YERALTI ÜRETİM (KAZI) YÖNTEMLERİ Madenlerde büyük ve küçük hazırlıklar tamamlandıktan sonra üretim çalışmaları başlar. Maden yatağında oluşmuş faydalı ve ekonomik mineralin, yantaşlarından koparılarak nakledilmek üzere hazırlanması için yapılan işlerin tümüne üretim veya kazı denir.

Modern ve iyi bir üretim yönteminin özellikleri; 1. Teknik uygulama açısından - Teknolojik makinaların iyi bir şekilde kullanılabilmesi - Üretim yönteminin cevher yatağının boyutlarına uygun olması - Üretim yönteminin kaya mekaniği açısından yatağın özelliklerine uygun olması 2. Emniyet açısından - Çalışma koşullarının emniyetli, sağlığa uygun ve rahat olması - Yatağın ve içerisinde çalışılan yeraltı boşluklarının (odaların) emniyetli olması - Kullanılan makina ve teçhizatın iyi korunabilmesi 3. İşletme ekonomisi açısından - Uygun tenörlü cevher üretiminin gerçekleştirilebilmesi - Yatırım masraflarının mümkün olduğu kadar az olması - Makina kapasitelerinin en iyi randıman sağlayacak şekilde kullanılabilmesi - Kazı ve yan proseslerdeki işçilik ve malzeme giderinin az olması 4. Ulusal ekonomi açısından - Cevher kaybının mümkün olduğu kadar az olması - İstihdam sorununun gözönünde tutulması - Çevre kirliliğine ve doğanın bozulmasına neden olmaması

Yeraltı madenciliğinde üretim yapılan yere AYAK denir. Ayakta çalışma yapılırken; ayağın geliştirildiği yön AYAK İLERLEME YÖNÜ kazının yapıldığı yön KAZI YÖNÜ Bu yönler, damar doğrultusunda, damar eğiminde, damar eğimine ters yönde ve bu yöne çapraz olabilmektedir.

Ayak ilerlemesi- Kazı arını ilerlemesi Yatay-yatay Yatay-eğim yükselme yönünde

Ayak ilerlemesi- Kazı arını ilerlemesi Yatay- eğim alçalma Yatay-çapraz

Ayak ilerlemesi- Kazı arını ilerlemesi Eğim yükselme yönü- Eğim yükselme Eğim yükselme yönü- yatay

ÜRETİM YÖNTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI Yeraltı Üretim yöntemlerini farklı kriterlere göre sınıflandırmak mümkündür. Genellikle kullanılan yöntemler, tavanın kontrol altına alınması ve kazı arınının durumuna göre sınıflandırma şekilleridir. 1. TAVANIN KONTROL ALTINA ALINMASINA GÖRE Yeraltında cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşlukların tavanının kontrol ediliş şekline göre yapılan sınıflandırma şeklidir. Bu kritere göre Almanlar ve Amerikalılar üretim yöntemlerini kendilerine göre sınıflandırmışlardır.

Alman Sınıflandırması I. Tavanın bırakılan topuklarla tutulmasına göre II. Tavanın dolgu malzemesi ile tutulmasına göre III. Tavanın göçertilmesine göre

Alman Sınıflandırması Tavanın bırakılan topuklarla desteklenmesi, Açılan boşlukların tavan kontrolü daha önceden planlanmış topuk adı verilen cevher bloklarının yeraltında bırakılmasıyla sağlanmaktadır. Bu topuklar yeraltında tavana destek olmaktadır. Bu yöntemin uygulanabilmesi için cevherin ve yan taşın sağlam olması gerekir. Bırakılan topuklar sonradan tekrar kazanılamayacağı için, yani cevher kaybı büyük olacağından bu tür yöntemler ancak büyük rezervli ve düşük kaliteli yataklarda uygulanır.

Alman Sınıflandırması Tavanın dolgu malzemesi ile desteklenmesine göre, Bu yöntemlerde, cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşluklar dolgu malzemesi ile doldurularak, tavana yapay bir destek sağlanır. Tavan göçmez ancak dolgunun sıkışmasından dolayı az da olsa bir çökme (alçalma) olur. Konverjans / sübsidans?

