yeraltı maden işletmelerinde ocak yangınları

T.C. ÇALIŞMA VE SOSYAL GÜVENLİK BAKANLIĞI

İş Teftiş Kurulu Başkanlığı

YERALTI MADEN İŞLETMELERİNDE OCAK YANGINLARI

İş Müfettişi Yardımcılığı Etüdü

Ayşe BAYRAKTAR İş Müfettişi Yardımcısı

Ankara-2013

i

İÇİNDEKİLER

İÇİNDEKİLER ............................................................................................................. i

TABLO LİSTESİ ........................................................................................................ iii

ŞEKİL LİSTESİ .......................................................................................................... iv

1 GİRİŞ ............................................................................................................. 1

2 EKZOJEN (AÇIK) OCAK YANGINLARI .................................................. 2

2.1 Ekzojen (Açık) Ocak Yangınlarının Kaynakları ........................................... 2

2.2 Ekzojen (Açık) Ocak Yangınlarının Önlenmesi ........................................... 3

2.3 Ekzojen Yangınlarla (Açık Ocak Yangınlarıyla) Savaş ................................ 3

3 ENDOJEN OCAK YANGINLARI ............................................................... 5

3.1 Oksidasyon ..................................................................................................... 5

3.2 Ocak Yangınlarının Zararları ......................................................................... 7

3.3 Ocak Yangınlarının Tespiti ............................................................................ 7

3.3.1 Koku ............................................................................................................... 7

3.3.2 Graham Endeksi ............................................................................................. 8

3.3.3 Pratik Yöntemler .......................................................................................... 10

3.3.4 Polonyalı Araştırmacıların İndeksi .............................................................. 11

3.3.5 Tutuşabilirlik Tekniğine Dayalı Yöntem ..................................................... 11

3.3.6 Teorik Yaklaşım........................................................................................... 11

3.3.7 Adyabatik Oksitlenme Tekniğine Dayalı Yöntem ....................................... 12

3.4 Kendi Kendine Yanmaya Etki Eden Faktörler ............................................ 12

3.4.1 Kömürün Yapısı ........................................................................................... 13

3.4.2 Jeolojik Yapı ................................................................................................ 14

3.4.3 Madencilik Uygulamaları ............................................................................ 15

3.4.4 Diğer ............................................................................................................ 19

3.4.5 Kömürün Kendiliğinden Yanmasına Ait Kuramlar ..................................... 19

ii

3.4.5.1 Pirit Kuramı ................................................................................................. 20

3.4.5.2 Bakteri Kuramı............................................................................................. 21

3.4.5.3 Oksidasyon Kuramı ..................................................................................... 22

3.4.5.4 Nem Kuramı................................................................................................. 23

3.5 Endojen (Gizli) Yangınlarla Savaş .............................................................. 24

3.5.1 Yanıcı Maddenin Uzaklaştırılması .............................................................. 24

3.5.2 Isının Uzaklaştırılması ................................................................................. 25

3.5.3 Yakıcı Maddenin Uzaklaştırılması .............................................................. 25

3.5.3.1 Su İle Doldurma (Ambuayaj) ....................................................................... 25

3.5.3.2 Atıl Gazların Kullanılması ........................................................................... 25

3.5.3.3 Galeri Cidarının Kaplanması ....................................................................... 25

3.5.3.3.1 Kaplama Malzemesinin Özellikleri ............................................................. 26

3.5.3.4 Yangın Sahalarının Barajlanması ................................................................ 31

4 SONUÇ VE DEĞERLENDİRME ............................................................... 49

KAYNAKLAR .......................................................................................................... 50

iii

TABLO LİSTESİ

Tablo 1 İnkübasyon Süresi İndeksleri ........................................................................ 11

Tablo 2 Adiyabatik Oksidasyon Yöntemine Göre Risk Sınıflaması ........................ 12

Tablo 3 Kendiliğinden Yanmayı Etkileyen Başlıca Faktörler ................................... 13

Tablo 4 Çeşitli Parametrelerin Kömür Oksidasyon Oranına Etkisi ........................... 23

Tablo 5 Pilot Uygulama Kaplama Malzemesi Karışım Oranları ............................... 30

iv

ŞEKİL LİSTESİ

Şekil 1 Kömür Oksidasyon Reaksiyonu ..................................................................... 6

Şekil 2 Kömür Oksidasyon Mekanizması ................................................................... 6

Şekil 3 Kendi Kendine Kızışmadan Oluşan Kokunun Sıcaklıkla Değişimi ................ 8

Şekil 4 Dönümlü ve İlerletimli Ayaklarda Hava Kaçakları ....................................... 17

Şekil 5 Ayak Arkasında Meydana Gelen Gaz Oranları ve CO/ O2 Değeri ................ 18

Şekil 6 Taban Yolu Veya Lağımların Komuru Kestiği Noktalarda Meydana Gelen

Kritik Zonlar ................................................................................................... 18

Şekil 7 Kaplama Malzemesinin Tahkimat Arkasına Yerleştirilmesi ......................... 28

Şekil 8 Fırça ve Kamalar Üzerinde Uygulanan Denemeler ....................................... 28

Şekil 9 Kırık ve Çatlakların Kaplama Malzemesi İle Kapatılması ............................ 29

Şekil 10 Pilot Uygulama Kaplama Malzemesi Görüntüsü ........................................ 29

Şekil 11 Püskürtme Makinesi Görüntüsü ................................................................... 30

Şekil 12 Çamur Dolgu Baraj ...................................................................................... 32

Şekil 13 Tuğla Dolgu Baraj........................................................................................ 33

Şekil 14 Kil + Beton Baraj ......................................................................................... 34

Şekil 15 Dar Beton Baraj ........................................................................................... 35

Şekil 16 Küçük Eliptik Kesitli Baraj .......................................................................... 36

Şekil 17 Büyük Eliptik Kesitli Bar ............................................................................ 37

Şekil 18 Dikdörtgen Kesitli Baraj .............................................................................. 38

Şekil 19 Yatay Galeride Jibs Baraj Uygulaması ........................................................ 42

Şekil 20 Başyukarıda Jibs Baraj Uygulaması ............................................................ 41

Şekil 21 Başaşağıda Jibs Baraj Uygulaması .............................................................. 42

Şekil 22 Jibs Barajda Enjeksiyon ............................................................................... 43

Şekil 23 Kaldırılan Kapılar ........................................................................................ 45

Şekil 24 (a)Dengeleme Galerisi.(b) Dengeleme Borusu ............................................ 45

Şekil 25 Dengelenmiş Yangın Barajı Görünümleri ................................................... 46

Şekil 26 Denge Barajı; ............................................................................................... 47

Şekil 27 Denge Barajında Ventüri Yerleştirilmesi..................................................... 47

Şekil 28 Denge Barajında Vantilatör Yerleştirilmesi................................................. 47

Şekil 29 İlerlerimli Ayaklarda Önlemler ................................................................... 48

1

1 GİRİŞ

Ocak yangınları, insan ve oldukça önemli ulusal servet kayıplarına yol

açabilmektedir. Yeraltında tahkimatın, bant tesislerinin, ihraç tesislerinin ve diğer

yanıcı malzemenin yanması veya kendiliğinden yanma ile ortaya çıkan bu yangınlar

iş sağlığı ve güvenliğinin tehlikeye girmesine yol açtığından üretim aksamasına veya

tamamen durmasına neden olmaktadır. Grizulu ocaklarda, kontrol altına alınmayan

ya da alınamayan yangınlar patlamalara neden olabilir. Ocak yangınlarında büyük

rezervlerin terkedilmesinin yanısıra en büyük tehlike, yangınlar sonucu oluşan

zehirli ve boğucu gazların çok sayıda ölüme neden olmasıdır. Önemli olan, yangının

önceden sezilmesi ve önlenmesidir.

Yangınların sınıflandırılması meydana geliş şekline, yerine ve dış görünüşüne

göre yapılabilir. Meydana geliş şekli, yangının önceden sezilmesi ve yangınla

mücadele bakımından önemli olduğundan, bu çalışmada bu yönde bir sınıflandırma

esas alınmıştır.

Bu çalışmada meydana geliş şekline göre ocak yangınlarının sebepleri,

önlenmesi ve oluşan ocak yangınlarıyla başa çıkma yöntemleri anlatılmaktadır.

2

2 EKZOJEN (AÇIK) OCAK YANGINLARI

Yüksek ısı sonucu meydana gelen yangınlardır. Isı kaynağı, yanan ortamın

dışındadır. Sürtünme ısısı, açık alev, elektrik arkı vb..

2.1 Ekzojen (Açık) Ocak Yangınlarının Kaynakları

− Band Tesislerindeki Yangınlar: Bu yangınların nedeni, bandın tambura

sürtünmesi sonucu ortaya çıkan ısı olabilir. Kömür parçaları frenleyebilir ve

sürtünmeyi sağlar. Bandın tahkimata sürtünmesi sonucu da ısı oluşabilir. Makaralar

arızalı ise ve iyi dönmüyorsa sürtünme ısısı fazla olabilir. Dolayısıyla oluşan ısı ile

kömür tozu yanar.

− Kuyu Vincindeki Yangınlar: Sürtünmenin neden olduğu yangınlardır.

Makaranın halat altında dönmesi ile etrafa kızgın çelik tel parçaları sıçrayarak kömür

tozunu yakabilir.

− Elektrik Donanımındaki Yanınlar: Kötü topraklama ve kısa devreler en

önemli açık alev kaynakları olabilir. Bakımsızlık ve aşırı yükleme de bunlara

eklenebilir. Ayrıca kayaç basıncı ve ateşlemeler sonucu kablo hasarları da açık alev

kaynağı oluşturmaktadırlar.

− Kaynak İşleri Sonucu Oluşan Yangınlar: Kaynak işlerinden sıçrayan kıvılcım

kömür tozunu yakabilir.

− Sıvı Yakıt Yangınları: Dizel lokomotifler için ocağa sokulan yakıt bir tehlike

kaynağıdır.

− Ateşleme Sonucu Oluşan Yangınlar: Patlayıcı madde ateşlemeleri sırasında

akkor haldeki kapsül ve teller kömür tozu ve diğer kolay yanıcı malzemeleri

yakabilir.

− Patlamalar Sonucu Oluşan Yangınlar: Grizu ve kömür tozu patlamaları büyük

yangınlara neden olabilir. Yangın, patlama alevinin son bulduğu, oksijenin bol

olduğu yerde oluşur. Daha iç kısımda oksijen azlığından yangın olmaz.

− Açık Alevlerin Neden Olduğu Yangınlar: Açık alevli lambalar, çakmak ve

kibrit alevi, sigara ateşi vb. nedenler önemli yangın kaynaklarıdır.

