Alipaşa (Çine-Aydın) feldispat açık işletmesinde süreksizlik denetimli şev duraysızlıklarının kinematik, analitik ve sayısal çözümleme teknikleriyle incelenmesi

Abstract

Madencilik sektöründe işletmelerin ekonomik olarak sürdürülebilirliğinin sağlanabilmesi için, tüm dünyada olduğu gibi, ülkemizdeki açık işletmelerde de ocak şevlerinin olabildiğince dik tasarımlanması gerekmektedir. Dik şevlerle birlikte duraysızlık olasılığı da arttığından, işletmelerde çalışmaların güvenli bir şekilde yürütülmesine izin verecek en dik şev geometrisinin tasarımlanması, üretimin sürekli kılınabilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Çine (Aydın) yakınlarındaki feldispat üretilmekte olan Alipaşa açık işletmesindeki şevlerde duraysızlık nedeniyle ocağın doğu kesiminde çalışma aksamaktadır. İşletme alanında örtü birimini oluşturan gnayslardaki basamaklarda gelişen süreksizlik denetimli duraysızlıklar ocaktaki başlıca sorundur. Basamak ayna eğimlerinin şevlerinin foliasyon düzlemlerinin eğiminden daha dik olduğu kesimlerde düzlemsel kaymalar gerçekleşirken, kimi kesimlerde de kama tipi kaymalar görülmekte ve birbirleriyle etkileşim halindeki blokların hareketiyle tüm şev aynası boyunca duraysızlıklar gelişebilmektedir. Bu işletmede şev duraylılığının taşıdığı önem dikkate alınarak; duraysızlığa neden olan faktörlerin belirlenmesi ve duraylı şev tasarımına katkı sağlayacak değerlendirmelerin yapılması amacıyla bu tez çalışması kapsamında; (a) işletmede şev duraylılığını etkileyen jeolojik, hidrejeolojik ve jeoteknik faktörler değerlendirilmiş, (b) uzun dönemli çalışmalarla şevlerdeki hareket izlenerek, hareketin boyutları ve mekanizması belirlenmiş, (c) süreksizlik sistemlerinin karakterizasyonu yapılmış ve duraysızlık mekanizması üzerindeki etkileri araştırılmış, (d) duraysızlıkların geriye dönük analizleri ile süreksizliklerin eğrisel yenilme zarfları dikkate alınarak, limit denge analizleri ve sayısal çözümlemeler yapılmış ve (e) elde edilen bulgular esas alınarak, farklı koşullar altında hem basamak hem de nihai şev ölçeğinde güvenli olabilecek şev geometrileri analizlerle incelenmiştir. Yapılan değerlendirmelere göre geriye dönük analizlerin sonuçları; ocakta gözlenen duraysızlık mekanizmalarıyla ve süreksizliklerin dayanım parametreleriyle uyum göstermiş olup, süreksizlik yönelimlerinin yanı sıra, patlatma ve suyun da gelişen duraysızlıklar üzerinde önemli rolü olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca farklı durumlar gözetilerek alternatifli olarak yapılan ön duraylılık analizleriyle ocaktaki suyun bir miktar drene edilmesi ve basamakların mevcut duruma göre biraz yatırılması koşulunda güvenli basamak ve nihai şev geometrilerinin elde edilebileceği belirlenmiştir.

In order to maintain an economical sustainability for managements in the mining industry, as applied in the whole world, slopes should be designed as steep as possible in open pit mines in our country. As the possibility of instability increases with the design of steeper slopes, for a sustained production to have, it is significant to design the steepest slope with the safest conditions for the working area. In the Alipasa open pit mine, where feldspar is being extracted near Çine (Aydın), the work is interrupted in the slopes at the east side of the mine due to slope instability. Discontinuity-controlled instabilities developed on the benches excavated in the gneiss are the main problems in the mine. In areas, where the slope inclination are steeper than the dip of foliation planes, the failure type is mainly translational slides, but also in some areas, wedge failures can be encountered. By the movements of the interacting blocks, instability can develop through the whole slope face. During this thesis study, considering the importance of slope stability in this open pit mine, the works given below were done in order to determine the factors caused the slope instability/failure and to make some assessments which will contribute to the design of stable slopes; (a) geological, hydrogeological, and geotechnical factors affecting the slope stability were assessed, (b) based on the long-term monitoring of displacements on the slopes, the geometry and mechanism of the slope movement were determined, (c) the discontinuity sets were geotechnically characterized and their effects on the instability mechanism were investigated, (d) by considering the back-analyses of the instabilities and curvilinear failure envelopes of the discontinuities, limit equilibrium and numerical analyses were carried out, (e) based on the results, safe slope geometries both on bench and overal slope scale were investigated by analyses for different conditions. According to the assessments, the results of the back analyses are in accordance with the instability mechanisms observed in the mine and the discontinuity strength parameters. It is also understood that both the orientations of the discontinuities, blasting and groundwater have an important role in the development of instabilities. The preliminary stability analyses, considering various conditions, suggested that safe bench and overall slope geometries can be achived by drainage and slightly flattening of the current benches.