TKİ-Himmetoğlu linyit açık işletmesindeki şevlerin duraylılığının deterministik ve olasılığa dayalı yöntemlerle değerlendirilmesi

Abstract

ÖZET Bu çalışma, TKİ Genel Müdürlüğü tarafından işletilmekte olan Himmetoğlu (Göynük-Bolu) Linyit Açık işletmesinde karşılaşılan şev duraysızlıklarının mekanizmasının araştırılması, işletme açısından önem taşıyan güney şevinin deterministik ve olasılık esaslı yöntemlerle tasarımlanması ve her iki yöntemden elde edilen sonuçların karşılaştırılması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla işletmede ve laboratuvarda ölçümler ve deneyler, ayrıca tasarıma yönelik çok sayıda duraylılık analizi yapılmıştır. Arazi çalışmaları kapsamında; işletmenin mühendislik jeolojisi- dökümantasyon haritası hazırlanmış, hareket izleme çalışması yapılmış, duraysızlıklar incelenmiş, süreksizliklere ilişkin veri toplanmış ve laboratuvar deneyleri için örnekleme çalışmaları yapılmıştır. Bu aşamadan sonra laboratuvar deneyleri gerçekleştirilmiş ve deney sonuçları saha gözlemlerinden elde edilen verilerle birlikte değerlendirilerek şev duraysızlıklarının mekanizmaları belirlenmiştir. Gözlemlere ve hareket izleme verilerine göre, marnlardaki ve kömür horizonundaki tabakalanmanın güneyde ocak içine doğru eğimli olması ve D- B doğrultulu fayların varlığı, çok düzlemli bir kayma yüzeyinin (aktif-pasif kama) meydana gelmesine yol açmaktadır. Duraysızlıkların geriye dönük analiz sonuçları da bu mekanizmayı doğrulamış, ayrıca kayma sırasında tabakalanma ve fay yüzeylerinin makaslama dayanımlarının artık değerlere düştüğü belirlenmiştir. Deterministik ve olasılık esaslı kinematik analizler, faylar ve eklemlerin denetlediği kama türü kayma olasılığını göstermiş ve buna göre emniyetli basamak açıları saptanmıştır. Bunun yanısıra, tabakalanma yönelimlerindeki değişim aralıklarına göre düzlemsel kayma riskinin olabileceği şev yönelimleri için grafikler hazırlanmıştır. Emniyetli şev tasarımı amacıyla yapılan deterministik ve olasılık esaslı limit denge analizlerinin sonuçları, şev topuğundan kazı yapılmasının sakıncalı, bunun yerine üstten kademeli bir kazı sistemiyle oluşturulacak şev geometrisinin ise emniyetli olacağını göstermiştir. Dekapaj kazısının miktarı ve maliyeti baz alınarak her iki yöntemin sonuçları karşılaştırılmış ve bu yöntemlerle saptanan optimum şev geometrilerinin benzer oldukları sonucuna varılmıştır.

ABSTRACT In this study, it is aimed to investigate slope instabilities in the Himmetoglu (Göynük-Bolu) lignite open pit mine operated by Turkish Coal Enterprises (TKİ), to design the south slope of the pit for safe and economical operation by employing deterministic and probabilistic methods of analysis, and to compare the results obtained from both methods. For this purpose, measurements and tests are performed both in the pit and in the laboratory as well as a series of analysis are carried out for slope design. Site investigations involve preparation of engineering geology-documentation map of the studied pit, monitoring of slopes, observations on instabilities, discontinuity surveys and sampling for laboratory testing. Then laboratory tests are carried out and their results are evaluated with data from site investigations to assess the mechanisms of slope instabilities. On the basis of observations and movement monitoring data, bedding planes of the marls and the lignite horizon dipping towards the excavation at the south and the presence of normal faults striking E-W cause multi-planar sliding (active-passive wedge failure). The results of the back-analysis of the existing instabilities and directions of movement vectors also confirm this failure mechanism. These results also indicate that the residual shear strength along bedding and fault planes are mobilized along the sliding surface at the time of failure. Kinematic analyses based on conventional and probabilistic approaches reveal that wedge failures controlled by the intersection of faults and joints are possible and safe bench angles are determined. Besides, graphical plots are prepared according to variations in dip and strike of bedding planes and faults to estimate orientations along which planar failures are probable. The results of the deterministic and probabilistic 2-D limit equilibrium analyses indicate that excavation from toe towards south through the south slope will cause stability problems, while an excavation sequence starting from upper benches and advancing to the toe of the slope will provide safe conditions. The results from both methods are compared in terms of amount of overburden to be removed and its cost, and it is concluded that the safe and economical slope geometries determined from both methods are very similar.