− Kesici-Kazıcı Makinaların Neden Olduğu Yangınlar: Kesici uçların sert

kayaçlara rastlaması sonucu oluşan ısı önemli bir yangın kaynağıdır. Bu nedenle ve

3

kesici makinaların kullanımlarının artmasıyla arın yangınları önemli miktarda

çoğalmıştır.1

2.2 Ekzojen (Açık) Ocak Yangınlarının Önlenmesi

− Bant tesislerinde yangın oluşumunu engellemek için band tesisinin iyi

döşenmesi ve sık sık kontrolü gerekir. Bant fazla yüklenmemelidir. Bant nakliyat

ünitelerinde bandın yandan sürtünmesi engellenmelidir. Bant etrafındaki kömür tozu

birikintileri temizlenmelidir. Buna ilaveten ısı yükselince band tesisini durdururan ve

su püskürten bir koruyucu donanım kullanılabilir.

− Kuyu vincinin makara tesisatının kontrol ve muayeneleri yapılmalıdır.

− Potansiyel patlama tehlikesi olan ortamlarda kullanılacak tüm ekipmanlar

ATEX uyumlu ve Exproof (Patmalaya Dayanıklı) özellikte olmalıdır. Ocak içindeki

elektrikli ekipmanların topraklama ve elektrik ile ilgilil diğer kontrollleri düzenli

yapılmalı, kaçak akıma karşı gerekli önlemler alınmalıdır.

− Kaynak yapılacak yerde risk altında olan alan ıslatılmalı, buralarda yangın

söndürücü ve taş tozu hazır bulundurulmalıdır.

− Yakıt yangınlarına karşı yakıt donanımları bakımlı tutulmalı ve dizel

lokomotiflerin egsoz gazları soğutulmalıdır.

− Ocakta patlayıcı gaz ve tozların birikmesi engellenmeli ve bu gaz ve tozlar

güvenli sınırlar içinde tutulmalıdır.

− Açık alevli lambalar, çakmak ve kibrit alevi, sigara ateşi gibi açık alev

kaynaklarının ocağa sokulması kesin olarak önlenmelidir.

− Kullanılan kesici uçlardan kaynaklanan yangınlar su ile soğutularak

önlenmelidir.

− Ocak içinde statik elektriğe karşı gerekli önlem alınmalıdır.

2.3 Ekzojen Yangınlarla (Açık Ocak Yangınlarıyla) Savaş

Bu tip yangınlarda ortam havasının kuru olması ve hava hızı, yangının

yayılma hızını etkileyen faktörlerdir. Yangının yayılmasını engelleyecek ya da

azaltacak tuğla duvarlar, taş tozu barajları gibi zonlar oluşturulmalıdır. Yanmaz

tahkimat malzemeler tercih edilmelidir. Ocak içine su şebekeleri döşenmeli ve su

1 Erdil Ayvazoğlu, Türkiye Kömür İşletmeleri Kurumu Teknoloji ve Uygulama Geliştirme Projesi Havalandırma, İstanbul, 1986, s. 96, 97.

4

alım noktaları uygun ve kolay ulaşılabilir yerlere olmalıdır. Ocak içindeki ısı

yaratabilecek ekipmanların bulunduğu yerlere, yanıcı kimyasalların kullanıldığı

yerlere, tamirhanelere, lokomotif garajlarına ısıya duyarlı otomatik yangın

söndürücüler yerleştirilmelidir. Ayrıca özellikle riskli alanlarda ve kontrol

noktalarında taşınabilir yangın söndürme cihazları hazır bulundurulup

kullanılmalıdır. Yangın söndürücü çeşitlerinden bazıları aşağıdaki gibidir;

Kuru Yangın Söndürücüler: Sıvı ve ahşap yangınlarında sodyum bikarbonat,

amonyum sülfat veya amonyum fosfat püskürtücüler kullanılır. Açığa çıkan ve inert

olan CO2 yagını söndürür.

Köpüklü Söndürücüler: 1/20 - 1/30 oranında suya ilave edilen köpük

maddeleri, akaryakıt ve elektrik yangınları için iyi söndürücülerdir.

Karbon Dioksitli Söndürücüler: Basınç altındaki karbondioksit püskürtüldüğü

zaman -79 oC’de donar ve kar oluşturur. Kar ısınında gaz açığa çıkar ve yangını

söndürür. Karbon dioksidin tehlike yaratması söz konusu olduğu için düşük hava

hızlarının olduğu veya kapalı yerlerde uygulanır.

Su ile Söndürme: Yangınların su ile söndürülmesi söz konusudur. Ancak su,

ağaç malzeme yangınlarında merkeze, kömür yangınlarında ise çevreye sıkılmalıdır.

Aksi halde patlayıcı gaz meydana gelir.

Hareketli Köpük ile Söndürme: Yangının önüne, temiz hava tarafına ve bütün

kesite bir tekstil veya tel kafes gerilir ve üzerine köpük (latex) püskürtülür. Bu halde

oksijen kesilmiş olur ve yangın söner. Ancak patlayıcı gaz tehlikesi var ise

uygulanmamalıdır.2

2 Ayvazoğlu, s. 98.

5

3 ENDOJEN OCAK YANGINLARI

3.1 Oksidasyon

Endojen ocak yangınları kendi kendine kızışma soncu oluşan yangınlardır. Bu

tür yangınların oluşumunda dış etken (dışarıdan ısı alma) yoktur. Asıl neden

oksidasyon ısısıdır. Kömürün kendiliğinden yanmasıyla ilgili olarak, genelde, kabul

edilen teori, uygun atmosferik koşullarda kömürün oksijeni absorbe etmesine

(oksidasyona) dayanmaktadır. Kömürle oksijen arasında dışa ısı veren bir kimyasal

tepkime söz konusudur.

Kömür yüzeyleri havayla temas eder etmez oksidasyon olayı başlamaktadır.

Ocakta, normal koşullar altında, dışa verilen ısı alınmakta ve oksidasyon, yavaş bir

biçimde ve bir kızışma tehlikesi doğurmaksızın sürmektedir. Ancak, bazı durumlarda

dışa verilen ısı, ortamdan ayrılamamakta ve sıcaklık giderek artmaktadır. Sıcaklık

arttıkça ortamda yeterli oksijen varsa oksidasyon hızı da artmakta ve buna bağlı

olarak kömürün sıcaklığı yükselmektedir. Kömürün tutuşma sıcaklığına (kritik

sıcaklık) ulaşıldığında ise, yanma olayı baş göstermektedir.

Özetle, sınırlı miktarda hava, bir yandan oksidasyon için gerekli oksijeni

sağlarken, diğer yandan, oluşan ısıyı uzaklaştırmakta yetersiz kalarak ortamda

sıcaklık artışının ve kendiliğinden yanmanın başlıca nedeni olmaktadır.3

Bu tür yangınlar, kendi kendine yanma, kendiliğinden yanma veya gizli

yangınlar olarak da isimlendirilirler. Kaynak oksidasyon ısısıdır. Oksijen, kömür

tarafından absorbe edilir ve bu absorbsiyon sonucu 1 – 2oC sıcaklık artışı olur. Bu

reaksiyon her sıcaklıkta olur. Ancak, hava miktarı çok fazla ise oluşan ısı taşınır ve

tehlike kalmaz. Aksi halde hava tamamen kesilmelidir. Sözü edilen reaksiyon, daha

önceden de bilindiği gibi, aşağıdaki gibi olur:

2 C + O2 � 2 CO + 2420 kcal/kgC

2 CO + O2 � 2 CO + 5660 kcal/kgC

Reaksiyon tekrarlanırsa sıcaklık artar ve kömür özelliklerine bağlı olarak,

yaklaşık 175OC’de yanar. Grizulu ortamda ise patlama olabilir. Metal madenleri

(sülfürlü, piritik cevherler vd.) de yangına müsaittir. Örneğin,

2 FeS2 + 7 O2 + H2O � 2 FeS4 + 2 H2SO4 + 624 kcal/kgC

3 Vedat Didari, Madencilik Dergisi-“Yeraltı Ocaklarında Kömürün Kendiliğinden Yanmaı ve Risk İndeksleri”, Cilt XXV, Sayı No:4, 1986, s.30.

6

Daha önce de belirtildiği gibi, oksidasyon için kömür ve oksijenin varlığı yeterlidir.

Ancak kendi kendine yanma için, oluşan ısının taşınmaması gerekir. Bu nedenle,

ramble boşlukları, göçükler, çatlamış topuklar, silolar vb. yerler yangın için çok

elverişlidirler. Duyu organlarıyla ilk yangın belirtilerinin anlaşılmasına kadar geçen

zamana “inkübasyon” periyodu denir. Bu periyot, birkaç saat ya da haftalarca

sürebilir. Terleme (su buharının yoğunlaşması) gibi önemli belirtilerin görülmesi ile

“indikasyon” periyodu başlar. Terlemeden sonra CO ve CO2 oluşumu artar ve koku

duyulur. Bu halde, artık “olgunlaşma” periyodu başlamıştır. Elverişsiz şartlarda,

birkaç saat içinde yangın başlar.4

Kömür oksidasyon reaksiyonunda meydana gelen olaylar aşağıda

özetlenmiştir.

1. adım = Kömür/oksijen komplekslerinin oluşması,

2. adım = Bu komplekslerin bozuşması, CO2 ve H2O üretimi veya daha

duraylı grupların (karboksil, karbonil ve eter grupları) oluşması

3. adım = Bu grupların bozuşması ve değişik gazların çıkması,

(Sıcaklık > 100°C)

4. adım = Alifatik yapının son adım kaybedilmesi ile

CO, CO2 ve H2 üretilmesi

Şekil 1 Kömür Oksidasyon Reaksiyonu (Swan ve Evans, 1979)

Kömürün fiziksel oksidasyon oranını etkileyen faktörler de Wade (1988) tarafından

Şekil 2'de özetlenmiştir.

Şekil 2 Kömür Oksidasyon Mekanizması (Demirbilek, 1988)5

4 Ayvazoğlu, s. 98,99. 5 Ahmet H. Onur, H. Köse, E. Yalçın, G. Konak, H.Yenice, D. Karakuş, A. Gönen, M. V. Özdoğan, A. Tosun, Yeraltı Kömür Ürtm Faal. Ocak Yangınlarının Önlenmesinin Araştırılması-GLİ Tunçbilek Ömerler Mekanize Yeraltı Ocağı Uygulaması, 2012, s. 10,11.

