Yararlanılacak Kaynaklar Cemal Birön, Suna ATAK, Maden Mühendisliğine Giriş Ali KAHRİMAN, Maden İşletme Projeleri Hazırlama ve Değerlendirme Yavuz AYTEKİN, Maden Mühendisliğine Giriş L.J. Thomas, An Introduction to Mining

MADEN MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Prof. Dr. Şafak G. ÖZKAN Yrd.Doç. Dr. Tansel DOĞAN

1

1. TARİHÇE

Madenciliğin gelişmesi ve tarihçesi insanlığın gelişmesi ile paraleldir.

Madencilik, insan faaliyetlerinin en önce gelişmiş işlemlerinden biridir. Eski

insan, hayatını sürdürmek için avcılık ile birlikte bu işlemde kendisine

yardımcı alet ve silahların gelişmesinde madencilik faaliyetlerinden

yararlanmıştır.

Madenciliğin ilk gelişmesi flint’in av aletleri yapımında kullanılması ve “Taş

Devri”nin oluşumu ile başlar. Günümüzden 450000 yıl öncelerine giden Taş

Devrinde ayrıca bazı madenlerin (hematit, okr) boya olarak kullanıldığı

bilinmektedir.

Bakır’ın madencilik alanında bulunuşu M.Ö. 9500 yıllarına, Mezopotamya

Medeniyetine dayanmaktadır. Bakıra katkı maddesi olarak konan kalay ile

elde edilen tunç, tarihte ayrı bir “Tunç Devri”nin oluşumunu

simgelemektedir.

Demir’in bulunuşu ve demirden aletlerin eldesi “Demir Devri”nin

başlamasına ve halen çağımıza kadar devam etmesi sağlamıştır. Anadolu,

Hitit Medeniyetleri’nin demir madenciliğini geliştirmesi M.Ö. 2000 yıllarına

kadar gitmektedir.

Madencilikte en kolay zenginleştirme işlemi madenlerin yıkanması sonucu

özgül ağırlık farkına bağlı olarak kazanılmasıdır. Bu yöntem, altın ve gümüş

madenciliğinin gelişmesini sağlamış olup Anadolu bu konuda önder

olmuştur. Sardes şehri altın madenciliği merkezi ve Kral Krezüs ilk altın

parayı basan hükümdar olarak ün yapmıştır.

Madencilikte büyük bir aşama; ateşin taşları parçalamakta kullanılması

olmuştur. Taşların ağacın yakılarak kızdırılması ve su ile ani soğutularak

kırılması ve ufalanması galeri açma işlemini sağlamıştır. Ayrıca, Marco Polo

2

karabarutu Çin’den batıya getirmiş olup bunu takiben kayalar demir

sivriçlerle delinip barutlarla ateşlenip parçalanmıştır.

Nitrogliserin ve dinamitin keşfi ve madenciliğe uygulanması bu aşamayı çok

geliştirmiş ve bugünkü duruma getirmiştir.

Özet olarak madenciliğin gelişim sürecini dört başlıkta toplamak

mümkündür:

a) İşletilen maden sayısında giderek çeşitlenme ve artış (tarih öncesi

çakmaktaşı ve kil, bugün çok ve çeşitli)

b) Minerallere olan talebin artması, madencilik aktivitelerinin artması ve

üretimin artması

c) Arama, işletme ve cevher hazırlama metotlarının gelişmesi,

d) Başlangıçta emek yoğun olan madencilikte mekanizasyonun artması

ve işgücü kullanımının azalması

Bir ülkenin gelişmişliğinin göstergesi kişi başına düşen milli gelirdir (5000-

5500 $). Kişi başına düşen milli gelir, gayri safi milli hasılanın nüfusa

bölünmesiyle bulunur. Gayri safi milli hasıla ise, ülkede bir yıl içinde

üretilen mal ve hizmetlerin (satılmış veya satılmamış) toplam değeridir.

Madenciliğin gayri safi milli hasıla içindeki payı ülkemizde %1.2’dir.

