196 197196 197

1

BL Orhaneli letmesi Gümü pnar Köyü Patlatma Risk Etüdü BL Orhaneli Management Gümü pnar Village Blasting Risk Assessment H.Aydn B LG N ODTÜ Maden Mühendisli i Bölümü, Ankara H. Sinan NAL N TROMAK A. ., Ankara ÖZET N TROMAK A. . BL -Orhaneli Linyit letmesinde patlatma hizmetlerini yürütmeye 4 Mays 2005 tarihinde patlatma hizmetine ba lam tr. BL letmesinin çok yaknnda Gümü pnar Köyü bulunmakta olup, köylüler geçmi te açk ocak kömür madeni i letmesinde yaplan basamak usulü patlatmalarn yol açt yer sarsntlarndan zaman zaman ikayetçi ve tedirgin olmu lardr. Hatta bazlar binalarnda çatlamalar oldu u iddiasyla bu hususu dava konusu yapm lardr. Bu nedenle, ara trma ekibi tarafndan, i e ba lamadan önce mevcut jeolojik yap ve Gümü pnar Köyündeki binalarn halihazr durumu da göz önüne alnarak bir durum tespiti ve patlatma kaynakl muhtemel yer sarsntlar için bir risk analizi ara trmas gerçekle tirmi tir.

Yaplan inceleme, analiz ve de erlendirmeler neticesinde gerek Gümü pnar halknn duydu u tedirginli i en aza indirecek gerekse de binalarda hasar riskini ortadan kaldracak en uygun sonuçlara ba aryla ula lm tr. Bu ba lamda risk durumu ara trlm , maden sahas risk bölgelerine ayrlm , binalarda hasara yol açmamak amacyla izin verilebilecek sarsnt hz üst snr de eri belirlenmi , buna göre hangi bölgede ve kaç metre mesafe dahilinde, binalara hasar vermeyecek biçimde ayn anda (ayn gecikmede) kaç kilogram patlayc maddenin güvenle patlatlabilece i saptanm tr. Ayrca alnmas gerekli görülen teknik ve idari tedbirler belirlenmi ve önerilmi tir. ABSTRACT N TROMAK A. . has started providing blasting services at BL Orhaneli Open Pit Coal mine on 4th of May 2005. Within the close neighborhood of BL Orhaneli Coal Mine Gümü pnar Village is located and the residents of this village has suffered from blasting induced ground vibrations in the past. Moreover some of the villagers have carried their complaints to the court. Due to this fact, research team has performed a blast-induced ground vibrations risk assessment study before the blasting work is started, by considering the geology of the area and the current condition of the buildings in the Gümü pnar village.

After the monitoring studies , analysis and evaluation works, necessary results required for minimizing the complaints of Gümü pnar villagers and eliminating the risk of damaging the buildings were achieved succesfully. In order to achieve these results, risk potentials were investigated, mine and village site were divided into risk areas and allowable ground vibration limit values were determined with the suitable blastable charge per delay for each of these risk areas, separately. In addition, necessary technical and managerial precautions were recommended.

198 199198 199 2

1 G R BL -Orhaneli Linyit letmesinde patlatma hizmetleri ihalesini N TROMAK A. . kazanm ve BL letme Müdürlü ü ile N TROMAK A. . arasnda imzalanm bulunan sözle me gere i N TROMAK A. ., 3 Mays 2005 günü yer teslim tutana n imzalayarak 4 Mays 2005 tarihinde patlatma hizmetine ba lam tr. BL letmesinin çok yaknnda Gümü pnar Köyü bulunmakta olup, köylüler geçmi te yerüstü kömür madeni i letmesinde yaplan basamak usulü patlatmalarn yol açt yer sarsntlarndan zaman zaman ikayetçi ve tedirgin olmu lardr. Hatta bazlar binalarnda çatlamalar oldu u iddiasyla bu hususu dava konusu yapm lardr. Bu nedenle N TROMAK A. . i e ba lamadan önce mevcut jeolojik yap ve Gümü pnar Köyündeki binalarn halihazr durumu da göz önüne alnarak bir durum tespiti ve patlatma kaynakl muhtemel yer sarsntlar için bir risk analizi ara trmas yaplmas için çal malar ba latm tr.

