Search

The aim of this study is to investigate the suitability of the place of Ankara/ Golbasi andesite quarries as earth science’s point of view and to show the importance of engineering discipline which prevents the loss of money and work power in the quarries. For this reason, Hürmat Creek region is selected as the work place as there are quarries which are opened unexceptional and then abandoned because of unproductiveness in the region. The geological structure and the subsurface images of the discontinuities are investigated and the weathered and fractured zones are determined by using the ground penetrating radar (GPR) and seismic refraction method. It is found that, Hürmat creek is a fault zone. There is 6-7 meter weathered and unconsolidated unit. Under this unit, there are fractured, crushed, weathered and uneconomic andesites. It is observed that a quarry was formed at this most weathered part of the region. At first, it was thought that the quarry was abandoned but it was seen later that it was enlarged. This fact highlights that quarrying facilities at the Golbasi andesites are far away from engineering disciplines which are necessary for both quarry owner’s and country’s economy, Bu çalışmanın amacı, Ankara ili Gölbaşı ilçesindeki andezitlerde açılmış ocak yerlerinin yerbilimleri açısından uygunluğunu araştırmak, mühendislik disiplini içinde çalışmanın taş ocakçılığı için önemini göstererek büyük maliyetleri ve emek kayıplarını engellemektir. Bu sebeple çalışma yeri olarak, çevresinde rastgele açılmış ve verim alınamadığı için terk edilmiş olduğu düşünülen ocaklar bulunan Hürmat Deresi bölgesi seçilmiştir. Bölgedeki jeolojik yapı ve süreksizlikler yer radarı (GPR) ve sismik kırılma yöntemleri ile incelenmiş, bozunmanın yüksek olduğu yerler ve kırıklar belirlenmiştir. Bulgular, Hürmat deresinin bir fay zonu olduğunu, yüzeyde 10 metreyi bulan bozunmuş ve topraklanmış birim altında yaklaşık 10-11m kırıklı, çatlaklı, verimi düşük olan andezit birimi yer aldığını göstermektedir. Belirlenen en bozunmuş andezit alanında ise bir ocak açıldığı gözlemlenmiştir. Çalışmanın başlangıcında bu ocağın terk edildiği düşünülmüş ancak daha sonraki günlerde ocağın büyütüldüğü görülmüştür. Buradan da Gölbaşı andezit ocakları işletiminin tamamen yerbilimlerinden uzak çalışmalar ile yürütüldüğü, ekonomik kaybın önlenebilmesi için işletmelerin mühendislik disiplini ile çalışması gerekliliği tekrar vurgulanmıştır

In this paper, first of all, the mechanism of the spontaneous combustion and the factors affecting, liability of coal to spontaneous combustion are explained. Then, spontaneous combustion determination methods are explained, emphasize is given on the adiabatic oxidation method, which better represents mine environments. The risk classification of underground coal mines are reviewed according to spontaneous combustion determination methods and five different classification systems are presented. Finally, a summary of the researches conducted on the spontaneous combustion liab/dity index determination of underground coalmines in Turkey is compiled, Bu yazıda, öncelikle kömürlerin kendiliğinden yanma mekanizması ve kendiliğinden yanmaya yatkınlık derecelerini etkileyen faktörler anlatılmıştır. Daha sonra, kendiliğinden yanma tespit yöntemleri verilmiş, özellikle ocak şartlarını iyi temsil eden bir yöntem olan adiyabatik yöntem tanıtılmıştır. Yeraltı kömür ocaklarının risk sınıflaması kendiliğinden yanma tespit yöntemlerine göre derlenerek beş risk sınıflama sistemi verilmiştir. Son olarak da, ülkemizdeki yeraltı kömür ocaklarının kendiliğinden yanmaya yatkınlık derecelerinin tespiti ile ilgili yapılan çalışmaların bir özeti sunulmuştur

In this paper, the research studies on spontaneous combustion properties of 20 lignite seams at 5 underground lignite mines of Turkish Coal Enterprises (TKİ) is explained. In this study, adiabatic oxidation and ignition temperature test setups and procedure used in experiments are introduced in detail. Risk indexes are determined independent from mine environment using the two methods. The gases produced during experiment are continuously analyzed and suggestions on the transformation limit of spontaneous combustion to open fire are proposed. Finally, the results of liability of lignite to spontaneous combustion are presented for TKİ underground mines, Bu yazıda, Türkiye Kömür Işletmeleri'nin (TKİ) 5 yeraltı işletmesindeki 20 değişik linyit damarında yapılan kendiliğinden yanma özelliklerinin araştırılması çalışmaları anlatılmaktadır. Bu araştırma için, adiyabatik oksidasyon ve tutuşma sıcaklığı deneylerinde kullanılan deney düzenekleri ve yöntem ayrıntısı ile verildikten sonra, her iki yönteme göre ocak şartlarından bağımsız olarak risk indeksleri tespit edilmiştir. Deneyler sırasında çıkan gazlann sürekli analizleri de yapılmış ve kendiliğinden yanmanın açık alevli yanmaya dönüşebilme sının ile ilgili öneri getirilmiştir. Sonuç olarak, TKİ yeraltı ocakları linyitlerinin kendiliğinden yanmaya yatkınlık derecelerinin sonuçları sunulmuştur

This paper describes the results of convergence measurements conducted about five years for the re-use gate roadways at OAL lignite mine in Turkey. Double lignite seams separated with a marn layer, are mined with longwall retreating mining system at the mine. Rib pillar has been abandoned and gate roadways were planned to be packed for the re-use of full extraction. Various packing systems have been attempted, namely three rows of wooden chock, one row of wooden chock plus concrete wall and concrete wall only. The re-use of main gate roadways packed with wooden chock yielded 62% of closure. Lastly developed concrete packing of 3 meters wide and specially developed support set composed of three friction props and a cap, which is a modification of yieldable set, have successfully maintained the main and tail gate roadways stability with a total vertical convergence of 32%. Good correlation has been established between pack stiffness and floor heave as well as maingate and tailgate convergences. The elimination of rib pillars by re-use of gate roadways increased the coal recovery by 20% and decreased the development/production ratio from 0.065 m(3)/ton to 0.022 m(3)/ton.

The discontinuities play an important role both in design and development stages of many geotechnical engineering projects. Because of that considerable time and capital should be spent to determine discontinuity sets by conventional methods. This thesis present the results of the studies associated with the application of the Remote Sensing (RS) and the development of a methodology in accurately and automatically detecting the discontinuity sets. For detection of the discontinuities, automatic lineament analysis is performed by using high resolution satellite imagery for identification of rock discontinuities. The study area is selected as an Andesite quarry area in Gölbaþý, Ankara, Turkey. For the high resolution data 8-bit Ikonos Precision Plus with 1 meter resolution orthorectified image is used. The automatic lineament extraction process is carried out with LINE module of PCI Geomatica v8.2. In order to determine the most accurate parameters of LINE, an accuracy assessment is carried out. To be the reference of the output, manual lineament extraction with directional filtering in four principal directions (N-S, E-W, NE-SW, NW-SE) is found to be the most suitable method. For the comparison of automatic lineament extraction and manual lineament extraction processes, LINECOMP program is coded in java environment. With the written code, a location and length based accuracy assessment is carried out. After the accuracy assessment, final parameters of automatically extracted lineaments for rock discontinuity mapping for the study area are determined. Besides these, field studies carried out in the study area are also taken into consideration.

This paper describ JS the results of the field and laboratory work to find the optimum ra­tes of penetration at different formations in diamond drilling by the variation of operational factors. An intensive field study was undertaken at Zonguldak hardcoal region on the drilling rigs of the General Directorate of Mineral Research and Exploration. All the formations en­countered are studied in detail for optimum penetration rates at least three times the rates attained before. According to the conclusions derived, optimum ranges for the operational factors are suggested together with related penetraiton rate equations, Bu yazı, elmaslı sondajlarda değişik formasyonlara göre operasyon parametreleri ile oy­nayarak optimum ilerleme hızlarının bulunmasını anlatmaktadır. Çalışmada, MTA Genel Mü­dürlüğüne ait Longyear 44 sondaj makinalarinm, Zonguldak Taşkömürü Havzasi'ndaki son­dajları, detay olarak irdelenmekte ve formasyonlarla ilgili laboratuvar çalışmaları değerlendi­rilmektedir. Tüm formasyonlarda optimum ilerleme hızları saptanmış ve geçmiş ilerleme hız­larının 2- 3 katı elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara bağlı olarak, operasyon parametre ara­lıkları tavsiye edilmekte ve ilgili ilerleme hız denklemleri önerilmektedir

Yeraltı madenlerinde ana nakliye yolu, personel, ekipmanlar, üretilen cevher ve hava için erişim güzergâhı olarak görev yapar. Ana nakliye yolu güzergâhı, ilk yatırım maliyeti ve işletme maliyeti parametrelerini kontrol etmektedir. Önemine rağmen bir ana nakliye yolu tasarımı yapmanın en yaygın yolu deneyimli maden tasarım uzmanlarının öngörülerine güvenmektir. Basit yeraltı maden planlarının aksine karmaşık yeraltı madeni planlarında seyir edebilirlik kısıtlamalarını ihlal etmeyen optimum güzergahın belirlenmesi insanın düşünsel kapasitesini aşabilmektedir. Açıkça bellidir ki en küçük dönüş yarıçapı ve en büyük yol eğimi kısıtlamalarını sağlayan ve en kısa ana nakliye yolu güzergahını belirlemede kullanılacak yeni bir metodolojiye ihtiyaç vardır. Ayrıca, yapısal olarak bozuk bölgelerden (fay, eklem gibi) veya herhangi bir istenmeyen bölgeden kaçınmak faydalı olabilir. Güzergah uzunluğu minimizasyonuna ek olarak, güvenliği artırmak ve tünel tahkimat maliyetlerini düşürmek maksadıyla kaya kütlesi kalitesi de optimize edilmelidir. Bu çalışma, yeraltı maden planlamasındaki önemli bir tasarım sorununa algoritmik bir çözüm getirmeyi amaçlamaktadır. İlk aşamada, en kısa yol optimizasyonu bu spesifik madencilik problemine uyarlanmıştır. Geleneksel yöntemler incelenmiş ve evrimleşen algoritmalar kullanılarak iyileştirilmiş bir çözüm mekanizması geliştirilmiştir. İkinci aşamada güzergah mesafesi ve nakliye yolunu çevreleyen kaya kütle kalitesi çok amaçlı optimizasyon yöntemiyle optimize edilmiştir. Geliştirilen algoritmalar basit kıyaslama problemleri ile kontrol edilmiştir. Son olarak, algoritmik tasarımlar ile insan uzmanların halihazırda aktif olarak işleyen yeraltı madenleri için hazırladığı tasarımlar kıyaslanmıştır. Evrimleşen algoritmaların faydaları gösterilmiştir. The main haul road serves as an access route for men, equipment, transportation of extracted ore and ventilation air in underground mines. Initial capital investment and operating cost parameters are affected by the haul road path. However, the most common method to design a main haul road is to rely on the provisions of skilled mine design experts. Contrary to the simple underground mine layouts, determination of the optimum path without violating navigability constraints in complex underground networks may exceed the limit of human intelligence. Obviously, a new methodology is required to obtain the shortest mine haul road that satisfy the minimum turning radius and maximum gradient constraints. It is also useful to avoid some structural defect zones (like faults, joints) or any kind of undesired regions. In addition to the path length minimization, rock mass quality should also be optimized for increasing safety and decreasing tunnel support costs. This study aims to provide an algorithmic solution to one of the major design problems in underground mine planning. In the first stage, the shortest path optimization is adapted to this specific mining problem. Conventional methods are investigated and an improved solution mechanism is established using evolutionary algorithms. In the second stage, path length and the rock mass quality covering the haul road are optimized by a multi objective optimization. Developed algorithms are verified on simple benchmark problems. Finally, algorithmic designs are compared to the designs of human experts on actively operating underground mines. Advantages of evolutionary algorithms are shown. 151