Bir ülke yeraltı kaynağı bakımından zengin olabilir, ancak sanayisi yoksa o

ülke gelişemez. Bu durumda ülke kaynağı ya stok eder ya da dışarı satar

(İran gibi)

Bir ülkedeki sanayileşme ve gelişmişlik göstergelerine örnek olarak; kişi

başına tüketilen enerji miktarı, çimento (kalker, kil, alçı, traş), çelik, bakır,

fosfat miktarı verilebilir.

Enerji kaynakları yenilenemez (kömür, petrol, doğal gaz) ve yenilenebilir

(güneş, rüzgar, su) kaynaklar olmak üzere iki kısma ayrılır.

3

2. TANIMLAR

Mühendis: Kendi ihtisasına dayalı olarak, teknik ve ekonomik yapılabilirliğe

sahip, üretim yöntemlerinin tasarımını yapan kişi olarak tanımlanabilir.

Maden: Doğada ekonomik değeri olan her türlü taşlar, mineraller maden

olarak tanımlanır.

Madencilik: Yerkabuğunda bulunan her türlü ekonomik minerallerin

çıkarılması, işlenmesi ve kullanılabilir hale gelmesi için yapılan çalışmaları

kapsar.

Madencilik; yerbilimleri (jeoloji, jeofizik), temel ve doğal bilimler (fizik,

matematik, kimya), teknik bilimler, iktisat bilimi (ekonomi), hukuk ve sosyal

bilimleri (Maden hukuku, hak ve hürriyetler) ile ilişkilidir.

Mineral: Elementlerin yeryüzünde bulunuş şekillerine mineral denir. Belirli

fiziksel, kimyasal ve kristal yapıları vardır.

Taş: Minerallerden oluşan topluluklara taş denir. Taşın bozulmasıyla toprak

oluşmaktadır.

Cevher: Ekonomik değeri olan bir veya birden fazla minerali içeren taşa

cevher adı verilmektedir.

Proje: Teknik ve ekonomik yapılabilirliğe sahip minimum yatırım şeklinde

veya bir toplumda belirli bir zaman süresi içinde, mal ve hizmetlerin

üretimlerini artırmak için, bazı imkanları yaratma, genişletme veya

geliştirmeye dönük bir öneri olarak tanımlanabilir. Projede temel olan iki

önemli unsur; projenin herşeyden önce işlemesi ve ekonomikliğidir.

4

Bir yeni yatırım projesinin fikir olarak ortaya çıkmasından üretime geçinceye

kadarki sürede pek çok aşama söz konusudur. Bu aşamalar madencilik

çalışmaları için aşağıdaki gibi özetlenebilir;

Uygun yatırım alanlarının araştırılması

Hukuki sorunların çözümlenmesi

Cevher yataklarının nicelik ve niteliğini ortaya koyacak sistematik etüd

ve arama çalışmaları

Proje hazırlama, ekonomik, teknik, mali ve fizibilite etütleri

Proje değerlendirmesi ve karar verme

Uygulama planı hazırlama ve uygulama

Deneme işletmesi

Üretime geçiş

Yapılan yatırımın gelecekte getireceği tahmin edilen gelirler ile bu geliri elde

etmek için kullanılan maliyet masrafları arasındaki artı fark “yatırım

karlılığı” olarak ifade edilmektedir.

Kapasite seçiminin yatırım karlılığına etkisi Şekil 1.’de ifade edilmiştir.