Çal malar, Orta Do u Teknik Üniversitesi Maden Mühendisli i Bölümü yönetim ve denetiminde gerçekle tirilmi olup 2.5 aylk yo un ve titiz bir çal ma süreci sonunda tamamlanm tr. Yaplan inceleme, analiz ve de erlendirmeler neticesinde gerek Gümü pnar halknn duydu u tedirginli i en aza indirecek gerekse de binalarda hasar riskini ortadan kaldracak optimum sonuçlara ba aryla ula lm tr. Bu ba lamda risk durumu ara trlm , maden sahas risk bölgelerine ayrlm , binalarda hasara yol açmamak amacyla izin verilebilecek sarsnt hz üst snr de eri belirlenmi , buna göre hangi bölgede ve kaç metre mesafe dahilinde, binalara hasar vermeyecek biçimde ayn anda (ayn gecikmede) kaç kilogram patlayc maddenin güvenle patlatlabilece i saptanm tr. Ayrca alnmas gerekli görülen

teknik ve idari tedbirler belirlenmi ve önerilmi tir. 2 YAPILAN ÇALI MALAR Ara trma ekibi Orhaneli letmesine giderek 15 Nisan 2005 günü çal malarna ba lam tr. 15 Nisan 2005 günü i letme yetkilileri ile ve ayrca köy muhtar ile görü ülerek ba lanan çal malara daha sonra i letmede yürütülen patlatma faaliyetleri hakknda bilgiler alnarak devam edilmi ve saha gezilerek incelenmi tir. Bu incelemede kömür madeninin snrlar ile en yakndaki binalar arasndaki mesafeler ara trlm , yaplacak sarsnt ölçümleri için güzergahlar belirlenmi tir.

Ara trma tarafndan yaplan sarsnt ölçümleri 15 Nisan 2005 ile 15 Haziran 2005 tarihleri arasnda letmede yaplan tüm patlatmalar kapsayacak ekilde kesintisiz devam etmi tir. 4 Mays 2005 tarihinden sonra patlatma i ini Nitromak A. . devir alm tr. Bu tarihten 15 Haziran 2005 tarihine kadar geçen zaman içerisinde Nitromak A. .’nin yapt patlatmalar 7 ayr güzergah üzerinden ölçülmü tür. Üniversite ve Nitromak A. . tarafndan yaplan 2 aylk çal ma sonunda tek delik patlatmalar ve grup patlatmalar dahil toplam 643 adet sarsnt ölçümü alnm tr. Bu ölçüm kaytlarnn 583 adedi mevcut hatlar üzerinde olu turulan istasyonlarda ve zeminde, 60 adedi ise kömür oca snrna en yakn binalarda ve daha önce TK tarafndan yaplan patlatmalar srasnda sarsntlardan ikayeti olan köylülerin evlerinde alnm tr.

Ayrca kontrol amac ile 1 Temmuz 2005 tarihinde e zamanl olarak hem zeminde, hem de binalarda olmak üzere 17 adet daha sarsnt ölçümü yaplm ve kayt alnm tr. Böylece çal ma döneminde yaplm olan sarsnt ölçümlerinin toplam says 660’a ula m tr.

198 199198 199 3

3 YEN PATLATMA DÜZENLER SIRASINDA ALINAN KAYITLARIN DE ERLEND RMES 4 Mays 2005 tarihi öncesinde yaplan BL -Grup patlatmalar ve tek delik patlatmalar srasnda yaplan ölçümlerin sonuçlar risk ön analizi yaplarak de erlendirilmi tir. Bu de erlendirme sonucunda önceden uygulanan delik düzenleri daraltlarak ve patlayc miktarlar kstlanarak yeni patlatma düzenleri geli tirilmi ve mesafeye ba l olarak gecikme ba na güvenle patlatlabilecek patlayc miktarlar saptanm ve önerilmi tir. Hazrlanan yeni patlatma düzenleri ve önerilen patlayc miktarlarnn uygulanmas srasnda alnan sarsnt kaytlarnn de erlendirmesi a a da sunulmu tur. 3.1 Ölçülen Sarsnt Hzlarnn De erlendirilmesi Yeni düzen ile yaplan patlatmalar, binalara 150 m ve daha uzak mesafelerde gerçekle tirilmi tir. En yüksek sarsnt hz, 130 m mesafede ve bo (bina bulunmayan) arazide 16,00 mm/s olarak ölçülmü tür. Bo arazide kaydedilen di er yüksek hzlar 14,60 mm/s, 13,59 mm/s, 12,45 mm/s, 10,66 mm/s ve 10,40 mm/s’dir. Binalara yakn kesimde ve zeminde ölçülen yüksek hzlar sras ile 7,37 mm/s, 6,22 mm/s, 5,96 mm/s, 5,72 mm/s’dir. A.B.D. Açk Ocak Maden Bürosunun (Siskind, 2000) kriterleri 92-1524 m arasnda de i en uzaklklarda yaplacak patlatmalar için 25,40 mm/s (1 in/s) sarsnt hzna izin vermektedir. Buna göre yaplm olan bütün patlatmalar srasnda binalara yakn kesimde zeminde kaydedilen sarsnt hzlar standarda uygundur. A.B.D. Maden