Kömür, dünya çapında enerji üretiminin önemli bir parçasıdır ve sürdürülebilir kalkınmada önemli bir role sahiptir. Açık ocak yöntemi ile elde edilebilecek kömür miktarı giderek azalmaktadır ve bu da hem yerel hem de küresel ekonomi için verimli yeraltı madencilik operasyonlarını önemli kılmaktadır. Yeraltı kömür madenciliği, yüksek miktarda ekipman yatırımı gerektiren riskli bir endüstri olarak değerlendirilmektedir. Yeraltı kömür madenlerine yapılan yatırımın büyük bir kısmı genel olarak ilk ekipman harcamalarının sermaye maliyeti ile ilgilidir. Bu nedenle yeraltı kömür madenlerine yapılan ekipman yatırımı, sık sık tekrarlanmayan bir karar verme süreci olarak düşünülebilir. Bu durum maden ekipmanının seçimini önemli bir karar haline getirmektedir ve bu yeraltı kömür madenciliği faaliyetlerinde en kritik mühendislik uygulamalarından biridir. Fakat, madencilikte mühendislik uygulamaları maden ekipmanının seçimi ile sınırlı değildir. Operasyonel kararların çoğunluğu madendeki sistemin kurulmasından sonra başlar. Kurulmuş bir sistemdeki ana mühendislik hedeflerinden biri, sistem içerisinde küçük veya büyük değişiklikler yaparak sistemin verimliliğini arttırmaktadır. Bunun için system içerisindeki her bir faktörün sistem performansı üzerindeki etkisi araştırılmalıdır. Bu çalışmanın amacı, tam mekanize uzunayak kömür üretim yöntemine sahip olan bir madende, kesici performansını çift tamburlu kesici, bantlı konveyör, ara yükleyici ve zincirli konveyörün modellenmesini kapsayan ayrık olay simülasyonu ile inceleyerek operasyonel düzeyde üretim üzerindeki en etkili faktörü belirlemektir. Bu çalışmadaki model, çift yönlü kesim sistemine sahip tavan kömürü göçertmeli uzunayak kömür üretim yöntemi (LTCC) için geliştirilmiştir. Yeraltı madeninde uygulanan üretim yöntemi, Underground Talpac® ve Arena® Simülasyon programlarında modellenmiştir. Model, Türkiye'de uzunayak üretim yöntemine sahip bir yeraltı kömür madeni işletmesinden toplanan gerçek operasyonel verilerle doğrulanmış ve onaylanmıştır. Modelde 20 farklı senaryo değerlendirilmiş ve sistem performansı üzerine en etkili faktör, kesicinin gecikme süresi olmuştur. Modelden elde edilen bulgular, bir arındaki ortalama üretiminin 726.73 t/gün ve kesicinin kullanım süresinin ortalama 89.07 dk/gün olduğunu ortaya çıkarmıştır. Buna ek olarak model, kesicinin gecikme süresinin fiili durumun %80'ine düşmesi durumunda, bir arındaki ortalama üretimin 162.03 t/gün ve kesicinin kullanım süresinin 19.58 dk/gün artırılabileceğini ortaya koymuştur. Coal is an essential part of energy generation worldwide and has a major role in sustainable development. The amount of coal that can be extracted by surface mining is getting less which makes efficient underground mining operations crucial for both local and global economy. Underground coal mining is considered as a risky industry with a requirement of high amount of equipment investment. The majority of the investment in underground coal mines is generally related with the capital cost of initial equipment expenses. Therefore, equipment investment in underground coal mines can be considered as a decision making process that is not repeated frequently. This situation makes the selection of the mining equipment is an important decision and so, it is one of the most critical engineering judgement practices in underground coal mining activities. In addition to this, engineering judgement processes in mining are not restricted with the selection of the mining equipment. The majority of the operational decisions starts after the establishment of the mining system. One of the main engineering goals in an established system is increasing the efficiency by minor or major changes in the system. For this, effect of each factor on the system performance should be investigated. The objective of this study is to examine the shearer performance for a longwall mine by discrete event simulation that includes modelling of the double-drum shearer, belt conveyors, stage loader, and armoured face conveyor (AFC) and as a result, to determine the most influential factor on production in the mining operations. In the study, the model is developed for the longwall top coal caving method (LTCC) having bi-directional cutting system. The underground mining system is modelled in Underground Coal Talpac® Software, and Arena® Simulation Software. The model is verified and validated by real operational data collected from an underground longwall coal mining operation in Turkey. 20 different scenarios were assessed in the model and duration of the shearer delay was the most influential factor in the system. Findings from the model revealed that daily coal production on the longwall face is 726.73 t/day and shearer utilization is 89.07 min/day in average. In addition, the model showed that when duration of the shearer delays is decreased to 80% of the actual situation, daily coal production on the longwall face, and shearer utilization could increase as much as 162.03 t/day and 19.58 min/day, respectively. 155

Türkiye'de kömür madeni kazaları sıkça karşılaşılan bir problem olup insan ve para kaybına sebep olur. Bu kazaları önlemek için, her bir madene özgü tehlikeler ve riskler, hem risk puanları sıralanarak hem de gelecekteki kaza eğilimleri için istatistiksel bir model oluşturarak değerlendirilmelidir. Bu çalışmada, Türkiye Taşkömürü Kurumu Üzülmez Müessesei'ne ait geçmiş kaza kayıtları kullanılmıştır. Risk skorlama modeli, Fine-Kinney risk skoru denklemine dayalı Riskex Risk Puanı Hesaplayıcısı kullanılarak oluşturulmuştur. Kaza sayıları tahmininde ise, Minitab 17 yazılımının yardımı ile çoklu doğrusal regresyon ve zaman serisi analiz teknikleri kullanılmıştır.Türkiye Taşkömürü Kurumu İş Sağlığı, Güvenliği ve Eğitim Daire Başkanlığından alınan veriler kayıt altına alınan her bir kaza için kaza tipi, kaza yeri, iş vardiyası, kazalının işi, etkilenen beden kısmı, yaş ve deneyim gibi bilgiler içermektedir. İlk olarak, Fine-Kinney yöntemini kullanarak bahsedilen yedi kategorinin her biri için risk skorları bulunmuş ve her bir kaza tipi, kaza yeri, vardiya, iş, kaza geçirdikten sonra etkilenen beden kısmı, yaş grubu ve deneyim süresinin göreceli ciddiyetini bulmak için puanlanan riskler sıralanmıştır. İkinci olarak, gelecekte beklenen kaza sayısı çoklu doğrusal regresyon ve zaman serileri analizi yöntemleriyle tahmin edilmiştir. Çoklu doğrusal regresyon gerçekleştirerek, tüvenan kömür üretimi, toplam galeri ilerlemesi, toplam işçi sayısı, patlayıcı tüketimi ve toplam direk sarfiyatının kaza sayısını nasıl etkilediğini gözlemlemek amaçlanmıştır. Zaman serileri analizi ile iş sağlığı ve güvenliği yöneticilerine güvenlik önlemlerinin performansının izlenmesinde fayda sağlayacağı düşünülen gelecekte beklenen kaza sayısı belirlenmiştir. Rassal değişken olarak sadece aylık kaza sayılarını kullanan zaman serisi modelinin doğrusal regresyondan daha güvenilir ve kullanışlı olduğu bulunmuştur. Araştırma bulguları, doğruluk değerleri açısından değerlendirmenin yapıldığı durumlarda, hareketli ortalama modelinin en uygun model olduğunu ortaya koymuştur. Ancak uzun vadeli tahmin ufku gerektiğinde kuadratik eğilim modeli tercih edilmelidir. In Turkey, underground coal mine accidents are commonly faced problems and cause loss of lives and money. In order to prevent these accidents, the hazards and risks specific to each mine should be assessed by both ordering the risk scores and building a statistical model for the future trend of accidents. In this study, past accident records of Üzülmez District of Turkish Hard Coal Enterprises is utilized. The risk scoring model is built by using Riskex Risk Score Calculator based on Fine-Kinney risk score equation. In accident forecasting, multiple linear regression and time series analysis techniques are utilized by the aid of the Minitab 17 software. The data taken from Turkish Hard Coal Enterprises the Department of Labor Health, Safety and Education includes accident type, location, work shift, job, affected body part, age and experience for each recorded accident. Firstly, the scores of the risk of those seven category is found by utilizing Fine-Kinney method and the risks of each accident type, accident location, shift, job, body part affected after having an accident, age group and experience duration are ordered in order to find the relative seriousness of them. Secondly, expected number of accidents in future is forecasted with the aid of multiple linear regression and time series analysis. By performing multiple linear regression it is aimed to observe how the variables like raw coal production, total gallery advance, total number of workers, explosive consumption, and timber consumption effect number of accidents. By time series analysis, the number of accidents expected in future is determined which is thought to provide benefits to occupational health and safety managers in monitoring the performance of safety precautions. Time series model is found to be more reliable and practicable than multiple linear regression which uses just the monthly number of accidents as random variable. Research findings revealed that moving average time series model is the best fit model when the evaluation is made in terms of calculated accuracy values. However, quadratic trend model should be preferred when long term forecast horizon is needed. 169

Bu tez çalışmasında, kömür madenciliği ile ilgili çevresel problemleri tespit veçözümlemeye yönelik olarak, hiperspektral anomali tespiti ve imzaya dayalı tespitalgoritmalarının kirlilik haritalama potansiyelinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.Veri elde edilebilirliği, spesifik kimyasal yapısı ve yansıma özellikleri göz önünealınarak, madencilik operasyonlarında da sıkılıkla kirliliğe neden olan hidrokarbonkaynaklı sorunlar, hem su hem de toprak ortamında değerlendirilmiştir. Geliştirilenyöntemler çerçevesinde, anomali tespit algoritmaları, madencilik faaliyetleri ile ilişkiliolarak, zamansal anlamda topoğrafya değişimlerini tespit etmede ve kömürmadenlerinde sıkça karşılaşılan asit kaya drenajı potansiyelinin belirlenmesi amacı ileikincil demir minerallerinin haritalanmasında kullanılmıştır. Araştırma önceliklehiperspektral anomali ve hedef tespit algoritmalarının su üzerinde bulunan ince petroltabaklarının belirleme başarısını ortaya koymuştur. Bununla birlikte, anomali ve hedeftespit algoritmalarının hidrokarbon etmenli alterasyonları tespit etme kapasitesine ekolarak, hiperspektral ayrıştırma yöntemlerinin sözü edilen yüzeysel değişimlerimultispektral uydu görüntüleri aracılığı ile ortaya çıkarmadaki performansını açığaçıkarmıştır. Bu yenilikçi yaklaşım Avrupa Uzay Ajansı'nın en yeni uydu görüntülerinden olan Sentinel 2 üzerinde uygulanarak, demir oksitli minerallerin tespit edilmesinde kullanılmıştır. Şimdiye kadar geliştirilen teoriler ve sentetik görüntüler üzerinde denenen yöntemler değerlendirilerek, bu yöntemler kömür madeni çalışmaalanına ait gerçek görüntüler üzerinde uygulanmıştır. The objective of this thesis study is to understand the capacity of hyperspectralanomaly detection and target detection algorithms for contamination mapping, with afocus on developing a new methodology for environmental problems related to coalmining operations. Considering the data availability, specific chemical structure andreflectance properties as well as being one of the common contaminants in miningoperations, hydrocarbon induced problems are studied for water and soil mediumseparately. Having developed the algorithms and implemented new methodologies,the research is focused on understanding the potential of anomaly detection foridentifying topographical changes in temporal manner and mapping secondary ironminerals related to acid mine drainage, which is a commonly encountered problem incoal mine sites. On the top of the developed expertise of the definitions andmathematical implications of anomaly and target detection algorithms, soils' spectralfeatures with regard to their chemical and physical relation is elaborated. The researchcontributes to literature by presenting the success of hyperspectral anomaly and targetanalysis algorithms to differentiate oil slicks in water medium. In addition to thecapacity of anomaly and target analysis to determine hydrocarbon induced alterations,unmixing techniques are also proved to resolve the characteristic features in relationwith surface manifestations of hydrocarbon seeps by means of multispectral data sets This novel approach is adapted to determine the iron oxide mineral contents associatedwith acid mine drainage problems in mining areas with one of the latest imagingmissions of European Space Agency (ESA), Sentinel-2. The theoretical backgroundand experiments on synthetic data to map iron related features so far are combined toanalyze the downloaded Sentinel-2 image with the help of the developedmethodologies. 146