Şekil 1. Yatırım karlılığı

ÜRETİM GİRDİLERİ Bilgi Hammadde İşçilik Sermaye Yönetim

(maliyet masrafı)

ÜRETİM GİRDİLERİNİ MAL ve HİZMETE DÖNÜŞTÜRME SÜRECİ Üretim planlama Stok kontrolü İşletme amortismanı Yükleme-boşaltma Taşıma-depolama Kesme-biçme Ambalajlama Tanıtma-pazarlama Kira-aydınlatma Sigortalama, genel giderler

(maliyet masrafı)

+

ÜRETİM ÇIKTILARI Mallar Ve Hizmetler

(gelirler)

5

3. MADEN ÜRETİM&TÜKETİM SÜRECİ

Şekil 2. Metal üretim/tüketim süreci

3.1. Hukuki İşlemler: Anayasamızda madencilik ile ilgili hüküm;

MADDE 168. – Tabiî servetler ve kaynaklar Devletin hüküm ve tasarrufu

altındadır. Bunların aranması ve işletilmesi hakkı Devlete aittir. Devlet bu

hakkını belli bir süre için, gerçek ve tüzelkişilere devredebilir. Hangi tabiî

servet ve kaynağın arama ve işletmesinin, Devletin gerçek ve tüzelkişilerle

ortak olarak veya doğrudan gerçek ve tüzelkişiler eliyle yapılması, kanunun

açık iznine bağlıdır. Bu durumda gerçek ve tüzelkişilerin uyması gereken

Hukuki İşlemler

Satış ve Pazarlama

Tüketici

Endüstriyel İşlemler

İzabe Cevher Hazırlama ve

Zenginleştirme

Maden İşletme

Sistematik Etüd ve Arama

Geri Dönüşüm- Recycling

6

şartlar ve Devletçe yapılacak gözetim, denetim usul ve esasları ve

müeyyideler kanunda gösterilir.

5177 sayılı kanunla değişik 3213 sayılı Maden Kanunu.

Madde 2- Yer kabuğunda ve su kaynaklarında tabii olarak bulunan,

ekonomik ve ticarî değeri olan petrol, doğal gaz, jeotermal ve su kaynakları

dışında kalan her türlü Madde bu Kanuna göre madendir.

Madenler aşağıda sıralanan gruplara göre ruhsatlandırılır:

I. Grup madenler: a) İnşaat ile yol yapımında kullanılan ve tabiatta doğal

olarak bulunan kum ve çakıl.

b) Tuğla-kiremit kili, Çimento kili, Marn, Puzolanik kayaç (Tras) ile çimento

ve seramik sanayilerinde kullanılan ve diğer gruplarda yer almayan kayaçlar.

II. Grup madenler: Mermer, Dekoratif taşlar, Traverten, Kalker, Dolomit,

Kalsit, Granit, Siyenit, Andezit, Bazalt ve benzeri taşlar.

III. Grup madenler: Deniz, göl, kaynak suyundan elde edilecek eriyik halde

bulunan tuzlar, karbondioksit (CO2) gazı (jeotermal, doğal gaz ve petrollü

alanlar hariç).

IV. Grup madenler: a) Kaolen, Dikit, Nakrit, Halloysit, Endellit, Anaksit,

Bentonit, Montmorillonit, Baydilit, Nontronit, Saponit, Hektorit, İllit,

Vermikülit, Allofan, İmalogit, Klorit, Sepiyolit, Paligorskit (Atapuljit), Loglinit

ve bunların karışımı killer, Refrakter killer, Jips, Anhidrit, Alünit (Şap), Halit,

Sodyum, Potasyum, Lityum, Kalsiyum, Magnezyum, Klor, Nitrat, İyot, Flor,

Brom ve diğer tuzlar, Bor tuzları (Kolemanit, Uleksit, Borasit, Tinkal,

Pandermit veya bünyesinde en az %10 B2O3 içeren diğer Bor mineralleri),

Stronsiyum tuzları (Selestin, Stronsiyanit), Barit, Vollastonit, Talk, Steattit,

Pirofillit, Diatomit, Olivin, Dunit, Sillimanit, Andaluzit, Dumortiorit, Disten

(Kyanit), Fosfat, Apatit, Asbest (Amyant), Manyezit, Huntit, Tabiî Soda

mineralleri (Trona, Nakolit, Davsonit), Zeolit, Pomza, Pekştayn, Perlit,

Obsidyen, Grafit, Kükürt, Flüorit, Kriyolit, Zımpara Taşı, Korundum,

Diyasporit, Kuvars, Kuvarsit ve bileşiminde en az %80 SiO2 ihtiva eden

Kuvars kumu, Feldispat (Feldispat ve Feldispatoid grubu mineraller), Mika

(Biyotit, Muskovit, Serisit, Lepidolit, Flogopit), Nefelinli Siyenit, Kalsedon

(Sileks, Çört).

