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
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
i
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
ii
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
iii
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
iv
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.
1
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
2
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.
3
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.
4
3
3.1
ENDOJEN OCAK YANGINLARI
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:
2C
+ 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.
5
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.
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.
5
6
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.
7
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
Ayvazoğlu, s. 99.
8
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
9
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
11
Ayvazoğlu, s. 100-102.
Didari, s. 32.
10
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"; kurukülsüz 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
13
Didari, s. 32.
Didari, s. 32,33.
11
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
Adiyabatik Deney Sonuçları
Risk
Sınıflaması
Çok Yüksek
Yüksek
Orta
Düşük
Yanma Toplam Yanma Kuluçka
Risk
Riski İndeksi
Dönemi
İlk Sıcaklık Toplam Sıcaklık İndeksi
(ay)
Artışı
Artışı (°C)
>2. 0
1.2-2.0
0.6-1.2
<0. 6
>7. 0
4.5-7.0
2.5-4.5
0-2.5
8
4
2
1
>4 0
21-40
11-20
1-10
0-3
3-9
9-18
>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
15
Didari, s. 33.
Didari, s. 33.
12
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
Çevre Koşulları
Madencilik Uygulaması
Kömür Yapısı
Jeolojik Yapı
1.Kömür damarlarında
faylanmalar
2. Zayıf ve bozulmuş
1. Düşük ranklı
formasyonlar
2. Yüksek nemli
3. Düşük kalite kömür
3. Yüksek piritli
bantları içeren kalın
4. Kırılganlığı
kömür damarları
yüksek
4. Sığ damarlar
5. Birbirine yakın birden
fazla damar
Kontrolü Olanaksız
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 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.
13
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
Ayvazoğlu, s. 103
19
Didari, s. 30.
20
Didari, s. 31.
21
Ayvazoğlu, s. 103
18
14
−
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
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
23
15
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
29
Didari, s. 32.
Ayvazoğlu, s. 103
16
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.
17
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.
18
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.
19
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.
20
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
etkilenmemekte
kendiliğinden
olduğunu
fakat
yanmasını
başlangıç
bakterinin
aşamasında
direkt
önemli
olarak
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.
21
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.
22
Tablo 4
Çeşitli Parametrelerin Kömür Oksidasyon Oranına Etkisi
Parametre
Tane iriliği
Sıcaklık
Nem
Ön ısıtma
Oksijen kısmi basınç
Uçucu madde içeriği
İç nem
Karbon içeriği
Kömürleşme derecesi
Metan içeriği
Artar-Azalır
Artar
Artar
Artar
Artar
Artar
Artar
Artar
Azalır
Azalır
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.
23
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.
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.
33
24
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.
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.
37
25
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.
26
−
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.
27
Şekil 7 Kaplama Malzemesinin Tahkimat Arkasına Yerleştirilmesi43
Şekil 8 Fırça ve Kamalar Üzerinde Uygulanan Denemeler44
43
44
Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 38.
Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 39.
28
Şekil 9 Kırık ve Çatlakların Kaplama Malzemesi ile Kapatılması45
Şekil 10 Pilot Uygulama Kaplama Malzemesi Görüntüsü46
45
46
Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 39.
Onur, Köse, Yalçın, Konak, Yenice, Karakuş, Gönen, Özdoğan, Tosun, s. 47.
29
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.
30
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
48
Ayvazoğlu, s. 107.
31
Şekil 12 Çamur Dolgu Baraj49
49
Ayvazoğlu, s. 110.
32
Şekil 13 Tuğla Dolgu Baraj50
50
Ayvazoğlu, s. 111.
33
Şekil 14 Kil + Beton Baraj51
51
Ayvazoğlu, s. 112
34
Şekil 15 Dar Beton Baraj52
52
Ayvazoğlu, s. 113
35
Şekil 16 Küçük Eliptik Kesitli Baraj53
53
Ayvazoğlu, s. 114.
36
Şekil 17 Büyük Eliptik Kesitli Baraj54
54
Ayvazoğlu, s. 115.
37
Şekil 18 Dikdörtgen Kesitli Baraj55
55
Ayvazoğlu, s. 116.
38
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.
39
Şekil 19 Yatay Galeride Jibs Baraj Uygulaması57
57
Ayvazoğlu, s. 117.
40
Şekil 20 Başyukarıda Jibs Baraj Uygulaması58
58
Ayvazoğlu, s. 118
41
Şekil 21 Başaşağıda Jibs Baraj Uygulaması59
59
Ayvazoğlu, s. 119
42
Şekil 22 Jibs Barajda Enjeksiyon60
60
Ayvazoğlu, s. 120.
43
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.
Değirmenci, s. 159.
63
Ayvazoğlu, s. 109.
62
44
Şekil 23 Kaldırılan Kapılar64
(a)
(b)
Şekil 24 (a)Dengeleme Galerisi.(b) Dengeleme Borusu65
64
65
Ayvazoğlu, s. 108,121.
Ayvazoğlu, s. 108,121.
45
Şekil 25 Dengelenmiş Yangın Barajı Görünümleri66
66
Değirmenci, s. 160.
46
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.
Ayvazoğlu, s. 122.
69
Ayvazoğlu, s. 122.
68
47
−
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.
Değirmenci, s. 159.
72
Değirmenci, s. 159.
71
48
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.
49
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
50