçeklesir.

2.7 Metan Yayınımı

Kömürlesme sürecinde kömür içinde tutulan metan kömürün iç yüzeylerinde bir denge basıncında sogurulmustur. Madencilik çalısmaları sonucunda tabakaların kırılmasıyla bu denge bozulur ve metan ocak içine dogru hareket eder. Bir uzunayak çevresinde metan yayınım üç kaynakta gelisir.

1. Çalısan damardan,
2. Ayak arkası göçügünden,
3. Çalısan damarın alt yada üstündeki damar yada tabakalardan.

Bu kaynaklardan metan yayınımı iki asamada gerçeklesir. lk asamada gaz, bulundugu
gözenekten serbest kalarak çevredeki kırık ve çatlaklara dogru yayılır (diffüzyon). kinci asamada gaz kırık ve çatlaklar boyunca hareket ederek ocak havasına karısır. Metanın bu olagan yayılımı yanı sıra üflenerek ve ani püskürme seklinde yayılımları da vardır. Metanın üflenerek yayınımı faylı bölgelerde gözlenir ve çogunlukla kısa sürelidir.
Metan gazının kömür damarlarından yayınımı ile ocak havasına karısması baslıca madencilik
kosulları ile kömürün yapısı ve fiziksel özelliklerine baglıdır. Madencilik kosulları ile ilgili
parametreler maden mühendisinin kontrolündedir. Bunlar;

1. Uygun üretim yöntemi; Dolgulu üretim yöntemleri ile tavan tabakalarındaki kırılma ve
çatlamalar az olacagından gaz yayınımı az olur.

2. Uzun ayak have genisligi ve ayak uzunlugu; Have genisligi damar civarındaki
tasmanın etki alanının belirler. Ayak ilerisindeki gazın çıkısını neden olabilecek have
genislikleri ayaktan gaz yayınımın arttırır.

3. Günlük ilerleme hızı; Ayak ilerleme hızının artması ile belli sürede açıga çıkan gaz
oranı artar ancak çevre damar ve tabakalardan gelecek gaz miktarı düseceginden ton
basına yayınım azalır.

4. Kömürün kırılma ve parçalanma oranı; Mekanik kazı süreçleri kömürün daha küçük
boyutlarda kırılmasına olanak verir. Parça boyutunun azalması açıga çıkan gazın artması
anlamına gelir.

5. Uygulanan tavan kontrol sistemi: Göçertmeli yöntemler ve tavan tabakalarının
kırılmasına neden olan tahkimat sistemleri ayak ilerisindeki gazın kırık ve çatlaklar
boyunca kaçarak ocak havasına karısmasını saglar.

6. Uzunayaga gönderilen hava miktarı ve akıs yönü; Metan yayınımı, ayak yatımı
paralelinde yükselen akım ile sabit kalır. Ancak yukarıdan asagıya bir akım ile büyük
miktarda metan ayak içine ve taban yolu giris havasına itilir.

Kömürün yapısı ve fiziksel özellikleri ile parametreler ise;

1. Kömürün rankı ve petrografik bilesimi; Düsük ranklı kömürler daha az gaz içerirler,
baglı olarak düsük ranklı kömürlerden daha düsük yayınım gerçeklestirilebilir.

2. Kömürün kolloidal yapısı; Düsük ranklı kömürler (linyitler) kömürlesme sürecinin ilk
asamasında olusmuslardır. Olusan gazlar kömürün üzerini kaplayan ince ve geçirgen
tabakalar nedeniyle kaçmıstır. Bitümlü kömürler ileri metamorfizm geçirdiklerinden
olusan fazla gaz üzerlerindeki kalın ve saglam kayaçlar nedeniyle kömür iç yapısında
tutulmustur.

3. Kömürün nem içerigi; Kömürün nem oranının yüksek olması sogurabilecegi gaz
oranının azalmasına neden olur. Nem içerigi yüksek kömürlerden düsük yanımlar
gerçeklesir.

4. Kömürün geçirgenligi; Düsük ranklı kömürlerin gözenekliligi yüksek ranklı kömürler
oranla daha fazladır. Gözenekliligi yani geçirgenligi yüksek bir kömür kütlesinin gaz
tutma özelligi de düsük olacaktır. Baglı olarak geçirgenligi yüksek kömürlerden düsük
gaz yayınımları beklenir.

5. Kömür damarlarındaki metan basıncı; Kırık ve çatlakların daha az bulundugu kömür
kütleleri içindeki gazlı bölgeler yüksek basınç altındadırlar. Kırık ve çatlaklar sayesinde
gazların kaçısı ile ortamın basıncı düser.

scribd.com

[ozguryolcu]

2.8 Ani Metan Püskürmesi

Ani metan püskürmesi kömür içerisinde ve alın ilerisinde yüksek basınç altında bulunan metan
gazının alındaki kömürü parçalayarak kömür ve yan tas ile birlikte ocak boslugunu doldurması
olarak tanımlanabilir. Ani metan püskürmesinin gerçeklesebilmesi için asagıdaki kosulların
saglanması gereklidir.

1. Kömür içinde yeterli basınçta ve yogunlukta bir gaz bölgesinin bulunması,
2. Kayaç basıncı yardımıyla gaz ve kömür arasındaki bagın kalkması,
3. Kömür içinde bulunan gazın yeterli bir hızla çıkması,
4. Meydana gelen yüksek basınç bölgesinin yeterli büyüklükteki bir yüzeyden (kazı
alını) yeterli bir uzaklıkta bulunmasıdır.


Ani Metan Püskürmesinin Gelisimi.


2.8.1 Ani Metan Püskürmelerine Yatkın Damarların Özellikleri.

i) Damarın Metan çerigi: Yüksek metan içerigine sahip damarlar ani metan
püskürmesine yatkındırlar.

ii) Damarın Tektonigi: Tektonizma sonucu olusan faylar, damarın sıktıgı yerler, damar
içerisinde ani metan püskürmelerine yatkın yerlerdir.

iii) Damarın Derinligi: Damarın derinligi arttıkça ani metan püskürme olasılıgı artar.
Yüzeye yakın damarlarda bulunan metan kömür damarı içindeki çatlaklardan sızarak
atmosfere ulasabilir.

iv) Damarın Egimi: Egimli damarlarda egim-yukarı yapılacak kazı/üretim çalısmaları
sırasında yerçekimi ani metan püskürmesini kolaylastırıcı etki yapar.

v) Damarın Kalınlıgı: Ani metan püskürmeleri yogunlukla kalın ve orta kalınlıklı
damarlarda ortaya çıkar. 1m’nin altındaki damarlarda ani püskürme gözlenmemistir


Kömür Damarı çinde Ani Metan Püskürmelerine Yatkın Bölgeler.


2.8.2 Ani Metan Püskürmelerine Karsı Alınabilecek Önlemeler:

1. Ayak ilerisine delinen sondajlar: Üretim sırasında alından yada tavan taban yollarından
ayak ilerisine delinen sondajlarla damarın gaz yükü azaltılabilir.

