YÜRÜYEN TAHKİMAT ÜNİTELERİNDE TAVAN TABAKASI İLE TAVAN SARMASI TEMASLARINDA YÜK ANALİZİ

Madencilik, 2018, 57(2), 117-124 Mining, 2018, 57(2), 117-124 Orijinal Araştırma / Original Research YÜRÜYEN TAHKİMAT ÜNİTELERİNDE TAVAN TABAKASI İLE TAVAN SARMASI TEMASLARINDA YÜK ANALİZİ LOAD ANALYSIS OF POWERED ROOF SUPPORT UNITS IN SUPPORT AND STRATA INTERACTION Mustafa Emre Yetkina,*, Ferhan Şimşira,** a Dokuz Eylül Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü İzmir/Türkiye Geliş Tarihi / Received : 05 Ekim / October 2017 Kabul Tarihi / Accepted : 01 Şubat / February 2018 ÖZ Anahtar Sözcükler: Uzunayak, Yürüyen tahkimat ünitesi, Yük analizi. Tahkimat oluşturma hızının kazı hızına ulaşmasıyla beraber ilk olarak 1950’li yıllarda geliştirilen yürüyen tahkimatlar günümüzde uzunayak madenciliğinin en önemli ekipmanı haline gelmiştir. Uzunayaklarda yürüyen tahkimat ünitesinin etkili bir şekilde tavanı desteklemesi için tavan sarmasının tavan tabakaları ile tamamen temas halinde olması gerekmektedir. Ancak bazı durumlarda düzensiz tavan yüklemeleri, taban taşının yumuşak olması ve göçük tarafından gelen ek yüklerin etkisiyle tavan sarması tavan tabakası ile tamamen temas halinde olmamaktadır. Bu çalışmada, tavan sarması ve tavan tabakasının farklı temas durumlarında yürüyen tahkimat ünitesinin taşıyıcı elemanlarında meydana gelen maksimum gerilmeler hesaplanmış ve yürüyen tahkimat ünitesinin çalışma verimi değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında tasarlanan dört farklı temas durumuna göre tahkimat ünitesinin en verimli çalışma durumunu tavan sarması ile tavan tabakasının tamamen temas halinde olması durumunda sağladığı görülmüştür. ABSTRACT Keywords: Longwall, Powered roof support unit, Load analysis. Today, powered roof supports that are designed in 1950s have become the most important equipment in longwall mining once supporting speed reached the excavation speed. In order to support the roof efficiently by the support unit, the canopy has to be in full contact with the roof strata in longwalls. But in some cases, such as irregular roof loadings, soft footwall, and loads coming from gob, canopy and roof strata can not be in full contact. In this study, maximum stresses occurring on support unit parts are calculated in different contact states between canopy and roof strata and the working efficiency of roof support units are evaluated. According to the four different contact situations designed in the scope of the study, it is seen that the powered roof support unit provided the most efficient working condition in the full contact state between canopy and roof strata. Sorumlu yazar: • https://orcid.org/0000-0002-4797-3841 ** • https://orcid.org/0000-0002-6528-7781 * 117 M. E.Yetkin, et al / Scientific Mining Journal, 2018, 57(2), 117-124 GİRİŞ maksimum gerilmeler hesaplanarak, tavan sarmasının tavan tabakası ile farklı temas durumlarına göre yürüyen tahkimat ünitesinin çalışma verimliliği irdelenmiştir. Hızla gelişen maden makineleri sanayiinde, yürüyen tahkimatlarla ilgili iki önemli gelişme dönemi söz konusudur. İlk gelişme 1950’lerde modern yürüyen tahkimat türlerinin kullanılmaya başlanması, ikincisi ise 1970’lerde lemniskat tip ve dam-kalkan 1. YÜRÜYEN TAHKİMATLARDA TAVAN (chock-shield) tipi tahkimatların kullanıma girmesidir. Genel amaçlı yürüyen tahkimat çeşitleri oldukça YÜKÜNÜN HESAPLANMASI GİRİŞ fazla olmasına rağmen, genel olarak bunları dam, Yürüyen tahkimat ünitesinin üzerine gelen takaliper ve lemniskat olmakmaden üzere üç kategoride sı- van yükü, tavan sarması ve