Alman Sınıflandırması Tavanın göçertilmesine göre Bu yöntemlerde, cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşlukların tavanı göçertilmektedir. Kabarma faktöründen dolayı, boşluk yüksekliğinin yaklaşık iki üç katı kalınlığındaki tavan taşı kırılarak boşluğu doldurur. Ana tavan tabakası da bu kırılgan ve boşluğu dolduran taşların üzerine oturur. Böylece göçük, tavana yapay bir destek sağlamış olur. Göçük zamanla yeryüzüne kadar ilerleyeceğinden bu yöntemin yerleşim bölgeleri altında uygulanması sakıncalıdır.

Amerikan Sınıflandırması I. Cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşluğun boş bırakılmasına göre (açık oda yöntemleri) II. Oluşan boşluğun üretilmiş cevherle geçici olarak doldurulmasına göre (ambarlama yöntemleri) III. Oluşan boşluğun tahkimat ile emniyete alınmasına göre (tahkimatlı yöntemler) IV. Oluşan boşluğun dolgu malzemesi ile doldurulmasına göre (dolgulu yöntemler) V. Boşluk tavanının göçertilmesine göre (göçertmeli yöntemler) VI. Kombine yöntemler.

Amerikan Sınıflandırması Cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşluğun boş bırakılmasına göre (açık oda yöntemleri) Açılan boşlukların tavan kontrolü daha önceden planlanmış topuk adı verilen cevher bloklarının yeraltında bırakılmasıyla sağlanmaktadır. Bu topuklar yeraltında tavana destek olmaktadır. Bu yöntemin uygulanabilmesi için cevherin ve yantaşın sağlam olması gerekir. Bırakılan topuklar sonradan tekrar kazanılamayacağı için, yani cevher kaybı büyük olacağından bu tür yöntemler ancak büyük rezervli ve düşük kaliteli yataklarda uygulanır. Oluşan boşluğun üretilmiş cevherle geçici olarak doldurulmasına göre(ambarlama yöntemleri) Bu yöntemde üretilen cevherin bir kısmı boşlukta bırakılarak hem dolgu görevi yapmakta hem de işçilerin çalışması için platform teşkil etmesi sağlanmaktadır. Kazı işlemi bittikten sonra boşlukta bırakılan cevher tamamen boşaltılır. Bu yöntemin uygulanabilmesi için yantaşın sağlam, cevherin ise bekleme sırasında özelliğini kaybetmemesi ve yanmaya meyilli olmaması gerekir.

Oluşan boşluğun tavanının tahkimat ile emniyete alınmasına göre (tahkimatlı yöntemler) Açılan boşluğun tavanı tahkimat kurularak tutulur. Oluşan boşluğun dolgu malzemesi ile doldurulmasına göre (dolgulu yöntemler) Cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşluklar dolgu malzemesi ile doldurularak, tavana yapay bir destek sağlanır. Tavan göçmez ancak dolgunun sıkışmasından dolayı az da olsa bir çökme (alçalma) olur. Oluşan boşluğun tavanın göçertilmesine göre (göçertmeli yöntemler) Cevher kazanıldıktan sonra oluşan boşlukların tavanı göçertilmektedir. Kabarma faktöründen dolayı, boşluk yüksekliğinin yaklaşık iki üç katı kalınlığındaki tavan taşı kırılarak boşluğu doldurur. Ana tavan tabakası da bu kırılgan ve boşluğu dolduran taşların üzerine oturur. Böylece göçük, tavana yapay bir destek sağlamış olur. Göçük zamanla yeryüzüne kadar ilerleyeceğinden bu yöntemin yerleşim bölgeleri altında uygulanması sakıncalıdır.