7

3.2 Ocak Yangınlarının Zararları

Yeraltında olası bir yangının yaratabileceği tehlikeler şu şekilde sıralanabilir:

− Yangın nedeniyle ölüm ya da yaralanma,

− Kömürün kendiliğinden yanması neticesinde ortaya çıkan karbon monoksit

gazı zehirlenmesi nedeniyle ölüme yol açabilecek şekilde zarar görme,

− Bırakılan topukların açık alev ya da için için yanması neticesinde tavan

göçmelerinin oluşması,

− Yanma neticesinde kömürün kaybedilmesi,

− Yangın barajları arkasında ekonomik olarak işletilebilir rezervlerin

bırakılmak zorunda kalınması.6

3.3 Ocak Yangınlarının Tespiti

Kendiliğinden yanmaya etkisi olan pek çok faktör bulunmaktadır. Olayla

sistemli olarak savaşmak için genelde en uygun bulunan yaklaşım biçimi, damar,

pano ya da stoklar için bir indeks değeri saptayarak önlemleri buna göre

tasarlamaktır. Bu tür bir indeksi saptamanın çeşitli yöntemleri bulunmaktadır.

Çalışmaların özünü, indeksi belirlenecek yerden alınan kömür örneklerini

laboratuvarlarda inceleyerek kendiliğinden yanmaya yatkınlıklarını belirlemek ve

saha hakkındaki gözlemlere ve deneyime dayanarak çevresel koşulları

değerlendirmek oluşturmaktadır.7

Bu bölümde bu tür çalışmalar tanıtılacaktır.

3.3.1 Koku

Burada önemli olan husus, kendi kendine yanmanın başlangıcının duyu

organlarıyla tespitine güvenilmeyeceğidir. Çünkü bir koku hissedildiği anda

oksidasyon merkezindeki ısının 150 oC’ye yaklaşmış bulunduğu ve dolayısıyla çok

geç kalınmış olduğu bellidir. Gerçeten de yangın kokusunu karakterize eden etilen ve

propilendir. Bu gazların oluşumunun ise ancak 100 oC’nin üzerinde söz konusu

olduğu tespit edilmiştir. 8 Şekil 3’te kendi kendine oluşan kokunun sıcaklık ile

değişimi gösterilmektedir.

6 Nehar Eroğlu, Micheal John Gouws, Madencilik- Kömürün Kendiliğinden Yanmasına Ait Kuramlar, 1993, Cilt XXXII, Sayı No:2, s. 14. 7 Didari, s. 32. 8 Ayvazoğlu, s. 99.

8

Şekil 3 Kendi Kendine Kızışmadan Oluşan Kokunun Sıcaklıkla Değişimi9

3.3.2 Graham Endeksi

Ayvazoğlu çalışmasında “Esas olan kendi kendine yanmanın erken tespit

edilmesi ve pano kapatılmasına gerek kalmaması için, ocak havasındaki karbon

monoksit ve hidrojenin ölçülmesi gerekir. Karbon monoksit bir yangın olayının en

belirgin ve kararlı göstergesidir. Hidrojen de kömür oksidasyonunun bir ürünüdür

ama oluşumu azdır ve tespiti henüz pratik değildir. Ne var ki, ocak havasındaki

karbon monoksit miktarı, havalandırma miktarına bağlıdır. Ayrıca, karbon monoksit

oluşumunun başka kaynakları (ateşlemeler, dizel lokomatifleri vd. gibi) da vardır. Bu

nedenle, havalandırma miktarından bağımsız olan “oluşan karbon monoksit

miktarının tüketilen oksijen miktarına oranı” ki buna Graham Endeksi veya Graham

Katsayısı denir, kullanılabilir. Başka bir deyişle, karbon monoksit oluşumu bir

yanma sonucu ise, bir oksijen tüketimi de söz konusudur. Bu oran, aşağıdaki

eşitlikten hesaplanır:

K= (Karbon monoksit oluşumu)/(Oksijen tüketimi) .100 = %

Örneğin bir hava analizinde

CO2 %0,59

CO %0,004

CH4 %0,65

O2 %19,93

Tespit edilmiş ise,


9

Graham Endeksi

K= 0,004/(78,83.20.93/79.04-19,93).100=0,43 bulunur

Her ocakta yangın olmasa bile oksidasyon vardır. Dolayısıyla belirli bir

karbon monoksit oluşumu ve oksijen tüketimi söz konusudur. Bu, her ocak için,

normal sayılabilecek bir Graham Endeksinin varlığını ortaya koyar. Bu nedenle, eğer

Graham Endeksi ile çalışılacaksa, ocağın normal endeksi tespit edilmeli ve bundan

sonra endeksteki değişklik gözlenmelidir. Katsayı 0,2 civarında ise bir tehlike yok

demektir. 0,5’in üzerindeki ve azalmayan bir katsayı oksidasyonun arttığını gösterir.

1,0 değerinde tehlike söz konusudur ve etkin mücadele başlatılmalıdır. Katsayının

2,0’ye ulaşması çok tehlikeli bir durumu belirtir. Katsayının 3,0’e ulaşması bir

yangın belirtisidir. Kapatılmış yangınlı sahalara ait katsayılar çok daha büyük

olabilir. Tespit edilen bir katsayıdaki artış % 0,1- 0,5 arasında ise bir tehlike olmadığı

kabul edilebilir. % 0,5 – 1,0’lik artış bir tehlike işaretidir. Yangın sırasında %10 artış

görülebilir.

Graham Katsayısı oksidasyonu belirtir ama derecesini tam olarak göstermez.

Çünkü oksidasyon merkezinden gelen havayı seyrelten havada karbon monoksit var

ise katsayı küçülür. Doğrudan doğruya yangınlı sahadan alınan numuneler üzerinde

hesaplama yapılıyorsa bir sorun yoktur ve elden edilen katsayı gerçek değerdir.

Havalandırma miktarından bağımsız olan katsayının kullanılması sırasında bazı

hataların doğabileceği unutulmamalı ve göz önünde bulundurulmalıdır.

Yangınlı sahadan gelen havayı seyrelten hava içinde de karbon monoksit var

ise katsayı gerçek değerden daha küçük hesaplanır. Örneğin, yangın merkezinden

gelen hava içindeki CO miktarı A ve bunu seyrelten hava içindeki CO miktarı B ve

seyrelmiş hava (karışım hava) içinde yangından gelen havanın oranı p ise,

Karışım içinde yangından gelen havadaki CO miktarı p/100.A

ve seyrelten havadaki CO oranı (100-p)/100 .B = 100/100 .B-p/100.B şeklinde ifade

edilebilir. Bu halde karışım içindeki CO, bu ikisinin toplamı olacaktır. Bu da,

p/100 A+100/100 B- p/100.B = p/100 (A-B)+B dir.

Aynı şekilde, oksijen tüketimleri, benzer olarak ve sırasıyla a ve b ile gösterilirse,

karışının oksijen tüketimi de

p/100.a+(100-p)/100.b= p/100.a+100/100.b-p/100.b = p/100 (a-b)+b olacaktır.

Bu halde karışımdan hesaplanacak Graham Katsayısı

10

K= ( p/100 (A-B)+B)/(p/100 (A-B)+B) .100 olur.

Görülüyorki, b, yani seyrelten havadaki oksijen tüketimi pozitif ise, oran

küçülecektir ve yanılgıya düşmek söz konusudur.

Katsayı hesaplanırken kullanılan azot (N2) oranı, ölçülebilen başlıca gazların

(O2, CO2, CH4) oranlarının toplamının 100’den farkı olarak bulunur. Eğer CO2 ve

CH4’ten başka gazlar da varsa, bahsedildiği gibi yapılan N2 tayini hatalı olur. Daha

hassas çalışma için diğer gazların da ölçülmesi gerekir.

Küçük CO oluşumları kararsızdır ve dolayısıyla katsayı hesaplamalarında

dalgalanma olabilir.

CO ve CO2 oluşumundan da O2 tüketimi olabileceği gösterilmiştir.

Kullanılan diğer bir oran “Trickett Oranı”dır.

TR = (p%CO2+0,75 %CO-0,25 %H2)/((0,265 %N2-% O2)=(Oksijen Tüketimi))

Bu oran uygun numune alınıp alınmadığının ve ayrıca yangının cinsinin

tespiti için kullanılır.

Eğer TR = 1,6’dan büyük ise alınmış olan numunelerden kuşkulanmak

gerekir.

Ağaç yangınlarında TR = 0,6 -1,6;

Kömür, akaryakıt ve band yangınlarında TR = 05 -1,0 ve

Metan yanmasında TR = 0,4 – 0,5 değerleri arasındadır.

Oranın kullanılmasının bir yararı, oranın yangınlı sahadan gelen havanın

seyrelmesi halinde de değişmemesidir. Bu nedenle, hava çıkış kuyusundaki

analizlerde etkili bir şekilde kullanılabilir.” demiştir.10

3.3.3 Pratik Yöntemler

Bir panoda üretim çalışmalarının başlangıcından ilk kızışma belirtilerinin

ortaya çıkışına değin geçen süre, "inkübasyon süresi" olarak bilinmektedir. Aynı

damarlarda daha önce çıkan yangınlarla ilgili bilgilere dayanarak bu süreleri bir

indeks olarak kullanmak düşünülebilir.11 Tablo 1’de İnkübasyon Süresi İndeksleri

gösterilmiştir.

10 Ayvazoğlu, s. 100-102. 11 Didari, s. 32.

11

Tablo 1 İnkübasyon Süresi İndeksleri

İnkübasyon Süresi (ay) İndeks Değeri Yatkınlık Derecesi

0-3 >40 Çok Yüksek

3-9 20-40 Yüksek

9-18 10-20 Orta

>18 1-10 Düşük

Didari, s. 32.

3.3.4 Polonyalı Araştırmacıların İndeksi

Olpinski ve arkadaşları tarafından geliştirilen "Yangın Riski İndeksi"; kuru-

külsüz kömür örneğinde belirlenen kendiliğinden yanma derecesine bağlı bir sayı ile

işletme ve havalandırma yöntemi, işletmenin derinliği ve havalandırmanın

yoğunluğu, göçükte kalan kömür ve göçüğe olan hava kaçakları, damarın ıslaklığı

gibi çevresel parametrelere verilen sayısal değerlerin toplamından oluşmaktadır.