leri Genel Müdürlü ü tarafndan dü ük frekansl sismik dalgalar ve eski yaplar için izin verilen de er 12,7 mm/s bulundu undan yine kaydedilmi olan tüm ölçümler standarda uygun bulunmu tur (Siskind vd., 1980).

Ancak bu durum binalarda hasar riski bulunmad anlamna gelmemektedir. Gelecekte de patlatmalarn denetim altnda yaplmas zorunlu bir durum olarak kar mza çkmaktadr. Her ne kadar verilen düzenler ve önerilen miktarlar patlatmalarn güvenli bir ekilde devam etmesini garanti altna almay amaçlasa da insan faktörü ve hata pay daima göz önünde bulundurulmaldr.

3.2 Sismik Dalga Hakim Frekanslar stisnai durumdaki yüksek frekanslar

çkartld nda zeminde yol alan patlatma kaynakl sismik dalgalarn frekanslarnn 2,22 ile 12,18 Hz arasnda de i ti i görülmektedir (Bilgin vd., 2005). Bu durum ise köyde bulunan 1-2 veya 3 katl binalarn rezonansa girmesine uygun bir ortam yaratmaktadr. Ayrca rezonans durumu sarsnt genli inin binada bir veya birkaç kat artmasna neden olabilmektedir (Dowding, 1992). Genlik büyümesi ise binalara hasar verme riski bulundu unu göstermektedir. Dü ük frekansl sismik dalgalar insanlarn sarsnty kolayca hissetmelerine ve endi eye kaplmalarna neden olmaktadr (Siskind vd., 1980).

Bu durum da göz önünde bulundurularak risk analizi çal masnda emniyetli tarafta kalmak için izin verilebilir sarsnt hz olarak, A.B.D. Açk Ocak Maden Bürosu tarafndan daha tutucu olarak nitelenen A.B.D. Maden leri Genel Müdürlü ü (USBM,1980) standardnda öngörülen de er (12,7 mm/s) esas alnm tr. Sözü edilen 12,7 mm/s en yüksek parçack hz de eri; binalarn sadece svalarnda gözlenebilecek, saç teli inceli inde klcal çatlak dahi yaratmamak amac ile öngörülen de erdir. Di er bir deyi le binalarn iskeletinde ve ta yc duvarlarnda hiçbir olumsuz etki yaratmaz. Buna ra men Gümü pnar Köyünde oturanlarn duydu u tedirginli i gidermek ve rezonansa giren binalarn sarsnty büyütme faktörü göz önüne

200 201200 201 4

alnarak hasar riskini ortadan kaldrmak için; izin verilebilir sarsnt hz 5,08-6,35 mm/s olarak kabul edilmi tir. Di er bir deyi le daha tutucu olarak nitelenen A.B.D. Maden

leri Genel Müdürlü ü (USBM, 1980) standardna ek olarak 2-2.5 güvenlik katsays uygulanm tr. 4 RDELEME VE DE ERLEND RME 4.1 zin Verilebilir Sarsnt Hz Binalarda hasar yaratmamak amac ile frekansa ba l olarak zeminde izin verilebilecek sarsnt hzlarn dikkate alarak yaplan yorumlar sonucunda 15 Nisan-1 Temmuz 2005 tarihleri arasnda ölçülen sarsnt hzlarnn her iki standarda da uygun oldu u belirlenmi tir.