Yeraltı kömür madenciliği dünyadaki en tehlikeli mesleklerden biridir. Gaz, toz, gürültü, sıcaklık ve yüksek nem gibi pek çok tehlike madenlerde bulunmaktadır. Bunun yanı sıra, yeraltı kömür madenlerinde artan iş kazası sayısı bu işyerlerinde iş sağlığı ve güvenliğinin önemini göstermektedir. Türkiye'de, işyerlerinde iş sağlığı ve güvenliğine gösterilen ilgi İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu sayesinde son yıllarda artmıştır. Üstelik, Kanun kapsamındaki yer altı kömür madenleri de dahil olmak üzere tüm işyerlerinde iş sağlığı ve güvenliği risk değerlendirmesi yapılması yasal bir yükümlülüktür. Bu yüzden, maden işyerleri için hem maden işyerlerinin tehlikelerini, kendilerine özgü emsalsiz yapılarını göz önünde bulunduran hem de yasal yükümlülükleri sağlayan bir risk değerlendirmesinin hazırlanması bir gereklilik olmuştur. Bu çalışmanın esas amacı, Türkiye'deki yeraltı kömür madenleri için bilgisayar tabanlı bir risk değerlendirmesinin geliştirilmesidir.Araştırmanın metodolojisi, iş sağlığı ve güvenliği ile ilgili Türk mevzuatının derlenmesi ve yeraltı kömür madenlerindeki tehlikeler hakkında bilgi toplanması ileviiibaşlamaktadır. Daha sonra, risk değerlendirmesi aşamaları belirlenmiş ve risk değerlendirmesi algoritması oluşturulmuştur. Modül başlıklarının ve her modüldeki soruların belirlenmesinden sonra, en uygun bilgisayar programını seçmek için bilgisayar programları araştırılmıştır. Son olarak, risk değerlendirmesi algoritmasını dikkate alarak seçilen bilgisayar programı ile risk değerlendirmesi aracı hazırlanmıştır.İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu, İşyerlerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Risk Değerlendirmesi Yönetmeliği, Maden İşyerlerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetmeliği ve diğer iş sağlığı ve güvenliği mevzuatı ile uyumlu hazırlanan bilgisayar tabanlı risk değerlendirmesi aracı, yeraltı kömür madenleri için öncü bir araçtır. Aracın kullanımı mümkün olduğunca kolaydır ve araç kullanıcı dostudur. Ayrıca, araç risk değerlendirmesinin herhangi bir zamanda güncellenmesini sağlamaktadır. Hazırlanan bilgisayar tabanlı risk değerlendirmesi aracı geliştirilebilir ve akıllı telefonlarda kullanılabilecek bir uygulama olarak adapte edilebilir. Gelecekteki çalışmalarda, benzer araçlar diğer maden işyerleri ve diğer sektörler için de hazırlanabilir.Anahtar Kelimeler: Yeraltı kömür madeni, iş sağlığı ve güvenliği, risk değerlendirmesi aracı Underground coal mining remains one of the world's most hazardous occupations. There are numerous hazards in a mine, such as gas, dust, noise, temperature, and high humidity. Besides, increasing number of occupational accidents in underground coal mines shows the importance of occupational health and safety in these workplaces. By means of Occupational Health and Safety Law No 6331, attention to health and safety in the workplace has grown in recent years in Turkey. In addition, conducting an occupational health and safety risk assessment is a legal obligation for all workplaces also including underground coal mines under the scope of the Law. Thus, preparation of a risk assessment both considering mining workplaces' hazards, their unique characteristics, and satisfying legal obligations becomes a requirement for mining workplaces. The main objective of this study is to develop a computer-based risk assessment tool for underground coal mines in Turkey. The methodology of the study starts with collection of the occupational health and safety related Turkish legislations and gathering information about underground coal mines' hazards. Then risk assessment steps were determined and an algorithm for the risk assessment was developed. After the determination of the modules' headings and questions for each module, computer programs were searched to select the most appropriate one. Finally, computer-based risk assessment tool was developed with the selected program considering the developed risk assessment algorithm.This study is a pioneer one for underground coal mines because of the fact that prepared computer-based risk assessment tool is compatible with the Occupational Health and Safety Law, Regulation on Occupational Health and Safety Risk Assessment, Regulation of Occupational Health and Safety in the Mining Workplace, and other occupational health and safety related regulations. Tool is prepared as simple as possible and it is user friendly. Moreover, tool provides to update the risk assessment any time. Prepared computer-based risk assessment tool could be developed and adopted as an application which can be used by smart phones. In future studies, similar tools could be prepared for other mining workplaces and also for other sectors.Keywords: Underground coal mine, occupational health and safety, risk assessment tool 154

Yeraltı kömür madenciliğinde iş güvenliği; kaza sayılarının artmasıyla birlikte oldukça önemli bir konu haline gelmiştir. Bu kazalara bir çok değişik tehlike neden olmakla birlikte, riskler ile başedebilmenin en etkili yolu risk yönetimi teknikleridir. Bu tezde, iş günü kayıpları, kazaya uğrayan kişinin yaşı ve hangi organının etkilendiği, kazanın gerçekleştiği mevsim, vardiya ve kazanın nedeni gibi kaza verileri, TKI madenleri (ELI-Soma Eynez ve GLI Tuncbilek) ile TTK madenlerinden toplanmıştır. İlk olarak, değişkenler basit istatistik yöntemleriyle analiz edilip en tehlikeli durumlar hakkında genel bilgi edinilmiştir. Daha sonra risk analizi çalışması yapılmış olup, çalışmada kazaların şiddeti, olasılığı ve maruziyet bileşenleri dikkate alınmıştır. Buna istinaden risk matrisleri oluşturulmuş ve en tehlikeli alanlar, üç madenin de karşılaştırılmasıyla belirlenmiştir. Her bir madendeki beklenen kaza sıklığı ve kazalar arasında geçen zaman belirlenmek üzere olasılık analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca çalışma, şiddet bileşenini belirlemek için regresyon, sinir ağları ve bulanık mantık teknikleriyle model oluşturmayı hedeflemiştir. Bu teknikler, bütün maden verileri üzerinde uygulanarak, karşılaştırma analiziyle en uygun teknik belirlenmiştir. Son olarak, gelecek kaza tahmin modeli regresyon ve sinir ağları teknikleriyle, her bir madene ait kaza sayıları, ölümler, yaralı sayıları, toplam çalışma saatleri ve toplam ham kömür üretimi verileriyle gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Risk analizi, risk yönetimi kömür madenciliği, sinir ağları, regresyon, bulanık mantık Safety in underground coal mining has become an important issue because of increasing number of accidents. There are many different hazards may cause these accidents and the most efficient method for coping with risks is the use of risk management techniques. In this thesis, accident data including workday losses, age of the injured, organ affected by accident, season, shift and reason of the accident was collected from TKI mines (ELI- Soma Eynez and GLI Tuncbilek) and TTK mines. Those variables were initially analysed by using basic statistics to have the general information about the most hazardous conditions. Comparison was made between these mines. Then, a risk analysis study was performed using severity, probability and exposure components. Risk matrices were developed and the most hazardous places were determined together with comparison of those three mines. Probability analysis was performed to understand the expected accident frequencies in each mine and reliability in a time period between accidents. The study was also targeted to develop a model for severity component using three different methods which are regression, neural network and fuzzy logic techniques. These techniques applied to every mines data and decision analysis was made to choose the most suitable technique by comparing the results. Finally, future accident estimation models were developed with regression and neural network techniques based on the data such as number of accidents, deaths, injured, total working hours, total workers and total raw coal production of those mines.Key Words: Risk analysis, risk management, coal mining, neural network, regression, fuzzy logic 174

Jeomekanik bir sınıflama sistemi olan kaya kütlesi sınıflama sistemi (KKS) üzerine geliştirilmiş olan şev kütle sınıflama sistemi (ŞKS) kaya şevlerinde ön duraylılık analizi çalışmalarında kullanılan işlevsel bir araçtır. KKS ve ŞKS sistemlerinin parametre derecelendirme mantıkları klasik küme teorisi üzerine kurulmuştur. Geleneksel sınıflama sistemlerinin temel sorunları aralıklar için keskin sınırlar belirlenmesi, aralıkların alt ve üst sınırları için aynı değerlerin atanmış olması ve kayanın karmaşık doğasından kaynaklanan belirsizliklerdir. Bu sorunlar, nihai olarak bulunan kaya kütlesi ve şev kütlesi sınıflarında yanılsamalara sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, kaya ve şev sınıflama sistemlerinin yukarıda bahsedilen sorunları bulanık küme teorisi kullanılarak aşılmaya çalışılacak ve şev sınıflarının geliştirilen yeni yaklaşıma göre daha hassas tahmini yapılacaktır. Ön duraylılık çalışmasında Bieniawski?nin geliştirmiş olduğu şev performans grafiğinin zayıf kaya koşullarına uygunluğu araştırılmıştır. Daha sonra bu grafik gerçek yenilme verileri kullanılarak yeniden düzenlenmiştir. Kütle yenilme durumunu göz önüne alarak güvenli şev açıları geleneksel ve bulanık KKS değerleri yardımıyla bu grafikten hesaplanmıştır. Sonrasında ŞKS sistemi diğer yenilme mekanizmalarını tahmin etmek için kullanılmıştır. ŞKS sistemi gerçek yenilme verileri kullanılarak bulanıklaştırılmış ve böylece şev sınıfı, duraylılık durumu, yenilme olasılığı gibi çıktı değerleri daha doğru tahmin edilebilmiştir. Sonuç olarak geleneksel ve bulanık sistemlerden elde edilen veriler karşılaştırılmış ve kurulan yeni sistemlerin performansları incelenmiştir. Slope mass rating (SMR) system, which is an enhanced version of rock mass rating (RMR), is a useful tool to be utilized for the preliminary stability analysis of rock slopes. Parameter scoring systems of both conventional RMR and SMR systems are based on crisp set theory. Common problems of conventional classification systems are assigning sharp boundaries for ranges, the same values for both upper and lower limits of ranges and presence of uncertainties as a result of complex nature of rock. These problems give rise to misleading final scores for rock or slope masses. In the scope of this study, the above mentioned problems of rock mass and slope mass classification systems will be aimed to be overcame by application of fuzzy set theory to RMR and SMR systems. For the preliminary stability assessment, slope performance chart suggested by Bieniawski was investigated in terms of its suitability to weak rock conditions. Later, the chart of Bieniawski was modified based on the back analysis data taken from real failure cases. Critical slope angles considering rock mass failure were determined from this chart using conventional and fuzzified RMR scores. After that, the SMR was used to investigate the structural failure mechanisms. Finally, SMR system was fuzzified similar to RMR by considering real failure cases. The result obtained from conventional and fuzzy systems were compared. It was observed that the fuzzified SMR and RMR produced more representative results than conventional RMR and SMR. 161

Son yıllarda nikel genellikle nontronite, limonit vb. gibi laterit yataklarda üretilmektedir. Lateritik yataklar zayıf ve heterojen yapıda olduklarından kaynak kestirimi bu tür yapılar için çok zordur. Üç boyutlu maden modelleme programları tabular veya damar tipi yapıları olan yataklar için daha uygundur. Bu çalışmada bu tip yapıdaki nikel laterit yatakları için en uygun olan modelleme tekniği araştırılmıştır. Türkiye'deki nikel laterit yataklarından bilinen bir tanesi Türkmençardağı ? Gördes alanında bulunmaktadır. Sondaj çalışmalarından alınan nikel (Ni) tenörü çok düşük göründüğünden dolayı, nikel cevherini üretmek için 40mx40mx15m boyutlarında bir test ocağı açılması madenin lisans sahibi Meta Nikel Kobalt Madencilik A.Ş. (META) tarafından planlandı.Alandan 13 karotlu sondaj ve 13 ters sirkülasyon sondaj ve her sondaj kuyusu için 26 kolon numunesi alınmıştır. Bu 3 sonuç birbirleriyle karşılaştırılmış ilaveten bu test ocağının gerçek üretim değerleri elde edilmiştir. Diğer yandan Türkmençardağı - Gördes lateritlerindeki nikel kaynağını modellemek için üç boyutlu modelleme kullanılmıştır. Üç boyutlu modellemenin laterit yataklarına uygulanabilirliğini bulmak için uzaklığın tersi metodu ve krigleme metodu sonuçları gerçek üretim değerleriyle karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçları gösteriyor ki; % 0,5 sınır değeri alındığı varsayılarak test ocak alanının % Ni tenor değeri sondaj datalarını kullanarak uzaklığın tersi metodu ile 622 ton % 0.553, krigleme metodu ile 749 ton % 0.527 olarak bulunmuştur. Gerçek üretim değerlerinde % 0.649 Ni tenörü ile birlikte 4,882 ton nikel cevheri bulunmuştur. Bu sonuçlar gösteriyor ki; tenör değerleri kabul edilebilir görünüyor fakat tonaja bakılırsa teorik değerlerle üretim değerleri arasında ciddi fark vardır. In recent years nickel is mostly produced from lateritic ore deposits such as nontronite, limonite, etc. Resource estimation is difficult for laterite deposits as they have a weak and heterogeneous form. 3D modeling software are rather suitable for deposits having tabular or vein type ores. In this study the most appropriate estimation technique for resource estimation of nickel laterite deposits was investigated. One of the known nickel laterite deposits in Turkey is located at Türkmençardağı - Gördes region. Since the nickel (Ni) grade recovered from drilling studies seem to be very low, a reconciliation pit having dimensions of 40mx40mx15m was planned by Meta Nikel Kobalt Mining Company (META), the license owner of the mine, to produce nickel ore. 13 core drilling and 13 reverse circulation drilling (RC) and 26 column samplings related with each drillholes were located in this area. Those three sampling results were compared to each other and as well as the actual production values obtained from reconciliation pit. On the other side 3D computer modeling was also used to model the nickel resource in Türkmençardağı - Gördes laterites. The results obtained from both inverse distance weighting method and kriging method were compared with the results of actual production to find out the applicability of 3D modeling to laterite deposits. Modeling results show that Ni grade of the reconciliation pit in Türkmençardağı - Gördes, assuming 0.5% Ni cut-off value, by using drillholes data inverse distance weighting method estimates 622 tonnes with 0.553% Ni and kriging method estimates 749 tonnes with 0.527% Ni. The actual production pit results provided 4,882 tonnes of nickel ore with 0.649% Ni grade. These results show that grade values seem to be acceptable but in terms of tonnage, there are significant differences between theoretical estimated values and production values. 140

