Yer Altı Kömür Madenciliğinde Kullanılan Makine ve Ekipmanların Seçimi

Dünya ekonomisinde büyüme ve gelişmişlik seviyesinde en büyük kriterlerden biri olan öz kaynak kullanımı, bu kaynakların işlenebilmesi ve ihracata dönmesi noktasında maden üretimi, başroldeki kaynaklar arasındadır.

Gelişmiş ülkeler sanayi devrimi öncesinde, madencilik faaliyetlerini arttırırken hammadde konusunda sorun yaşamayacak seviyeye gelmiştir. Artık mamül bazlı sanayi üretimi gerçekleştiren ülkeler, ürünlerin ihracatı ve teknolojinin pazarlanması noktasında inovatif çalışmalara yönelmiş, teknoloji ve Know How'ı yönetir olmuşlardır.

Ülkemizde madencilik konusunda konvasyonel sistemlerle ilgili oluşmuş bir kültür olmasına rağmen teknolojik sistemler son 10 yılda yaygınlaşmıştır.

Teknolojik madencilik sistemlerinde ise bir dönem kopyala/ yapıştır modelleri denenirken bu tür sistemlerin maden jeolojik yapısı ile uyumluluk problemleri çok fazla olmuştur. Bu nedenle uyumluluk düzenlemeleri ile üretim faaliyetleri aynı anda yapılmaya çalışılırken iş ve iş güvenliği kayıpları birinci sırada olmak üzere, maden sahasının üretim ve kullanım verimliliğinde düşüşler meydana geldi. Böylece ülkemizin bu tarz kritik zenginliklerinin verimli kullanılamaması ve işletilememesi, dışa bağımlılık noktasında açıklar vermemize sebep oldu.

Peki Ne Yapılmalıdır?

Kömür madenlerinden örnek vermemiz gerekirse; yer altı kömür madencilik sistemleri konusunda ülkemizde yapılmış birçok çalışma mevcuttur. Kamu iştiraki olarak yapılan modern yer altı kömür işletmeciliği bu anlamda öncü olurken kamu iştirakinin devamı olarak yapılan özel teşebbüsler son 15 yılda madencilikte modern tarzda iş ve iş güvenliğini ön planda tutan işletmecilik tarzını ortaya koymuştur.

Bir maden işletmesi planlanmadan önce yapılan etütlerin iyi analiz edilmesi gerekmektedir. Maden sahasında jeolojik yapı hakkında hüküm verilmesini sağlayacak bir dizi araştırma yapılmalıdır. Saha sondajları, sismik araştırmalar, su ve gaz sondajları gibi etütlerin sonuçları ele alınmalıdır.

Elde edilen veriler ışığında, kömür rezervinin belirlenmesi, kömür kalınlığı, derinliği, yapıların eğimleri, dayanımları ortaya konulmalıdır. Bu veriler ilk olarak kömür rezervini belirlerken yapılacak toplam üretimin yıllık dağılımını nominal olarak ortaya koyar. Yıllık üretim verisi ve diğer veriler, üretim yöntemimize karar vermemizde yardımcı olur. Rezerve nasıl ulaşılacağımızı ortaya koymamızı sağlar.

Üretim Yöntemine Göre Makine Seçimi

İnce damar kömür ocaklarında kalınlığa, sertliğe, kömür içindeki ara kesmelere, ara kesme kalınlığına, taban ve tavan özelliklerine göre ayak içi ekipmanlar belirlenir. Aylık üretim ihti

yacı ve zorluğu ekipman tercihini değiştirir. Eğimli, dayanımı yüksek, bir metrenin altındaki kalınlıklardaki ara kesmeli ayna yapısında, yürüyen tahkimatlı, güçlü kesici makinaların tercih edilmesi gerekir. Yürüyen tahkimatların ağırlık merkezleri taban şaseye yakın, yük dağılımının düzgün olması için tavan şasenin kısa olduğu sistemler tercih edilir.