Bu saptamaya kar n, ileride anlatlaca üzere rezonansa giren binalarda genlik büyümesi saptanm bulundu undan, herhangi bir risk almamak ve binalarda klcal (saç teli inceli inde dahi) çatlak yaratmamak için zeminde izin verilebilir sarsnt hzlar USBM,1980’de izin verilen de er dü ürülerek, ekil 1’de verilen ocak bölgelerinden, BÖLGE-1 ve BÖLGE-2 için 5,08 mm/s, BÖLGE-3 için ise 6,35 mm/s olarak esas alnm tr. Söz konusu bölgeler, patlatma kaynakl sismik dalgalar zemin özelliklerine ba l olarak farkl sönümlenme özelli i gösterdi i için olu turulmu tur. 4.2 Gecikme Süresi Çal ma döneminde Risk Ön Raporunda önerildi i üzere delikler arasnda ço unlukla 42 ms gecikme uygulanm tr. Bu gecikme süresinden iyi sonuç alnd anla lm tr. Sarsnt kaytlarndan saptanan hakim frekanslar göz önüne alnd nda delikler arasnda 67 ms gecikmenin daha da uygun olabilece i kanaatna ula lm ve bir kaç kez denenmi tir. Ancak köylülerden olumsuz görü ler alnm tr. Bunu nedeninin toplam patlatma ve dolaysyla sarsnt süresinin

artmas oldu u anla lm tr. Köyde oturanlar tedirgin etmemek amac ile 42 ms delikler aras gecikmenin en uygun oldu u kanaatna ula lm tr. Bundan sonraki patlatmalar srasnda da ayn sradaki delikler arasnda 42 ms uygulanmas uygun bulunmu tur. Sralarn ayr ayr patlatlmasnn hiç bir sakncas bulunmad , bunun yansra kapsül tasarrufu sa lad , sralar birbirine ba lanp tek patlatma grubu olu turulmas halinde en uygun sralar aras gecikmenin 201 ms oldu u anla lm tr. 4.3 Ate leme Yönü Ara trma döneminde, Risk Ön Raporunda da belirtildi i gibi, patlatma delikleri sralar köy yönünde olu turulmu ve ate leme köye en yakn olan delikten ba latlm tr. Bu uygulamann yararl bulundu u, özellikle yüzeye yakn yaplan patlatmalarda ve oca a yakn olan binalar için sismik dalgalarn köy yönünde etkisinin azalmasna yardmc oldu u anla lm tr. Önerilen ate leme yönünü gösteren ema ekil 2’de sunulmu tur. Ara trma döneminde ve daha sonra denetim amaçl yaplan sarsnt ölçüm çal malar srasnda yukarda sözü edilen iki öneriye de sürekli olarak uyuldu u memnuniyetle gözlenmi tir. Bu uygulamalara devam edilmelidir. 5 UYGULANMASI ÖNER LEN PATLATMA DÜZEN Yedi ayr hat boyunca yaplan sarsnt ölçüm sonuçlar incelenip sismik dalgalarn zeminde yaylma kuraln belirleyen ampirik formüller her hat için saptand nda, sarsnt sönümlenmesinin oca n de i ik kesimlerinde farkl biçimde gerçekle ti i anla lm tr. Bu durum oca n de i ik kesimlerinde bulunan faylar nedeniyle bir blo un di erine göre a a veya yukar atlm olmas sebebiyle zemin özelliklerinin farkl olmasndan kaynaklanmaktadr.