Açık ocak maden işletmelerinde, işletme maliyetinin önemli bir kısmını nakliye maliyeti oluşturmaktadır. Bu oran bir çok çalışmada işletme maliyetinin % 60'ına kadar ulaşabilmektedir. Türkiye Kömür İşletmeleri (TKİ) Kurumu Başbakanlık Sosyal Dayanışma ve Yardımlaşma Fonu kapsamında, Türkiye'nin tüm illerine taleplerine göre kömür sevk etmektedir. Proje süresi, talep edilen kömür miktarı ve kömüre hangi halde -dökme ya da torbalı- ihtiyaç duyulduğu bilgisi yerel yönetim tarafından tespit edilmektedir. Bu çalışmada TKİ kömür nakliye maliyet hesabına etki eden bütün bileşenler, NAKMAL isimli bir bilgisayar yazılımı kullanılarak modellenmiş ve bir yaklaşık nakliye maliyet hesap modeli oluşturulmuştur. Modelin kodlanmasında Visual Studio.NET 2005 platformu kullanılmıştır. Yazılım modüller halinde tasarlanmış olup 19 modülden oluşmaktadır. Ocak içi kazı ve nakliye modelin önemli birer elemanıdır. Ayrıca karayolu, demiryolu ve denizyolu nakliye seçenekleri ve torbalama işleri de modellenmiştir. Bu model, TKİ yönetim kurulu kararı ile kömür nakliye ihalelerinde, gelen tekliflerin değerlendirilmesinde kullanılmaktadır. Transportation cost is an important item in total operating cost of an open pit mining operations. In some projects, the transportation cost may reach to 60 % of total operating cost. Turkish Coal Enterprises (TKİ) delivers the demanded coal to all cities of Turkey within the context of Prime Ministry Social Solidarity and Aid Fund. The project duration, demanded coal amount whether the coal is needed as packed or unpacked form are determined by local governors. In this study, a model is developed through software, called NAKMAL for the estimation of TKİ?s coal transportation cost. Transportation cost model is coded using Visual Studio.NET 2005. This model is designed in modular structure and composed of 19 modules. Excavation and transportation in a mine is an important part of the model. Model considers all the highway, railway and transportation by ship alternatives, as well as the packing operation. This model is being used in evaluation of bids by the decision of TKİ?s board of executive committee. 124

Süreksizlik içeren kaya kütlelerinde şev tasarımında kesme dayanımı tanımlaması önemli bir kavramdır. Bu çalışma; üç boyutlu ayrık elemanlar programı 3DEC'e Barton-Bandis süreksizlik modelinin uygulanmasına yönelik bir yöntembilimi geliştirilmesini ve bu çalışmanın doğrulamasını sunmaktadır.Süreksizliklerin dikey ve kesme deformasyon özellikleri ve bunların süreksizlik yüzeyleri ile ilgisi ayrıntılı olarak gözden geçirilmiştir.Önce, Barton-Bandis kesme kriterinin modellenmesi için C++ programında bir DLL dosyası yazılıp 3DEC programına yerleştirilmiştir. Daha sonra, süreksizliklerin dikey ve kesme deformasyon davranışları, sayısal olarak oluşturulan bir direk kesme modeli kullanılarak Barton-Bandis makaslama dayanım kriterinin ampirik sonuçları ile doğrulanmıştır.Barton-Bandis kesme dayanımı kriterini esas alan üç boyutlu basit bir kaya şevi 3DEC'de modellenmiştir. Şev modelinde ilk olarak Mohr-Coulomb yenilme kriteri kullanılmıştır. Ardından, yeni geliştirilen model kullanılarak, süreksizlik yüzey özelliklerinin kesme dayanımı üzerinde etkisi şev sorununa tanıtılmıştır.Geliştirilen modelin uygulanabilirliği, Türkiye Kömür İşletmeleri (TKİ) nin üç deüişik açık ocağında gerçek heyelan verileri ile doğrulanmştır. Bunlar, Orhaneli Linyitleri İşletmesi (BLİ) ? iki heyelan ve Çan Linyitleri İşletmesi (ÇLİ) açık linyit ocaklarından değişik üç tane büyük ölçekli gerçek modellerle doğrulanmıştır. Kullanıcıya pürüzlülük katsayısı ve yüzey basınç dayanımı gibi önemli süreksizlik yüzey özelliklerini kullanma imkanı veren yeni geliştirilen model seçeneği ile alınan sonuçlar, Mohr-Coulomb yenilme kriteri kullanılarak elde edilen önceki sonuçlar ile uyumlu bulunmuştur. Shear strength characterization of discontinuities is an important concept for slope design in discontinuous rocks. This study presents the development of a methodology for implementing Barton-Bandis empirical shear strength failure criterion in three dimensional distinct element code, 3DEC, and verification of this methodology.Normal and shear deformation characteristics of discontinuities and their relations to the discontinuity surface characteristics have been reviewed in detail.First, a C++ dynamic link library (DLL) file was coded and embedded into 3DEC for modelling the Barton-Bandis shear strength criterion. Then, a numerically developed direct shear test model was used to verify the normal and shear deformation behaviour with respect to empirical results of the Barton-Bandis shear strength criterion.A three dimensional simple discontinuous rock slope was modelled in 3DEC based on Barton-Bandis shear strength criterion. The slope model was first utilized by Mohr-Coulomb failure criterion. Then, with the use of the new model developed here, the effects of the discontinuity surface properties on shear strength were introduced to the slope problem.Applicability of the developed model was verified by three large scale real case studies from different open pit lignite mines of Turkish Coal Enterprises (TKİ), namely Bursa Lignites Establishment (BLİ) ? 2 cases and Çan Lignite Establishment (ÇLİ). The results with the new model option, which allows users to use important discontinuity surface properties like joint roughness coefficient and joint wall compressive strength, compared well with results of previous studies using Mohr-Coulomb failure criterion. 225

Şev duraylılığı, jeoteknik mühendisliğinde çok önemli bir konudur. Analiz sonuçlarını doğrudan etkileyecek olan girdi parametreleri hassas ve kesin şekilde tespit edilmelidir. Saha çalışmaları, laboratuvar deneyleri ve geriye dönük analizler, girdi değişkenlerinin tespitinde önemli rol oynamaktadır.Bu çalışma, Elbistan Çöllolar linyit madeninde şev duraylılığı analizlerini sunmaktadır. Jeoteknik sondajlardan alınan örselenmemiş numuneler zemin mekaniği deneylerine tatbik edilmiştir. Temel girdi değişkenleri, kohezyon ve içsel sürtünme açıları laboratuvar deneylerince tespit edilmiş, geriye dönük analiz çalışmaları ile bulunan değerler ile karşılaştırılmıştır. Girdi değerleri bu şekilde tespit edilmiştir.Tasarım değişkenleri tespit edildikten sonra, şev duraylılık analizi ve tasarımı safhasına geçilmiştir. Analizler, havzada Elbistan Çöllolar linyit madeninde ve geçici şevleri kapsamaktadır. Yerltı suyunun duraylılık üzerindeki etkileri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş ve en yüksek güvenli şev açıları değişen yer altı su durumlarına göre tespit edilmiştir. Denge sınırı analizleri için Rocscience SLIDE yazılımı, sonlu farklar analizi için üç boyutta analiz gerçekleştirebilen Itasca FLAC3D yazılımı kullanılmıştır. Analizlerde güvenlik katsayısı hesaplamaları denge sınırı analiz yöntemleri kullanılarak dairesel ve kompozit kayma durumlarında ve sonlu farklar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Makaslama dayanımı azaltma yöntemi, sonlu farklar yöntemi ile analizde kullanılmış, denge sınırı yöntemleri ile karşılaştırma gerçekleştirilmiştir. Sonlu farklar yöntemi ile tespit edilen kayma düzlemleri denge sınırı yöntemlerine uygulanmış, bu analizlerde denge sınırı yöntemi daha düşük güvenlik katsayısı değerleri vermiştir. Slope stability is an important aspect of geotechnical engineering. Input parameters for the analysis are the governing factors and they must be determined accurately and precisely. Field investigations, laboratory testing and back analyses are vital instruments for the input parameters.This study presents the results of slope stability analysis for the soil slopes at Elbistan-Çöllolar lignite mine. After executing the drilling programme, samples taken from the drilling work, delivered to soil mechanics laboratory for testing. The basic input parameters, namely cohesion and friction angle determined at soil mechanics laboratory were compared to the parameters obtained from back analysis of a large scale slope failure. Input parameters for the analysis are determined by this way.After determining the input parameters, slope stability analyses were carried out both for the permanent and temporary slopes in Afşin-Elbistan lignite basin, Çöllolar sector. The effect of ground water on the stability of slopes was investigated in detail and maximum safe slope angles were determined for different water levels. For limit equilibrium analysis, Rocscience SLIDE software, for finite difference analysis in 3-D, Itasca FLAC3D was used. In the limit equilibrium analyses both circular and composite failures were considered. Shear strength reduction method is used for the finite difference method. The results between limit equilibrium and 3-D finite difference methods were compared. When the failure surfaces obtained from the finite difference analyses were imposed to limit equilibrium analysis, computations are resulted in lower factor of safety values for limit equilibrium analysis. 142

ÖZZAYIF KAYALARDA AÇILAN TÜNELLERDE ÇİMENTOLUKAYA SAPLAMASI TASARIMI İÇİN ELASTO- PLASTİKANALİTİK BİR MODEL GELİŞTİRİLMESİRangsaz Osgoui, RezaDoktora, Maden Mühendisliği BölümüTez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal KarpuzOcak 2007, 223 SayfaBu tezde sunulan analiz; ampirik ve analitik metodlara dayanarak çimentolu kayasaplama tasarımı için bir metodoloji sağlamaktadır. Bu nedenle tezin ana amaçları;zayıf-çok zayıf kaya kütlelerini pratik anlamda daha iyi nitelendirmek, tahkimatbasıncını daha iyi tahmin etmek ve bu tip kaya kütlelerinde açılan tünellerdeçimentolu kaya saplamalarının tasarımı için elastik-plastik çözümsel bir modelgeliştirmektir.Zayıf-çok zayıf kaya kütlelerinde JDİ (Jeolojik Dayanım İndeksi)'ninuygulanabilirliğini geliştirmek için Kırılmış Kaya Yapısı (KYP), Yapısal Puanlama(YP), ve Sağlam Korot Verimi (SKV) parametreleri kullanılarak bazı değişikliklerönerilmiş ve JDİ modifiye edilmiştir. Kaya yükü yüksekliği kavramı ve ModifiyeJDİ uygulanarak tahkimat basıncını hesaplamak için bir yaklaşım geliştirilmiştir.Bu yaklaşımın ana avantajı, sıkışmış zemin ve anizotropik gerilme durumlarındauygulanabilir olmasıdır. Önerilen tahkimat basıncı denklemini ayarlamak içinsayısal modelleme çalışmaları yapılmıştır.Konverjans İndirgeme yaklaşımı göz önüne alınarak; Hoek-Brown yenilmekriterinin son durumu esas alınarak, daha etkin çimentolu kaya saplama tasarımınıyapabilmek için bir elastik-plastik model geliştirilmiştir. Ampirik yaklaşım veelastik-plastik çözüm arasında sağlanan bu bağlantı aracılığı ile, daha gerçekçi vedaha uygun kaya saplama tasarımına ulaşmak mümkün olabilmektedir. Böylelikle,konverjans indirgeme yaklaşımındaki tekrar tasarım işlemi ihtiyacı ortadankalkmaktadır. Önerilen elastik-plastik çözümün sonuçları, FLAC2D kullanarakbulunan sayısal model sonuçları ile karşılaştırılmış ve kabul edilebilir bir uyuşmagözlemlenmiştir. Ayrıca geliştirilen metodoloji, Türkiye'de pratik bir durumda dauygulanmıştır.Anahtar Kelimeler: Elasik-Plastik Çözüm, Çimentolu Kaya SaplamaTasarımı, Zayıf Kaya Kütlesi, Tahkimat Basıncı, Tünelcilik. ABSTRACTDEVELOPMENT OF AN ELASTO-PLASTIC ANALYTICALMODEL FOR DESIGN OF GROUTED ROCK BOLTS INTUNNELS WITH PARTICULAR REFERENCE TO POORROCK MASSESRangsaz Osgoui, RezaPh.D., Department of Mining EngineeringSupervisor: Prof. Dr. Celal KarpuzJanuary, 2007, 223 PagesThe analysis presented in this thesis provides a methodology for grouted boltsdesign, based on empirical and analytical methods. Hence, the main objectives ofthis thesis are to offer practical means for better characterisation of poor to verypoor rock masses, to better predict support pressure, and to develop an elasto-plastic analytical model for design of grouted bolts in tunnels excavated in suchrock masses.To improve the applicability of the GSI (Geological Strength Index) in poor to verypoor rock masses, using Broken Domain Structure (BSTR), Structure Rating (SR),and Intact Core Recovery (ICR), some modifications have been offered, resultingin the Modified-GSI. Applying rock-load height concept and Modified-GSI, anapproach to estimate support pressure has been developed. The main advantage ofthis approach is its applicability in squeezing ground and anisotropic stressconditions. Numerical modelling was carried out in order to adjust the proposedsupport pressure equation.Considering convergence reduction approach, an elasto-plastic model based on thelatest version of Hoek- Brown failure criterion has been developed for a moreeffective and practical grouted bolt design. The link between empirical approachand elasto-plastic solution makes it possible to reach more realistic and appropriatebolting pattern design. In this way, the need for the redesign procedure in theconvergence reduction approach is eliminated. The results of the proposed elastic-plastic solution have been compared with a numerical model using FLAC2D, and areasonable agreement was observed. The practical application of the developedmethodology is depicted by an analysis of a case study in Turkey.Keywords: Elasto-Plastic Solution, Grouted Rock Bolt Design, Poor RockMasses, Support Pressure, Tunnelling. 250