7

b) Turba, Linyit, Taşkömürü, Antrasit, Asfaltit, Bitümlü Şist, Bitümlü Şeyl,

Radyoaktif Mineraller (Uranyum, Toryum, Radyum).

c) Altın, Gümüş, Platin, Bakır, Kurşun, Çinko, Demir, Pirit, Manganez,

Krom, Civa, Antimuan, Kalay, Vanadyum, Arsenik, Molibden, Tungsten

(Volframit, Şelit), Kobalt, Nikel, Kadmiyum, Bizmut, Titan (İlmenit, Rutil),

Alüminyum (Boksit, Gipsit, Böhmit), Nadir toprak elementleri (Seryum

Grubu, Yitriyum Grubu) ve Nadir toprak mineralleri (Bastnazit, Monazit,

Ksenotim, Serit, Oyksenit, Samarskit, Fergusonit), Sezyum, Rubidyum,

Berilyum, İndiyum, Galyum, Talyum, Zirkonyum, Hafniyum, Germanyum,

Niobyum, Tantalyum, Selenyum, Telluryum, Renyum.

V. Grup madenler: Elmas, Safir, Yakut, Beril, Zümrüt, Morganit,

Akuvamarin, Heliodor, Aleksandirit, Agat, Oniks, Sardoniks, Jasp, Karnolin,

Heliotrop, Kantaşı, Krizopras, Opal (İrize Opal, Kırmızı Opal, Siyah Opal,

Ağaç Opal), Kuvars kristalleri (Ametist, Sitrin, Neceftaşı (Dağ kristali),

Dumanlı Kuvars, Kedigözü, Avanturin, Venüstaşı, Gül Kuvars), Turmalin

(Rubellit, Vardelit, İndigolit), Topaz, Aytaşı, Turkuaz (Firuze), Spodümen,

Kehribar, Lazurit (Lapislazuli), Oltutaşı, Diopsit, Amozonit, Lületaşı,

Labrodorit, Epidot (Zeosit, Tanzonit), Spinel, Jadeit, Yeşim veya Jad,

Rodonit, Rodokrozit, Granat Minarelleri (Spesartin, Grosüllar Hessanit,

Dermontoit, Uvarovit, Pirop, Almandin), Diaspor Kristalleri, Kemererit.

Bu gruplarda yer alan madenlerin özellikleri ile bu Maddede yer almayan bir

madenin grubunun tespitine ait esas ve usuller Bakanlıkça çıkarılacak

yönetmelikle düzenlenir. Bu Kanuna göre verilen ruhsatlar başka amaçla

kullanılmaz.

Madde 17 - Arama ruhsatı ve sertifika süresi üç yıldır. Bu süre, IV. Grup

madenler için arama faaliyet raporları ile müracaat edilmesi halinde iki yıl

uzatılabilir. Ruhsat sahibi ikinci yılın sonuna kadar arama faaliyet raporu

vermek zorundadır. Uzatma talebinde bulunulan IV. Grup ruhsatlar için

taleple birlikte üçüncü yılın sonunda ikinci arama faaliyet raporu verilmesi

gereklidir. Arama faaliyet raporlarının süresinde verilmemesi halinde teminat

irad kaydedilir. Arama faaliyet raporları, yapılan çalışmaların niteliği dikkate

alınarak jeoloji, maden, jeofizik mühendisi veya mühendislerince hazırlanır.

8

Arama ruhsat süresi sonunda işletme ruhsatı talebinde bulunulmayan

arama ruhsatları iptal edilerek teminatı ruhsat sahibine iade edilir.