göçük sarması üzeHızla gelişen makineleri sanayiinde, tahkimatlarla iki önemli gelişme TAHKİMATLARDA TAVAN nıflandırmakyürüyen mümkündür. Kaliperilgili tahkimatlarda ta- rine 1.YÜRÜYEN gelen yükHESAPLANMASI olmak üzere iki kısımdan oluşur. söz konusudur. İlk gelişme 1950'lerde YÜKÜNÜN van kalkanı dönemi göçük kalkanına pivot mafsallarla bağmodern yürüyen tahkimat türlerinin kullanılmayaTavan sarması üzerine gelen yükün iki kaynağı lıdır. Göçükbaşlanması, kalkanı daikincisi taban başka birtip vevardır: iseplâkasına 1970'lerde lemniskat Yürüyen tahkimat ünitesinin ağırlığı üzerine gelen tavan tatavan tabakasının ve tavan dam-kalkan (chock-shield) tipi yükü, tavan sarması ve göçük sarması üzerine mafsalla bağlıdır. Bu nedenle, tavan kalkanı tahkimatların yükse- bakasının hareketleri sırasında oluşan kullanıma girmesidir. amaçlı yürüyen gelen yükyatay olmak üzere iki kısımdan oluşur. Tavan lirken dairesel bir hareket yapar.Genel Ayaktaki konverparalel ve dikey gelişen tahkimat çeşitleri oldukça fazla olmasına rağmen,arına sarması üzerine gelen olarak yükün iki kaynağıyanal vardır:kuvjans ve tavan kalkanı tavandam, kömürü arasındaki genel olarakilebunları kaliper ve lemniskatvetlerdir. tavan tabakasının ağırlığı üzerine ve tavan gelen tabakasının Göçük sarması yük ise, olmak üç kategoride sınıflandırmak yatay hareketleri sırasında oluşan arına paralel sürtünmeden dolayıüzere bu dairesel hareket, tahkimat sarma üzerine yığılan göçmüş tavan tabakası mümkündür. Kaliper tahkimatlarda tavan kalkanı ve dikey olarak gelişen yanal kuvvetlerdir. Göçük bağlantılarında ve hidrolik silindirlerde kontrolsüz ağırlığıdır. araştırmacı özelikle göçük kalkanına pivot mafsallarla bağlıdır. Göçükparçalarının sarması üzerine gelenBirçok yük ise, sarma üzerine yük konsantrasyonlarına olur.başka Bunun kalkanı da tabanneden plâkasına bir yanı mafsallatavan yığılan göçmüş tavangelen tabakası sarması üzerine tavanparçalarının tabakasının sıra hidrolikbağlıdır. direklerBugöçük kalkanına bağlı yükselirken oldu- ağırlığından nedenle, tavan kalkanı ağırlığıdır. Birçok araştırmacı özelikle tavan dolayı oluşan yükün hesaplanması dairesel bükülme bir hareket gerilmelerine yapar. Ayaktaki yol konverjans sarması üzerine gelen tavan tabakasının ğundan kalkanda açar veüzerine yoğunlaşmıştır. Buyükün konu hesaplanması ile ilgili yayımtavan kalkanı ile tavan kömürü arasındaki ağırlığından dolayı oluşan (Yetkin, 2016). sürtünmeden dolayı bu dairesel hareket, tahkimatlanmış üzerine yoğunlaşmıştır. Bu konu ile ilgili çalışmalara göre, yürüyen tahkimat ünitebağlantılarında ve hidrolik silindirlerde kontrolsüzsininyayımlanmış göre, yürüyen tahkimat minimum çalışmalara taşıma kapasitesi damar kalınlığıGeçmiş yıllarda yapılan çalışmalarda araştırmacılar yük konsantrasyonlarına neden olur. Bunun yanı ünitesinin minimum taşıma kapasitesi damar na bağlı olarak aşağıdaki bağıntı ile ifade yürüyen tahkimatlarla tavan tabakaları arasındaki sıra hidrolik direkler göçük kalkanına bağlı kalınlığına bağlı olarak aşağıdaki bağıntı ile ifadeedilir olduğundan kalkanda bükülme gerilmelerine edilir ve Chiang, 1984). ve(Peng Chiang, 1984).Burada etkileşimi araştırmışlardır. Bu çalışmalarda tavan yol(Peng açar (Yetkin, 2016). tabakasıyla Geçmiş tavan yıllarda sarmasının teması durumunda ! yapılan çalışmalarda araştırmacılar Pmin= = γ. (1) "#$ yürüyen tahkimat ünitesinin hidrolik direklerinde yürüyen tahkimatlarla tavan tabakaları arasındaki etkileşimi araştırmışlardır. çalışmalarda meydana gelen gerilmeler dikkateBualınmış ve butavanP = Tahkimat (...truncated)