İndeks değerine göre koşullar güvenli ya da güvensiz olarak gruplandırılmaktadır.12

3.3.5 Tutuşabilirlik Tekniğine Dayalı Yöntem

Feng ve arkadaşları tarafından uygulanan bir yöntem, kömürün kendiliğinden

yanmaya yatkınlığını gösteren bir indeks ile çevresel koşulları belirleyen bir indeksin

saptanmasını esas almaktadır. Kendiliğinden Yanma İndeksi, laboratuvarda kömür

örneğinin kendiliğinden yanmaya bağlı sıcaklık derecesi ve ısınma hızına bağlı

olarak saptanan bir yatkınlık indeksi ile kömür kayıpları, çatlaklanma derecesi,

havalandırma basınç farklılığı gibi parametrelere dayalı olarak belirlenen bir çevresel

indeksin çarpımından oluşmaktadır. İndeksin toplam değerine göre damarlar, düşük,

orta ve yüksek yatkınlık gruplarına ayrılmaktadır.13

3.3.6 Teorik Yaklaşım

Banarjee, kendiliğinden yanmayı etkileyen 10 adet faktör (yüzey alanı, kısmi

02 basıncı, oksitlenme süresi, sıcaklık ve nem ile kömür ve yapısındaki kayaç

12 Didari, s. 32. 13 Didari, s. 32,33.

12

bandlarının ısı iletkenlikleri, konveksiyon ve radyasyonla olsı kayıpları, pano çalışma

süresi) ve bu faktörlere yüksek ya da düşük derecede etkisi olabilecek 22 adet işletme

parametresi (kömürün yapısı, jeoloji, işletme, havalandırma ile ilgili koşullar)

belirlemiştir. Yöntemin pratiğe aktarılabilmesi için yalnızca düşük ya da yüksek

olarak tanımlanan etkilerin daha ayrıntılı bir sınıflandırması gerekmektedir.14

3.3.7 Adyabatik Oksitlenme Tekniğine Dayalı Yöntem

Güney ve Hodges, tarafından geliştirilen laboratuvar tekniğinde kömür

örnekleri, ocak ortamını karakterize eden adyabatik deneme aygıtında zaman-sıcaklık

ilişkileri saptanmak üzere incelenmektedir. Bu teknikle kömürün kendiliğinden

yanmaya yatkınlığı belirlenmekte ve Bystron-Urbanski tarafından kömür stokları için

geliştirilen bir indeksleme tekniğinin ocaklara uygun olarak değiştirilmiş bir şekli,

çevresel indeksin saptanmasında kullanılmaktadır. Panolar, toplam indeks değerine

göre, düşük, orta, yüksek ve çok yüksek yatkınlık gruplarına ayrılmaktadır.15

Tablo 2 Adiyabatik Oksidasyon Yöntemine Göre Risk Sınıflaması

Risk Sınıflaması

Adiyabatik Deney Sonuçları Yanma

Risk İndeksi

Toplam Yanma Riski İndeksi

Kuluçka Dönemi

(ay) İlk Sıcaklık Artışı

Toplam Sıcaklık Artışı (°C)

Çok Yüksek >2. 0 >7. 0 8 >4 0 0-3 Yüksek 1.2-2.0 4.5-7.0 4 21-40 3-9

Orta 0.6-1.2 2.5-4.5 2 11-20 9-18 Düşük <0. 6 0-2.5 1 1-10 >1 8

Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 12. ,

(Singh ve Demirbilek, 1986)

3.4 Kendi Kendine Yanmaya Etki Eden Faktörler

Bazı kömürlerin kendi kendine yanmaya çok yatkın olduğu ve bazılarının

olmadığı, hatta bazı damaların tavanının yandığı ama tabanının yanmadığı, bir uzun

ayağın dibinin yandığı halde başının yanmadığı vb. olaylar bilinmektedir. Bunun

nedeni, başka bir deyişle oksidasyonu başlatan ana neden henüz bilinmemektedir.

14 Didari, s. 33. 15 Didari, s. 33.

13

Ana nedenin organik ve anorganik kükürt olduğuna uzun yıllar inanılmıştır. Ama

bunun gerçek olmadığı, kükürtün başlamış bir kızışmayı ancak hızlandırdığı tespit

edilmiştir. Ne olursa olsun kendi kendine yanmaya etkilerinin olduğu bilinen

faktörler aşağıda sıralanmıştır.16

Tablo 3 Kendiliğinden Yanmayı Etkileyen Başlıca Faktörler

Kömür Yapısı Çevre Koşulları

Jeolojik Yapı Madencilik Uygulaması

1. Düşük ranklı 2. Yüksek nemli 3. Yüksek piritli 4. Kırılganlığı yüksek

1.Kömür damarlarında faylanmalar 2. Zayıf ve bozulmuş formasyonlar 3. Düşük kalite kömür bantları içeren kalın kömür damarları 4. Sığ damarlar 5. Birbirine yakın birden fazla damar

1. Göçükte kömür kaybı 2. Gerilme boşalması 3. Sığ damarlarda tasman nedeni ile yüzey ile bağlantı 4.Kalın damarlarda göçertme yöntemi ile üretim, damarda kısmi üretim 5.Havalandırmada anormallikler, engeller, dengesizlikler, yüksek basınç farkı, vb.

Kontrolü Olanaksız Kontrolü Olanaklı

K.K. Feng, Chakravorty, R.N. ve Cochrane, Spontaneous Combustion-A Coal

Mining Hazard, CIM Bulletin, Cilt. 66, 1973, s 75-84

3.4.1 Kömürün Yapısı

− Rank: Düşük ranklı kömürler oksidasyona daha yatkındırlar. Örneğin,

bitümlü kömürler antrasite göre daha hızlı bir biçimde oksitlenirler.

− Kül İçeriği: Yüksek kül içeriği olan kömürler (karbon miktarı azaldığından

dolayı) kendiliğinden yanmaya daha az yatkın olacaklardır. Ancak, kül içindeki

kireç, soda, demir bileşikleri vb. malzemelerin oksidasyonu hızlandırıcı, alüminyum

ve silis gibi malzemelerin ise yavaşlatıcı etkisi olabileceği görülmüştür.

− Tane Boyutu: Oksidasyon, doğrudan yüzeyle ilgili bir olay olup, kömür ne

denli ince taneliyse (yüzey alanı ne denli fazlaysa) oksidasyon o denli fazla olacaktır.

Gevrek kömürlerin yanmaya daha yatkın oldukları bilinen bir olgudur. Göçüklerde

oluşan yangınlar, önemli ölçüde, tavan veya tabanda bırakılan (alınamayan) kömürün

ayak arkasında ufalanmasından kaynaklanmaktadır. Keza, gerek damar ve gerekse

yan taşlardaki çatlak ve yarıklarda bulunan ezilmiş kömürler daha kolay

yanabilmektedirler. Kömürde açılan yollarda, tahkimata bitişik kısımlardaki ufak

16 Ayvazoğlu, s. 102, 103.

14

göçüklerdeki kömür parçalarının da yanabildikleri yaşanan durumlardandır.

Oksidasyon hızının, dış yüzey alanının küb köküyle orantılı olarak arttığı

saptanmıştır .17

− Rutubet: Bünye ve çevre rutubeti olarak ele alınması gerekir. En kötü durum,

kuru kömür ve rutubetli ortamdır. Bu halde, su buharının kuru kömür üzerinde

yoğunlaşması sırasında önemli miktarda ısı açığa çıkar ve oksidasyonu hızlandırır.

Bu nedenle, ocak havasını rutubetlendiren kaynaklar yok edilmelidir.

− Kükürt: Kükürtün çabuk ve kolay yanıcı olması, oksidasyon hızını

arttırmaktadır.

− Petrografik Yapı: Farklılıklar olduğu bellidir, ama kesin bir yargı henüz

yoktur. Füsit bakımından zengin kömürlerin daha yatkın olduğu sanılmaktadır.18

Petrografik bileşenlerden parlak olan kısımların (özellikle vitren) mat olanlara göre

daha kolay oksitlendikleri ve bazı eksinit tiplerinin vitrinit ve inertinite göre daha

hızlı oksitlendikleri söylenebilmekle birlikte, kesinleşmiş kanıtlar bulunmamaktadır.

− Metan: özellikle çok gazlı ocaklarda metanın kömür yüzeylerinin hava ile

temasını engelleyici bir faktör olması olanaklıdır Kanada kömürleri üzerinde yapılan

bir çalışmada yüksek metan içeriğine sahip olan damarların oksidasyona daha az

yatkın oldukları saptanmıştır.19

− Porozite ve Isı Geçirgenliği: Hava ile temas ve ısının saklı kalması

bakımından önemlidir.

3.4.2 Jeolojik Yapı

− Derinlik: Kayaç basıncı artar. Çatlamalar olur. Sıcaklık da artınca inkubasyon

süresi azalır. Derin ocaklarda jeotermal gradyan artışı ve artan arazi basıncı

nedeniyle kırıklanan ve ezilen topuklar kendiliğinden yanmaya ortam

hazırlamaktadır.20

− Tektonik: Tektonik ile ezilmiş kömürler kendi kendine yanmaya daha

yatkındır.21

17 Didari, s. 30 18 Ayvazoğlu, s. 103 19 Didari, s. 30. 20 Didari, s. 31. 21 Ayvazoğlu, s. 103

15

− Damar Kalınlığı: Az iletim nedeniyle ısı birikimi olur. Birkaç kat halinde

üretilmek zorunlu olabilir ve dolayısıyla kömürün hava ile teması artar.22 Kalın

damarlar, gerek kömürün yan taşlara göre düşük olan ısı iletkenliği gerek arada

oksitlenmeye çok yatkın bir band içerme olasılığının yüksek oluşu ve gerekse ayak

gerisinde fazlaca kömür bırakılmasının kaçınılmaz oluşu nedenleriyle kendiliğinden

yanmaya daha yatkındırlar.23 Sovyet araştırmacıları kalınlığı 1,5m'nin altında olan

damarlarda riskin az, 3m.'den kalın damarlarda ise riskin fazla olduğunu

belirtmektedirler.24

3.4.3 Madencilik Uygulamaları

Dönümlü ve dolgulu çalışmaların kendiliğinden yanma olasılığını azalttığı

bilinmektedir. Ayrıca, uzun süre bekleyen ayaklarda göçük yangınlarının daha çok

oluşması, yüksek arın ilerleme hızının olayı engelleyebilecek bir unsur olduğunu

göstermektedir. Ayak arkasının tam oturmuş olması, hava kaçaklarını

engelleyeceğinden önem taşımaktadır. Dolgunun, boşlukları iyi dolduracak bir

biçimde (örneğin pnömatik dolgu) yapılması gerekmektedir. Ayak arkasında

kesilmeden bırakılan ağaç tahkimat ya da alınamayan çelik tahkimat, göçük içinde

hava dolaşımına yol açacağından, sakıncalı olmaktadır.25 Damar içi galeriler

kullanılacakları zaman sürülmelidir. Topuk bırakılmamalı veya küçük tutulmalıdır.

Topuk yanından ayak hazırlanmamalıdır.26

− Kazı Hızı: Sıcaklık artışı zamanının bir fonksiyonudur. Hızlı kazıda galeriler

kısa zaman tutulur.