Madde 24- Arama ruhsat süresi sonuna kadar, tespit edilen madenin rezerv

bilgilerini de içeren arama faaliyet raporu, en az bir maden mühendisi

tarafından hazırlanan faaliyet sonrası işletme alanının çevre ile uyumlu hale

getirilmesini de içeren, işletme projesi ve talep harcının ödendiğine dair belge

ile müracaatta bulunulması halinde işletme ruhsatı hakkı doğar.

Projelerdeki eksiklikler, yapılan bildirimden itibaren üç ay içinde

tamamlanır. Eksikliklerini verilen sürede tamamlamayanların teminatları iki

katına çıkarılır ve süre üç ay daha uzatılır. Bu süre sonunda eksikliklerini

tamamlamayanların talepleri kabul edilmez ve teminatları irad kaydedilir.

I. Grup (a) bendi madenlerin ruhsat süresi en az beş yıldır. Diğer grup

madenlerin işletme ruhsat süresi, on yıldan az olmamak üzere projesine göre

belirlenir. Sürenin bitiminden önce yeni bir projeyle uzatma talebinde

bulunulması halinde ruhsat süresi uzatılabilir. Toplam ruhsat süresi altmış

yılı geçemez. Altmış yıldan sonraki sürenin uzatılmasına Bakanlar Kurulu

yetkilidir.

3.2. Sistematik Etüd ve Arama: Bir maden sahasının projeye konu

olabilmesi için herşeyden önce boyut ve geometrisi ile rezervinin nitelik ve

nicelik olarak ortaya konulması gerekir. Cevheri çevreleyen yan kayaç

karakteristiklerinin de benzer şekilde bilinir halde olması proje için çok

gerekli unsurlardır. Maden yataklarının çağdaş yöntemlerle aranması ve

etüd edilmesi çeşitli verilerin eldesi bakımından önem taşır.

3.3. Maden İşletme: Maden işletmeciliğinde, cevherleri doğadan çıkarıp

insanlığın hizmetine sunarken iki tane temel seçenek söz konusudur.

Bunlar, açık ve yeraltı işletme yöntemleridir. Ayrıca tuz, soda, kükürt gibi

madenler için yerinde sıvılaştırma, kömür için yerinde gazlaştırma olarak

adlandırılan özel üretim yöntemleri de bulunmaktadır. Genellikle her türlü

madenin açık işletme yöntemi ile üretilmesi tercih edilmektedir.

9

3.4. Cevher Hazırlama ve Zenginleştirme: Cevher hazırlama ve

zenginleştirme işlemleri doğada çeşitli sayıda ve genellikle kayaçlar içerisinde

bulunan minerallerin birbirlerinden ayrılarak, teknolojinin ihtiyaç duyduğu

özelliklerde üretilmesini amaçlamaktadır.

3.5. İzabe: Metal madenlerini ergitme ve sıvı duruma getirme işlemidir.

Cevherin izabe fırınında yakıt ve yanma için gerekli hava yardımı ile

ısıtılarak ergitilmesi, ilave edilen katkı malzemesinin etkisi ile cevher

içerisindeki gang minerallerinin metalik fazdan ayrı bir cüruf denilen atık

camsı silikat fazında toplanması işlemidir.

3.6 Endüstriyel İşlemler/Satış/Tüketici: Madencilik ve metalurjik işlemler

sonrasında endüstrinin istediği özelliklere getirilen cevherler, endüstrinin

üretim amacına bağlı olarak işlemlere tabii tutulmaktadır. Endüstriyel

işlemler sonrasında ürün satışa sunularak tüketici ile buluşmaktadır.

