Maden ve yapı sektöründe, elektriksel yerdirenci ölçüm sistemlerinin uygulama imkanlarının araştırılması

Abstract

Yeraltında açılan kazı boşluklarının, galerilerin etrafında veya yeryüzünde açılan açık maden ocaklarında yüzeyden görülemeyen; bozuklukların, boşlukların, fayların, yeraltı suyu durumunun ve benzeri maden tasarımını etkileyen faktörlerin maden planlaması aşamasında ve maden işletilirken belirli aralıklarla belirlenerek, gerekli ise tedbirlerin oluşturulması maden mühendisliği uygulamaları içinde yer alır. Maden ocaklarında, planlanan ocağın stabilitesini etkileyecek çatlakların varlığını, oluşum ve ilerleme durumlarını madenin mekanik dayanımına zarar vermeden, hasarsız olarak belirlenmesinin önemi büyüktür.Yeraltı galerileri, tüneller, yeraltı depoları (katı atık veya nükleer atık depoları v.b.) ve diğer yeraltında açılan boşlukların etrafında bulunan çatlaklar bu maden boşluklarının tahkimatlarının planlanmasını etkileyecek, bazı durumlarda bunların lokasyonlarının değiştirilmesini gerektirecek durumlar oluşturabilir. Açılan boşluklar civarında gelişen yeni çatlaklar ve bunların sayılarındaki artışlar maden mühendisinin yeni tedbirler tasarlamasını gerektirebilir. Benzer şekilde şevlerin stabilitesini etkileyen şev içi çatlakların, yüzeyden görünenler ve şev içinde kalıpta görünmeyenler dahil izlenmesi şevi oluşturan kaya kütlesinin mekanik yenilmelere açık olup olmadığını sergileyecektir. Özellikle yeraltı depolarının sızdırmazlığı düşünüldüğünde deponun içinde bulunduğu kayacın çatlaklılık durumunun izlenmesi kaçınılmaz bir mühendislik hizmeti olarak rutin işler içinde düşünülmesi gerekir.Yeraltında veya açık ocaklarda, bu çatlak durumu izleme işlemlerinin hasarsız olarak, üzerinde çalışma yapılan galeri veya şevin stabilitesini bozmadan uygulanabilmesinin bir yolu elektriksel rezistivite yöntemidir.Bu doktora tezi kapsamında daha önce madencilik alanında çok fazla kullanılmayan elektriksel rezistivite yönteminin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Bu uygulamanın kullanışlılığı ve sonuçların maden mühendislerince paylaşılabilecek formatta olmasının önemi büyüktür. Böylece maden mühendisleri çalıştıkları maden ocağının rezervi, mineralizasyon yönelimi, galeri çevre kayacının stabilitesi ve dolaylı olarak maden açıklıklarında çalışan maden işçilerinin güvenliğini ilgilendiren önemli kaya yapısı sorunları hakkında bilgi edinebilecekler ve gerekiyorsa ilgili tedbirleri önceden alabileceklerdir.Bu amaçlara ulaşabilmek için elektriksel direnç yönteminin fiziksel ve arazi uygulamasını içeren konu başlıkları araştırılarak bu çalışmanın literatür inceleme bölümlerinde özetlenmiştir. Elektriksel yerdirenci ölçüm sistemiyle daha önce farklı araştırmacıların yaptığı örnek çalışmalar incelenerek yöntemin madencilik sahalarında uygulama çalışmalarında denenebileceği kanaati oluşmuştur. Maden mühendislerinin karşılaştığı farklı mühendislik problemleri için yapılan arazi ve laboratuar çalışmalarıyla elektriksel yerdirenci ölçümlerinin oldukça gerçekçi olarak uygulanabilirliği bu tez çalışması kapsamında yapılan ölçümlerle gösterilmiştir.

Determination of weakness zones, cavities, faults, folds, groundwater localizations and similar features in rock masses which could not be realized easily from the ground level are in fact the subjects which the mining engineers should obtain information and take the necessary precautions for safer working conditions in mines. Information related with rock mass conditions around ore reserves or mining galleries deeply affect the mine planning. Verification of rock conditions including stability related discontinuities and their zonal locations through unharmful rock testing methods therefore are very important for mine operations.Since one of the main aims of the design engineers in mining engineering works is determination of the underground conditions, including disturbances, stopes, cavities, faults, underground water situations, fault planes. Electrical resistivity measuring systems supply necessary information before and during the mining operations to mine engineers. Non-destructive methods which include electrical resistivity method are used for determination of discontinuities in the rock mass which contains mine galleries and stopes. Discontinuity initiation and development around mine openings or slopes influence the design of them. In some cases due to discontinuities, their localization on mine plan might be changed as well. Especially when underground waste disposals are in consideration discontinuities around them should be analyzed as a routine engineering operation.In this PhD thesis; application of electrical resistivity measuring systems in mining sites is selected as a main aim. It is important to obtain earth resistivity measurement results in common format which all mine engineers can understand without difficulties. The results of earth resistivity measurements supply information about mine ore reserve and its extentions, mineralization differences, weakness zones around the mine galleries. These knowledge improves the mine working conditions due to related mine plan modifications based on safe, productive and profitable mining operations. Sensitivity and sustainability of the test results obtained from resistivity measurements are compared with actual site conditions and the data verifications were performed according to known drilling information wherever possible.In order to apprehend the proposed aim; theoretical background related with electrical resistivity has been searched and it was given in literature section of this thesis. The research which had been performed by different researchers in different engineering activities have been analyzed and it was decided that electrical resistivity methods could be well suited in mining engineering subjects. After performing field studies in the content of this research it has been reached that earth resistivity used for several other engineering activities can be used in mining engineering applications during mine planning, mine operation or even after the mine closure.