− Ramble Şekli ve Cinsi: Sıkı ramblede hava kaçağı ve dolayısıyla oksidasyon

azdır. Rambleye şlam akıtılması sızdırmazlık için iyidir. Ayak arkasında kaçağı

azaltmak için, eski imalat içinde ve ayaktan 100 m. uzaklıkta bir galeri sürülür ve

rahat havalandırma sağlanır.27

− Havalandırma Koşulları: Bir ocak kesiminde yüksek basınç farkları, kırılmış

topuklara, damar kısımları içine ve göçük sahasına fazla oranda hava kaçağına yol

açacaktır. Hava miktarının artırılması amacıyla, ocak vantilatörünün değiştirildiği ya

22 Ayvazoğlu, s. 103 23 Didari, s. 31. 24 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 10,11. 25 Didari, s. 31,32. 26 Ayvazoğlu, s. 103 27 Ayvazoğlu, s. 103

16

da kollara vantilatör eklenmesi vb. değişikliklerin yapıldığı yerlerde, kendiliğinden

yanma olaylarının arttığı gözlenmiştir. Yollarda kapı ve regülatörlerin neden olduğu

yüksek basınç farkları, havanın çevre tabakalara kaçak yapmasına ve dolayısıyla

kızışmalara yol açabilmektedir. Bu yüzden ocaklarda kapı ve benzeri yapılardan

olanaklar ölçüsünde kaçanılması ve kesit daralmalarına neden olunmaması

gerekmektedir.28 Yardımcı vantilatör yeri iyi seçilmelidir. Eski yollar kapatılmalıdır.

Hava miktarı sabit tutulmalıdır.

− Ocak İklimi: Yaz aylarında yangın daha fazladır. Esas neden, sıcaklık

farkının az ve rutubetin fazla olmasıdır.29

− Dönümlü ve İlerletimli Ayaklarda Yangın Ortamları: Şekil 4'te görüldüğü

gibi, dönümlü ayaklarda panoya giren havanın büyük oranı alt taban yolu boyunca

ilerleyerek ayağa girmektedir. Bu noktada taşıdığı kritik enerjiyle bir miktar hava

taban yolu boyunca ayak arkasına doğru ilerler. Ayak arkasına 'giren havanın büyük

bir kısmıtaban yolundan göçüğe kaçarak tekrar ayağa veya üst tabanyoluna çıkar.

Terk edilen taban yolu iyi kapatılmadıysa, çok az hava taban yolu boyunca dönümlü

ayağın başladığı başyukarı boyunca terk edilen üst taban yolundan geçerek ayak çıkış

havasına karışır. Bu yol boyunca ve ayak boyunun 1/3 kadar mesafedeki taban

yolundan göçüğe giren havanın meydana getirdiği ısı geçen havanın azlığı sebebiyle

yeterince ayak dönüş havasına giremez. Bu ortamın meydana geldiği zon kritik zon

olarak adlandırılır. Ayakla beraber devamlı yer değiştirir. Ayağın yavaşlaması ve

28 Didari, s. 32. 29 Ayvazoğlu, s. 103

17

Şekil 4 Dönümlü ve İlerletimli Ayaklarda Hava Kaçakları

durması anları kritik zonun içindeki sıcaklığın artmasına dolayısı ile yangının

hızlanmasına sebep olur. Dönümlü ayaklarda göz önünde tutulacak en önemli nokta,

ayak arkasına mümkün olduğunca hava kaçırmamak, kaçan havanın meydana

getirdiği kritik zonun devamlı yer değiştirmesi için ayak ilerleme hızının yüksek

tutulmasıdır. İlerletimli ayaklarda da ayağın başladığı başyukarının ağızlarının ve

kritik zonun önlenmesi için alt ve üst taban yollarının ramble duvarı ile hava

geçirmez şekilde kapatılması gerekir. Şekil 5'te 220 m boyundaki ilerletimli ayakta

ayak arkasından alınan numunelerde gaz ve C0/O2 değerleri görülmektedir. Şekil 5

incelendiğinde kritik zondaki CO değerinin yüksek olduğu görülür.

18

Şekil 5 Ayak Arkasında Meydana Gelen Gaz Oranları ve CO/ O2 Değeri

− Taban Yolları veya Rekup Lağımlarında Yangın: Ortamları Taban yolları

veya rekup lağımlarında meydana gelen yangınlar Şekil 6'da görüldüğü gibi, taban

yollarında veya rekup lağımlarının kömürü kestiği noktalarda meydana gelen büyük

göçükler sonucu oluşan boşluklarda kritik zonlar oluşur. Bu noktalar süratle

pasajlanmaz ise göçüğün büyüklüğüne göre geçen hava bu boşluk içindeki ısıyı

alamadığından açık alevli yangın veya patlamalara sebep olur. 30

Şekil 6 Taban Yolu veya Lağımların Kömürü Kestiği Noktalarda

Meydana Gelen Kritik Zonlar

30 Alim Değirmenci, Türkiye 8. Kömür Kongresi Kitabı, Kozlu Müessesesindeki Ocak Yangınları ve Alınan Önlemler, s. 156-158.

19

3.4.4 Diğer

Bakteriler: Oksidasyonu hızlandırmaktan başka, oksidasyonu başlatan ana

neden olduğunu savunan çalışmalar vardır.31

3.4.5 Kömürün Kendiliğinden Yanmasına Ait Kuramlar

“Kömürün kendiliğinden yanması, tüm kömür üreticisi ülkelerin karşılaştığı

en önemli sorunlardan biridir. Bu konunun nedenini saptama çalışmaları daha önceki

yüzyılda başlamıştır. Bu sorunun nedeni hakkında çeşitli kuramlar ileri sürülmüş

olup bu kuramlar şu şekilde sıralanabilir:

- pirit kuramı,

- bakteri kuramı,

- oksidasyon kuramı ve

- nem kuramı.

Güney Afrika'da kömürün kendiliğinden yanması konusunda birçok

sorunlarla karşılaşılması nedeniyle 1986 yılından itibaren Johannesburg şehrinde

bulunan Witwatersrand Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü'nde bu konuda

çalışmalara başlanmıştır. Araştırmalar halen devam etmekte olup geniş bir kaynak

taraması bulunmaktadır.

Kömürün kendiliğinden yanmasına ait ilk resmi kayıtlara 1604 yılmda Griff

kömür madeninde rastlanmış olup (Morris;1986), eski madenciler yeraltında

göçüklerde oluşan yangın ve patlamaları olağanüstü nedenlere bağlamışlardır

(Martin; 1986). Bu konuda tartışmaları ilk olarak başlatanlardan birisi Dr Plott'dır

(Whittaker; 1927). Dr Plott; 1686 yılındaki yayınında kendiliğinden yanmanın

nedenlerinin fazla bilinmediğini belirtirken aynı zamanda yangın olaylarının

meydana geldiği tipik çevre koşullarını tanımlamıştır. Dr Plott, kömürün

kendiliğinden yanma nedenlerini açıklarken Dr Power’ın gözlemlerine de

değinmiştir. Dr Power, nemli havaya maruz kalan ya da su ile ıslanan piritin

ısınmaya başlayacağını, eğer nemli bir yığın olarak bulunuyorsa kızgın hale

geleceğini belirtmiştir. İngiltere'de Yorkshire'a komşu Ealand kasabasında Wilson

adındaki bir Mşinin vagonlar dolusu piriti bir ambarda sakladığını, ambarın çatısının

akması sonucu yağmur suları ile ıslanan piritin içten içe yanarak daha sonra yangına

dönüştüğünü ve kasaba halkının yangını söndürmek için telaşa kapıldığını ifade 31 Ayvazoğlu, s. 104.

20

etmiştir. Dr.Plott, eğer pirit tek başına yanıyorsa bunun kömür ile karışınca daha

kolaylıkla yanacağını ileri sürmüş ve Dr. Jordan'm belirttiğine göre bu tip kömür ile

kanşmış kömür yığınlarının (metal kömürler olarak adlandırılmış) Londra'da puddle

rıhtımında ve New Castle'da yandığınıbelirtmiştir. Tüm bu gözlemler sonucu

kömürünkendiliğinden yanması ile ilgili ilk bilimsel teori pirit kuramı olarak ortaya

çıkmıştır. Bu kurama ek olarak daha sonra ileri sürülen diğer kuramlar ise şunlardır:

- bakteri kuramı,

- oksidasyon kuramı ve

- nem kuramı.

3.4.5.1 Pirit Kuramı

Giriş bölümünde belirtildiği şekilde, Dr Power'rn gözlemleri doğrultusunda

nem içeren piritin oksidasyonu kömürün kendiliğinden yanmasına katkıda bulunan

bir etkendir. Yaklaşık 300 yıl boyunca piritin oksidasyonun en önemli etken

olduğuna inanılmış ve 1848 yılında De La Beche ve Playfair'in yayınına kadar başka

mekanizmalardan şüphe edilmemiştir (Coward, 1957).

Coward, kömürün kendiliğinden yanması konusunda geniş bir kaynak

taraması gerçekleştirmiş ve bu konu hakkındaki ilk araştırmalarla ilgilenen kişilere

kaynak olmuş ve halen olmaktadır. Coward tarafından kendiliğinden yanma

konusunda piritin önemini geçen yüzyıl sonlarında araştıran araştırmacılar ve elde

ettikleri bulgular aşağıda gösterilmiştir (Gouws, 1992).

Percy 1866 Güney Staffordshire kömürlerinin kendiliğinden yanma eğilimlerinin

yüksek fakat pirit içerilerinin düşük olduğunu belirtmiştir. Oksidasyonun

kendiliğinden yanmaya etki ettiğine inanmış fakat pirit kuramını çürütememiştir.

Liebig 1866 Pirit kuramını desteklemiş fakat bu konuda araştırma yapmamıştır.

Richters 1870 Pirit kuramına karşı çıkmış ve yüksek pirit içerikli Upper Silesian

kömürlerinin çok yavaş ısındığını, oksijen soğurmanın yanmaya neden olduğunu ileri

sürmüştür.

Fayol 1879 Pirit kuramını reddedip, en önemli nedenin oksijen soğrulması olduğunu

söylemiştir.

Kimball 1879 Literatür derlemeleri sonucunda bir bölgede pirit derişiminin artması

sonucu ısının da artabileceğini belirtmiştir.