Bu çalısma, ?Gelismis Birinci Derece kinci Moment (GBDM)? güvenilirlikyöntemine dayanarak, sevlerde düzlemsel ve kama tipi yenilmelerin olasılıksalmodellemesine göre sonuçlarını sunmaktadır. Olasılıksal modeliningelistirilmesinde, her iki yenilme tipinde de, dogrusal Coulomb ve dogrusal olmayanBarton-Bandis olmak üzere iki farklı yenilme yaklasımı kullanılmıstır.GBDM metodunun tekrarlayıcı yapısından ötürü, hesaplamaları yapabilmekiçin analiz yapan hesap çizelgeleri gelistirilmistir. Gelistirilen hesap çizelgeleri?Plane Slope Analyzer (PSA) ve ?Wedge Slope Analyzer (WSA)? olarakadlandırılmıstır.Gelistirilen olasılıksal modeller ve onların hesap çizelgeleri, yeraltı suseviyesi, sev yüksekligi, kohezyon, sürtünme açısı ve çatlak duvarı basma dayanımdirenci (JCS) gibi kaya ve sev degiskenlerinin etkisi, bunların güvenilirlik indeksiüzerindeki dagılım tipleri ve sev yenilme olasılıgı incelenerek dogrulanmıstır.viiBu çalısmada, degisik olasılık dagılımları kullanılmıs ve bunların normalolmayan degiskenlerinin esdeger normal olanlara ters dönüsüm formülleri degelistirilmistir.Buna ek olarak, kama tipi yenilme yaklasımı durumu da sistem güvenilirlikyaklasımı ile modellenmis ve sonra geleneksel sev yenilme olasılıgı ilekarsılastırılmıstır.Anahtar Kelimeler: Düzlemsel Yenilme, Kama Tipi Yenilme, Gelismis BirinciDerece kinci Moment (GBDM) Yöntemi, Güvenilirlik ndeksi, Sev YenilmeOlasılıgı, Sistem Güvenilirligi. This study presents the results of probabilistic modeling of plane and wedgetypes of slope failures, based on the ?Advance First Order Second Moment(AFOSM)? reliability method. In both of those failure types, two different failurecriteria namely, Coulomb linear and Barton Bandis non-linear failure criteria areutilized in the development of the probabilistic models.Due to the iterative nature of the AFOSM method, analyzing spreadsheetshave been developed in order to carry out the computations. The developedspreadsheets are called ?Plane Slope Analyzer (PSA)? and ?Wedge Slope Analyzer(WSA)?.The developed probabilistic models and their spreadsheets are verified byinvestigating the affect of rock and slope parameters such as, ground water level,slope height, cohesion, friction angle, and joint wall compressive strength (JCS) andvtheir distribution types on the reliability index (), and probability of slope failure(PF).In this study, different probability distributions are used and the inversetransformation formulas of their non-normal variates to their equivalent normal onesare developed as well.In addition, the wedge failure case is also modeled by using systemreliability approach and then the results of conventional probability of failure andthe system reliability approach are compared.Keywords: Plane Failure, Wedge Failure, Advance First Order Second Moment(AFOSM) Method, Reliability Index, Probability of Slope Failure, SystemReliability. 162

Bolu Tüneli'nin Elmalık tarafında tamamlanmış olan bölümü, 1999 Düzce depremindegöçmüştür. Göçen kısmı geçmek için, yeni bir güzergah belirlenmiştir. Yeni güzergahınzayıf - çok zayıf kayaçlardan geçen ve fay kili ile kesişen, iki portal ve çift tübü içeren, 474metresi Elmalık tarafından kazılmıştır. Bu çalışmada yeni güzergahın Elmalık tarafı içinkaya kütlelerinin özellikleri ve tahkimat sınıfları belirlenmiştir. Ardından, tünel kazısısırasında geçici ve kalıcı tahkimat üzerinde oluşan deformasyonlar hassas biçimde ölçülmüşve kaydedilmiştir. Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi'ne (YATAY) göre belirlenmiş olantahkimat özellikleri sayısal RockSupport programıyla iki boyutlu deformasyon sınırlama(convergence confinement) yöntemiyle incelenmiştir.Bu çalışmanın sonucuna göre, zayıf zemin tünelciliğinde, birincil tahkimatın yerleştilmesüresi olabildiğince kısa tutulmalıdır. Ayrıca; süren, ayna serpmesi ve geçici taban gibigeçici tahkimat önlemlerinin kalıcı tahkimat yerleştirilmesinden önce oluşandeformasyonların kontrolünde önemli bir rolü vardır. Geçici tahkimat kullanılarak kalıcıtahkimatın yüklenmesinin ve dolayısı ile kazının nihai deformasyonun, önemi orandaazaltılabileceği bulunmuştur. Her ne kadar YATAY felsefesi ile çelişiyor da olsa, zayıfzemin tünellerinde uzun vadeli deformasyonların önlenmesi için rijit tahkimat uygulanmasıgerekli bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: Bolu Tünelleri, tünelcilik, NATM, YATAY, zayıf kayaç A completed part of the Bolu Tunnel at Elmalık side collapsed during the 1999 Düzceearthquake. In order to by-pass the collapsed section, a new tunnel route was determined.474 meters of the new route, including two portals and double tubing, crossed through theweak to very weak rock units with intersecting fault gouge, excavated from Elmalık side. Inthis study, the characteristics of the rock masses and support classes are determined for newroute of the Elmalik Side. Then, during the tunnel excavation, the deformations of temporaryand permanent support systems were precisely measured and recorded. The support systemproperties as determined from NATM were analyzed by two dimensional convergenceconfinement method using the numerical RocSupport software.As a result of this study, for weak ground tunneling, duration of primary support installationshould be kept at minimum. Besides that, temporary support measures such as forepoling,face sealing and temporary invert have an important role in controlling deformations beforethe primary support installation. With the application of temporary supports, loading on thepermanent support, and hence the final deformation of the excavation, was found to bereduced significantly. Application of rigid lining was found to be necessary in order toprevent long-term deformations in weak ground tunnels, even though it is contradictory tothe NATM philosophy.Keywords: Bolu Tunnels, tunneling, NATM, weak rock, RockSupport 211

oz UYDU GÖRÜNTÜSÜNDEN ÇÎZGÎSELLÎKLERİN BELİRLENMESİNE VE DEĞERLENDİRMESİNE DAİR BİR YÖNTEM Kocal, Arman Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Yardımcı Tez Yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. H. Şebnem Düzgün Temmuz 2004, 122 sayfa Jeoteknik ile ilgili mühendislik uygulamalarında süreksizliklerin hem tasarım hemde işletme aşamasında büyük önemi vardır. Fakat geleneksel yöntemlerle süreksizliklerin belirlenmesi zaman alıcı olabilir ve ekonomik olmayabilir. Bu tezde, Uzaktan Algılama (UA) uygulamaları ile süreksizliklerin otomatik ve doğru olarak belirlenmesine için bir yöntem geliştirilmesine dair çalışmaların sonuçları sunulmuştur. Süreksizliklerin belirlenmesinde yüksek çözünürlüklü uydu görüntüsüne kaya süreksizliklerini belirlemek için otomatik çizgisellik analizi uygulanmıştır. Çalışma sahası olarak Türkiye, Ankara, Gölbaşı andezit ocakları sahası seçilmiştir. Yüksek çözünürlüklü veri olarak 1 metre çözünürlüklü 8-bit Dconos Precision Plus ortorektifiye görüntü kullanılmıştır. Otomatik çizgisellik ayıklama işlemi PCI Geomatica v8.2 programında LINE seçeneği kullamlarak gerçekleştirilmiştir. LTNE opsiyonunun en uygun değişkenlerini belirlemek için doğruluk analizi yapılmıştır. Sonuca referans olması için 4 ana yönde (K-G, D-B, KD-GB, KB-GD) yönlü filtre kullanarak el ile çizgisellik haritası oluşturmak en uygun yol olarak belirlenmiştir. viEl ile ve otomatik olarak oluşturulan çizgisellik haritalarını karşılaştırmak için j ava ortamında LINECOMP adlı program kodlanmıştır. Yazılan kodla, yer ve uzunluk esaslı doğruluk analizi yapılmıştır. Doğruluk analizinden sonra LINE opsiyonunun en uygun değişkenleri çalışma sahası için belirlenmiştir. Bunların yanında, çalışma sahasında yürütülen arazi çalışmaları da dikkate alınmıştır. Anahtar kelimeler: Uzaktan Algılama (UA), Yüksek Çözünürlüklü Uydu Görüntüsü, Otomatik Çizgisellik Analizi, Doğruluk Analizi vıı ABSTRACT A METHODOLOGY FOR DETECTION AND EVALUATION AND LINEAMENTS FROM SATELLITE IMAGERY Kocal, Arman M.Sc, Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz Co-supervisor: Assist. Prof. Dr. H. Şebnem Düzgün June 2004, 122 pages The discontinuities play an important role both in design and development stages of many geotechnical engineering projects. Because of that considerable time and capital should be spent to determine discontinuity sets by conventional methods. This thesis present the results of the studies associated with the application of the Remote Sensing (RS) and the development of a methodology in accurately and automatically detecting the discontinuity sets. For detection of the discontinuities, automatic lineament analysis is performed by using high resolution satellite imagery for identification of rock discontinuities. The study area is selected as an Andesite quarry area in Gölbaşı, Ankara, Turkey. For the high resolution data 8-bit Ikonos Precision Plus with 1 meter resolution orthorectified image is used. The automatic lineament extraction process is carried out with LINE module of PCI Geomatica v8.2. In order to determine the most accurate parameters of LINE, an accuracy assessment is carried out. To be the reference of the output, manual lineament extraction with directional ivfiltering in four principal directions (N-S, E-W, NE-SW, NW-SE) is found to be the most suitable method. For the comparison of automatic lineament extraction and manual lineament extraction processes, LINECOMP program is coded in Java environment. With the written code, a location and length based accuracy assessment is carried out. After the accuracy assesssment, final parameters of automatically extracted lineaments for rock discontinuity mapping for the study area are determined. Besides these, field studies carried out in the study area are also taken into consideration. Key words: Remote Sensing (RS), High Resolution Satellite Image, Automatic Lineament Analysis, Accuracy Assessment 142

oz SUREKSIZLERDEKI YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN VE ANIZOTROPININ MAKASLAMA DAYANIMINA ETKİSİ Denli, Alper Kaan Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Ortak tez yöneticisi: Yrd. Doç. Dr. H. Şebnem Düzgün Mayıs 2004, 109 sayfa Süreksizlik yüzeyleri genellikle yüzey pürüzlülüğü olarak tanımladığımız ondülasyonlardan oluşur. Yüzey pürüzlülüğünün, süreksizliklerin makaslama dayanımına ve davranışına etkisi bilinmektedir. Ancak yüzey pürüzlülüğünün etkisi makaslama yönü değiştiği zaman aynı olmayacaktır. Bu etki makaslama dayanımının makaslama yönüne bağlı olarak değişmesine neden olur. Bu tezde yüzey pürüzlülüğünün ve anizotropinin makaslama dayanımına etkisini incelemek amacıyla deneysel çalışma yapılmıştır. Bu amaçla, model malzemesi kullanılarak süreksizlik örnekleri hazırlandı ve makaslama deneyleri farklı normal gerilim seviyelerinde ve farklı makaslama yönlerinde yapıldı. Anahtar Kelimeler: Süreksizlik, Yüzey pürüzlülüğü, Makaslama dayanımı, Anizotropi ABSTRACT EFFECT OF DISCONTINUITY ROUGHNESS AND ANISOTROPY ON SHEAR STRENGTH Denli, Alper Kaan M.S., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz Co-supervisor: Assist. Prof. Dr. H. Şebnem Düzgün May 2004, 109 pages Discontinuity surfaces generally consist of undulations termed as roughness. It is well known that surface roughness plays an important role on the shear strength and shear behavior of discontinuities. However, the effect of roughness will not be the same when the direction of shearing changes. This effect causes variation of shear strength with shearing direction or in other words anisotropy on shear strength. In this thesis, an experimental study was performed to investigate the effect of roughness and anisotropy on shear strength. For this purpose, joint samples were prepared using a model material and direct shear tests were conducted at different normal stress levels and shearing directions. Key Words: Discontinuity, Roughness, Shear strength, Anisotropy 127