200 201200 201

ekil 1 Mesafeye Ba l Olarak Farkl Miktarda Patlayc Madde Ate lenecek Bölgeler

5ekil 2 Önerilen ate leme yönü

202 203202 203 6

Di er bir deyi le A-1 Panosunun bulundu u ocak kesimi Ana Fayn kuzeyinde yeralmaktadr ve tektonizma srasnda yukar atlm bloktadr. Bu nedenle kömür damar ve üzerindeki marnl seviyeler yüzeye daha yakndr. Oysaki A3-2/A Panosu Ana Fayn güneyinde yeralmakta ve a a dü mü bloktadr. Bu kesimde yüzeye en yakn olan tüf seviyeleri daha kalndr. Kömür damar ve üzerindeki marnl seviyeler daha derinlerde (alt kotlarda) yer almaktadr. Di er bir deyi le oca n kuzey ve güney bölümlerinde, ayn kotta farkl kaya cinsleri bulunmakta, tabaka kalnlklar de i im göstermektedir. Ayrca A-1 Panosunda bulunan tali faylarn yönelimleri ile e imleri A3-2/A Panosunda mevcut faylarn yönelimleri ve e imlerinden farkllk göstermektedir. Bunun d nda A3-2/A Panosunda de i ik jeolojik zamanlarda olu mu farkl do rultuda ve köyden uzakla an ba ka fay sistemleri de bulunmaktadr. Bu gibi nedenlerle sismik dalga sönümlenmesi oca n de i ik kesimlerinde farkllk gösterdi inden oca n bölümlere ayrlmas ve her bölüm için ayr ayr mesafe-güvenli patlayc miktar cetveli hazrlanmas zorunlu ve uygun bulunmu tur. Kömür oca üç bölgeye ayrlm tr. Bunlar BÖLGE-1, BÖLGE-2 ve BÖLGE-3 olup

ekil 1’de gösterilmi tir. 5.1 Gecikme Ba na Patlayc Miktar

ekil 1’de tanmlanan her bölge için mesafe-gecikme ba na güvenli patlayc madde miktarlarnn saptanmasnda, analizlerde kullanlan TK BL , tek delik ve N TROMAK A. . patlatmalarndan yararlanlm tr. Ayrca USBM,1980’de izin verilen sarsnt hz, çal malar sonucunda tayin edilen emniyet katsaylar kullanlarak ve dü ük dalga frekanslar gözönünde bulundurularak dü ürülmü ve ksa mesafeler için küçük ayarlamalar yaplm tr. Gecikme ba na güvenle ate lenebilecek patlayc miktarlar hesabnda Bölüm 4.1’de verilen

hzlar kullanlm tr. Uzak mesafeler için ise frekans dü üklü ü ve yüzey dalgalarnn baskn ve hasar olu umunda belirleyici oldu u hususlar dikkate alnarak güvenli patlayc miktarlar sabit tutulmu tur. Ayrca oca n Gümü pnar Köyüne çok yakla m olmas nedeni ile ksa mesafelerdeki binalara hasar verilmemesi daha fazla önem arzetmekte olup, uzak mesafelerdeki evleri dikkate alarak patlayc miktar saptamak uygulanabilir ve gerçekçi de ildir. A a da BÖLGE-1, BÖLGE-2 ve BÖLGE-3 için tespit edilen gecikme ba na patlatlabilecek patlayc miktarlar verilmi tir.

BÖLGE-1 BÖLGE-2 BÖLGE-3L (m) Q (kg) L (m) Q (kg) L (m) Q (kg)

50 - 50 - 50 -100 - 100 - 100 -125 13 125 16 125 18150 16 150 21 150 26175 21 175 31 175 31200 26 200 36 200 41225 31 225 41 225 51250 31 250 51 250 63300 41 300 51 300 63350 41 350 51 350 63400 41 400 51 400 63450 41 450 51 450 63500 41 500 51 500 63

5.2 Kömür Patlatmalarnda Gecikme Ba na Patlayc Miktar Kömür patlatmas 2005 ylnda ksa vadede (1 yl içinde) sadece A-1 Panosunda yaplmaktayd. Hem BL tesislerinde çal anlar hem de köyde ya ayanlar tedirgin etmemek amacyla kömür patlatmalarnda mesafeden ba msz olarak önerilen miktar gecikme ba na 21 kg’dr. Bu miktar en çok 26 kg’a çkarlabilir. Daha yüksek miktarlarn kullanlmas kesinlikle sakncaldr. Bunun nedeni kömür ile üzerindeki kayalarn fiziksel özelliklerindeki farkllklar ve çok iyi geli mi tabakalanma düzlemlerinin mevcudiyetidir.