Ülkenin siyasi yapısı ile parallellik gösteren madencilik çok fazla sermaye

gerektirir. Madencilik yatırım dönemi ile başlar işletme dönemi ile devam

eder. Yatırım döneminde öncelikle arama çalışmaları yapılır. Arama

çalışmalarında madenin varlığı nicel ve nitel olarak ortaya konulur. Yatırım

için yapılacak harcamalar ile madenin faydalı ömrü içinde yaratacağı parasal

gelirler karşılaştırıldığında gelirler lehine bir fark oluşuyorsa avantajlı ve

doğru bir yatırım yapıldığı sonucuna varılır. Madenin işletilebilirliğine karar

verildikten sonra fiziki yatırım dönemi ve onu takiben işletme dönemine

geçilir. Yatırım döneminde gerçekleştirilen harcamaların (giderlerin) işletme

döneminde cevherin satışı ile elde edilen gelirle sıfırlandığı nokta başabaş

noktası olarak tanımlanır. Şekil 3.’te tipik bir madencilik projesindeki nakit

akışı grafiksel olarak ifade edilmiştir.

10

Şekil 3. Tipik bir madencilik projesinde nakit akışı

Para +

0

-

Yatırım Dönemi (gider)

Arama (2-5 yıl)

Fiziki yatırım (4-10 yıl)

İşletme Dönemi (gelir+gider)

Kar

Başabaş noktası Geri dönüm noktası

Yıllar

11

4. PROJENİN TEKNİK YÖNÜNÜN HAZIRLANMASI

4.1. Madenlerin Yeraltında Bulunuş Şekilleri

a) Tabaka b) Filon (Boru)

c) Derin Tabaka d) Mercek

e) Dağınık e) Masif Dağınık

Şekil 4. Madenlerin yeraltında bulunuş şekilleri

4.2. Sistematik Etüd ve Arama Çalışmaları

Proje konusu olacak maden sahasında çeşitli çalışmalar yapmak için

öncelikle sahanın hukuki sınırlarının (ruhsat işlemleri) çözümlenmiş olması

gerekir.

12

Bir maden sahasının projeye konu olabilmesi için herşeyden önce boyut ve

geometrisi ile rezervinin nitelik ve nicelik olarak ortaya konulması gerekir.

Cevheri çevreleyen yan kayaç karakteristiklerinin de benzer şekilde bilinir

halde olması, proje için çok gerekli unsurlardır. Maden yataklarının çağdaş

yöntemlerle aranması ve etüd edilmesi çeşitli verilerin eldesi bakımından

önem taşır.

Sitematik etüd ve arama çalışmaları proje öncesi dönemde başlar, işletme

devresinde de nitelik ve amaç değişikliği ile devam eder. Bu devrede

yapılacak çalışmalar;

a) Prospeksiyon: Yerkabuğunda bulunan cevher zuhurlarının aranması,

cevherce ümitli bölgelerin incelenmesi ve işletilebilir cevher

konsantrasyonlarının bulunması konusunda gerekli ön verilerin

sağlanmasını esas alan çalışmaların yapıldığı bir dönem olup,

genellikle yapılan çalışmalar 1/25000 ve daha küçük ölçekli

olmaktadır. Bu aşamada temel amaç; ruhsat bölgesi ve çevresinde

cevher oluşumuna yatkın bölgelerin tespit edilerek sahanın

boyutunun küçültülmesi ve daha sonraki aşamaların etkinliğini

artırmaktır.

b) Detay jeolojik etüd: Prospeksiyon çalışmaları ile cevherleşme

olabilecek sahalar belirlendikten sonra, ümitli sahaların ayrıntılı

jeolojik yapısının, tektonik ve mineralojik unsurlarının belirlenebilmesi

amacıyla yapılan jeolojik çalışmalardır. Bu çalışmalar 1/25000’den

daha büyük ölçekli olmaktadır. Temel amaç; cevherleşme ve çevre

kayaçlar için daha verimli ve ayrıntılı bilgiler sunarak çalışma alanını

daha da sınırlamaktır.

c) Jeofizik etüd: Detay jeolojik etüdlerle sınırlandırılmış alanlarda,

özellikle derinlerde cevherleşme hakkında daha ayrıntılı bilgilerin

edinilmesi ve işletme dönemine ışık tutacak muhtelif işletme

problemlerinin çözümü, tektonik yapının ortaya çıkarılması, cevher

kalitesinin ve büyüklüğünün, bir ölçüde de olsa belirlenmesini esas

13

alan, genelde 1/1000–1/5000 ölçekleri arasındaki çalışmalardır.

