Damar İçi Sismik Yöntemle Kömür Damarı İçerisindeki Süreksizliklerin Aranması

MADENCİLİK Eylül 1986 September Volume Cilt Sayı No XXV 3 Damar İçi Sismik Yöntemle Kömür Damarı İçerisindeki Süreksizliklerin Aranması Investigations of Discontinuities Within the Coal Seam by In-seam Seismic Method Cemil GÜRBÜZ* ÖZET Sismoloji, özdirenç ve gravite gibi jeofizik yöntemler ile yüzeyden yapılan ölçülerle yeraltı yapısı hakkında bilgiler elde edebiliriz. Büyük fayların varlığı ortaya çıkarılabi lir. Yüksek ayrımlı sismik yöntemle sığ derinliklerdeki küçük faylar da bulunabilir. De rinlere inildikçe çok önemli olan küçük süreksizliklerin bulunması güç olduğundan sis moloji uygulamaları yeraltına inmiş ve damar içi sismik yöntem geliştirilmiştir. Kömür damarı kendisini çevreleyen kayaçlara göre çok düşük bir hıza sahiptir. Kö mür damarı içerisine açılan bir kuyuda yapılan patlatmadan açığa çıkan enerji düşük hızlı kömür damarı içerisinde kanalize olur ve kanal dalgalarını oluşturur. Kanal dalga larının patlatma noktasına benzer şekilde açılan kuyulara yerleştirilen iki bileşenli jeofonlar tarafından algılanmasıyla kömür damarı içerisinde çeşitli şekillerde oluşmuş sü reksizliklerin varlığı ve konumları belirlenebilir. ABSTRACT The subsurface structure can be investigated by geophysical methods such as seis mology, resistivity and gravity. Large faults may be detected. Furthermore, small faults at shallow depths can be detected by high resolution seismic method. When the depth of interest becomes deeper then small but vitally important faults can be missed, for this reason seismology has gone underground. The coal seam has a lower velocity than the surrounding rocks. Energy produced by an explosion which was detonated within a hole inside the coal seam, becomes trapped within the seam and called channel waves. Channel waves received by two component geophones placed within a hole inside the coal seam like the shot point can be used to detect and determine positions of discontinuities formed by various ways. Doç.Dr., İTÜ Jeofizik Müh. Böl., ISTANBUL. 31 1. GİRİŞ Yüzey sismik yansıma yöntemleriyle yeraltında bulunan kömür damarlarının uzanımları araştırıla bilir. Yüksek duyarlılıkta veri elde edilmişse, atım ları kömür damarının kalınlığına eşit ve büyük olan fayları bulmak mümkündür (1). Yüksek duyarlıkta ki sismik veriyi elde etmek çok pahalıdır. Ayrıca düşük hız tabakasının kalınlığının çok değişken ol ması ve ardışık kömür damarları arasında katlamalı yansıma ve dalgaların saçılması sonucu elde edilen yüzey yansıma sismik verilerin değerlendirilmesi güçtür. İlgilenilen derinlik arttıkça bu daha da güç leşmektedir. Yüzeyde yapılan jeofizik ölçmelerle çok önem li olan küçük faylar belirlenemediğinden kömür çı karmak için açılan galerilerde sismik yöntemler uygulanabilir. Kömür damarı içerisindeki faylar ya tay yönde sismik ışınlama ile araştırılabilir. Uzun ayak sistemiyle kömür çıkarma büyük yatırımlar gerektirmektedir. Galeriler açılmadan önce muhte mel fayların yerlerinin belirlenmesi kömür çıkarma maliyetini oldukça düşürecektir. Kömür damarlarındaki devamlılığı etkileyen çe şitli süreksizlikler vardır (Şekil 1). Bunlardan en önemlisi küçük faylardır. Diğer tür süreksizlikler sokulumlar, kum kanalları, damarın kollara ayrıl ması, damar içerisinde çakıl taşlarının bulunması ve kömür damarının sıkışma sonucu daralması gibi. Bu süreksizliklerin kömür çıkarma galerinin açıl ması ve kömürün alınması sırasında aniden ortaya çıkması büyük zararlara ve kömürün çıkarılmasında gecikmelere neden olmaktadır. Sıkışmış zonlardaki yüksek basınç alanlarının ani olarak kömürü fışkırt maları da can kaybına neden olmaktadır. Bu tür so runlara bir çözüm getirebilmek için galeri içerisin de sismik yöntemlerin uygulanması birçok Avrupa ülkesinde ve Avustralya'da yapılmaktadır. Bugün yüksek duyarlıklı antigrizu edilmiş sayısal kayıtçıların geliştirilmesiyle başarılı sonuçlar alınmakta dır. Aletteki gelişmeye paralel olarak veri işlem ve değerlendirme yöntemlerinde de büyük gelişmeler olmuştur. Damar içi sismik yöntemin başarılı ol ması, bu yöntemi uzun ayak sistemiyle kömürün çıkarıldığı ülkelerde zorunlu hale getirmiştir. Zon guldak kömür havzasında da galeri içi sismik yön tem uygulama aşamasındadır. 2. GALERİ İÇİ SİSMİK YÖNTEM Galeri içi sismik yöntem 1955 yılında ilk olarak Yeni Zelanda'daki bir kömür ocağında uygulan32 K u m kanalı Damarın kollara ayrılması Şekil 1. Kömür daman içerisinde en çok rastlanan süreksizlik türleri. Siyahla taralı alanlar kömür damarını göstermektedir. mıştır (2). 1963 yılından sonra birçok ülkede uy gulamaya konmuş ve başarılı olmuştur. Krey (3) kömür damarı içerisindeki sismik dalgaların damar içerisinde kaldığı ve dışarıya çok az miktarda ener jinin çıktığını göstermiştir. Bu dalgalara kanal dal gaları adı verilmiştir. Bu dalgaların hızları frekansa bağlı olarak değiştiğinden dispersif özelliktedirler ve yayınım boyunca şekil değiştirirler. Kömürü çevreleyen kayaçların hızları kömürde ki hızın en az iki mislidir (4). Kanal dalgaları yüzey dalgalarının özelliklerini taşıdıklarından birinci ve daha yüksek dereceden modları ihtiva ederler. Sis mik yansıma yöntemi de ilgilenilen normal moddaki yüzey dalgalarıdır. Kanal dalgaları kömür içeri sinde oluşturulur, damar içerisinde yönlendirilir ve damar içerisinde bulunan jeofonlar tarafından algı lanır. Yüzey dalgaları Love ve Rayleigh dalgaları ol mak üzere iki türlüdür. Galeri içi sismik çalışmalar da önemli olan Love dalgalarıdır. Love dalgalarının tanecik hareketi kömür damarının merkezi düzle mine diktir ve bu özelliklerinden dolayı kömürün merkezi düzleminde en büyük genliğe sahiptir. Bu nedenle patlatma noktası ve jeofonlar kömür da marının merkezi düzlemine paralel olacak şekilde yerleştirilir. İki yatay bileşen jeofonu kullanılır ve doğal fre kansları 28 Hz dir. İlgilenilen kanal dalgalarının frekansları 500-700 Hz arasında olduğundan bu frekans bandında sinyallerin sönümlenmeden algı lanması gerekir. Açılan kuyu içerisine yerleştirilen jeofonlar sinyali sönümlemeye uğratmaz ve frekans açısından bir kayıp yoktur. Kayıtçılar sayısaldır ve 24 kanallıdır. Örnekleme aralığı 0.5 ms olduğun dan 1000 Hz'e kadar sinyalleri kaydedebiliriz. Böylelikle önemli bilgi taşıyan sinyaller kaybedil memiş olur. Sismik kayıtçının gürültü seviyesi kü çük ve yükselticiler geniş bir dinamik aralığa sahip tir. Bu açıdan sismik kayıtçı çok duyarlıdır. Ölçü ler galeri içerisinde olacağından grizuya karşı bü tün sistem anti-grizu edilmelidir. Kömür damarı içerisinde yapılan patlatmadan açığa çıkan sismik dalgaları kaydetmek için iki yöntem kullanılır. Bu yöntemler yansıma ve yayı nım yöntemleridir. 2.1. Yansıma Yöntemi Eğer kömür damarı tamamen veya kısmen fay tarafından kesilirse fayın her iki yanında farklı akustik direşimler oluşur. Bu bir sismik yansıtıcı gibi davranır. Yansıtıcılık özelliğinden hareketle yansıma yöntemi geliştirilmiştir. Patlatma noktası ve jeofonlar aynı galeri veya kömürün çıkarıldığı yüz boyuncadır (Şekil 2a). Patlatma noktası ve jeofonlar kömür damarının ortasına ve yatay (...truncated)