Kalın damarlarda ayna kesimi ilerlemeye esas olacağından çok yüksek dayanımı kesecek türde ilk yatırım maliyeti yüksek kesiciler tercih edilmemelidir. Kalın damarlı kömür işletmelerinde yürüyen tahkimatlar arkadan konveyörlü, kalın damar yapısından dolayı oluşabilecek blokajların, faylanmaların oluşturacak olduğu bozuk yapıların geçilmesi ve yürüyen tahkimatın hareket kabiliyetinin iyi olması için hareketli ön kape sisteminin olması gerekir. Yine ağırlık merkezi taban şasesine yakın seçilmelidir. Ayrıca kalın damarlarda ayna yüksekliği dahil 12-15 metre arası tek kat çalışılacağından, zemin yük dağılımı iyi olan yürüyen tahkimatlar seçilmelidir.

Kömür Nakliye Sistemleri

Kömür üretimi için önce desandreler sürülerek mi, yoksa kuyu açılarak mı kömüre ulaşılacağına karar verilir. Desandreler ile inilmesi planlanıyorsa; maksimum kaç derece eğim ve kaç kademe inileceği ortaya konulur. Nominal üretime ve belirlenen eğimlere göre bantlı konveyör sisteminin dizaynı için temel veriler belirlenir. Ana nakliye bantları, en az süreksizliğin olduğu maksimum boyutlarda seçilmeye çalışılır. Çünkü her süreksizlik, kömür nakil hızını ve boyutlandırma sürecine etki eder. Bu bağlamda bu tür bantlı konveyörler kontrüksiyon olarak sağlam galerilerdeki tektonik hareketlerden en az etkilenecek şekilde dizayn edilir. Bant kayışları, mukavemet sınıfının üst sınırlarında seçilir. Sistem dizayn edilirken oluşabilecek arıza ve bakımlarda hızlı müdahale edilebilecek, kısa sürede çözülebilecek sistemler düşünülmelidir.

Kuyu ya da desandre galerisinin açılması hususunda şu unsurlar göz önünde bulunmalıdır: Günlük üretim kapasitesini süreksiz sağlayabilme, geçilecek jeolojik yapıların özellikleri, ilk yatırım maliyeti, işletme maliyeti ve iş güvenliği unsurlarının en iyi sağlandığı şartlar.

Üretim ayağı konveyör sistemlerinde, üretim hızına hitap edecek şekilde montaj ve demontaj kolaylığı sağlayan sistemler tercih edilmelidir. Bant konveyör kayışları yer altı kömür işletmeciliğine uygun ağır hizmet tipi olmalıdır. Bağlantı ekipmanları adına, çabuk bağlantı sistemleri tercih edilirken dayanım açısından da yüksek mukavemet sınırında ürünler tercih edilmelidir.

Nakliye yolları açılırken ya da kuyular sürülürken maden sahasının maksimum üretim açıklığına göre yan destek birimlerinin de belirlenmiş olması gereklidir. Bunlar; basınçlı hava sistemleri, temiz su sistemleri, pis su drenaj sistemleri, yüksek basınçlı hidrolik sistemleridir.

Basınçlı Hava Sistemleri

Basınçlı hava sistemleri, maden sahası içinde açılacak galerilerin en uzak noktasındaki ve en yoğun basınçlı hava kullanımının olduğu noktaya göre dizayn edilir. Bu yolla ne kadar mesafede, hangi çapta ve basınç sınıfında boru hattı ile ne kadar basınçlı

hava gönderileceği ve kaç barla çalışılacağı belirlenir. Havanın kalitesinin bu nümerik hesapların sonuçlarına direk etkisi vardır. Kompresör çalışma ortamı için ısı ve nem oranlarına bağlı olarak kurutma sistemlerinin kurulması esastır. Havadaki nem ve üretim sonrası hava içindeki yağ, çalıştırılacak ekipmanların performansını ve ömürlerini direkt etkilemektedir. Nem, yağ için şartlandırıcı kullanılması, nemin ayarlanması için kurutma sistemlerinin kullanılması boru hattı hesabında ekstra direnç getirecektir. Basınç ve debi hesabında bu unsurlar dikkate alınmalıdır.