2. Koruyucu damar kazısı: Ani püskürme tehlikesi olan damarın alt yada üstündeki bir
damar kazılarak ani püskürme tehlikesi olan damarın gaz yükü hafifletilebilir. Bu islem
için önemli nokta koruyucu damarın kazı alının ile ani püskürme tehlikesi olan damarın
arını arasındaki aralık bu iki damar arasındaki kot farkının 2 katından fazla olmalıdır.


Koruyucu damar kazısı.


3. Kazı hızı: Alın yüksek basınç altındaki gaz bölgesine hızlı yaklasırsa, ani püskürmenin
meydana gelme sansı artar. Alının yavas ilerledigi durumda ayak ilerisindeki gazın mikro
çatlaklardan sızarak ocak havasına karısması yani yavas bir sekilde gaz bölgesinin desarjı
saglanır.
Kazı islemeleri sırasında ani metan püskürmesine karsı alınabilecek bazı önlemeler de asagıdaki
gibi sırlanabilir.

a. Ani metan püskürmeleri yaygın olarak basyukarılarda görülmektedir. Bunun nedeni
basyukarıların hızlı ilerlemesi, kazı yüzeyinin dar olması, yer çekiminin ani püskürmeyi
kolaylastırması ve havanın çift yönlü dolasım yapmasıdır. Dik ve gaz içerigi yüksek
damarlarda sürülen basyukarılarda alın ilerisine sondajlar delinerek ilerleme yapılmalıdır.

b. Atımlarda özellikle damar kesilecegine yakın gaz sondajları yapılmalıdır.

c. Sıkma bölgeleri geçilirken ve faylara yaklasırken güvelik önlemleri arttırılmalıdır.

d. Yüksek gaz içerikli bölgelere yaklasırken gözlenen tipik belirtilere dikkat edilmelidir.
Yüksek gaz içerigine sahip bölgelerin hemen önünde kömür kazı islemini zorlastıracak
kadar sertlesir. Ani püskürme tehlikesi olan bölgelere yaklasırken alında kırıntılanma,
çatlaklardan ocak havasına karısan gazın akıs sesi gibi belirticiler gözlenebilir.

2.9 Metan Drenajı

2.9.1 Metan Drenajının Önemi

1. Ocak havasına karısabilecek gaz miktarı azaltılabilir. Bu çalısma ortamının daha güvenli
olmasına katkı saglar.
2. Ocak havasına karısabilecek gaz miktarının emniyet tüzüklerinde öngörülen sınırların
altına çekilmesi amacıyla, açıga çıkacak gazın seyreltilmesi için gönderilmesi gereken
hava miktarı azalır. Bu, olagan havalandırma düzeninin degistirilmesi, havalandırma
maliyetinin azaltılması ve ocagın bazı bölümlerinde asırı hava miktarı yada yüksek hava
hızı nedeniyle tozlanma gibi nedenlerle havalandırma sorunlarının ortaya çıkmasının
engellenmesini saglar.
3. Metan yayınımının azalmasının bir sonucu olarak ayak uzunluklarının seçiminde serbest
kalınır. Bu sayede belirli bir kömür sahası için sürülmesi gereken hazırlık yollarının
uzunlukları göreli olarak azalır.
4. Asırı gaz birikmelerinin oldugu durumda gazın seyreltilmesi için gereken bekleme süreleri
azalacak yada ortadan kalkacagından üretim verimliligi artacaktır.
5. Drene edilen yüksek ısısal degere sahip gaz kullanılabilir.

2.9.2 Metan Drenaj Yöntemleri

Farklı maden ocaklarında gelistirilen drenaj yöntemleri asagıdaki gibi sıralanabilir.

I. Çalısan Damarda Uygulanan Drenaj Yöntemleri:
a. Göçükte bosluk bırakma yöntemi
b. Ayak ilerisine delinen sondajlar

II. Çalısan Damarın Alt ve Üstündeki Damar ve Tabakalardan Drenaj Yöntemleri:
a. Damarı kesen sondaj yöntemi
b. Kılavuz sürme yöntemi

III. Bakir Kömür Damarına Açılan Sondajlarla Drenaj Yöntemleri:
a. Yüzeyden dik kuyularla sondaj
b. Yüzeyden egimli sondajlarla drenaj
c. Kuyu tabanından yatay sondajlarla drenaj
d. Hazırlık galerilerinden delinen sondajlarla delinen yatay sondajlarla drenaj

IV. Göçükten Gecikmis Drenaj Yöntemleri:
a. Göçük sahasının kapatılması
b. Göçük sahasına yüzeyden delinen sondajlarla drenaj

scribd.com

[ozguryolcu]

2.9.2.1 Çalısan Damarda Uygulanan Drenaj Yöntemleri:

1. Göçükte Bosluk Bırakma Yöntemi:

Ayak arkası göçügü içerisinde tahkim edilmis bosluklar (koridorlar) olusturulur. Ayagın
ilerlemesi ile bosluk ta ilerletilir. Çevreleyen tabakalardan göçük bölgesine dogru gaz akısının
oldugu yataklarda uygulanabilecek bir yöntemdir. Üretim sırasında olusan tavan oturması etkisi sonucunda olusan kırık ve çatlaklar boyunca bosluga akan gaz burada birikir. Agızlarına baraj yapılan bu bosluklarda biriken gaz boru sistemleriyle metan drenaj sistemi ile iliskilendirilir. İlerletimli yöntemlerde ve göçükte dolgu uygulanılan yöntemlerde kolaylıkla kullanılabilecek bir yöntem olmasına karsın kendiliginden yanma egilimi olan yataklar için uygun degildir.

2. Ayak lerisine Delinen Sondajlar:

Sondaj delikleri dönümlü ayaklarda dik açılarla ve ayak önünden delinir. lerletimli ayaklarda ise
kılavuzlardan yatayla 0-90o açılarla ayaga paralel olarak delinir. Gaz drenajının düsük oldugu bir yöntemdir.

2.9.2.2 Çalısan Damarın Alt ve Üstündeki Damar ve Tabakalardan Drenaj Yöntemleri:

1. Damarı Kesen Sondaj Yöntemi:

Yöntemde hava dönüs taban yolundan üst ve bazen de alt damar ve tabakalara sondaj delikleri
sürülür. Metan birikimlerine temas edildiginde gaz bu delikler vasıtası ile emilerek bir drenaj
sistemine aktarılır. Deliklerin dogrultusu ile alına paralel düzlem arasında kalan açı elde edilen
gaz miktarının az yada çok olmasını etkiler. Tavan delikleri yatayla 40-80o, taban delikleri 15-35 derece açı yaparlar. Delikler arası mesafe 15-35m seçilebilir.



lerletimli ayakta damarı kesen sondaj yöntemi.


Uzunayak yönteminin degisen kosullarına kolay uyum gösteren yöntem yaygın kullanıma
sahiptir. Diger yöntemlere kıyasla daha ekonomik bir drenaj yöntemidir.