21

Haedicke 1880 Kömür bünyesi tarafından soğrulan oksijenin kömür içindeki piritin

yanmasına yardımcı olacağını ileri sürmüştür. Pirit, aşağıda belirtilen kimyasal

reaksiyona göre oksitlenmektedir:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O = 2 H2SO4 + 2 FeSO4

Bu reaksiyon ekzotermik bir tepkime olup bünye içine soğrulan cm3 O2 için 4,3 cal.

bir ısı açığa çıkmaktadır (Winmill; 1915). Bu reaksiyonun kömür sıcaklığını yaklaşık

125°C artırma (Li veParr;1926) kapasitesine sahip olmasına karşın kömür yığınları

tamamen izole edilemeyip ısı etrafa dağıtılmaktadır. İnce taneli piritin % l0 oranında

Bamesley taşkömürlerine eklenmesi sonucu 7 saat içinde kömür ısısının 10,6 °C

artacağı Winmill tarafından ileri sürülmüştür. Bu konudaki yayınlar incelendiğinde

kömürün kendiliğinden yanması konusunda piritin ikinci derecede rol oynadığı

ortaya çıkmaktadır. Aşağıdaki koşullar sağlanmaksızın piritin kömürün

kendiliğinden yanmasına herhangi bir katkısı bulunmadığına inanılmaktadır:

− İnce tane halinde bulunulması ve çok miktarda olması.

Yukarıda ekzotermik oksidasyon tepkimesi sonucu açığa çıkan ısı kömürün

oksidasyon hızını da artırmaktadır.

3.4.5.2 Bakteri Kuramı

Bakteri kuramı, kömürün kendiliğinden yanması konusunda ileri sürülen bir

diğer kuramdır. Bu kuram Coward (1957) ve Haldane ve Makgill (1923) tarafından

incelenmiş olup elde edilen bulgular aşağıda gösterilmiştir.

Gaile 1910 Kömürün kendiliğinden yanmasını bakterinin direkt olarak

etkilenmemekte olduğunu fakat başlangıç aşamasında önemli bir rol

oynayabileceğini ileri sürmüştür.

Miehe 1911 Kuru otların kendiliğinden yanmasının nedenini bakterilere bağlamıştır.

Winmill 1915 Kömür tarafından soğrulan oksijen oranının azalmasının bakteri

kuramı geçerli olması halinde artması gerektiğini belirtmiştir.

Graham 1915 Sterilize edilmiş kömür ile sterilize olmayan kömürün aynı oranda

okside olduğunu bulmuş ve bakterilerin oksijen soğrulmasmda herhangi bir etkisi

olmadığına karar vermiştir.

Tideswell 1920 Bakterilerin geliştiği artan sıcaklıklarda karbondioksit oluşumunun

arttığını fakat bakterilerin öldüğü 100°C'nin üzerinde karbondioksit oluşmadığını

ortaya koymuştur.

22

Li ve Parr 1926 Bir Hindistan kömüründe, bakteri nedeniyle kömür içinde bulunan

pirit oksidasyon oranının arttığından şüphe etmiştir.

Pirit kuramı gibi bakteri kuramı da oksidasyon kuramına teslim olmuştur. Birçok

kaynakta belirtilmesine rağmen bakteri etkisi kömürün kendiliğinden yanmasında

yardımcı bir etken olarak bile kabul edilmemektedir.

3.4.5.3 Oksidasyon Kuramı

Oksidasyon kurammdaki gelişmeler Coward (1957) ve Güney (1968)

tarafından geniş bir şekilde incelenmiştir. Bu gelişmeler aşağıda gösterilmiştir.

Richters 1868 Bir kuru kömür numunesinin 200cC'de açık havaya maruz kalması

sonucu belli bir süre içinde ağırlığının bir miktar arttığını fakat 20 saat sonra

ağırlığında düşüş olduğunu, ağırlık artışı süresince kömürün karbondioksit ve su

verdiğini fakat büyük oranda oksijenin kömürün bünyesinde kaldığını belirtmiştir.

Richters 1870 Termal olarak yalıtılmış ince taneli kömürün 12 gün havayla teması

sonucu sıcaklığının 83°C artacağını ileri sürmüştür.

Fayol 1879 Kömürün tutuşması havadaki oksijen ile kömür içindeki organik

bileşimlerin reaksiyonuna bağlıdır. Açığa çıkan ısı miktarı mevcut fiziksel koşullara

bağlıdır.

Lamplough ve Hill 1913 Normal sıcaklık ve basınç altında 1 ml oksijen başına 2,8

ile 3,8 kalori kömür tarafından üretilmektedir.

Winmill 1915 Üç deney de göstermiştir ki 1 ml oksijen başına 2,1 cal.

tüketilmektedir.

Winmill 1915 100 gr numunenin 30°C sıcaklıkta 96 saat boyunca 300 ml oksijen

soğrulması sonucu kömürün kendiliğinden yanma özelliğinin artacağını ileri

sürmüştür. 200 ml'den az oksijen soğuran kömürlerde bu özelliğin az olacağını

söylemiştir.

Davis ve Byrne 1925 Pittsburgh kömürlerinin 40-100°C'de oksidasyonu sonucu 1 ml

oksijen başına 2 kalori ısı açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan ısının, Fayol'a göre,

mevcut fiziksel şartlara bağlı olması sonucu Winmill, değişik tip kömürlerin soğurma

oranlarındaki farklılığın kendiliğinden yanma eğilimini ortaya koyacağına dikkat

çekmiştir. Kömürün fiziksel soğurma oranının birçok parametre ile ilişkisi birçok

araştırmacı tarafından incelenmiş ve elde edilen sonuçlar Wade (1988) tarafından

Tablo 4’te özetlenmiştir.

23

Tablo 4 Çeşitli Parametrelerin Kömür Oksidasyon Oranına Etkisi

Parametre Artar-Azalır Tane iriliği Artar

Sıcaklık Artar Nem Artar

Ön ısıtma Artar Oksijen kısmi basınç Artar Uçucu madde içeriği Artar

İç nem Artar Karbon içeriği Azalır

Kömürleşme derecesi Azalır Metan içeriği Azalır

Kömürün oksidasyonundaki aşamalar Cudmore ve Sanders (1984) tarafından

aşağıdaki şekilde özetlenmiştir:

− Oksijenin fiziksel soğurulması,

− Kimyasal soğrulma, aktif yapıda oksijen içeren kompleksin oluşumu,

− Hızlı kimyasal tepkime sonucunda peroksijenin ayrışması ile CO, CO2 , H2O

ürünlerinin oluşumu.

3.4.5.4 Nem Kuramı

Kömürün sıcaklığının nem sebebi ile artması ile ilgili kaynaklarda iki

mekanizmadan bahsedilmiş olup bunlar; kömürün ıslanması ile bir ısının açığa

çıkması ve kömür oksidasyon tepkime hızının artışıdır (Wade, 1988). Nem

kuramındaki gelişmeler aşağıda verilmiştir.

Kraliyet Komitesi 1876 Nem, kömürün kendiliğinden yanmasını

kolaylaştırmaktadır.

Winmill 1916 Kuru kömür, yaş kömüre göre daha fazla oksijen soğurmaktadır.

Davis ve Byrne 1926 Kömürleri kuru değil de nemli olarak depolamak daha iyidir,

çünkü kömür gözeneklerinin nem ile dolu olması oksijenin fiziksel soğrulmasma

engel olacaktır.

Rosin 1928 Kömür yığınlarında oluşan kendiliğinden yangınlar sık sık sıcak ve

yağmurlu havalardan sonra meydana gelmektedir.

Berkowitz ve Schein 1951 Islanma ile oluşan ısı kömürün kendiliğinden

yanmasında önemli bir rol oynamaktadır.

24

Petschuk ve Majewskaya 1954 Su basmış maden ocaklarındaki suyun derenajı

sonrası kömürün kendiliğinden yanması ile ilgili olaylarda artış olduğunu

bildirmiştir.

Burdrky 1956 Su basmış maden ocaklarındaki suyun drenajı sonrası kömürün

kendiliğinden yanması ile ilgili olaylarda artış olduğunu bildirmiştir.

Bhattacharyya Hodges ve Hinsley 1969 Hava içindeki nemin artışı ısınmayı

artırmaktadır. Kömür içindeki yanma riski azaltılabilir.

Güney 1971 Oksidasyon ve su ile ıslanma nedeni ile oluşan sıcaklık artışı

kendiliğinden yanmayı hızlandırmaktadır.

Berkowitz 1979 Yanma kuru ve nemli kömür ara yüzeylerinde oluşmaktadır.

Islanma ile oluşan ısı, ıslanmış yüzey ile doğru orantılıdır ve kömürün nem içeriği

kapasitesinin bir fonksiyonudur.”32

3.5 Endojen (Gizli) Yangınlarla Savaş

Kömürün kendiliğinden yanmasının engellenmesi için alınması gereken en

etkili önlem, yanmanın gerçekleşmesi için gerekli olan 3 elemandan en uygununun

uzaklaştırılması olacaktır. Yanma; yanıcı, yakıcı ve ısı olmaksızın meydana

gelmez.33

Kendi kendine kızışma tespit edildikten sonra aşağıdaki önlemler alınmalıdır.

3.5.1 Yanıcı Maddenin Uzaklaştırılması

Yeraltı işletmesinde kömürün uzaklaştırılması mümkün değildir. Ancak

yanma olayı başladıktan sonra, sık mesafelerde yapılacak gaz ölçmeleri ile kaçak ve

kısa devre yerleri ve dolayısıyla kızışma merkezi tespit edilebilir. Böyle bir halde

kazı ile merkeze ulaşılır ve sıcak kömür kazılarak su ve köpük ile soğutulur, üzeri taş

tozu veya lateks ile kapatılır.34 Bu durum, oluşturduğu tehlike, ocak havasının

bozulması, oluşan boşluğun tahkimatının güçlükle yapılması ve iş programında

meydana getirdiği aksaklıklar nedeni ile birçok güçlüğü beraberinde getirmesi

yanında, yangının başlamasından sonra müdahale edilebilecek en uygun yöntemdir.35

32 EROĞLU, GOUWS, s. 14-17. 33 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18. 34 Ayvazoğlu, s. 104. 35 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18.

