Elektro-ozmoz yöntemiyle gidya tabakalarının susuzlaştırılması

Abstract

Madencilikte su atımı veya susuzlandırma önemli ve öncelikli bir konudur. Özellikle son yıllarda yaşanan maden kazalarının bazıları doğrudan veya dolaylı olarak su kaynaklıdır. Bu kazalar sebebiyle büyük miktarlarda işgücü kaybı ve maddi hasarın yanısıra işletmenin uzun dönem durmasına neden olmaktadır. Madenciliğin özellikle başlangıç arama safhasında ve işletme döneminde hidrolik ve hidrojeolojik etüd çalışmaları yapılarak maden sahasındaki yeraltı ve yerüstü suları araştırılır. Yapılan araştırmalara göre serbest su ve akifer suyu drenajı için pompa seçimi ve dizaynı ile drenaj kuyuları planlanır. Bununla birikte özellikle killi tabakaların olduğu bazı maden sahalarında konveksiyonel yöntemlerle ortamlardan su uzaklaştıralamamakta ve stabilte sorunları ile karşılaşılmaktadır. Ükemizin en büyük linyit yatağının ve işletmesinin olduğu ve yılda ortalama 20 milyon ton kömür üretiminin yapıldığı Afşin-Elbistan sahasında geleneksel yöntemlerle susuzlaştırma çalışmaları yaygın ve yoğun bir şekilde sürdürülmektedir. Ancak özellikle kömür damarının üzerinde yeralan gidya adı verilen tabakalardan sondajlarla verimli bir susuzlaştırma yapılamamaktadır.Bu tez çalışması kapsamında geleneksel yöntemlere alternatif olarak kömür tabakalarının üzerinde yeralan gidya tabakalarının elektro-osmos yöntemi ile susuzlaştırması laboratuvar ortamında araştırılmıştır. Bu amaçla bu çalışma için elektro-osmos susuzlandırma düzeneği olan 36 cm x 20 cm x 6 cm boyutlarında cam akvaryum ile bunun ortasına perfore bakır katod (-) ile delikli ve düz olmak üzere dikdörtgen çelik anodlar (+) imal edilmiştir. Suya doygun hale getirilen gidya malzemesi yerçekimiyle drenaj kuyusu olarak imal edilen katot borusundan drene edilmiştir. Yerçekimiyle su drenajı bittikten sonra elektro-osmoz yöntemiyle su drenajına başlanmıştır. Anot ve katodun A, B ve C olmak üzere üç farklı konfigürasyon için farklı voltajlar uygulanarak drene edilen su miktarları ölçülmüştür. Her deneyden sonra malzemenin bazı fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş elektro-osmotik süre ile boşalım ve harcanan enerji miktarları arasındaki ilişkiler belirlenmiştir. A konfigürasyonunda su muhtevası %68 'den %38'e; B konfigürasyonunda %68 'den %28 'e ve C konfigürasyonunda %68 den %24 'e düşmüştür. Voltaj artımıyla su boşalımı artmış en fazla su boşalımı veya deşarjı 60 voltluk gerilim uygulandığında bulunmuş daha yüksek voltajlarda ortamın sıcaklığı artmış buna karşın su geliri azalmıştır. Yapılan deneylerle yerçekimi ile drene edilemeyen su içeren ortamlar elektro-osmoz yöntemi ile belli bir dereceye kadar susuzlaştırılabileceği ve gidya zeminin stabiletisinin arttırılabileceği ortaya konmuştur. Anahtar kelimeler: Susuzlaştırma, Elektro-osmoz, Su muhtevası, Gidya

Water drainage or dewatering in mining is an important and priority issue. Particularly in recent years, some of the mining accidents are directly or indirectly water-borne. These accidents result in a large amount of labor loss and material damage as well as stopping long-term mine activities. Hydraulics and hydrogeological studies are carried out during the exploration phase and operating period of mining. Drainage wells are planned with pump selection and design for surface water and aquifer water drainage. However, in some mining areas where there are clayey layers, water cannot be removed from the environment by conventional methods and stability problems are encountered. Dewatering works are carried out by traditional methods in the Afşin-Elbistan area where the biggest lignite deposit and operation of our country and the annual production of 20 million tons of coal is made annually. However, an efficient dewatering cannot be carried out by drilling the layers called gidya, which are located above the coal vein.Within the scope of this research thesis, as an alternative to the traditional methods, the electro - osmosis dewatering of the githya layers on the coal layers was investigated in the laboratory. Electro-osmosis dewatering aparatus has been costructed in this work. For this purpose, a glass aquarium dimensioning 36 cm x 20 cm x 6 cm and a perforated copper cathode (-) in the middle and a rectangular steel anode (+) with perforated and straight lines were manufactured. The material that is saturated with water is drained from the cathode tube which is produced as gravity well by gravity. Water drainage was started with electro-osmosis method after the water drainage was completed with gravity. For three different configurations, A, B and C, different voltages were applied and the amount of drained water was measured. After each experiment, some physical properties of the material were determined. The obtained results were determined the relationships between the electro-osmotic period and the amount of discharged energy. The water content decreased from 68% to 38% in the configuration A, 68% to 28% in the configuration B, and 68% to 24% in the configuration C. Increased water discharge with increased voltage was found when the maximum water discharge was applied at 60 volts. At higher voltages, the ambient temperature increased but the water flow decreased. Experiments have shown that water-immersed environments with gravity can be dewatered to a certain extent by electro-osmosis and that stability of the ground can be increased.Key words: Dewatering, Electro osmosis, Water content, Githya