2. Kılavuz sürme metodu

Bu yöntemde üretilecek damarın üretilmeye baslanmasından önce üstünde yer alan bir damar
yada tabaka içinde 5-7 m2 kesitli bir drenaj galerisi sürülür. Alt damardan 20-30m mesafedeki bu kılavuzun pano yada uzunayak sahasının tam ortasında olması gereklidir. Yeterli uzunluga
ulastırılan kılavuzdan alt damar yönünde egimli sondaj delikleri açılır. Kılavuzun agzına sızdırmaz bir baraj yapılır ve içinden bir boru geçirilir. Borunun kılavuz tarafında bir vana
düzenegi konulur. Boru ana drenaj sistemine baglıdır. Alt damarda üretime baslandıktan sonra bir süre vana kapalı tutularak kılavuzda gaz birikmesi saglanır. Gaz belli basınç degerine ulastıgı zaman vana açılarak gaz drene edilir. Yöntem dönümlü çalısmalarda basarı ile uygulanabilir ancak ilk yatırım masrafları ve hazırlık süresi fazladır.



Kılavuz Sürme Yöntemi ile Metan Drenajı.


2.9.2.3 Bakir Kömür Damarına Açılan Sondajlarla Drenaj Yöntemleri:

1. Yüzeyden dik kuyularla sondaj:

Yüzeyden kömür damarının tabanına kadar dik kuyular açılır. Yüksek miktarlarda gaz drenajı
mümkün degildir ancak kuyu duvarlarının basınçlı su ile gevsetildigi durumda gaz üretimi artar.
Damarın gaz içeriginin hızlı azaltılmasını saglayabilecek bir yöntem degildir.

2.Yüzeyden egimli sondajlarla drenaj:

Kömür damarının tabanına kadar egimli delikler delinir. Önemli oranlarda üretim olanagı saglar.
Ancak pahalı bir yöntemdir.


3. Kuyu tabanından yatay sondajlarla drenaj:

Uygun derinliklere kadar inilmis kuyulardan kömür damarı içine dogru yatay sondajlar delinir ve
drene edilen gaz bir boru sistemi ile nakledilir. Yöntemde kuyu tabanından yatay sondajlar
delinebilmesi için genis çaplı kuyulara ihtiyaç vardır. Kuyunun havalandırılması ve gazın nakli
için de düzenekler ihtiyaç vardır. Bu tür yöntemlerin uygulandıgı sahalarda üretime baslamak için drenaj islemine son verilmesi gereklidir.

4. Hazırlık galerilerinden delinen sondajlarla delinen yatay sondajlarla drenaj:

Üretim öncesinde olusturulmus olan hazırlık galerilerinden kömür damarının içine yatay
sondajlar delinir. Bu delikler bir toplama sistemi ile iliskilendirilir yada emniyet sınırlarının altına
düsürülerek hava dönüs yoluna verilebilir. Delinen sondajlar genellikle 50mm çapındadır. 18–30
m aralıklarla 30–60 m derinliklere kadar delikler delinebilir.

2.9.2.4 Göçükten Gecikmis Drenaj Yöntemleri:

1. Göçük sahasının kapatılması:

Kazı isleminin tamamlandıgı göçük sahasının taban yolları tarafından sızdırmaz sekilde
kapatılarak göçük bölgesinde gaz birikiminin gerçeklesmesi saglanır. Ancak sızdırmazlıgın iyi
olmadıgı durumda barometrik basınç degisiklikleri sonucu çalısma bölgelerine yada taban
yollarına gaz akısı olabilir.

2. Göçük sahasına yüzeyden delinen sondajlarla drenaj:

Yüzeyden göçük bölgesine dik olarak delinen sondajlarla uygulanır. Yeraltı su seviyesinin
zonunun kalınlıgı boyunca çimentolanan sondaj kuyusu bu bölgenin altında yivlendirilir. Bu
sayede göçmeler nedeniyle deligin kapanması önlenir ve açıga çıkan gazların yüzeye serbestçe geçisini saglanır.

2.10 Metan Ölçümü

Ocak havasında metan ölçümü için kullanılan baslıca üç yöntem vardır:

1. Ocakta alınan hava örneklerinin yerüstünde laboratuarda analizi,
2. Emniyet Lambası,
3. Metan Detektörleri

scribd.com

[ozguryolcu]

2.10.1 Ocakta alınan hava örneklerinin yerüstündeki laboratuarlarda analizi:

Ocak havasında en hassas ve en ayrıntılı bilgi elde edilebilir. Yeraltında, belirlenmis ölçme
istasyonlarında özel pompalar yada enjektörlerle numuneler alınır. Ölçüm istasyonları kömürün
kendiliginden yanma olasılıgının oldugu yerlerde, uzunayak tavan ve taban yollarında belirlenir.
Alına gaz örneklerin içerigi laboratuarda analiz edilir. Ancak sonuçların alınması için zaman
gerektirir. Çogu zaman anlık degismelerin kısa sürede bilinmesi gereklidir.

2.10.2 Maden Emniyet Lambası

Maden emniyet lambası, metanın alet bünyesinde yakılması ve olusan ısının tel kafeslerde
sogutularak dısarıya verilmesi esasına göre çalısır. Lambada tel kafesin yanı sıra yakıt haznesi ve bunu gövdeye baglayan rondelâlar ile hava giris filtresi bulunur. Lambanın daima kilitli kalması ve ancak mıknatıs ile açılması gerekir.
Ölçme yapmak için lambanın fitili tamamen kısılarak alevin üzerinde mavi bir bölgenin olusması
saglanır. Bundan sonra alevin uzama miktarına göre metan oranı belirlenir. Asagıdaki sekilde
Maden Emniyet Lambasının yapısı ve faklı alev boyları-metan içerigi degisimi gösterilmektedir.




Emniyet lambası ve farklı metan konsantrasyonlarında lamba alevinin durumu.



Emniyet lambası ile 0.5%-5% metan aralıgında ölçüm yapmak mümkündür. Hava içindeki O2
miktarı CO2 yayılmasıyla 21%’den 18%’e düserse lamba söner. Bu özelligi nedeniyle hava
içindeki CO2 ve O2 degisimi de bir oranda kontrol edilebilmektedir.


2.10. 3. Metan Detektörleri

Elektrik Akımı
le Çalısan Detektörler

Bu tür detektörler metanın yanması sonucu açıga çıkan ısının siddetine baglı olarak ölçme
yaparlar. Yapıları basitçe asagıdaki sekilde gösterilmektedir. Pil tarafından üretilen akımla flaman ısıtılarak akkor haline getirilir. Flaman, bulundugu hücreye alınan havayı yakar. Yanma sonucu hücredeki sıcaklık artısına baglı olarak flamanın direnci de artacagından köprü dengesi bozulur. Bir reosta yardımıyla denge tekrar kurulur ve baglı olarak ölçülen metanın oranı göstergeye aktarılır. Bu detektörlerle 0-99.9% aralıgında metan ölçümü yapılabilir.



Verneuil Detektörünün Çalısma Prensibi.



Renk Degisimi esasına göre çalısan detektörler

Bu gruba giren aletler esas olarak gazı emmeye yarayan bir körüklü pompa ile ona monte edilen bir ölçme tüpünden olusur.



Körüklü Pompa ve Gaz Ölçme Tüpü.