25

3.5.2 Isının Uzaklaştırılması

Oksidasyonun başlangıcından sonra artarak devam ettiği için uzaklaştırılması

mümkün olmayan elemanlardan birisidir. Isının uzaklaştırılması amacıyla, tavana

açılan deliklerden su enjeksiyonu yapılması bir yöntemdir. Bundan sonuç elde edilse

dahi reaksiyonun başlangıcından sonra ısının sürekli engellenmesi konusunda

sıkıntılar yaşanır.36

3.5.3 Yakıcı Maddenin Uzaklaştırılması

Oksidasyonu sağlayan O2 ihtiva etmesi dolayısı ile galeri açma işlemi

esnasında aynaya vantüpler yardımı ile gönderilen havadır. Bu durumda, müdahale

edilebilecek en önemli eleman havanın kömür ile temasının engellenmesi olacaktır.37

3.5.3.1 Su İle Doldurma (Ambuayaj)

Önemli mazleme ve teçhizat yok ise, yangın sahası tamamen su ile

doldurulur. Ancak tekrar açılmasından bir süre sonra ortam havası rutubeti çok fazla

olur. Böylece “kuru kömür-rutubetli ortam” oluşur ve tekrar kızışma için çok uygun

bir durum ortaya çıkar.38

3.5.3.2 Atıl Gazların Kullanılması

Hava kaçağı kesilmemiş ve kızışma önlenmemişse, makine vb. değerli

teçhizatın zarar görmemesi için yangınlı bölge atıl bir gaz ile doldurulur.39

3.5.3.3 Galeri Cidarının Kaplanması

İlk yöntem, galeri cidarının hemen ilk kazı sonrasında hava geçirimsiz bir

malzeme ile kaplanması ve kömür ile havanın buluşmasının engellenmesidir. Bu

başarılabilirse, yanmanın oluşması için gerekli olan elemanlardan en önemlisi

sistemden uzaklaştırılabilecektir.40 Kaçak hava bulunur ve kesilir. Bunun için, kaçak

bölgesinde tahkimatın kaçak tarafının arkası, 30-50 cm boşaltılır ve önü tahta perde

ile kapatılarak, taş tozu, balçık, kum vb. malzeme ile doldurulur. Daha sıkı

sızdırmazlık için çimento, anidrit veya köpük enjeksiyonu yapılır.41

36 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18. 37 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18. 38 Ayvazoğlu, s. 106 39 Ayvazoğlu, s. 106. 40 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18. 41 Ayvazoğlu, s. 106.

26

3.5.3.3.1 Kaplama Malzemesinin Özellikleri

“Kaplama malzemesinden istenilen nitelikler aşağıda sınıflandırılmıştır;

− Ucuz ve kolay temin edilebilir olmalı; Özellikle fay geçişlerinde, tavan-taban

taşı-kömür kontaklarında yangınların daha sık yaşanabilmektedir. Bu nedenle, sadece

kömür damarı içerisinde açılan galeriler değil, tavan ve taban taşı malzemesi

içerisinde açılan galerilerde de bu kaplamanın kullanılması gerekli olacaktır.

Kaplama yapılacak yol uzunluğunun fazla olması, kaplama malzemesinin ucuz ve

kolay temin edilebilir olmasını gerektirmektedir.

− Kolay uygulanabilir olmalı; Uygulanacak yüzey alanının büyük olması

nedeni ile elde edilen karışım pratik bir yöntem ile kömür ve yan taşa

uygulanabilmelidir. Özellikle yolların kesitleri dikkate alınarak galeri kesitinin

tamamının kaplanması gerekliliği düşünüldüğünde, galeri tavanlarına özel bir aparat

yardımı ile püskürtülebilmeli, püskürtülen malzeme galeri cidarında bir kabuk

oluşturularak hava geçişini engellemesi sağlanmalıdır. Prizlenme süreleri optimum

seçilmeli, kaplama malzemesinin püskürtme makinesinde donması veya

uygulandıktan sonra uygulama bölgesinde çok uzun süre donmadan kalması olumsuz

niteliklerdir.

− Geri sıçrama miktarı düşük olmalıdır; Püskürtülerek kömür ve tavan-taban

taşına yapışması istenen malzemenin uygulanması esnasında yapışmayıp yere

dökülen miktarın az olması gerekmektedir. Bu oran shotcrete uygulamalarında bazen

%40’lara kadar ulaşabilmektedir. Yani, yapışması için duvara atılan malzemenin

%40 kadarı yapışmayıp yere dökülmektedir. Bu oran sistemin uygulanabilirliğini ve

ekonomik boyutunu olumsuz olarak etkilemektedir.

− Dayanımı yüksek olmalıdır; Dayanım değeri olarak tarif edilmek istenen

prizlenmenin tamamlanmasından sonra, oluşan kabuğun hem yüzey malzemesine

yapışma niteliği ve hem de tavan konverjanslarından etkilenmemesi için basma ve

çekme dayanımlarının yüksek olması gerekmektedir. Aksi halde kabuğun uygulama

sonrası galeri yüzeyinde meydana gelecek hareketler neticesinde atması, tamir ve

bakım maliyetlerinin yüksek olması sonucunu doğuracaktır. Bunun yanında, TH bağ,

fırça ve kamalar yardımı ile desteklenen tahkimat altında kalacak kaplama

malzemesinin ezilme, kırılma, parçalanma etkilerine dayanıklı olması sağlanmalıdır.

27

− Suya ve ısıya dayanıklı olmalıdır; Özellikle su geliri fazla olan yeraltı

bölgelerine yapılacak uygulamalar sonucunda kaplama malzemesi hasar görmemeli,

yapışma niteliği kaybolmamalı, çözünüp akmamalıdır. Herhangi bir şekilde

oksidasyonun engellenememesi neticesinde oluşacak ısının transfer edilmemesi, ısı

yalıtımının yüksek olması istenmektedir.

− İnsan sağlığına zararlı olmamalıdır; Uygulanacak malzemenin hem uygulama

esnasında, hem de uygulama sonucunda zaman içerisinde ocak iklimi ile etkileşime

girerek bozuşmaması, kimyasal reaksiyon sonucunda zararlı madde üretmemesi

esastır. Yeraltı uygulama yönetmelikleri, hava kalitesi konusunda çok sıkıdır. Kapalı

bir ortam olarak tanımlanabilecek yeraltı işletmelerinde, hava kalitesini olumsuz

etkileyecek bir unsurun çalışanları etkileme olasılığı çok daha yüksektir.

− Hava geçirgenliği olmamalıdır; Sistemin istenilen şekilde çalışabilmesi için

kaplama malzemesi hava geçirimsiz olmalıdır. Shotcrete ile yapılan kaplamalarda,

hava geçiriminin engellenebilmesi için 10 cm’den daha kalın kaplama yapılması

gerekmektedir. Bu oldukça yüksek bir rakamdır. Daha düşük kalınlıklarda hava

geçirimsizliğin sağlanması gerekir. Kaplama malzemesi, galeri içerisinde

havalandırma sağlamak için oluşturulan hava basıncına dayanıklı olmalı, bu basınçta

sızdırmaz özellik göstermelidir.”42

42 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 18-20.

28

Şekil 7 Kaplama Malzemesinin Tahkimat Arkasına Yerleştirilmesi43

Şekil 8 Fırça ve Kamalar Üzerinde Uygulanan Denemeler44

43 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 38. 44 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 39.

29

Şekil 9 Kırık ve Çatlakların Kaplama Malzemesi ile Kapatılması45

Şekil 10 Pilot Uygulama Kaplama Malzemesi Görüntüsü46

45 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 39. 46 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 47.

30

Şekil 11 Püskürtme Makinesi Görüntüsü47

Tablo 5’te Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun

tarafından GLİ Tunçbilek Ömerler Yeraltı Ocağı’nda kendliğinden yanan kömürün

yayılmasını engellemek amaçlı yapılan laboratuvar çalışmaları sonucunda elde edilen

kaplama malzemesinin karışım oranlarını gösterilmektedir.

Tablo 5 Pilot Uygulama Kaplama Malzemesi Karışım Oranları

Malzeme Miktar Uçucu Kül % 75 Çimento % 25

Priz Hızlandırıcı / Çimento 0.05 Su/Çimento 1.92

Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 43.

47 Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 42.

31

3.5.3.4 Yangın Sahalarının Barajlanması

Kızışma önlenmemiş ve yangın söndürülememiş ise ve ayrıca patlayıcı gaz

bekleniyorsa, yangınlı sahanın hava giriş ve dönüşleri barajlanarak kapatılır ve

havası kesilir. Bu, arzu edilmeyen bir durumdur. Çünkü önemli miktarda üretim

malzeme kaybı söz konusudur. Barajlananan sahanın tekrar açılmaması esastır. Buna

rağmen, baraj arkasındaki kompozisyonu izlenerek, yangın tamamen söndürüldükten

sonra tekrar açmak mümkündür. Üretimi tamanem bitmiş sahaların da, hava

kaçaklarını önlemek ve eski imalatlardaki yangınlara sebebiyet vermemek için,

barajlanarak kapatılmaları söz konusudur.

Baraj yapılacak yerdeki kayaç, sızdırmaması için, uygun özellikte olmalıdır.

Gerekli baraj malzemesi kolay temin edilmeli ve bekleme barajında hazır

bulundurulmalıdır. Baraj yangınlı sahaya mümkün olduğu kadar yakın olmalıdır.

Baraj sayısı en az tutulmalıdır.

Grizu ve diğer patlayıcı gazlar varsa baraj arkasındaki atmosferin patlama

ihtimali artar. Sürekli ölçümlerle durum izlenir.

Barajlama kararı verildiği zaman önce ön baraj yapılır. Bu perdelerle ya da

lastik yastıklarla olabilir. Tahta perde yapılabilir ve ve yanmaması için lateks ile

kaplanabilir veya kum torbaları kullanılabilir ve cam pamuğu ile kapatılır ama zaman

alıcıdır.

Ön barajların yapılmasından 30-60 dakika sonra gaz numuneleri alınır. Eğer

patlama tehlikesi yoksa, ana baraj inşasına geçilir.

Ana barajlar, sağlam arazide çamur dolgulu olabilir. Aksi halde ve ayrıca

patlamaya dayanabilmesi için beton dolgulu veya tuğla olabilir.48


32

Şekil 12 Çamur Dolgu Baraj49


33

Şekil 13 Tuğla Dolgu Baraj50


34

Şekil 14 Kil + Beton Baraj51

51 Ayvazoğlu, s. 112

35

Şekil 15 Dar Beton Baraj52


36

Şekil 16 Küçük Eliptik Kesitli Baraj53


37

Şekil 17 Büyük Eliptik Kesitli Baraj54


38

Şekil 18 Dikdörtgen Kesitli Baraj55


39

Barajların daha kısa zamanda, daha az çalışanla ve dolayısıyla daha emniyetli

şekilde yapılması jibs kullanılması ile mümkündür.

CaSO4.2H2O kimyasal formülündeki jibs tabiatta kristalin halde bulunur.

Kalsinasyon sonucu, aşağıdaki eşitlik uyarınca amorf pudra haline gelir.