2. KAZI ARINININ DURUMUNA GÖRE

I.Uzun Kazı Arınlı Yöntemler Düzgün tabakalaşma gösteren ve kalınlığı 0,5 – 4 m arasında olan yataklarda uygulanan bir yöntemdir. Eğimi düşük yataklarda uzunayak yöntemi, yüksek eğimli yataklarda çapraz (diyagonal) ayak yöntemi uygulanır. Diyagonal ayak uzunayaktan ayak arınının çapraz uygulanması ile ayrılır. Bu yöntemler dolgulu veya göçertmeli olarak uygulanabilir. Kazı arını uzunluğu 30-300 m arasında ve daha fazla olduğu için uzun kazı arınlı yöntemler diye adlandırılırlar.

I.Uzun Kazı Arınlı Yöntemler

II.Dar Kazı Arınlı Yöntemler Kazı işleminin uzun bir arın üzerinde yapılması yerine 2-8 m genişliğinde dar bir arında yapılması halidir. Bu yöntemde yatak ince dilimler halinde birbiri arkasından kazanılmaktadır. Bu tip yöntemler genellikle dolgulu uygulanır. Bu yöntemlere tavan arınlı, taban arınlı, yanal arınlı ve travers ayak girer.

III.Topuklu Yöntemler Bu yöntemde yatak önce panolar, panolar da galeriler yardımıyla dikdörtgen veya kare şeklinde olan bloklara ayrılırlar. Bu bloklar geçici olarak topuk vazifesi görürler. Hazırlıklar tamamlandıktan sonra bırakılmış olan bu topuklar dönümlü olarak bir biri ardından kazanılırlar. Bu yöntem genellikle göçertmeli, bazen de dolgulu olarak uygulanır. Bu yöntemlere topuklu ayak, travers ayak, arakatlı göçertme girer.

IV.Oda Yöntemleri Bu yöntemde üretim yeri değişmez, fakat üretim yapılan yerin üç boyutu (uzunluk, genişlik, yükseklik) kazı ile birlikte büyür. Üretim, panonun sınırlarına kadar sürdürülür. İki pano arasında tavanı tutması için önceden planlanmış olan emniyet topukları bırakılır. Bu tür yöntemlere oda topuk yöntemi, arakatlı kazı yöntemi, oda yöntemi girer.

V. Blok yöntemleri Çok büyük boyutlara sahip maden yataklarında 15-30 m uzunluk ve genişliğinde, 30-40 m yüksekliğinde bloklar halinde üretim yapılır. Bloklar birbirinin arkasından kazanılır. Bloklar tahkimatlı ve tahkimatsız olduğu gibi göçertmeli veya dolgulu olarak da uygulanabilir. Bu tür yöntemlere blok göçertme yöntemi girmektedir.

YERALTI ÜRETİM YÖNTEMLERİ TOPUKLU YÖNTEMLER Oda-Topuk Arakatlı Kazı Dolgulu Oda Cevher Dolgulu Tavan Arınlı Ayak DOLGULU YÖNTEMLER Dolgulu Tavan Arınlı Ayak Uzunayak Kübik Tahkimatlı Blok Yöntem Travers Ayak GÖÇERTMELİ YÖNTEMLER Arakatlı Göçertme Blok Göçertme Uzunayak Yeraltı üretim yöntemlerinin sınıflandırılması (Hartman, 2002) Üretim yöntemi seçimini denetleyen başlıca 5 ana faktör söz konusudur. Yatağın şekli Yatağın kalınlığı Ortalama eğim Tenör dağılımı Cevher, tavan ve taban formasyonlarının jeomekanik özellikleri

Uygulanabilir Yöntemler Yeraltı üretim yöntemi seçim tablosu (Thomas, 1978) Geometrik Şekil Eğim Kalınlık Cevher Dayanımı Yankayaç Dayanımı Uygulanabilir Yöntemler Tabular (Levha) Yatay İnce Sağlam Oda-Topuk yöntemi Zayıf Uzunayak Kalın Dolgulu oda yöntemi Arakatlı göçertme Dik Cevher dolgulu tavan arınlı ayak Arakatlı kazı Dolgulu tavan arınlı ayak Kübik tahkimatlı blok Blok göçertme Masif