Pompa sıkıldıgı zaman içindeki hava üst kısmındaki supaplardan dısarı çıkar. Pompa serbest
bırakıldıgında olusan alçak basınç gazın ölçme tüpü (detektör tüpü) içinden geçmesini saglar.
Ölçme slemi için tüpün her iki ucu kırlıktan sonra pompanın kafasına takılır. Pompa tüp
üzerinde belirtilen sayıda sıkılır ve tüp üzerindeki cetvelden (skaladan) renk degistiren bölümün uzunlugu havadaki metan oranı olarak ölçülür. Aynı pompa ile farklı gazlar (CO, CO2, SO2, H2, H2S) için hazırlanmıs tüpleri kullanarak ölçüm yapılabilir. Pompanın her emiste 100 cm3 hava emmesi gereklidir.

Optik esasa göre çalısan detektörler

Bu tür detektörler ısıgın farklı iki gaz içerisinde farklı kırılma indislerine sahip olmaları esasına
göre çalısırlar. Optik detektörlerin yapısı asagıdaki sekildeki gibidir.Isık kaynagından çıkan ısın
bir lam üzerinden yansıtılır. Lamın alt ve üst kısmından yansıyan ısınlar farklı prizmalardan
yansıtılarak birisinin metan, digerinin hava içerisinden geçmesi saglanır. Her iki ısın farklı
sekillerde kırılır. Bu sırada lam üzerinde bir noktada (sekilde g noktası) bir ikizlenme meydan
gelir. Bu ikizlenmenin boyutuna baglı olarak havadaki metanın oranı cetvelden okunur. Bu aletle CO2, SO2 gibi gazlar da ölçülebilmektedir.



Optik Metan Detektörü



Kırmızı ötesi ısınların kullanıldıgı detektörler

Kırmızı ötesi ısınlar CH4, CO2 veya CO içeren hava geçirildiginde sahip oldukları ısının bir kısmı
bu gazlar tarafından tutulur. Böylece ısı miktarındaki degisikliklere dayanarak karısım içindeki
gaz oranı belirlenir. Asagıda kırmızı ötesi detektörün genel yapısı gösterilmektedir.



Kırmızı Ötesi Isınların Kullanıldıgı Detektörün Yapısı

scribd.com

[ozguryolcu]

3. OCAK TOZLARI VE TOZLA MÜCADELE

3.1. Tanımlar

Toz: Kayaç ve cevherin mekanik islemler sonucunda küçük parçacıklara ayrılması ile olusmus, çapı 1mm’den daha küçük, hava içinde asılı kalabilen yada zamanla çökelen parçacıklar.

Tozluluk: Havanın tozlulugu iki sekilde ifade edilir.
Gravimetrik olarak: 1 m3 hava içindeki tozun mg olarak agırlıgı,
Sayısal olarak: 1cm3 hava içindeki toz parçacıklarının sayısı.

Ocak Tozları:

Solunum Sistemine Zarar Veren Tozlar:


*SiO2 içeren tas tozları.

*Silikatlar; Asbest, Talk, Mika, Sillimanit.

*Berilyum cevheri.

*Kalay cevheri.

*Bazı demir cevherleri.

*Kömür; Antrasit, Bitümlü Kömürler.

Kanser Yapıcı Tozlar:


*Radon türevi cevherler.

*Asbest.

*Arsenik

Zehirleyici Tozlar (organ ve dokular için zehirleyicidirler):


*Berilyum cevherleri, Arsenik, Kursun, Uranyum, Radyum, Toryum, Krom, vanadyum,
Cıva, Antimon, Manganez, Selenyum, Tungsten, Nikel, Gümüs

Patlayıcı Tozlar (havada tutusabilirler):


*Metalik tozlar: Magnezyum, Alüminyum, Çinko, Kalay, Demir.

*Kömür: Bitümlü kömürler, Linyit.

*Kükürt cevherleri.

*Organik tozlar.

Radyoaktif Tozlar:


*Uranyum, Radyum ve Toryum cevherleri.

Nötr Tozlar (çok düsük zararlı etkileri vardır):


*Kalker

*Dolomit

*Kireçtası.


3.2. Tozun Etkileri

i) Tozlu havanın solunması sonucunda çalısanlar akciger hastalıklarına maruz kalırlar.
Tozlu hava solunması sonucu olusan akciger hastalıkları Pnömokonyoz olarak
adlandırılır. SiO2 içeren tas tozlarının neden oldugu akciger hastalıklarına Slikoz
denir. Asbest tozları Asbestoz adı verilen bir hastalıga neden olurlar. Kömür tozlarının
neden oldugu hastalık ise Antrakoz’dur. Kömür ocaklarında kömür tozu ile birlikte tas
tozu da bulunur. Bu nedenle kömür ocaklarında çalısanlarda hem Slikoz hem
Antrakoz görülebilir.

ii) Toz yeraltında çalısanların görüs mesafesini azaltır. Toz, yeraltı atmosferinde belli
oranlara ulastıgı an görüs mesafesini düsürür, gözlerde tahrise neden olur, çalısanları
psikolojik olarak etkiler ve baglı olarak çalısanların çalısma verimini düsürür.

iii) Makinelerin zarar görmesine neden olur. Ocakta çalısan makine ve diger donanımlar
üzerinde biriken toz bunların çalısma verimliligini düsürür, asınmalara neden olarak
bakım ve amortisman maliyetlerini arttırır.

iv) Kömür tozu patlayıcıdır. Kömür tozu havada belli oranlara ulastıgı durumda
patlayabilme özelligine sahiptir.

3.3. Saglıga Zararlı Tozların Özellikleri

Havadaki Toz Yogunlugu: 10%’dan fazla serbest silis içeren tozların havadaki yogunlugu 2
mg/m3’ü astıgında zararlı olur. Kömür daha zararlı olmasına ragmen ocak havasında
izin verilebilir yogunlugu 10mg/m3’tür.

Tozun Silis çerigi: En zararlı toz serbest silis içeren tozdur. Bu nedenle zehirli olmayan
tozlar için zararlılıgın ölçütü serbest silis içerigidir. Kuvars, kumtası ve granit en
zararlı tozları olusturur. Feldspat ve talk tozları orta derecede ve kalker, seyl ve kil
tozları da en az zararlı tozlardır.

Tozun Tane boyutu: Zararlı tozun tane boyutu 0.2-5.0 μm’dir. 0.2 μm’den daha küçük tozlar hava ile akcigerler girip çıkabilirler. 1.0-2.0μm aralıgındaki tozlar akcigerde kalarak
hastalıga neden olur.

Tozlu Havanın Solunma Süresi: Aynı tür ve aynı toz içerigindeki havanın daha uzun süre solunması durumunda daha fazla zararlı etki olusacaktır.