oz YERALTI KÖMÜR OCAĞININ İŞGÜVENLİĞ1 ANALİZİNDE RİSK TAYİNİ YAKLAŞIMI San, Mehmet Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Ortak Tez Yöneticisi: Doç. Dr. A. Sevtap Selçuk Eylül 2002, 192 sayfa Bazı ocaklarında modern işletim yöntemlerine geçilmesine rağmen, madenlerde meydana gelen iş kazaları ülkemizde can kayıplarına ve son derece yüksek ekonomik zararlara neden olmaktadır. Bundan kaynaklanacak risklerin belirlenmesi, değerlendirilmesi, kontrol edilmesi veya tamamen giderilmesine yönelik çalışmalara gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye'de bulunan iki yeraltı kömür ocağına ait risklerin profillerinin çıkarılması için bir risk tayini yaklaşımı ele alınmıştır. GLİ-Tunçbilek ve ELİ-Eynez ocaklarına ait son yedi yıllık kaza verisi çalışmaya esas teşkil etmiştir. Burada, kaza verilerinin istatistiksel ön bir analizi yapılarak, ocaktaki en tehlikeli yerler, kaza türleri, kazalının sanat kolu, etkilenen uzuv ve kazalının yaş aralığı tesbit edilmiştir. Türkiye ve dünya kömür üretiminde söz sahibi ülkelerin iş güvenliği değerleri farklı ölçekler kullanılarak grafikler yardımıyla karşılaştırılmıştır. Bir risk analiz metodolojisi geliştirilmiş ve iki vyeraltı kömür ocağında uygulanmıştır. Risk denkleminde sıklık ve şiddet şeklinde temsil edilen iki değişkene ait uygun ölçekler ortaya konarak kaza verisindeki her bir değişken için risk matrisleri oluşturulmuştur. Çalışmada, olasılık temelli bir yaklaşım iki ocak için niteliksel bir risk ölçeğinin oluşturulmasında benimsenmiştir. Bu amaçla, risk formülündeki her bir değişkenin alabileceği aralık değerlerini belirleyecek uygun olasılık dağılımları kaza verisine uygulanmıştır. Kaza sayısını modelleyen Poisson ve olay sonucu ortaya çıkacak gün kayıplarını modelleyen lognormal, simulasyon yardımıyla birleştirilerek yeni dağılıma ait kumulatif grafiğinden uygun risk seviyeleri oluşturulmuştur. İleride meydana gelecek olayların tahmin edilmesinde istatistikte yaygın olarak kullanılan çok değişkenli doğrusal regrasyon (MLR) ve zaman serisi (TS) yönteminden faydalanılmıştır. MLR modeli, kazalar ve bunların oluşumunda etken olan dört değişken arasındaki ilişkiyi açıklamaktadır. TS modeli ise ileride olması beklenen kaza sayılarının hesaplanmasında kullanılabilecek uygun bir araçtır. İki model de bu açıdan başarılıdır ve ileride meydana gelecek risklerin büyüklükleri her iki tekniğin sonuçlarına göre belirlenebilir. Sigorta çalışması için uygun kriterler belirlenmiş ve iki ocağın mekanize panolarına ait hasar-prim dağılım hesaplamaları detaylandırılmıştır. Son olarak, kabul edilemez risklerin yönetimine dair birkaç farklı alternatif önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yeraltı Kömür Madenciliği, Kaza Analizi, Olasılık Dağılımı, Çoklu Doğrusal Regrasyon, Zaman Serisi Analizi, Risk Yönetimi, Sigorta. vı ABSTRACT RISK ASSESSMENT APPROACH ON UNDERGROUND COAL MINE SAFETY ANALYSIS San, Mehmet Ph.D., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz Co-Supervisor: Assoc. Prof. Dr. A. Sevtap Selçuk September 2002, 192 pages Although modern underground mining methods are introduced, every year mine accidents in Turkey cause a vast amount of economical losses as well as the lives. Risks due to accidents have to be identified, evaluated and controlled or eliminated by proper techniques. In this study, a risk assessment approach will be taken into consideration based on the evaluation of the risk profiles of two underground coal mines in Turkey. Historical data of last seven years in GLI- Tuncbilek mine and ELI-Eynez mine constitutes the database of the study. Here, historical accident records are statistically analyzed and most dangerous accident locations, types of accident, job category of injured, part of body affected and age interval of injured are determined. A comparative study on the basic safety performance values of coal industry in Turkey and some other major countries are illustrated graphically for different measures. A risk analysis methodology is mdeveloped and implemented on two underground coal mines. For each variable in the accident data, related risk matrices are constructed by setting proper scales for two components in a risk formula namely frequency and severity. A probabilistic approach has been applied in the study towards the determination of a quantitative risk scale for two underground coalmines. For this purpose, two suitable probability distributions are fitted to the accident data to estimate possible ranges of each component in the risk formulation. Poisson distribution modeling the number of accidents and lognormal distribution modeling the number of days lost from work as a consequence are simply combined by simulation in order to construct proper risk levels referring to the final cumulative distribution. Prediction of future occurrences in the accidents is achieved by means of employing two common statistical techniques namely multiple linear regression (MLR) and time series (TS) analysis. MLR model explains the functional relationship between number of accidents and four independent variables effective in occurrence of the event. TS model is a useful tool in the forecasting of expected accidents in the future. Both models are successful in this regard and risk levels in the following years can be established according to results of both techniques. Characteristics and necessary criteria for the insurance have been established and loss-premium calculations have been detailed for two mines mechanized panels. Finally, several alternatives to manage the unacceptable risks are proposed. Keywords: Underground Coal Mining, Accident Analysis, Probability Distribution, Multiple Linear Regression, Time Series Analysis, Risk Management, Insurance. IV 209

oz DİREKT RİPERLEME, ÖZGÜL ENERJİ KAVRAMI VE SAYISAL MODELLEME'YE DAYALI RİPERLENEBİLİRLİK TAHMİN YÖNTEMİ Başarır, Hakan Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Eylül 2002, 174 Sayfa Bu tezde, direkt riperleme çalışmalarına, indirekt riperlenebilirlik sınıflama yöntemlerine ve özgül enerji kavramına dayanan yeni bir riperlenebilirlik tahmin yönteminin geliştirilmesi tanımlanmaktadır. Öncelikle riperlenebilirlik tahmin yöntemleri gözden geçirilmiş ve tartışılmıştır. Türkiye Kömür İşletmeleri (TKİ) ve Sivas Kangal Linyit İşletmelerinde (SKL) detaylı arazi çalışmaları ve ayrıca ODTÜ Maden Mühendisliği Bölümü Kaya Mekaniği Laboratuvarında laboratuvar araştırmaları gerçekleştirilmiştir. ISRM (Uluslararası Kaya Mekaniği Derneği) tarafından önerilen yöntemlere uygun olarak kaya kütle tanımlamaları yapılmış, sismik P-Dalga hızlan ölçülmüş ve kaya malzemesi özellikleri belirlenmiştir. Madenlerdeki riper üretimini bulabilmek, riper mekanizmasını tanımlamak, riper derinliğini ve dolayısıyla riper açısını belirleyebilmek için arazide direkt riperleme çalışmaları yapılmıştır. Direkt riperleme çalışmalarında Caterpillar D8 ve Komatsu D 155 A tipi dozerler kullanılmıştır. Çalışma yapılan sahalardan alman blok numuneler üzerinde özgül enerjilerinibulmak için direkt kesme deneyleri yapılmıştır. Aynı kaya özelliklerinde farklı dozer tipleri için üretimi tahmin etmek ve riperleme mekanizmasını gözlemlemek amacıyla, ayrık elemanlar kodu olan 3DEC programı kullanılmıştır. Sayısal modelden ve arazide Caterpillar D8 dozerden elde edilen üretimler arasında anlamlı ilişkiler bulunmuştur. Geliştirilen puanlamalı yöntemde kaya özellikleri ayrı ayrı puanlamış ve toplam puana gore kayaların riperlenebilirlik sınıflan belirtilmiş, uygun dozer tipi ve üretimi önerilmiştir. Ayrıca, özgül enerji, batma derinliği ve bazı kaya kütle ve malzeme özellikleri arasında ilişkiler kurulmuştur. Sonuç olarak batma derinliğine, farklı kayaç özelliklerine ve kayaların özgül enerjilerine dayanan üç yeni riperlenebilirlik tahmin yöntemi geliştirilmiştir. Önerilen yöntemler varolan riperlenebilirlik tahmin yöntemlerinden pek çok açıdan farklıdırlar, dozer tipini ve üretimini önermesi gibi. Anahtar Kelimeler: Riperlenebilirlik tahmini,direkt riperleme, kaya özellikleri, özgül enerji, sayısal modelleme. vı ABSTRACT RIPPABILITY ASSESSMENT BASED ON `DIRECT RIPPING, SPECIFIC ENERGY CONCEPT AND NUMERICAL MODELLING` Başarır, Hakan Ph. D. Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz September 2002, 174 Pages This thesis describes the development of a new rippability assessment method based on the direct ripping runs, indirect rippability assessment methods, numerical modelling and the specific energy concept. Rippability assessment methods have first been reviewed and discussed. Extensive field and laboratory research programs have been undertaken at Turkish Coal Enterprises (TKİ) Tunçbilek and Sivas Kangal Lignite (SKL) surface coal mines. Rock mass descriptions are made, seismic P-wave velocities are measured and rock material properties are determined in accordance with the ISRM (International Society for Rock Mechanics) Suggested Methods. Direct ripping runs were conducted on each mine, to calculate ripper productions, to observe the failure mechanism of ripper process and to determine the ripper depths and hence breakout angle. In studied panels direct ripping runs were conducted by means of Caterpillar D8N and Komatsu D155A type dozers. Direct cutting tests were conducted on block msamples taken from panels, to determine specific energy. A distinct element code 3 DEC is also used as numerical modeling method, to understand the ripping mechanism, and to forward ripper production for different types of dozers, for the same rock properties. Good relation is established between D8 dozer direct ripping production and ripper production from numerical model. In the developed grading method, rock properties are graded separately and rippability classes of rocks are determined according to the final grade and appropriate dozer types and their productions are also proposed. The relationships between specific energy, depth of penetration and some mass and material properties are established. Finally, three new rippability assessment methods are proposed based on ripper depth of penetration and ripper production, different rock properties and specific energies of rocks. Proposed methods differ from existing rippability assessment methods in many respects, such as dozer types and productions can be estimated. Key words: Rippability assessment, direct ripping, rock properties, specific energy, numerical modeling. IV 174

oz ÇAYIRHAN MADENLERİNDEKİ AYAK TRANSFER İŞEMLERİNDE YÜRÜYEN TAHKİMATLARI TAŞIMA SİSTEMLERİNİN `KESİKLİ OLAY BENZETİŞİMİ` METODUYLA PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ Erdoğan, Hasan Hüseyin Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Celal Karpuz Ortak Tez Yöneticisi : Dr.H. Şebnem Düzgün Aralık 2001, 156 sayfa Tam mekanize yeraltı kömür madenciliğinde, sona eren bir panonun ekipmanlarının yeni bir panoya nakli büyük önem taşır. Bu işlem pahalı olduğu için temel amaç nakil süresini mümkün olduğu kadar düşürmek olmalıdır. Değişken yeraltı şartlarına göre farklı panolar için uygun olan alternatif nakliye metotları vardır. Bu metotlardan her biri, sadece bazı özel durumlar için uygundur Sona eren ve yeni kurulacak olan panonun yeraltı koşullarım da düşünerek, en uygun transfer (demontaj, nakliyat ve montaj) metodunu seçebilmek gerekli nakil zamanım en aza indirebilmek açısından, çok önemlidir. vBu çalışma, OAL ve PARK madenlerinde, ayak transfer işlemlerinde kullanılan yürüyen tahkimatları taşıma sistemlerinin performans analizinde kullanılmak için üretilmiş olan bir benzetişimi sunar. Simulasyon analizi için gerekli veriler; 1991 yılından beri OAL'de yapılmış üç değişik yürüyen tahkimatların taşınması işlemleri ve OAL madeninin özelleştirilmesiyle oluşan PARK madeninde yapılmış olan dört yürüyen tahkimat taşıma işlemlerinden toplanmıştır. En verimli metodu bulmak için, benzetişimde `Kesikli Olay Benzetişimi` modeli ile GPSS(General Purpose System Simulator) kullanılmıştır. Vinç, kulikar ve monoray gibi üç değişik taşıma sisteminin nakliye parametreleri kulllanılarak modelleri oluşturulmuştur. Bu modellerin performanslarını test etmek için (bilgisayar ortamında) deneyler gerçekleştirilmiştir. Modeller üzerinde, bilgisayar ortamında gerçekleştirilen deneylerin sonuçlan daha sonra, mevcut metodlarının performanslarını karşılaştırmada kullanılmıştır. Ayrıca, OAL ve PARK madenlerindeki mevcut ayak söküm metodlarının araştırılması ve benzetişim analiz sonuçlarının derlenmesiyle yeni bir ayak söküm metodu önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Benzetişim, uzunayak, yürüyen tahkimat nakliyatı, ayak sökümü v ABSTRACT PERFORMANCE EVALUATION OF SHIELD SUPPORT TRANSPORTING SYSTEMS DURING FACE TRANSFER OPERATIONS IN ÇAYIRHAN MINES BY DISCRETE EVENT SIMULATION Erdoğan, Hasan Hüseyin M. Sc, Department of Mining Engineering Supervisor : Prof. Dr. Celal Karpuz Co-supervisor: Dr.H.Şebnem Düzgün December 2001, 156 pages The face equipment transfer of an ending coal panel to a new one has a great importance for an underground fully mechanized coal mine. Since the process is expensive, the main purpose has to be to decrease the transfer time as much as possible. There are several transfer methods suitable for different coal panels according to changing underground conditions. Each of these methods is suitable for some special conditions. Choosing the best transfer method for an ending fully mechanized coal panel, depending on existing underground conditions, is very important to be able to minimize the necessary time. mThis thesis presents the simulation that is generated to be used on the performance analysis of shield support transporting systems during face transfer operations in OAL and PARK mines. The data required for simulation analysis are collected from three different shield support transporting operations in OAL mine since 1991 and four shield support transporting operations in Park Holding mine which is converted to a new mine after privatizing of OAL mine. Discrete event simulation model with GPSS(General Purpose System Simulator) is utilised to find the most efficient method. Models of three different transport systems such as winch, coolie-car and monorail are built using transportation parameters. Experiments (on computer environment) are designed to test performance of these models. The results of the experiments are then used to compare the performances of the existing methods. Moreover, a new face dismantling method is proposed by compiling the results of simulation analysis and investigating the existing methods of face dismantling in OAL and PARK mines. Keywords: Simulation, longwall face, shield support transportation, face dismantling IV 156