Temiz Su Hatları

Temiz su hatları, galerilerin açılması esnasında kullanılacak makine ve ekipmanların ihtiyaç duyacağı soğutma suyu ihtiyacı, üretim ayağında kullanılacak makinelerin soğutma suyu miktarı ve tüm tahkimat ekipmanlarının ihtiyaç duyacağı kullanım miktarı ile belirlenir. Bunun yanında belirleyeceği unsur; kömüre ulaşım noktasındaki derinlikten dolayı oluşacak basınç, boru hattının basınç sınıfını belirleyecektir.

Pis su drenaj sistemleri, maden sahasında yapılan sondaj ve su rezervi belirleme analizleri ile ortaya konulan ortalama su gelirine göre dizayn edilir. Ön tespitler her zaman galeriler açılırken değişkenlik gösterebilir. Bu nedenle drenaj sistemleri dizayn edilirken belli bir tolerans konularak hesaplanır. Drenaj sistemi en az iki alternatifli, belli toplama noktaları yapılarak, derinlik unsuru göz önünde bulundurularak direkt ve kademeli olarak tasarlanmalıdır. Tüm boru hatlarında belli mesafelerde çek valf ve vana ekipmanları kullanılarak sistem oluşturulmalıdır.

Yüksek basınçlı hidrolik sistemleri, galerilerin sürülmesi sırasında yardımcı tahkimatların kullanılması durumunda gereklidir. Ayrıca üretim esnasında, ayak içi tahkimat sistemlerinde ve yardımcı tahkimatların kullanılması için de yüksek basınçlı hidrolik sistemleri olması gerekmektedir.

Ocak havalandırma ekipmanları, genel havalandırma, maden sahasının toplam açıklığının sürüleceği galeri kesitleri, galerilerdeki ekipman teşkili, üretim ayağının tasarımına göre hesaplanarak en başta debi ve güç olarak ortaya koyulur. İlk galeri açıklıkları yapılırken yine aynı yöntem ile tali havalandırma sistemleri kullanılır.

Elektrik sistemleri, galeri açılma yöntemleri ve üretim yöntemleri belirlendikten sonra üretim kapasitesine göre seçilen ekipmanların sarf edeceği toplam güce göre hesaplanıp oluşturulur.

Galeri Açma Makinaları

İlk galeri açılmasına başlandığında, galeriyi açma makinesi seçimi yapılmalıdır. Galeri açma makinesi seçiminde en önemli kriter, geçilecek olan yapıların dayanımlarıdır. Bu dayanımın ortaya koyacağı kesme gücü, makinenin ana dizayn kriteridir. Yine bu yapı, makinenin kesici kafa tipini belirleyecektir. Maden ocağındaki su rezervi, makinenin yürüyüş sistemi ve besleyici dizaynını de etkileyecektir.

Galeri açma yöntemi ve ekipmanları belirlendikten sonra üretim yöntemi ve üretim ekipmanları belirlenmelidir. Üretim yöntemi, maden sahasında yapılan ilk etütler ve galerilerin sürülmesi esnasında belirlenen reel verilerle ortaya konur. Faylanmalar, kömür dayanıklılık değerleri, su ve gaz içeriği, kömür kalınlığı, üretim yöntemini belirleyen esaslardır.

Kömür kalınlığı, ekipmanın yükseklik kriterinin belirlenmesini sağlar. Kömür dayanımı, diğer tabakaların kalınlık ve dayanımları, ayak içi tahkimat sisteminin dayanım ve boyutlarını belirler. Gaz ve su içeriği yine bu ekipmanların boyut ve dayanımlarında etkili olduğu gibi, hızlı müdahale edilebilirliğini,

bu etkilerden en az etkilenebilirliğini ortaya koyar. Kalın kömür damarlarında arkadan kömür alma esasına uygun ekipman tasarlanmasını, ince damarlarda ise aynadan kömür alınmasına uygun ekipmanların tasarlanmasını gerektirir.