3.4. Toz Olusturan Kaynaklar

Yeraltında olusan tozun yaklasık 85%’i delik delme islemi (kuru) sırasında, 10%’u da
patlatma isleri sonucunda olusur. Ancak 5%’lik bir oranı ise diger kaynaklar tarafından
olusturulur. Delik delme sırasında olusan tozların büyük kısmı 0.2-5.0 μm boyutlarındadır.
Kömür ocaklarında en önemli toz kaynagı sürekli kazı yapan makinelerdir. Baslıca toz
kaynakları;

1. Delik Delme sleri:
2. Patlatma sleri:
3. Makine Kullanarak Yapılan Kazı sleri: Martopikör, Saban, Potkabaç, Kesici
        Yükleyici makineler toz olusumuna neden olur.
4. Kırma sleri.
5. Cevher Nakliyatı.
6. Nakliyat Ünitelerinde Cevherin Aktarılması (bosaltma, doldurma).
7. sçilerin Galeride Yürümeleri.
8. Dolgu (özellikle pnömatik dolgu) sleri.
9. Eski Üretim Yerlerindeki Göçükler.
10. Tas Tozu Barajları.
11. Göçertme Uygulanan Üretim Çalısmaları.
12. Galeri Kesitinin Genisletilmesi sleri.
13. Tahkimat sleri.
14. Hava Hızının Yüksek Olması.
15. Skip yada Kafes ile Kuyu Nakliyatı.

scribd.com

[ozguryolcu]

3.5. Tozdan Korunmanın Esasları

Tozdan korunma çalısmaların temelini olusturan çalısmalar asagıdaki gibi sıralanabilir.

1. Havada aslı halde bulunan tozun tamamını yok etmek.
2. Tozun olusumunu kaynagında önlemek.
3. Hava içinde tane boyu 5.0 μm’nin altındaki ince toz miktarını azaltmak.
4. Havada aslı bulunan tozu uygun yöntemlerle çöktürmek.
5. Çöktürülemeyen tozu tozlu bölgeye gönderilen hava miktarını arttırarak ortamdan
uzaklastırmak.
6. Tozlu bölgede çalısan isçinin is yükünü azaltmak.
7. sçiyi toz içerigi düsük olan emici hava akımında çalıstırmak.
8. Tozlu yerlerde toza karsı direnci yüksek olan isçileri çalıstırmak, genç isçileri
buralardan uzak tutmak.

3.6. Tozla Mücadele Yöntemleri

1. Etkin bir havalandırma planının gelistirilmesi ve uygulanması: Ocak için gerekli
hava miktarı ocaga saglanmalıdır. Olusan tozun çökmesini engelleyecek yada çökmüs
tozu havaya karıstıracak sekilde girdaplasma olusturabilecek hava hızlarından
kaçınmalıdır. Ayrıca emici havalandırma üfleyici havalandırmanın aksine ocaga tozlu
hava gönderilmesi olasılıgını azaltır.

2. Kuru delik delme islerinden kaçınmak: Delik delme islemi sulu yapıldıgı takdirde
toz olusumu kaynagında önlenir.

3. Kuru delmede olusan tozun delik agzında emilmesi: Çok çatlaklı kayaçlarda yada
ek su verilmesinin ocak iklimini olumsuz etkileyecegi durumlarda olusacak toz delik
tabanında yada delik agzında emilerek ocak havasına karısması önlenebilir.

4. Aynanın su ile doyurulması: Özellikle kömür üretiminde kazı ayna su ile ıslatılarak
toz olusumu engellenebilir. Aynadan kısa deliklerle, tavan-taban yollarından yada
çalısma bölgesinin dısından (damarın altından yada üstünden) uzun deliklerle basınçlı
su verilerek kömür ıslatılabilir.

5. Kazı sırasında aynaya su püskürtmek: Sürekli kazı yapan makineler kazı sırasında
kömürün çok küçük boyutlarda parçalanmasına neden olur. Kazı sırasında asırı miktarda toz açıga çıkar. Tozu, olusan yerde önlemek için makinenin tamburları
üzerindeki kesici uçların üzerindeki memelerden basınçlı su verilerek kazılan kömür
ıslatılabilir. Galeri Açma Makineleri ile yapılan kazıda da aynı yöntemle toz olusumu
önlenebilmektedir.

6. Kazılan tas veya cevherin sulanması: Delme–patlatma ile üretilen cevher yada
pasanın sonraki yükleme-tasıma islerinde toz olusturmasını önlemek için pasa
sulanabilir.

7. Su barajlı atesleme yapılması: Ateslemenin olusturdugu sok dalgası ile dökülerek,
ayna önünde tavan taban arasında bir su perdesi olusturan su barajları patlatma sonucu
toz olusumunu önlemek için kullanılabilir.

8. Tuz Serpme Yöntemi: Özellikle kömür ocaklarında taban yollarının taban, tavan ve
yan duvarlarına tuzlu su püskürtülerek bu yüzeylere tozun buralarda tutulması
saglanabilir.

9. Nakliyat esnasında cevherin sulanması: Kömür yada cevher bant veya vagon ile
nakledildikleri sırada su püskürtülerek ıslatılır. Ancak su giderinin fazla olması ve
suyun nakliye araçları üzerinde zararlı etkiler olusturması gibi dezavantajları vardır.

3.7 Kömür Tozu

3.7.1. Tanımı ve Olusumu

Tane büyüklügü 0.3 mm’nin altında olan kömür tanecikleri kömür tozu olarak kabul edilir.
Tane büyüklügü 0.075 mm’nin (75μm) olan tanecikler ise ince toz sınıfına girer. Kömür
tozundaki ince toz kısmının miktarı, bunun uçucu özellige sahip olması kömür tozunun
patlayıcılıgı ile iliskilidir.
Derinlik basıncının etkisi altında madencilik öncesinde kömür tozu olusur. Bu tozlar kömür
içindeki kırıklar içinde yerlesirler. Madencilik çalısmaları sırasında da kazı ve nakliye
sırasında kömür tozu meydana gelir. Mekanize kazı toz olusumunun fazla oldugu bir süreçtir.
Ayrıca, kuru delik delme, her türlü kazı islemi (Martopikör, delme-patlatma), kömürün bant,
zincirli oluk yada vagonlarla nakli, isçilerin ocak yollarında yürümesi gibi süreçlerde kömür
tozu olusur.
Kömürün toz haline gelme egilimi kömürün sertligine, petrografik yapısına, damarın derinligi
gibi etkenlere baglıdır. Sert ve kırılgan kömürler kolay kırıklanarak toz olusumun artısına
neden olur. Kömür içindeki füsit tozlanmayı arttıran bir katkı yapar. Sert kömürde derinlik
basıncı ile kömür tozu olusumu ve bundaki ince toz oranı yumusak kömüre oranla daha azdır.
Üretim sırasında meydana gelen tozun büyük oranı tabanda, arında ve tahkimat üzerinde
birikir. Bir kısım toz ise (özellikle ince toz) havaya karısır. Kömürün nakliyesi, nakliye
ünitelerine yada silolara kömürün aktarılması sırasında olusan kömür tozu havaya karısır.
Ocak havasına karısan ince tozun bir kısmı havada askıda kalır.