oz KAYA ŞEVLERİNİN GÜVENİRLİK TEMELLİ TASARIMI Düzgün, H.B. Şebnem Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Ortak Tez Yöneticisi: Prof. Dr. M. Semih Yücemen Haziran 2000, 223 sayfa Güvenli bir şevin tasarımı ya da var olan bir şevin güvenliğinin kontrolü kaya mühendisliğinde önemli ve karmaşık bir problemdir. Karmaşıklığın ana kaynağı sadece olasılık yöntemleriyle incelenebilen ve nicellenebilen belirsizliklerin varlığıdır. Bu çalışmanın temel amacı kaya şevlerinin tasarımı için, uygulamada çalışan mühendislerin de kolayca kullanabileceği güvenirlik temelli bir metod geliştirmektir. Geliştirilmiş Birinci-Mertebe Ikinci-Moment (GBMIM) metodu ve Monte Carlo simulasyon (MCS) yöntemi güvenirlik modelleri olarak seçilmiş ve düzlemsel kayma için uygulanmıştır. Geliştirilen tasarım yönteminde birinci aşama tasarım parametrelerindeki belirsizliklerin modellenmesi ve nicellenmesidir. Burada süreksizliklerin makaslama dayanımı özelliklerindeki belirsizliklerin saptanmasına özel bir önem verilmiştir. Süreksizliklerin arazideki makaslama dayanımı özelliklerine ilişkin belirsizliklerin analizi için birinci-mertebe ikinci-moment yaklaşımı çerçevesinde bir model geliştirilmiştir.Kaya süreksizliklerinin makaslama özelliklerini etkileyen faktörlere ilişkin veri toplamak için geniş bir literatür araştırması yapılmış ve bunun sonucunda da değişik nedenlerden kaynaklanan belirsizlikler, önerilen belirsizlik analizi modelinin gerektirdiği gibi nicellenmiştir. Bu faktörlerin arasında, pürüzlülüğün, boyutun, anizotropinin, suya doygunluğun ve yükleme hızının (yenilme zamanı) etkileri, sadece bu faktörlere ait yeterli veri olduğundan, göz önüne alınmıştır. Veriler düşük normal gerilme düzeylerinde, temiz, dolgusuz süreksizlikler için ayıklanmıştır. Laboratuvar deneylerinden arazideki sürtünme açısının tahmini için, belirsizlik analizi çerçevesinde bir grup düzeltme faktörü ortaya çıkarılmıştır. Bu düzeltme faktörleri, laboratuvarda ölçülen sürtünme katsayısı kullanılarak arazi değerlerinin tahmininde sistematik bir yöntem oluşturmaktadır. Kabul edilebilir şev kayma olasılığının ve güvenirlik indeksinin seçimi için, literatürde önerilen güvenirlik düzeylerinin derlenmesi ve geliştirilen modelin gerçek verilere uygulanması ile bir tasarım kriteri sunulmuştur. Bunlara ek olarak, alternatif şev tasarımlan arasından en iyisinin seçilmesi için, beklenen maliyetin en küçüklenmesine dayanan bir kriter geliştirilmiş ve güvenirlik temelli tasarım yöntemi ile bağdaştınlmıştır. Son olarak, ROCKREL adlı kullanıcı dostu bir yazılım, sayısal hesaplamaları yapmak ve sunulan tasarım formatının pratikte daha kolay uygulanabilmesini sağlamak için geliştirilmiştir. ROCKREL'in olasılık yöntemlerine çok alışık olmayan mühendisleri bu çalışmada önerilen tasarım modelini kullanmaya teşvik edeceği beklenmektedir. Anahtar Kelimeler: Kaya Şevi, Süreksizlik Maksalama Özellikleri, Belirsizlik, Güvenirlik Temelli Tasarım, Gelişmiş Birinci-Mertebe Ikinci-Moment Metodu, Monte Carlo Simulasyonu VI ABSTRACT RELIABILITY-BASED DESIGN OF ROCK SLOPES Düzgün, H.B. Şebnem Ph.D., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz Co-Supervisor: Prof. Dr. M. Semih Yücemen June 2000, 223 pages Design of a safe slope or checking the safety of an existing one is an important and complicated problem in rock engineering. The main source of complication is the existence of uncertainties, which can be analyzed and quantified in a rational way only through probabilistic methods. The basic aim of this study is to develop a reliability-based methodology for the design of rock slopes that can easily be used by the practicing engineers. The advanced first-order second-moment (AFOSM) method and Monte Carlo Simulation (MCS) procedure are adopted as the reliability assessment models and they are implemented for the case of plane failure. The first step of the design methodology developed in this study is the modeling and quantification of uncertainties associated with the design parameters. Here particular emphasis is given on the assessment of uncertainties related to the shear characteristics of rock discontinuities. A model is developed within the framework of first-order second- moment approach to analyze the uncertainties underlying in situ properties of rock discontinuities. mAn extensive literature survey is carried out to compile data on the factors affecting the shear properties of rock discontinuities so that these uncertainties can be quantified as required by the proposed uncertainty analysis model. Among these factors, effects of roughness, size, anisotropy, water saturation and loading rate (time to failure) are taken into account, since sufficient data were only available for them. The data extracted from this literature survey are classified and reprocessed so that it can be utilized by the uncertainty analysis model. The data are then filtered for low normal stress levels of clean unfilled discontinuities. A set of correction factors accounting for these effects is introduced consistent with the uncertainty analysis model. These correction factors provide a systematic way for the use of laboratory measured values in the estimation of in situ rock properties. A design criterion for choosing the acceptable probability of slope failure and reliability index is proposed by compiling the recommended safety levels in the literature and implementing the proposed model to a real life case study. In addition, an expected cost criterion for comparing alternative slope designs and selecting the optimal one is developed and integrated into the reliability-based design methodology. Finally, a user friendly software called ROCKREL is developed to carry out the numerical computations and to make the proposed design format more practical. It is expected that ROCKREL will encourage and provide an opportunity for the implementation of the probabilistic techniques by engineers who are not too familiar with the probabilistic methods. Key Words: Rock Slope, Discontinuity Shear Properties, Uncertainty, Reliability- Based Design, Advanced First-Order Second-Moment Method, Monte Carlo Simulation IV 'Su IfİMEKÖ?METİM 10 Ji ` ?` ? 223

ÖZ YÜZEY TANELİ ELMASLI KAROT SONDAJLARINDA OPERASYON PARAMETRELERİ VE KAYA ÖZELLİKLERİNİN DELİNEBİLİRLİĞE ETKİSİ Akün, M.Ertan Doktora, Maden Mühendisliği Tez Yöneticisi: Prof.Dr. Celal Karpuz EYLÜL 1997, 251 sayfa Bu tez, MTA'nın altı yıllık elmaslı karotlu sondaj çalışmaları kapsamında, belirli bir yöntem içerisinde yoğun olarak uygulanan arazi çalışmalarıyla toplanan çok miktarda veriyi içermektedir. Arazide derlenen bu veriler laboratuvar analizleriyle desteklenmiş ve elmaslı karotlu sondajlarda, işlem değişkenleri ve kaya özelliklerinin delinebilirliğe etkisi üzerinde yoğunlaşılmıştır. En önemli işlem değişkenleri (matkap yükü, matkap devri, dolaşım hacmi) ve kaya özellikleri (tek eksenli basınç mukavemeti, kaya kalite değeri, süreksizlik sıklığı, kuvars miktarı) detaylı olarak incelenmiş ve tüm bu değişkenlerin delinebilirlikle ilişkileri araştırılmış ve anlamlı ilişkiler saptanmıştır. Matkap yükü ve matkap dönme hızının, ilerleme hızlan üzerindeki ortak etkisinin önemini vurgulamak amacıyla, üç boyutlu çizimler VIyapılmış, farklı kayalar için optimum değişken aralıkları ile ilerleme hızları önerilmiştir. İşlem değişkenleri kullanılarak ek bağımlı değişkenler elde edilmiş ve analizlere dahil edilmiştir. Elmas-kaya kontağındaki etken gerilmeler hesaplanarak ilerleme hızlarıyla ilişkileri belirlenmiştir.Özgül kesme derinlikleri irdelenmiş ve delinebilirlikle ilişkilendirilmiştir.Oluşan torklar kullanılarak kaya özgül enerji değerleri saptanmış ve delinebilirlikle ilişkilendirilmiştir. Göreceli derin kuyularda (1000-2000m), basınç kayıplarının ve ilerleme hızlarının etkisi araştırılarak bir kritik etkili derinlik kavramı geliştirilmiştir. Matkap ömürleri ve matkap aşınmaları yoğun olarak değerlendirilmiş ve elmas ağırlık (karat) kayıpları gözönüne alınarak ilerleme hızı-matkap ömrü ve ilrleme hızı-kuvars miktarı ilişkileri bulunmuştur. İlerleme hızlarıyla gözlemlenen tüm değişkenler ayrı ayrı ilişkilendirildikten sonra, bu bağımsız değişkenler çoklu regresyon analizine tabi tutulmuş ve böylece her farklı kaya birimi için delinebilirlik eşitlikleri sunulmuştur. vuBazı bölgelerde karotsuz döner sondaj çalışmalarının incelenmesiyle, kaya matkapları ve yüzey taneli elmaslı karot matkapları karşılaştırılmıştır. Bazı sahalar için, benzer karşılaştırmalar emprenye ve yüzey taneli elmaslı karot matkapları için de gerçekleştirilmiştir. Anahtar sözcükler: Elmaslı sondaj, ilerleme hızı, işlem değişkenleri, kaya özellikleri,matkap aşınması. vıu ABSTRACT EFFECT OF OPERATIONAL PARAMETERS AND ROCK PROPERTIES ON DRILLABILITY IN SURFACE SET DIAMOND CORE DRILLING Akün, M.Ertan Ph. D., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz SEPTEMBER 1997, 251 pages This thesis presents the results of extensive field monitoring studies, covering six years of MTA' s drilling activities, amounting to 45000 meters of drilling. The collected data are incorporated with laboratory analyses and studies are intensified on the effect of operational parameters and rock properties on drillability in surface set diamond core drilling. The most important operational parameters (bit load, bit rotation, circulation volume) and rock properties (uniaxial compressive strength, rock quality designation, discontinuity frequency, quartz content, etc.) were studied to arrive at conclusions. Their individual relations to penetration 111rates were determined and good correlations were established. To emphasize the combined effect of bit rotation and bit load on penetration rates, three dimensional plots were constructed and optimum parameter ranges and expected penetration rates were suggested for different rock types. Additional parameters have also been derived from the main parameters and included in the analyses. In this respect, the active stresses at the diamond-rock contact were calculated, giving emphasis to rock failure phenomena, and the penetration rate relations were determined. Specific depths of cut were also studied and their relations with penetration rates were forwarded. The specific energy values were also evaluated, and by incorporating the torques produced, correlations were made regarding penetration rates. In deep wells(1000-2000m), the effects of penetration rate and pressure loss were evaluated and a critical effective depth concept was introduced. Bit lives and bit wear phenomena were extensively evaluated and the results incorporated with penetration rate-bit life, penetration rate-quartz content relations were determined, giving emphasis to carat losses per meter. Having accomplished separate correlations of all the monitored parameters regarding penetration rates, these independent variables were put together in multiple regression analyses and hence a general drillability equation is developed for all rock types. Thus, for different rocks, optimum parameters and expected penetration rates are suggested. IVHaving monitored conventional rotary drilling at some areas, comparisons were done between rock bits and surface set diamond bits. Similar comparisons were possible at some locations between surface set and impregnated diamond bits as well. Keywords: Diamond drilling, penetration rate, operation parameters, rock properties, bit wear. 251