Zincirli Konveyör Sistemleri

Ayak içi tahkimat sistemlerinin tamamlayıcı unsuru olan zincirli konveyör sistemi, kırıcı ve kesici makinelerin tasarımı da galeri açma makinelerinde olduğu gibi benzer kriterlerle oluşturulur. Kömürün sertliği ve yüksekliği, kesici makinenin gücü ve boyutunu etkiler. Aynı şekilde zincirli konveyör sistemi, üretim kapasitesine, kesilen ürünün sertlik ve aşındırıcı değerlerine göre dizayn edilir. Zincirli konveyör sistemi üzerindeki kırıcı, ayna kesiminden çıkan tüvenanın boyut, sertlik, aşındırıcılık ve üretim kapasitesine göre tasarlanır. Kırıcı sisteminde dikkat edilmesi gereken husus, tüvenanın zincirli konveyörden sonraki bantlı konveyörlerdeki süreksizliklerin yani dönüş noktası sayısının kırıcı boyutlandırma mesafesine etkisidir.

Nakliyat Sistemleri

Nakliyat sistemleri, maden işletmelerinde üretilen ürünün nakliyatı haricinde personel ve malzeme nakliyatı içinde teşkil edilmelidir. Bu sistemler karo sahasından üretim ve hazırlık galerilerinin sürüldüğü noktalara sevk edilecek personel sayısına, hazırlık, üretim sistemlerinde kullanılacak ekipman ağırlık ve boyutlarına göre tasarlanmalıdır. Bu tür techizatlar, tavan tahkimat sistemlerine bağlı ya da yere monte edilerek tatbik edilebilirler. Tahrik sistemleri mekanik, hidrolik ya da elektrikli olabilir. Bunun belirlenme kıstası nakliyat mesafesine, galeri kesitlerine, tavan ve taban özelliklerine göre tercih edilerek oluşturulur.

Tabana Bağlı Nakliyat Sistemleri

Karo sahası ile iletimin son noktasına kadar, tabana bağlanan ray sistemleri ile halatlı ya da kremayer sistemle çalışan düzeneklerdir. Ray sistemi, nakliyat galerilerinin eğimlerine göre zemine ortalama bir eğimle bağlanmak suretiyle teşkil edilirler. Zemin sabitlemesi modern yöntemlerle yani kimyasal enjeksiyon sistemleri ile yapılır. Halatlı sistemde zemin eğimi, kurveler ile dereceleri, mesafe ve taşınacak malzemeler önemlidir. Halatlı sistemin avantajı; arıza veya sistem sorunları bağlantı noktalarının zeminde olması nedeniyle hızlı çözülür.

Hidrolik krameyer sistemlerde, ray sisteminin yere montajı aynı mantıkla yapılır. Tahrik ünitesi, taşıyıcı sistemin üzerinde olduğu için güç kayıpları en aza indirgenmiş olur. Hattın uzatılması işlemi, halatlı sistemlerde tek yönde ve halatın boyuna bağlı olarak, güç ünitesinin verebildiği güç ve dönüş ünitelerinin kayıpları oranında yapılabilir.

Hidrolik krameyer sistemlerde, ray hattına ilave edilen makas sistemleri ile çoklu yönlerde, eğim ve güç verileri uygun olduğu sürece mesafe sınırı olmaksızın ilerletilebilir.

Tavana Bağlı Raylı İletim Sistemleri

Mantık olarak tabana montajlı sistemlerle aynı özellikleri taşır. Tavana bağlı raylı iletimde, en önemli esaslar, bağlantı yapılan zemin ya da tahkimat ekipmanlarıdır. Bu sistemler ağır yük taşıyacaksa bağlantı için kullanılan tahkimat ekipmanları tavan zeminine kimyasal enjeksiyon yöntemi kullanılarak ilave sabitleme ile yük taşıma kapasitesi arttırılmalıdır. Bu yardımcı tahkimat sistemleri zemin özelliğine göre farklı teknik özellikler ihtiva eder. Yani en basit anlatımla, kömürde uygulanan kimyasal enjeksiyon ile kireç taşı ya da marnda uygulanan enjeksiyon sistemleri birbirinden farklı kimyasal özellikler içerir. Çünkü her yapının yük taşıma kabiliyeti aynı değildir.