3.7.2. Kömür Tozunun Patlama Tehlikesi

Kömür tozunun saglıga olan etkisinden daha önemli olan özelligi hava içinde belli oranlara
eristiginde patlayabilmesidir. Havada asılı bulunan kömür tozu patlayıcı gazlar gibi patlama
özelligine sahiptir. Normal kosullarda katı kömür parçası yanıcıdır. Ancak ufalanarak ince toz
haline geldiginde tutusabilir ve patlayabilir. Bunun nedeni ince toz haline gelen kömürün
oksijenle temas eden yüzey alanının ve havaya verdigi yanıcı gaz miktarının artmasıdır.
Yüzey alanı genisledikçe tozun yanabilme özelligi artar. Kömür tozu patlamaları asagıdaki
genel özellikleri tasır.

1. Kömür tozu ortamda metan olmasa da patlayabilir.
2. Kömür tozu küçük bir metan patlamasını büyük bir patlamaya çevirebilir.
3. Yanan bir toz bulutunun alevi bir gaz birikintisine ulasabilir ve onu patlatabilir.
4. Ortamda ince ve kuru kömür tozlarının varlıgı metanın alt patlama sınırını (5%)
asagıya çekebilir.
5. Patlamada kömür tozu etken olmussa önemli oranda CO açıga çıkar ve bu tür olaylar
sonucu gerçeklesen ölümlerin 70–80%’i CO zehirlenmesi sonucu olur.

3.7.3. Kömür Tozu Patlamalarını Etkileyen Faktörler

i) Tozun tane büyüklügü: Tozun tane büyüklügü azaldıkça yüzey alanı artar. Baglı olarak ta,
yanabilme özelligi ve ortama verdigi gaz miktarı artar. Büyüklügü 830μm’ye kadar olan
tozların patlayıcılık özellikleri vardır. 100 μm’den küçük tozlar patlama olasılıgını ve
siddetini artırır. 10 μm’den küçük tozlar patlamada fazla etkin degildir.

ii) Tozun kimyasal yapısı: Tozun uçucu-yanıcı gaz, sabit karbon, kül ve nem içeriginin tozun
patlayıcılıgı üzerinde etkisi vardır. Uçucu madde içerigi yüksek olan kömürün patlama
egilimi de yüksektir. Ancak, kül ve nem içerigi tozun patlayabilme egilimini azaltır.

iii) Toz Yogunlugu: Toz patlamalarını olusturabilecek en düsük yogunluk 50–60 gr/m3’tür.
Ancak tozun inceligi, uçucu madde oranı, kül ve nem içerigi ve tutusturma kaynagı gibi

scribd.com

[ozguryolcu]

etkenler bu degerin alt ve üstünde patlamaların gerçeklesebilmesine olanak saglayabilir.
Genel olarak, çalısma bölgelerinde çökelmis yada havada askıda bulunan toz miktarının
100–120 gr/m3’ü astıgı durumlarda o isyeri toz patlaması bakımından tehlikeli olarak
kabul edilir. Teorik çalısmalar en siddetli patlamaların 300-400 gr/m3 toz yogunlugunda
gelisebilecegini göstermistir. Bazı arastırmalar toz patlamaları için üst sınırın 2000-3000
gr/m3 oldugunu, bu degerlerden sonra tozun patlayıcılık özelligini kaybettigini ortaya
çıkarmıstır.

iv) Ortamda metan gazı varlıgı: Ocak havasında metan gazının varlıgı kömür tozu
patlamaları için kabul edilen alt sınırı daha da düsürür. Asagıdaki grafikten görülecegi
gibi ortamda metan varlıgına baglı olarak kömür tozunun daha düsük yogunluklarda
patlaması olasıdır.



Metan-Kömür Tozu karısımlarının Patlayabilirlik Sınırları.


v) Tutusturma kaynagı: Tutusturma kaynagının tipi ve gücü (sıcaklık, yogunluk, kıvılcım
veya alev büyüklügü) kömür tozu patlamaları için önemlidir. Patlamaya neden olan
tutusturma kaynakları;


*Metan patlamalarından kaynaklanan sok ve alevler,

*Ateslemeler sonucu olusan sok ve alevler,

*Elektrik hat ve kablolarında olusan arklar,

*Sürtünme soncu olusan ısı ve alev,

*Tozlu havadaki tozların sürtünme sonucu elektriklenmesi ve bu statik elektrigin
aniden bosalması soncu olusan ark.

vi) Tozun çevredeki dagılımı: Tozun taban ve yan duvarlar üzerinde bulunması tehlikeyi bir
oranda azaltır ancak tavanda, tahkimatın üst üniteleri üzerinde yer alan tozlar tehlikeyi
arttırır.

vii) Yeraltı kosulları: Galeri kesiti, ayak kesiti ve uzunlugu, galeri kesit degisiklikleri,
Dörtyol agızları ve dönemeçler gibi yeraltı kosulları patlamayı yada patlamanın siddetini
etkileyen unsurlardır. Ayrıca galeri yan duvarlarının cevher yada kayaç olusu ve bunun
kuru yada ıslak olusu da patlamayı etkiler.


3.7.4. Kömür Tozu patlamalarının Özellikleri

1. İş yerinin düz ve uzun oldugu, havadaki kömür tozu dagılımının da üniform oldugu
durumlarda patlama sonucu olusan alevin hızı patlamanın basladıgı yerden uzaklastıkça
artar. Patlama, baslangıç noktasında 60–100 m mesafeye kadar görece yavas ilerler.

2. Patlamanın yayılma hızı, patlamanın yayıldıgı açıklık boyunca olusan kesit degisiklikleri
ve dönemeçlerden büyük oranda etkilenir.

3. Patlamayı gerçeklestiren tutusma açıklıgın tozlu kısmının basında olusmussa patlamanın
yayılma hızı en düsük; tozlu kısmın ortasında olmussa patlamanın yayılma hızı 10 kat
daha fazla olabilir.

4. Toz patlamalarında tozun sadece bir kısmı tamamen yanar. Geri kalanı kavrulur ve kısmen
koklasarak agaç tahkimatın, yan duvarların ve tavanın yüzeyinde özgün deri ve kabuklar
olusturur.

5. Her patlamada iki tür sok vardır:
a. Gaz ve havanın genlesmesinden olusan sok,
b. Patlama ürünlerinin sıcaklıgının azalması sonucu olusan karsıt (geri dönen) sok.

3.7.5. Kömür Tozu ve Grizunun Birlikte Patlaması

Patlamaya ister önce kömür tozu sonra metan isterse de önce metan sonra kömür tozu neden olsun bu tip patlamalara Karısım Patlamalar denir. Kömür tozu metanın alt patlama sınırını düsürerek patlamasına, bölgesel bir patlamanın genislemesine/büyümesine yada
siddetlenmesine neden olabilir. Metan da kömür tozu patlamalarını meydana getirebilir yada
siddetini arttırabilir. Metanın önce patlaması daha önce çökelmis olan tozların yogun bir toz
bulutu halinde havaya karısmasına neden olur. Metan patlaması sonucu ortamda var olan
yüksek sıcaklık kömür tozunu atesleyerek patlamaya neden olur. Bu en tehlikeli durumdur.

3.7.6. Kömür Tozu Patlamalarının Önlenmesi


Toz olusumunun yerinde önlenmesi: Bu tür önlemeler delik delme, kazı ve cevher
nakli sırasında toz olusumunun önlenmesi için daha önceki bölümde bahsedilen
önlemelerdir.