202 203202 203 7

6 SONUÇ VE ÖNER LER BL Orhaneli Kömür Açk Ocak

letmesinde 2005 ylnda yaplmakta olan ve gelecekte de yaplmaya devam edilecek olan patlatmalardan kaynaklanan yer sarsntlarnn Gümü pnar Köyünde bulunan binalarda hasar yaratmamas ve ya ayanlar tedirgin etmemesi amac ile 15 Nisan–1 Temmuz 2005 döneminde gerçekle tirilen ara trma ve inceleme çal malar srasnda saptanan bulgular, varlan sonuçlar ve alnmas gerekli görülen teknik ve idari tedbirler belirlenmi ve a a da önerilmi tir. 1) Ocak 100 m geni li inde köy topu u

braklarak köye çok yakla m bulundu undan özensiz patlatma yaplmas halinde yapsal hasar olu ma riski bulunmaktadr. Bu nedenle patlatmalarn kontrollü yaplmas ve zaman zaman sarsnt ölçümü gerçekle tirilerek denetlenmesi gerekli ve zorunludur.

2) Ara trma döneminde ölçülüp kaydedilen sarsntlarn de erlendirilmesi için A.B.D. Açk Ocak Maden Bürosu ve Maden

leri Genel Müdürlü ü standardlar birlikte kullanlm tr. Zeminde izin verilen hzlar, A.B.D. Açk Ocak Maden Bürosu standardnda 19,05 mm/s, A.B.D. Maden leri Genel Müdürlü ü standardnda 12,7 mm/s olarak belirlenmi tir. 15 Nisan – 1 Temmuz 2005 tarihleri arasnda ölçülen sarsnt hzlarnn tümünün her iki standarda da uygun oldu u belirlenmi tir.

3) Zeminde yol alan sismik dalgalarn hakim frekanslarnn büyük ço unlukla 3 Hz ile 10 Hz arasnda de i ti i ve dü ük frekans snfna girdi i tespit edilmi tir. Dü ük frekansl sismik dalgalarn zeminde büyük yerde i imler, binalarda ise büyük birim deformasyonlar yaratt bilindi inden ve ayrca Gümü pnar köyündeki yaplar hiçbir mühendislik hizmeti görmedi inden ve laykyla yaplp yaplmad tarafmzca

bilinmedi inden bölgelere göre farkl emniyet katsaylar uygulanm tr. Buna göre zeminde BÖLGE-1 ve BÖLGE-2’de 5,08 mm/s, BÖLGE-3’de 6,35 mm/s sismik hza izin verilmi tir.

4) Mevcut ko ullar altnda 120 m’den daha ksa mesafe içinde patlatma yaplmas önerilmemektedir.

5) Kömür patlatmalar için gecikme ba na önerilen ola an miktar 21 kg’dr. Bu miktar en çok 26 kg’a çkarlabilir.

6) Ayn sradaki delikler aras en uygun gecikme süresinin 42 ms oldu u saptanm olup bugüne kadar oldu u gibi bundan sonra da 42 ms uygulanmas önerilir.

7) Sralar arasnda en uygun gecikme süresinin 201 ms oldu u saptanm olup bugüne kadar oldu u gibi bundan sonra da 201 ms uygulanmas önerilir.

8) Sralarn ayr ayr patlatlmasnn hiçbir sakncas bulunmad tespit edilmi tir.

9) Delik sralarnn köy yönünde olu turulmasnn ve ate lemenin köy tarafndan ba latlmasnn yarar uygulamada görülmü tür. Bu uygulamalara devam edilmelidir.

10) Patlatma ile parçalanmas zor olan konglomera gibi kayalarda patlatmadan iyi verim alnmas için, gecikme ba na izin verilen patlayc miktar artrlmamaldr. Bu sorunun çözümü, delik düzenleri daraltlarak sa lanmaldr.

KAYNAKLAR Siskind, D. E., Stagg, M.S., Kopp, J.W.,

Dowding, C.H., 1980, Structure Response and Damage Produced by Ground Vibration From Surface Mine Blasting, USBM RI 8507, United States Department of the Interior, 75 pages.

Siskind, D.E., 2000, Vibrations From Blasting, International Society of Explosives Engineers, 120 pages.

204 205204 205

8

Dowding, C.H., 1992, Monitoring and Control of Blast Effects, SME Mining Engineering Handbook, pp. 746-760

Bilgin, H.A., nal, H.S. ve Büyükyldrm, K., 2005, BL Orhaneli letmesi Gümü pnar Köyü Patlatma Risk Etüdü, Proje Kod No: 05-03-05-2-00-08, ODTÜ, Ankara, 86 sayfa.