ÖZ BİLGİSAYARA DAYALI BİR İZLEME SİSTEMİNİN GELİŞTİRİLMESİ VE ELEKTRİKLİ EKSKAVATÖRLERİN İZLENMESİNDE KULLANIMI Hindistan, Mehmet Ali Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Kasım 1997, 139 sayfa Son yıllarda madencilik alanındaki gelişmeler bu endüstriyi kaim örtü tabakaları altındaki kömür ve linyit yataklarının ekonomik olarak açık ocak yöntemleri ile işletilmesine doğru yönlendirmiştir. Bir açık ocak işletmesinde yapılması gereken, saha hazırlıkları, kazı, yükleme, taşıma gibi ana faaliyetler bir bütün olarak düşünülmektedir. Bu nedenle, kazı ekipmanın bunlardan bağımsız seçimi iyi bir uygulama olmamakla birlikte uygun kazıcının seçimi oldukça önemlidir. Kazının kazı makinası ile kaya kütlesi arasındaki bir etkileşim sonucunda gerçekleştiği bilindiğinde, kazılabilirlik hem makinanın ve hem de kazılan malzemenin özelliklerini içine alacak şekilde düşünülmelidir. Bu araştırmada, elektrikli ekskavatörlerin izlenmesi yöntemiyle makina ile kazılan malzeme arasındaki etkileşimin kazı zorluğu şeklinde belirlenmesi amaçlanmıştır. İzleme çalışmalarından elde edilen sonuçlar, ekskavatörlerin iş yeteneklerinin farklı çalışma değişkenleri ile ilişkilendirilmesi ve böylece malzemenin kazı zorluğunu tanımlayan sayısal bir görgül (ampirik) ölçütün çıkarılması amacıyla değerlendirilmiştir.Sağlayacağı avantajlar dikkate alınarak, bilgisayara dayalı bir izleme sistemi geliştirilmiş ve elektrikli ekskavatörlerin izlenmesinde başarı ile kullanılmıştır. Makinanın kazı için harcadığı gücün miktarı esas olarak çalışma koşullarına bağlı olduğu için izleme sistemi bu gücü ölçecek şekilde tasarlanmıştır. Tasarım aşamasında, sistemin, bu çalışmanın amaçlarına uygun ve kusursuz olması kadar kullanımda esnek ve modüler olmasına, ve ilerde doğabilecek benzer ihtiyaçlar için kolayca uyarlanabilecek özelliklere sahip olmasına özellikle dikkat edilmiştir. Bunların yanısıra, geliştirilen sistem kazı esnasında kepçenin hareketleri ile ilgili değişkenleri diğer güç değişkenleri ile birlikte eş zamanlı izleyebilec özelliklere sahiptir. Bu sayede kepçe kazı profilinin ve bunun kullanımıyla da uygulanan kazı derinliğinin, ki bu makinanın verimlilik değişkenleri üzerinde önemli bir etkiye sahip, matematiksel olarak ifade edilebilmesi için gerekli sayısal bilgi sağlanmıştır. TKİ kurumuna bağlı, farklı yapısal özelliklere sahip açık işletmelerde faaliyette olan elektrikli ekskavatörlerden veri toplamak amacıyla bir dizi arazi çalışması yapılmıştır. Araziden elde edilen veriler, geliştirilen bir yazılım kullanılarak makinanın kazıdaki üretim değişkenlerini belirlemek amacıyla değerlendirilmiştir. Bu değişkenler bir devirin üç ana bölümü (bunlar; kazı için arına dönüş, kazı, malzemeyi dökmek için kamyona dönüş) için ayrı ayrı hesaplandıysa da, makina ile malzeme arasında tam bir etkileşimin gerçekleştiği kazı bölümüne ağırlıklı olarak önem verilmiştir. Elde edilen üretim değişkenleri arasında özgül kazı enerjisi ve saatlik kazı kapasitesi değişkenlerinin, kaya kütlesi ve malzeme özellikleri ile daha iyi uyum sağladığı saptanmıştır. Bu nedenle, elektrikli ekskavatörler için kazı zorluğu tanımlamaları bu değişkenlere göre önerilmiştir. Anahtar Kelimeler : Kazılabilirlik, Ekskavatör İzleme Sistemi, Kazı Enerjisi, Kazı Derinliği, Kazı Profili. vı ABSTRACT DEVELOPMENT OF A COMPUTER BASED MONITORING SYSTEM AND ITS USAGE FOR POWER SHOVELS' MONITORING Hindistan, Mehmet Ali Ph.D., Department of Mining Engineering Supervisor: Prof. Dr. Celal Karpuz November 1997, 139 pages Over the past few years improvements in mining technology have been forcing the mining industry towards the exploitation of coal and lignite deposits under thick overburden formations economically by open pit mining methods. The major operations in an open pit mining complex (i.e., ground preparation, excavation, loading, transport) are interdependent activities. Selecting excavation equipment in isolation may not, therefore, be a good practice, but the selection of the proper digging machine is of major importance. Being digging the result of an interaction between the excavating tool and the rock mass, diggability should be considered as a function of both the characteristics of the excavating equipment and those of the excavated material. In this research, monitoring of electric mining shovels was aimed to investigate the interaction between the machine and the excavated material from the digging difficulty point of view. The results of the monitoring trials were evaluated to establish a quantitative empirical criteria for predicting digging difficulty of the material by relating work abilities of the shovels to various operating parameters. mBy taking its advantages into account, a computer based monitoring system has been developed and successfully utilised on the power shovels. The system is designed to monitor the power consumption of the machine in digging since the amount of power generated mainly depends on the conditions of operation. During the design studies of the system, a special attention was given on providing the system, as well as to be precise and adequate for the aims, to be flexible and modular in use and adaptable for future uses. Furthermore, the developed system was also capable of detecting the dipper position during digging operation and it monitors related variables concurrently with the power variables. This provided the necessary data to obtain the digging profile geometry of the dipper precisely and to determine the depth of cut quantitatively since digging path of the dipper greatly affects the performance parameters. An extensive field study was carried out to obtain data from the electric mining shovels which operate at different ground conditions in several open pit mines of Turkish Coal Enterprises (TKİ). A data evaluation software package was also developed to find the performance variables of the machine in digging operation by processing the massive amounts of the monitored data. Although these variables were determined separately for three main components of a cycle (i.e., swing to face, digging and swing to dump) a special attention was given on digging component where the machine properly interacts with the excavated material. Among the studied parameters, both specific digging energy and hourly digging capacity parameters provided good correlation with rock mass and material properties. On the basis of these parameters, definitions of digging difficulty are proposed for electric power shovels. Key Words : Diggability, Shovel Monitoring System, Digging Energy, Depth of Cut, Digging Profile. IV 154

oz OAL YERALTI OCA?I TABAN YOLLARINDA TABAKA KONTROLÜ İstanbulluoğlu, Y. Selami Doktora, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Celal Karpuz Aralık 1995, 220 sayfa Bu tez; Orta Anadolu Linyitleri İşletmesi (OAL) yeraltı ocağının taban yollarındaki deformasyon ve yük izlenmesi çalışmalarını açıklamaktadır. Dört uzan ayağa hizmet etmesi planlanan alt ve üst taban yollarında kapsamlı bir izleme programı sürdürülmüştür. Program; düşey ve yatay konverjanslann (kapanmaların), tahkimat üzerine gelen yükün, ramble içerisindeki basıncın ve ramble sıkışmasının ölçülmelerini kapsamıştır. Konverjans ve tahkimat yükü ölçümleri için konverjans ve basınç ölçerler kullanılmıştır. Ramble içerisindeki basınç ise imal edilen yassı verenlerle ölçülmüştür. Ramble sıkışması ölçümleri için bir düzenek geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Ölçülen düşey konverjanslar tavan sarkması ve taban kabarmasıaçısından da analiz edilmiştir. Taban yollarının dört uzan ayağa hizmet vermesi arasındaki duraylıliklan geniş bir şekilde incelenmiştir. Ölçülen ramble basıncı ile çeşitli teorilere ve yaklaşımlara göre hesaplanan ramble basınçları karşüaştinlrmştir. Ramble basına ile yüksek basınç bölgesi uzunluğu arasında ampirik bir bağlantı önerilmiştir. Bunların dışında, domuzdamı, domuzdamı ve beton birlikte, ve sadece beton duvar şekillerindeki farklı ramble yöntemlerinin uygulandığı taban yollarındaki düşey konverjanslar da ölçülmüştür ve karşılaşûnlmıştır. Ramblenin yapıldığı malzemenin dayanım ve katılığının artması ile konverjans miktanmn ve konverjans hızının azaldıkları bdirlenmiştir. Öte yandan, taban kabarmasının düşey konverjans içerisindeki oranı ramble malzemesinin katılığındaki artışa paralel olarak artmıştır. Ramblenin katılığı ile taban kabarmasının düşey konverjans içerisindeki oranı arasında ampirik bir eşitlik tesbit edilmiştir. Anahtar Sözcükler: Taban yolu, İzleme, Konverjans, Tahkimat yükü, Ramble basıncı, Ramble sıkışması VI ABSTRACT STRATA CONTROL ASPECTS AT THE GATE ROADWAYS OF O AL UNDERGROUND MINE İstanbulluoğlu, Y. Selami Ph. D., Department of Mining Engineering Supervisor. Prof. Dr. Celal Karpuz December 1995* 220 pages This thesis describes the deformation and load monitoring studies at the gate roadways of Middle Anatolian Lignite (OAL) U/G Mine (Çayırhan Colliery). An extensive monitoring programme has been undertaken at the main and tail gate roadways of the Colliery which are planned to serve to four longwall faces. The programme included the measurements of vertical and horizontal convergences, load on the gate roadway support, stress within the concrete pack and pack compaction. Extensometers and pressure gauges were used to measure convergence and loads on props, respectively. Stresses within the pack have been measured by the flat-jacks manufactured. A set up has been 111developed and utilized, for the measurement of pack compaction. The measured vertical convergences were analyzed in terms of roof sag and floor heave components. The stability of gate roadways daring the period they served to four longwall faces was thoroughly investigated. The stress measured within the pack wall (pack stress) was compared with the stresses calculated using the different theories and approaches. An empirical relationship was then proposed between the pack stress and length of peak stress zone. Beside these, the vertical convergences occurred for different packing systems applied, namely wooden chock, concrete and wooden chock, and concrete were compared. It has been shown that total convergence and convergence rate decrease as the strength and stiffness of pack material increase. On the other hand, the percentage of floor heave component in the vertical convergence increased by increase of the stiffness of pack material. An empirical relationship was established between the percentage of floor heave component and pack stiffness. Key Words: Gate roadway, Monitoring, Convergence, Prop load, Pack stress, Pack compaction IV 220

öz KAYA KÜTLE SINIFLANDIRMASINA KRIGING UYGULAMASI ÜZERİNE ELEŞTİREL ANALİZ Kaya, Hasan Yüksek Lisans, Maden Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Celal Karpuz Eylül 1995, 163 sayfa Bu tezde, yaygın olarak kullanılan kaya kütle sınıflandırmalarının, Kaya Kütle Sınıflaması (KKS) ve Tünelcilik Niteliği Belirteci (T), adi kriging, log krigjng ve belirteç kriging le adladınlan jeoistatistiksel kestirim yöntemleriyle uzaysal tahmini analiz edilmiştir. KKS ve T bölgesel değişkenler olarak alınmış, KKS ve T 'nin örneklemlerinin yapılmadığı lokasyonlardaki kriging kestirimleri araştırıllmıştır. örnekleme yoğunluğu, uzaysal veri modeli ve istatistiksel veri dağılımları analiz için anahtar parametrelerdir ve bunların hem uzaysal dağılımlı gerçek arazi verilerinin yapısal analizi, yani variogram modellemesi, hem de kriging kestirim performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bundan başka, geleneksel variogram, madogram ve yerel variogram olarak adladınlan üç değişik tipte mesafe ölçütü kullanımının variogram modellemesi üzerindeki etkileri de araştırılmıştır. Ek olarak, aynı uzaysal kestirim problemi, otomatize edilmiş adi kriging kestirim metodu ve basit, yaygın kullanımlı deterministle bir kestirim metodu olan mesafenin tersi ağırlığı kullanılarak çözülmüş ve bunların kestirim performansları karşılaştinlmışur. Anahtar Kelimeler : Jeoistatistik, Variogram ModeHeme, Kriging, Mesafenin Tersi Ağırlığı, Kaya Kütle Sınıflandırması ABSTRACT CRITICAL ANALYSIS ON THE APPLICATION OF KRIGING TO ROCK MASS CLASSIFICATION Kaya, Hasan MS., Department of Mining Engineering Supervisor : Prof. Dr. Celal Karpuz September 1995, 163 pages In Ihis thesis, the spatial estimation of the commonly used rock mass classifications, namely, Rock Mass Rating (RMR) and Tunnelling Quality Index (Q), by using geostatistical estimation methods called ordinary kriging, log kriging and indicator kriging is analyzed. Having assumed RMR and Q as regionalized variables, the kriging estimation of RMR and Q at unsampled locations are investigated. Sampling density, spatial data pattern and statistical data distributions are the key parameters for the analysis and their effects on both the structural analysis of the spatially distributed actual field data, ie., variogram modelling, and tile kriging estimation performance are examined. Moreover, the effects of using different types of distance measures namely traditional variogram, madogram and non-ergodic variogram on the variogram modelling are also investigated. Additionally, the same spatial estimation problem is solved by using an automated ordinary kriging estimation method and a simple and commonly used deterministic estimation method, inverse distance weighting, and their estimation performances are compared. Keywords : Geostatistics, Variogram Modelling, Kriging, Inverse Distance Weighting, Rock Mass Classification m 163