Genel önlemler: Anti-grizu dinamit kullanmak gibi emniyetli atesleme, gecikmeli
atesleme, açık alevli lamba kullanmaktan kaçınmak, uygun elektrik kabloları kullanmak,
elektrik kaçaklarının önlenmesi, elektrik yada sıvı yakıt kullanan ekipmanın anti-grizu
tertibatlı olmaları gibi atesleme kaynaklarının dikkatli kullanımı yada kullanılmaması
gibi önlemler ile havalandırmanın uygun olması ve ocak atmosferinin düzenli, kontrolü
gibi çalısmalardır.

Barajlar: Patlamaların yayılmasının önlenmesi için alınmıs önlemeler ek bir önlem
olarak yada tek basına bir önlem olarak barajlar kullanılabilir. Tas tozu ve su barajı
olmak üzere iki baraj uygulaması vardır.
 *Tas tozu barajları: ki yan duvar arasında galeri tavanında asılı bulunan ve
üzerinde belirli miktarda yanma özelligi olmayan madde bulunduran levhalara tas
tozu barajı denir. Patlamanın önünde giden hava darbesinin etkisi ile tas tozu
barajı devrilir ve üzerindeki yanmaz malzeme tavan taban arasında patlama
alevinin yayılmasını önleyecek sekilde bir perde olusturur. Alev içinde bir ısı
kaybı olur ve baraj gerisinde bulunan kömür tozu alev almaz.
Tas tozu barajları, içeriginde 14% ve daha fazla oranda uçucu madde içeren kömür
ocaklarında uygulanır. Ana galerilerde Büyük Baraj, üretim panolarında ise Tali
Barajlar olusturulur. Ana barajlarda galeri kesitinin 1 m2’si için 400 Kg ve tali
barajlarda ise 100 Kg tas tozu bulunur.
Baraj uygulaması tek bir baraj seklinde olabilecegi gibi birbirini izleyen
barajlardan olusan bir baraj zonu seklinde de olusturulabilir. Tas tozu zonunda
bulunacak baraj sayısı bir baraja konulacak tas tozu ve galerinin ihtiyacına göre
belirlenir. Barajlar tavandan itibaren galeri yüksekliginin 1/3’ünde bulunur. Tavan
tahkimatı ile baraj üzerindeki malzemenin üst yüzeyi arasında en az 10 cm mesafe
bulunmalıdır.

scribd.com

[ozguryolcu]

Tas tozu barajlarında yaygın olarak kalker (CaCO3) kullanılır. Tas tozu bilesiminin
96%’sı CaCO3 ve 4%’ü HCl içinde çözünmeyen madde bulunur. 4%’lük kısım
içinde bulunması gereken kuvars miktarı 2,5%’i geçmemelidir.



Tas Tozu Barajı


Su Barajları: Patlamaların tas tozu yerine su ile sogutulması düsüncesi ile
olusturulmuslardır. Bu yöntemde galerinin üst kısımlarında yerlestirilmis sehpalar
üzerin plastik yada sac kaplar yerlestirilir. Kaplar 120*40*25 (uzunluk*genislik*yükseklik) boyutlardadır ve 125 lt su alabilirler. Ana baraj ve Tali baraj uygulaması su barajları ile de yapılır. Ana barajda 200 lt/m2, tali barajlarda ise 100 lt/m2 su kullanılır. Gazlı ocaklarda bu miktarlar iki katına çıkarılır.



Su Barajı


Tuzlama yöntemi:

1. Kaya tuzu yöntemi: Yöntemin amacı olusan kömür tozlarının galeri duvarları, taban
ve tavanına baglamaktır. nce ögütülmüs, pelte halindeki kaya tuzu tozları, iri tuz ve
su ile birlikte galeri duvarları, tavan ve tabanına sürülür. Bu sekilde tuzlanmıs galeri
iki, üç günde bir su püskürtülerek ıslatılır. Yöntem tas tozu barajlarına kıyasla daha
basarılıdır. Ancak havanın göreli neminin tuzlanmıs galeride 75% olması yöntemin
basarısı için ön sarttır.

2. CaCl2 Macunu Yöntemi: Bu yöntemde higroskopik CaCl2 bir jel maddesi içine
konularak macun seklinde bir karısım yapılır. Bu karısım püskürtücü bir donanım
yardımıyla galeri duvar ve tavanına 5 mm kalınlıkta olacak sekilde püskürtülür. Galeri
tabanına ise CaCl2 kepekleri serpilir. Jel maddesi macunun galeri duvarına
yapısmasını saglar. Higroskopik tuz hava akımındaki tozu tutar ve tuz tabakası üzerine
çöken tozun tekrara havaya karısmasını önler. Macunun toz baglama özelligi yaklasık
üç ay sürer. Bundan sonra yenilenmesi gereklidir. Uygulamalarda yöntemin kömür
tozu ve metan patlamalarını belirgin sekilde azalttıgı ortaya çıkmıstır. Tozun
baglanması solunan tozun azalmasını sagladıgı gibi yöntem kaya tuzu yönteminin
aksine ocak ikliminin nem içeriginin yüksek olmasını gerektirmemektedir. Bu
havalandırma kosullarının iyilestirilmesi anlamına gelir.

3.7.7. Toz Ölçümü

Toz ölçümü için gelistirilmis çok sayıda alet bulunmaktadır. Bunların genel özelliklerini
yansıtan bir ölçüm aleti asagıda tanıtılmaktadır.

Konimetre

Konimetre bir pompa ile emilen havanın yapıskan bir madde ile kaplanmıs yüzeye üflenmesi
ve yüzeye yapısan taneciklerin sayılması ilkesi temelinde tasarlanmıstır. Çarpma yüzeyi kendi
ekseni etrafında dönebilen ve üzeri parafixylol ile kaplanmıs bir lameldir. Lamel pompanın
hava çıkıs agzından 0,5 mm uzakta yerlestirilir. Emici pompa belirli bir hava hacmine
(çogunlukla 2,5 cm3) ayarlanır. Emilen hava konik bir memeden 100–200 m/sn hızla lamele
üflenir. ri taneleri ayırmak için memenin önünde 60 mes’lik bakır elek bulunur. Elegin
tıkanması ve ölçümlerde hataların olusmasını önlemek için iri tanelerin ayrıldıgı düzenege
sahip aletler gelistirilmistir.