Sondaj, galeri, yarma gibi madencilik çalışmalarının maliyetine kıyasla

daha küçük maliyetli olması nedeniyle uygulanmasında yarar görülen

bir aşama olup, çeşitli cevherleşme ve yapılar için geliştirilen pek çok

yöntemi bulunmaktadır.

d) Yarma-sondaj ve kuyu-galeri gibi madencilik faaliyetlerinin

gerçekleştirildiği detay arama devresi: Ümitli sahada, öncelikle

geniş aralıklarla istikşaf niteliğinde yapılacak sondajlı etütler daha

sonra sistematik bir biçimde geliştirilerek rezerv tespitine hizmet

edecek şekilde gerçekleştirilmektedir. Bu devredeki arama işlemlerinin

maliyeti çok daha yüksek olmakta, ancak çeşitli amaçlarla alınacak

numunelerle elde edilecek verilerin gerçekliği ve kesinliği bakımından

çok büyük yararlar sağlamaktadır. Bu şekilde elde edilen verilerden

hareketle sahadaki rezerv kategorileri hakkında bilgiler edinilmekte ve

bu bilgiler rezerv hesaplamalarına temel teşkil etmektedir. Şekil 2’de

etüd ve arama devresi karakterize edilmektedir.

Şekil 5. Etüd ve arama dönemi çalışmaları

1/100000 PROSPEKSİYON

1/25000-1/5000 DETAY JEOLOJİK ETÜD

JEOFİZİK ETÜD

SONDAJLI GALERİLİ ARAMA

Maliyet ve belirlilik artış yönü

14

4.3. Maden Yatağının Rezervinin Nitelik ve Nicelik Yönünden

Belirlenmesi

Kaynak: Tüm mineral zenginliklerini ifade eder. Gerek işletilebilirlik gerekse

varlılığın belirliliği açısından sınırlandırılmamıştır.

Rezerv: Kaynağın varlığı arama çalışmaları ile belirlenmiş ve işletilebilirliği

değerlendirme etüdleri ile saptanmış olan bölümüdür. Cevher varlığının

belirlilik derecesine göre sınıflandırılır. En çok kullanılan rezerv

sınıflandırması; üretilebilir, görünür, muhtemel, mümkün rezerv kategorileri

olup, proje çalışmalarına baz olan rezerv kategorileri görünür ve üretilebilir

rezervdir.

a) Görünür rezerv: Üç boyutu ile belirlenmiş ve boyutlar içerisinde

devamlılığı konusunda en az risk taşıyan cevher kütlesini belirtir.

Prospeksiyon, jeolojik ve jeofizik etüdleri tamamlandıktan sonra, kuyu,

yarma, galeri, sondaj gibi çalışmalarla üç boyutu belirlenmiş olan ve işletme

hesaplarına konu olan rezerv sınıfıdır. Yapılan sondaj ağı sıklığı bu rezervi

karakterize eder. Genellikle düzenli yataklarda 150-200 m, düzensiz

yataklarda 30-50 m sondaj aralıkları ile ifade edilmektedir. Pratikte hata

sınırı +-%20 kabul edilir.

b) Muhtemel rezerv: İki boyutu ile belirlenmiş olan, devamlılığı konusunda

daha büyük risk taşıyan cevher kütlesini ifade eder. Prospeksiyon, jeolojik ve

jeofizik etüdleri tamamlanmış, ancak kuyu, yarma, sondaj, galeri gibi

madencilik faaliyetleri çok geniş aralıklarla yapıldığı için işletme ve

projelendirme çalışmalarına esas alınması için ek arama çalışmaları

gerektiren bir rezerv sınıfıdır. