DENİZLİ MOLAS HAVZASINDA BULUNAN SEDİMANTER KAYAÇLARIN CERCHAR VE SHORE SERTLİKLERİNİN TAYİNİ VE BULANIK MANTIK UYGULAMASI

Madencilik, 2018, 57(2), 71-79 Mining, 2018, 57(2), 71-79 Orijinal Araştırma / Original Research DENİZLİ MOLAS HAVZASINDA BULUNAN SEDİMANTER KAYAÇLARIN CERCHAR VE SHORE SERTLİKLERİNİN TAYİNİ VE BULANIK MANTIK UYGULAMASI DETERMINATION OF SHORE AND CERCHAR HARDNESS OF SEDIMENTARY ROCKS IN DENIZLI MOLASSE BASIN AND FUZZY LOGIC APPLICATION Cihan Doğruöza,*, a Dumlupınar Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Kütahya, TÜRKİYE Geliş Tarihi / Received : 22 Kasım / November 2017 Kabul Tarihi / Accepted : 15 Ocak / January 2018 ÖZ Anahtar Sözcükler: Cerchar aşındırıcılık indeksi, Shore sertliği, Bulanık mantık Bu çalışmada, Denizli ilinin Molas havzasında yapılan iki adet sondaj kuyusundan elde edilen sedimanter kayaçlar üzerinde Shore sertliği, tek eksenli basma dayanımı ve Cerchar aşındırıcılık indeksi deneyleri yapılmıştır. Shore sertlik ve tek eksenli basma dayanımı deneyleri Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, kaya mekanik laboratuvarında, Cerchar aşındırıcılık indeksi deneyi ise Afyon Kocatepe Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Toplamda 12 adet farklı özellikte kumtaşı ve kiltaşı üzerinde yapılan deneyler neticesinde elde edilen sonuçlar ile değişkenler arasındaki korelasyon tayin edilmiş ve bulanık mantık ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre üç farklı değişken kullanılarak Cerchar aşındırıcılık indeksini belirlemede çoklu doğrusal regresyon yöntemi ile en uygun model oluşturulmuştur. İki uygulamanın da tahmin sonuçları karşılaştırılarak makalede yer verilmiştir. ABSTRACT Keywords: Cerchar abrasivity index, Shore hardness, Fuzzy logic. * In this study, Shore hardness, Uniaxial compressive strength and Cerchar abrasivity index tests were applied on sedimentary rocks from two different boreholes in Denizli, Molasse basin. Shore tests and Uniaxial compressive strength tests were applied in Middle East Technical University, Mining Engineering department, rock mechanics laboratory and Cerchar tests were done in Afyon Kocatepe University, Mining Engineering Department laboratories. Totally twelve different sandstone and claystone samples were utilized and the correlation of the variables and fuzzy inference system were also analysed between the parameters. Based on the results, with utilizing three different variables, a multiple linear regression model was created to predict Cerchar abrasivity index. Two different prediction results were compared and mentioned in the study. Sorumlu yazar: • https://orcid.org/0000-0002-7487-4822 71 C. Doğruöz / Scientific Mining Journal, 2018, 57(12), 71-79 GİRİŞ Cerchar testi kayaçların kazılabilirlik ve kesilebilirliklerini belirlemek için dünya çapında kullanılan basit ama etkili bir yöntemdir. Test sonuçlarına göre değişkenlerin olumlu sonuçlar vermesi, bu testin uygun bir yöntem olduğunu göstermektedir. Diğer kayaç aşınma testlerine kıyasla, testlerin daha kullanışlı ve pratik olması, bu yöntemi daha yaygın hale getirmektedir. Son yıllarda Cerchar testinin kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. Thuro ve arkadaşları 2007 yılında Cerchar’ın (Cerchar, 1986) standart parametrelerini kullanarak bu yöntemin pratikliğini test etmişlerdir (Thuro vd., 2007). Aynı şekilde Kasling ve Thuro da, 2010 yılında çalışmalarına devam etmişlerdir. Norveç’te bulunan NTNU/SINTEF laboratuvarlarında AVS adında çelik kesici uçlar ile aşındırma testi geliştirilmiştir. Dahl ve arkadaşları 2012 yılında bu laboratuvarlarda 1590 adet test yapmışlardır ve yöntemin uygunluğunu kanıtlamışlardır (Dahl vd., 2012). Cerchar’ın kelime anlamı “kömür ocakları araştırma merkezi” olan ve Fransa’da 1970’li yıllarda kurulan “Centre d’Etudes et Recherches des Charbonages” araştırma merkezinden gelmektedir. Bu merkezde madencilik sektörü için kömür analizleri yapılırken, tünelcilik sektörü için de bazı bilim adamları çalışmalarını yürütmüşlerdir (Alber 2008; Plinninger vd., 2004). ile yapılan yapılan bir yöntemdir. Deneye tabi tutulan numunelerin çok küçük olması yada mineral içeriklerinin değişken olması deneyin sonuçlarını olumsuz etkileyebilmektedir. Atkinson ve arkadaşlarına göre Shore sertlik deneyi ile tek eksenli basma dayanımı arasında yüksek bir korelasyon olduğu gözlemlenmiştir (Atkinson, vd., 1986). Ancak numunelerde çok miktarda sert kristaller mevcutsa, korelasyon ilişkisi çok doğru sonuçlar vermemektedir. Shore sertlik testleri kesilebilirlik üzerine kesin sonuçlar verse de bazı kayaçlar için aynı sonuçları vermemektedir. Örneğin, kömür numuneleri yüksek Shore sertlik sonuçları vermesine rağmen, galeri açma makineleri tarafından kolayca kesilebilmektedir (Bölükbaşı, 1986). Yanlış ölçüm Cerchar tarafından geliştirilen standartlar ile beraber daha başka standartlar da mevcut olabilmektedir. Cerchar prensibi genel olarak, numuneyi sıkı bir şekilde tutan bir mengene ve 90°’lik açıyla sivrileştirilmiş, üzerine 70 Newton’luk yük uygulanarak numunenin üzerinde çizgi çekilerek yapılan kesme işlemine dayanmaktadır. Çizilen mesafe 10 mm olmaktadır. Cerchar tarafından geliştirilen düzenek Şekil 1a’da gösterilmektedir. West ise 1989 yılında aynı parametreleri kullanarak farklı bir düzenek geliştirmiştir (West, 1989). West’in geliştirdiği bu düzenek ise Şekil 1b’de gösterilmektedir. Diğer bir kayaç sertlik belirleme deneyi olan Shore testi ise ISRM tarafından kullanılan, Shore skeleroskopu ile gerçekleştirilen ve kayaçların sertliğini tayin eden bir yöntemdir. Shore sertlik testi, kayaçların yüzeyinde serbest düşme 72 Şekil 1. a:Cerchar deney düzeneği ve b: West deney düzeneği 1: ağırlık, 2: pin çenesi, 3: çelik pin, 4: numune, 5: mengene, 6: manivela C. Doğruöz / Bilimsel Madencilik Dergisi, 2018, 57(2), 71-79 Literatürlere göre yapılan çalışmalarda Shore sertliğinin kayacın mukavemet özellikleri açısından sertlik dayanımlarında daha etkili olduğu gözlemlenirken, Cerchar sertlik indeksinin daha çok kesilebilirlik ve kazılabilirlik açısından önemli olduğu saptanmıştır. 1. CERCHAR TESTİ Cerchar testinde en önemli parametrelerden bir tanesi pin sertliğidir. Fransız standartlarına göre bu pinler çelik malzemeden olup Rockwell sertliği olan HRC 54/56`ye göre ısıya dayanıklı olarak imal edilmektedir (Michalakopoulos vd., 2006). Ancak, Dünyadaki çeşitli laboratuvarlarda kullanılan pinlerin çeliği aynı olmamaktadır (Plinninger vd., 2003). Dünya genelinde bazı laboratuvarlar HRC 40 tipi ve daha yumuşak tipte pinler kullanırken, bazı laboratuvarlar ise HRC 54/56 tipte pin kullanmaktadır (Suana ve Peters 1982; West 1989; Al-Ameen ve Waller 1994; Plinninger vd., 2003; Michalakopoulos vd., 2006; Alber 2008; Yarali vd., 2008). Stanford ve Hagan (2009) çelik tiplerin ve sertliğin Cerchar test sonuçlarındaki etkisini çalışmışlardır. Yapmış oldukları bu çalışma, aynı sertlikte ısıya dayanıklı yedi farklı metal ve dokuz farklı seviyede tek çeşit çelik içermektedir. Çalışmalarındaki çelik tipleri HRC 50 ve HRC 55 arasında değişen ve çeşitli derece ve alaşımlarda meydana gelen malzemelerdir. Çelik tipler (...truncated)