Konimetrenin Çalısma lkesi

scribd.com

[ozguryolcu]

4. OCAK YOLLARINDA HAVA AKISI

4.1 Genel Bilgi

Havanın akıs, yön ve miktarının kontrolü islemleri Miktar Kontrolü olarak adlandırılır. Ocak
ikliminin kontrolü çalısmaları içinde havanın ocak yollarında dolastırılması ile ilgili isler ise
Havalandırma olarak tanımlanır. Modern ocak iklimi kontrol çalısmalarının en önemli çaba
alanını olusturan havalandırma genel olarak iklim kontrolü ile es anlamlı olarak görülür ve
yeraltı atmosferinin izlenmesi ile ilgili pek çok çalısmayı kapsar.
Temel olarak, havalandırmanın amacı insanlar için ve üretimle ilgili diger islerde ihtiyaç
duyulacak havayı yeraltına saglamaktır. Çalısanların rahatlıgı için havalandırmanın en üst
önem sırasında oldugu madenlerde insanların hayatını devam ettirmesi için gerekli hava
miktarı 0.01 m3/sn gibi düsük degerlerdedir. Ancak bir madenin havalandırma ihtiyacını
arttıran pek çok neden vardır. Ocak atmosferinin fiziksel ve kimyasal kalitesinin kontrolü,
yani kirleticilerin (gaz, toz, nem) ocak havasından uzaklastırılması için de temiz hava
saglanmalıdır. Bütün bir madende sürdürülen faaliyetler göz önüne alındıgında bir madene
saglanması gereken hava miktarının kisi basına 0.01 m3/sn’den çok daha fazla olması
gerektigi açıktır. Bu miktar genellikle kisi basına 0.01 m3/sn’i asar ve bazı durumlarda kisi
basına yaklasık 1m3/sn’dir. Zor çalısma kosulları için 10–20 ton/1 ton-cevher hava miktarları
bugün çok sıra dısı degerler degildir.
Maden havalandırma tasıdıgı yasamsal önemin yanında, havalandırma ihtiyacının genisligi ve
yeryüzünden kazı bölgelerine kadar havanın dolastırılması gereken yolların uzunlugu gibi
nedenlerle de oldukça karmasık bir süreçtir. Hava akısı teorisinin temelini akıskanlar
mekanigi olusturur. Maden havalandırma, gerçekte, akıskanlar dinamigi ilkelerinin havanın
maden açıklıkları ve borulardaki akısı islemlerine uyarlanmasıdır. Bir gaz ve dolayısıyla
sıkıstırılabilir bir akıskan olmasına ragmen, bütün maden havalandırma çalısmalarında hava
sıkıstırılamaz bir akıskan olarak kabul edilir. Bu, hesaplamalar için önemli bir kabuldür.

4.2 Akıskan Akısında Enerji Dönüsümleri

Genel Enerji Denklemi

Maden havalandırma bir sabit akıs sürecidir. Yani, akısı tanımlayan parametrelerin hiç birisi
zamanla degismez. Böyle bir süreçte enerji dönüsümleri ve kayıpları mevcuttur ve bunların
yapısını anlamak ve matematiksel olarak ifade edebilmek oldukça önemlidir. Enerji
dönüsümleri, ocaga gönderilen hava miktarı ve basıncının hesaplanması için esastır. Hareket
halindeki bir akıskanın Toplam Enerjisi akıskanın o kesitindeki Statik, Hız, Potansiyel ve Isı
enerjilerinin toplamı kadardır. Sekildeki gibi bir akıs ortamında akan bir gerçek akıskan
varsayılsın ve akıs ortamının herhangi iki noktası arasındaki enerji dönüsümü göz önüne
alınsın.



Enerji Dönüsümlerini Gösteren Akıs Sistemi


Diger ifadelerle karsılastırıldıgında Isı Enerjisi ihmal edilebilir büyüklüktedir. Ancak derin
madenler ve dogal havalandırma uygulanan isletmeler için önemli bir bilesendir. Ek olarak,
mekanik havalandırma (fan kullanılması) genellikle ayrıca degerlendirilir. Bu ifadeler hariç
tutulursa, 1 noktasındaki toplam enerji, 2 noktasındaki toplam enerji ve 1 ve 2 noktaları
arasında gerçeklesen akıs enerji kayıpları toplamına esit olur.



çsel enerjideki çok düsük degisimler ihmal edilip, her enerji türüne ait ifadeleri genel enerji
degisimi bagıntısında [1] yerine yazılırsa asagıdaki genel akıs enerji degisimi bagıntısı [2]
elde edilir.



Burada;



[2] Denklemi bütün akıskan-akısı süreçlerine uygulanabilen Bernoulli bagıntısıdır. Yukarıda
verildigi haliyle bagıntı, hemen bütün maden açıklıklarında hava yogunlugunun çok küçük ve
ihmal edilebilir degismeler gösterecegi kabul edildiginden, sadece sıkıstırılamaz bir akıskan
kabul edilen hava için uygulanabilir.
Bagıntıyı olusturan her ifade aslında birimi m olan bir özgül enerjidir. Metre (m), sıvı sütunu
yüksekligi oldugundan bu ifadeler basınç yükü (sıvı sütunu yüksekligi) yada basitçe yük
(yükseklik) olarak ta tanımlanabilirler. Hava ile ilgili hesaplamalarda yükseklik birimi olarak
yaygın bir sekilde mm kullanılır.
Yükseklik ve özgül enerjinin denklikleri kabul edildikten sonra genel enerji bagıntısı
asagıdaki gibi [3] yeniden yazılabilir.



burada Ht toplam yüksekliktir. Bagıntı bütün bilesenlerini içerecek sekilde asagıdaki gibi [4]
yazılabilir.






Yukarıda verilen [4] enerji bagıntısı maden havalandırma hesapları için en temel ve en genel
bagıntıdır. Bagıntı havalandırma sisteminin iki noktası arasındaki akısı tanımlayan bütün
degiskenleri kapsayacak bir ifade yazılabilmesi olanagını saglar. Bu iki nokta sistemin
baslangıç ve bitis noktaları kabul edilebilir. Böylece sistemin tamamın içeren bir hesaplama
yapılması mümkündür.

Degistirilmis Enerji Bagıntısı

Bagıntı [4]’teki Hz ifadesi maden havalandırma sistemlerinde sıklıkla karsılasıldıgı gibi
yükseklik farklarının önemli degerleri sebebiyle hesaplamaları karmasıklastırabilir. Bu
güçlük, havalandırma probleminin çözümünde degistirilmis bir yaklasım kabul edilerek
çözülebilir.
Yükseklik degisiminin etkisinin analizi, su sütunu yüksekliginin 25,4 mm (1 inç) degisimine
karsılık olarak [5] bagıntısı kullanılarak yapılabilir. Standart hava yogunlugu için yükseklik
farkı;



Baglı olarak, deniz seviyesinde yükseltideki 21,1 mm artıs Yükseklik Yükünde (Hz) 25,4 mm
ve bu artısı dengelemek üzere de Statik Yükte (Hs) 25,4 mm düsüse neden olur. Pek çok
hesaplamada 1 mm yük degisimi için 0.83 m yükseklik degisimi yeterli kabul edilir.
Bagıntı [4]’te Hz Yükseklik Yükü kullanıldıgında, Statik Yük Hs ölçülmüs yük olarak ifade
edilir. Dolayısıyla Statik Yük degisken bir temel seviye esas alınarak ifade edilir. Böylece
statik yük atmosfer basıncının altında yada üstünde bir degere sahip olur, yani Hs pozitif yada negatif degerlere sahiptir.
Yukarıda bahsedilen bu iki durum düz bir borunun durusu temel alınarak ifade edilebilir.

scribd.com