CaSO4.2 H2O ---107 0C� (CaSO4)2 H2O + 3 H2O

Yurt dışında, İngiltere’de ve Almanya’da ticari olarak üretilmekte ve torpalar

halinde satılmakta olan pudra, su ile karıştırıldığında tekrar kristalleşir, sertleşir ve

kurur. Kuruma, katkı maddeleri ile geciktirilebilir ve dolayısıyla kuruma zamanı 15

dakika ile 90 dakika arasında olabilir. Pudranın su ile karıştırılıp, baraj doldurulması

pompalar vasıtasıyla (betonyerler) ile yapılır. Bu tip elektrikle veya tazyikli hava ile

çalışan pompalar ve karıştırma kazanları ticari olarak da üretilmektedir. Karıştırma

için 30-40 lt/dakika su geliri yeterli olmaktadır.

3 ton jibs su ile karıştırıldığında 3 m3 lük bir hacim oluşturur ve 1 saat sonra

patlamaya dayanıklı hale gelir ve 5,6 kg/cm2’lik basınçları karşılayabilir. Oysa bir

patlamadan beklenebilecek basınç yaklaşık 2 kg/cm2dir.

Jibs dolgulu barajların yatay galerilerde başyukarılarda ve başaşağılarda

uygulamaları Şekil 19, 20, 21 ve 22’de görülmektedir. 56

56 Ayvazoğlu, s. 107,108.

40

Şekil 19 Yatay Galeride Jibs Baraj Uygulaması57


41

Şekil 20 Başyukarıda Jibs Baraj Uygulaması58


42

Şekil 21 Başaşağıda Jibs Baraj Uygulaması59


43

Şekil 22 Jibs Barajda Enjeksiyon60


44

Baraj uzunlukları yeraltı şartlarına bağlı olarak değişir. Kendi kendine

yanmaya yatkın olmayan bir damarda 1 m. uzunluk yeterli olabilir. Yangına müsait

bir damarda 2 m. uzunluk uygundur. Patlamaya dayanıklı bir barajın uzunluğu,

L = ( W + H) /2 eşitliği ile hesaplanabilir. Burada

L : Baraj uzunluğu (m), W:Galeri genişliği (m), H:Galeri yüksekliği (m) dir.

Baraj inşa ekiplerinin özel eğitim görmiş, dinamik yeterli sayıda kişiden

oluşmalıdır. Yangın sırasında en az 4 ekip hazır bulundurulması güvenlidir.

Barajların inşası sırasında, bir patlama olmaması için için, havalandırmanın

bozulmaması gerekir. Hava giriş ve dönüşündeki barajlar aynı anda kapatılır.

Kapatma, çok çabuk ve etkili bir şekilde yapılmalıdır. Çalışanlar hemen

uzaklaştırılır. Ancak 24 saat sonra başlamak üzere, 8 saat aralıklarla numune alınır ve

analiz edilir. Bu, oksijen oranı %10’a ve metan oranı %16’ya ulaşıncaya kadar

devam eder. Bu aşamadan sonra, numune alınması 24 saat aralıklarla yapılabilir.

Oksijen oranı % 5’e ve metan oranı %30’a ulaştığı zaman, numune alma aralığı 48

saate çıkartılabilir.

Yangınlı bir saha, uygun yerlere inşa edilmiş barajlarla ocağın diğer

kısımlarından tecrit edildiği zaman, barajlanmış saha içinde hava akışının önlenmesi

çok önemlidir. Bu ise, bütün barajların dışındaki basınçların eşit olarak sağlanması

ile mümkündür. Barajlar birbirlerine yakın iseler, dış basınçları muhtemelen

birbirlerine eşittir. Ama barajlar çok dağınık iseler, dış basınçlarının farklı olması

kaçınılmazdır. Bu halde galeri ve barajların dışındaki basınç eşitlenebilir (Şekil 23 ve

Şekil 24a. ve b.) veya ölçmeler yapılır ve barajların dışına “Denge Barajları” inşa

edilir.61 Yapılan ana barajın önüne takriben 3 m mesafeye biriketten duvar örülerek

denge odası oluşturulur (Şekil 25). Vencuri yardımıyla oda içine basınçlı hava

verilerek çıkış barajının önü ve arkasındaki emme basıncı su manometresinde

gözlem yapılacak dengelenir. Dengelenmede zorluk çekilirse şekilde görüldüğü gibi

baraj cidarına bentoni çimento karışımı enjekte edilir.62 Şekil 26.a ve b. de barajdan

dışarıya veya barajlanmış sahaya kaçak olması halinde inşa edilen denge barajları

görülmektedir. Basınç ventüri ve vantilatör ile kontrol edilebilmesi ise Şekil 27 ve

Şekil 28’de görülmektedir.63

61 Ayvazoğlu, s. 108,109. 62 Değirmenci, s. 159. 63 Ayvazoğlu, s. 109.

45

Şekil 23 Kaldırılan Kapılar64

(a) (b)

Şekil 24 (a)Dengeleme Galerisi.(b) Dengeleme Borusu65

64 Ayvazoğlu, s. 108,121. 65 Ayvazoğlu, s. 108,121.

46

Şekil 25 Dengelenmiş Yangın Barajı Görünümleri66

66 Değirmenci, s. 160.

47

Şekil 26 Denge Barajı;

a) Kaçak Kapatılmış Sahadan b) Kaçak Kapatılmış Saha İçine67

Şekil 27 Denge Barajında Ventüri Yerleştirilmesi68

Şekil 28 Denge Barajında Vantilatör Yerleştirilmesi69

67 Ayvazoğlu, s. 122. 68 Ayvazoğlu, s. 122. 69 Ayvazoğlu, s. 122.

48

− Dönümlü Ayaklarda Barajlama: Bu tür çalışmada ilerletimli ayağa göre

yangınla mücadele oldukça zordur. Tek önlem kritik zonun meydana gelmemesi için

ayak boyunun 1/3 kadar uzunluğundaki mesafe aralıkları ile alt ve üst taban

yollarının tali barajlarla kapatılması gerekir. Dönümlü ayaklarda diğer önemli önlem

ayak hızının yavaşlatılmaması bu hızın 1 m/gün'den aşağı olmamasına gayret

gösterilmesinde fayda vardır.70

− İlerletimli Ayaklarda Barajlama: Şekil 3'te görüldüğü gibi panonun alt ve üst

taban yollarının göçük tarafı ayak yüksekliğinin 2 katı mesafede hava geçirmez

ramble duvarı ile örülür. Ramble duvarının içine her 25 - 50 m'de bir numune

boruları Şekil 29'da görüldüğü gibi bırakılarak haftada bir veya daha sık aralıklarla

numune alınarak panonun CO değeri kontrol edilir.

Şekil 29 İlerlerimli Ayaklarda Önlemler71

Numune borularından birinde normal CO değerinin üstünde CO tesbit

edildiğinde, deliğin alt taban yolundaki uzantısının civarına ramble malzemesi

pompalanır veya azot gazı verilir. Diğer bir yöntem de üst taban yolunda CO tesbit

edilen numune borusunun 10 m sağını ve solunu içine alan denge barajı yapılarak

CO tesbit edilen sahanın emme basıncını alt taban yolundaki basınçla aynı değere

getirerek hava kaçağını önlemektedir.72

70 Değirmenci, s. 158. 71 Değirmenci, s. 159. 72 Değirmenci, s. 159.

49

4 SONUÇ VE DEĞERLENDİRME

Bu çalışmada yeraltı maden işletmelerinde ocak yangınları, ortaya çıkış

nedenlerine göre ekzojen ve endojen ocak yangınları olmak üzere iki ana başlıkta

incelenmiştir. Ortaya çıkan yangınlar, öncelikle can kayıpları ve ağır yaralanmalar

olmak üzere insan yaşamına ve sağlığına ciddi zararlar ile birlikte büyük rezerv

kayıpları gibi geri kazanılamaz büyük ulusal kayıplara da neden olmaktadır.

Ocak yangınlarında önemli olan yangınların çıkmaması için gerekli önlemleri

almaktır. Bu önlemleri alırken temel olarak mevzuatımızda düzenlenmiş tedbirlerin

alınması ve bilimsel çalışmalar ile kanıtlanmış yöntemlerin takip edilerek

uygulanması esastır. Ocak yangınları çıktıktan sonra yapılması gereken yine

mevzuatımızın ön gördüğü gibi yangının yayılmasını engelleyerek mümkün

olduğunca az zarar ile durumu kontrol altına alabilmektir.

Gerek ocak yangınları hiç çıkmamasını sağlamak gerekse çıktıktan sonra

müdahale edebilmek için görüyoruz ki asıl olan, her şeyin kontrol altında olmasını

sağlayabilmektir. Bunun yolu da mevzuatımızın ve diğer bilimsel çalışmalırın

ışığında gerekli önlemleri almaktan geçer. Ocak yangınlarının çıkmasının veya

yayılmasının engellenebilmesi için önceden planlama yapılması, yangının çıkmasını

ya da yayılmasını engellemek için gerekli malzeme, tesisat ve ekipmanların uygun

şekilde kullanılıyor olması veya bulunması, haberleşme sistemlerinin uygun olması,

çalışanların kolayca organize olabilmesi ve bunun için de daha önceden gerekli

eğitimleri almış, tatbikatlara katılmış ve organizasyonlarda görevlerini biliyor

olmaları çok önemlidir.

Unutulmamalıdır ki önlemek her zaman için en sağlıklı, en güvenilir ve en

ucuz yöntemdir.

50

KAYNAKLAR

1. Erdil Ayvazoğlu, Türkiye Kömür İşletmeleri Kurumu Teknoloji ve

Uygulama Geliştirme Projesi Havalandırma, İstanbul, 1986

2. Vedat Didari, Madencilik Dergisi “Yeraltı Ocaklarında Kömürün

Kendiliğinden Yanmaı ve Risk İndeksleri”, Cilt XXV, Sayı No:4, 1986

3. Ahmet H. Onur, H. Köse, E. Yalçın, G. Konak, H.Yenice, D. Karakuş, A.

Gönen, M. V. Özdoğan, A. Tosun, Yeraltı Kömür Ürtm Faal. Ocak Yangınlarının

Önlenmesinin Araştırılması - GLİ Tunçbilek Ömerler Mekanize Yeraltı Ocağı

Uygulaması, 2012

4. Nehar Eroğlu, Micheal John Gouws, Madencilik - Kömürün Kendiliğinden

Yanmasına Ait Kuramlar, 1993, Cilt XXXII, Sayı No:2

5. K.K. Feng, Chakravorty, R.N. ve Cochrane, Spontaneous Combustion-A

Coal Mining Hazard, CIM Bulletin, Cilt. 66, 1973

6. Alim Değirmenci, Türkiye 8. Kömür Kongresi Kitabı - Kozlu

Müessesesindeki Ocak Yangınları ve Alınan Önlemler

yeraltı maden işletmelerinde ocak yangınları

Documents

Transcript of yeraltı maden işletmelerinde ocak yangınları