3 Cevher kütlesinin eğimi ile üretim yöntemleri arasındaki ilişki (Hamrin, 1998) Damar eğimi Üretim yöntemi Uygulama Yatay damar Oda – Topuk Sağlam yatay cevher kütlesi Uzunayak İnce damar tipi cevher kütlesi Eğimli damar Sağlam cevher kütlesi Dolgulu tavan arınlı ayak Kompakt cevher kütlesi, seçimli ve mekanize üretim Kübik tahkimatlı yöntem Yüksek tenörlü cevher, yoğun işçilik Dik damar Arakatlı kazı Sağlam ve sınırları düzenli cevher kütlesi Ambarlı ayak Arakatlı göçertme Geniş cevher kütlesi, yoğun hazırlık işlemleri Blok göçertme Masif cevher kütlesi, yoğun hazırlık işlemleri

ALMAN SINIFLAMASI

AMERİKAN SINIFLAMASI

Üretim yöntemi seçimine etki eden faktörler Cevher ve Yantaş Fiziksel Özellikleri Damar eğim Cevherin damar kalınlığı Yataklanma durumu Cevher kütlesinin şekli ve yantaşla bağlantısı Cevherin mineralojik ve kimyasal bileşimi Kazının yapıldığı derinlik Tavan arızaları ve kazı sonucu yeryüzünde oluşan çökmeler Tavanın etkisi Cevherin değeri Metan gazının varlığı Özel yataklanma durumu

Cevher ve Yantaşın Fiziksel Özellikleri Üretim yönteminde emniyeti sağlayabilmek için cevher ve yankayacın fiziksel özelliği önemlidir. Bu özellikler; Cevher ve yantaş sağlam. göçertmeli üretim yöntemi dışında bütün üretim yöntemleri uygulanabilir. Sağlam cevher ve çürük yantaş. Büyük açıklık oluşturacak üretim yöntemi uygulanamaz.Genellikle tahkimatlı ve dolgulu yöntemler uygulanır. Çürük cevher ve sağlam yantaş. Kısa kazı arınlı açık ayaklar ile ambarlama yöntemleri uygulanır. Cevher ve yantaş çürük. Genellikle tahkimatlı ve dolgulu yöntemler uygulanır. Blok göçertmeli yöntemde nakliye ve alt kesme katında özel önlemler almak gerekir.

Maden yatağının eğiminin kazı işine, cevher nakliyesine, tahkimata, malzeme taşınmasına etkileri vardır.. Eğim açısına göre maden yatakları, yatık (0-25 derece), orta eğimli (25-45 derece) ve dik eğimli(45-90 derece) olmak üzere gruplandırılabilir. Üretim yöntemi seçiminde, eğim açısının etkisi, cevher kütlesinin kalınlığına göre de değişir. Az kalınlıktaki yatakta cevherin kendiliğinden hareketi için en az 60 derecelik bir eğim açısı gerekmektedir. Ambarlama, blok göçertme, arakatlı göçertme yöntemleri çok kalın yatay veya az eğimli yataklarda uygulanabilir. Dilimli göçertme yönteminde eğimle damar kalınlığı arasında belli bir ilişki vardır.

Cevherin damar kalınlığı arttıkça kazı giderleri de azalmaktadır. Kalınlıklarına göre yataklar; 2 m kalınlığa kadar olan yataklar, Bu tür yataklanmalarda; tavan arınlı ayak, kısa arınlı ayak, arakatlı göçertmeli ayak, düzgün tabakalaşmış yataklarda uzunayak yöntemleri uygulanır. 2-15 m kalınlıktaki yataklar, Oda –topuk yöntemi, dilimler halinde dolgulu veya göçertmeli ayak, blok göçertme yöntemi uygulanabilir. 15 m’nin üzerindeki yataklar olarak sınıflandırabilir. Bu tür yataklanmalarda, oda –topuk yöntemi, dilimler halinde dolgulu veya göçertmeli ayak, blok göçertme yöntemi uygulanabilir.

Yataklanma durumu Cevher kütlesi yataklanması içerisinde faydalı olmayan kısımlar olabileceği gibi tektonizma sonucu kırıklar ve süreksizlikler de olabilir. Faydalı olmayan kısım az ve kütleler halinde ise, bu kısımlar topuk olarak bırakılır ve oda –topuk yöntemleri veya benzeri yöntemler uygulanır. Faydalı olmayan kısım küçük parçalar halinde ise yeraltında ayıklama yapılabilecek yöntemler uygulanır.

Cevher kütlesinin şekli ve yantaşla bağlantısı Cevher kütlesinin geometrik şekli de üretim yöntemi seçiminde rol oynamaktadır. Cevher ve yantaş arasındaki kontak durumu bilhassa ince yataklarda, yantaşın da kazanılması gerektiğinden önem kazanmaktadır. Kontak durumu belirgin ise cevher ve yantaş ayrı ayrı kazanılır. Örneğin, uzun ayakta cevher ve yantaş arasında belirli bir kontağın bulunmaması halinde ayrı ayrı kazı olanağı yoktur.

Cevherin mineralojik ve kimyasal bileşimi Cevherin mineralojik ve kimyasal bileşiminin üretim yönteminin seçiminde önemli etkisi vardır. Kendi kendine yanabilme özelliği ile sülfürlü cevherin kolaylıkla okside olabilmeleri ambarlı üretim yöntemlerinin uygulanmasına olanak tanımaz. Kendi kendine yanan cevherlerde üretim yöntemi ona uygun seçilmelidir. (örneğin dolgulu yöntem) Killi mineraller birbirlerine yapıştığı için depolama yöntemi uygulanmaz.

Kazının yapıldığı derinlik Artan derinlikle birlikte kayaç basıncı ve sıcaklığı arttığı için tavan kontrolü ve havalandırma prosesi zorlaşır. Bu nedenle seçilecek yöntemlerde havalandırma kolay olmalıdır. Ayrıca fazla yük altında uzun süre boşluk kalamayacağı için tahkimat yöntemle uyumlu olacak biçimde seçilir.

Tavan arızaları ve kazı sonucu yeryüzünde oluşan çökmeler Tavan arızaları ve kazı sonucu yeryüzünde oluşan çökmeleri (sübsidans) önlemek amacıyla göçertmeli yöntemler uygulanmamalıdır. Cevher kütlesi yerleşim merkezlerinin altında bulunuyorsa üretimden sonra yeryüzünde oluşacak çökme ve kaymalarla, uzama ve kısalmalar binaları ve yolları tahrip edebileceği için, genellikle çökmeyi önleyecek topuklu yöntemler veya hidrolik dolgulu yöntemler uygulanır.

Tavanın etkisi Cevheri alınan yerin tavanı uzun süre kendini tutabiliyorsa, yöntem daha serbestlikle seçilir. Oda-topuk, arakatlı kazı yöntemi vb. Tavan uzun süre kendini tutamıyorsa göçertmeli ve tahkimatlı sistemler uygulanır.

Cevherin değeri Değerli cevherlerde cevher kaybı az olan yöntemler tercih edilirken, ucuz cevherlerde kazı maliyeti düşük cevher kaybı yüksek olan yöntemler seçilir. En az kayıp, küp tahkimatlı blok veya travers ayakta olur. Değerli cevherlerde bu yöntemler uygulanır. Düşük tenörlü ve gevrek cevherlerde ise blok göçertme ve arakatlı göçertme yöntemi uygulanır.

Metan gazının varlığı Fazla metan gazı içeren damarlarda,eğim yükselme yönünde çalışma yapılamaz, Metan gazı havadan hafif olduğu için, çalışma alanının tavanında konsantrasyonu yüksek olur.

Özel yataklanma durumu Maden yatakları fazla tektonizmaya maruz kalmışsa veya su geliri fazla ise ve/veya deniz ve gölet altında üretim yapılması gerekiyorsa, topuk bırakmak şartıyla üretim bölgesi tehlikeli bölgeden ayrılmış olur. Böyle hallerde göçertmeli sistemlerin uygulanması sakıncalıdır. Ayrıca mevcut makinaların ve tüketici isteklerinin de yöntem seçiminde etkileri vardır.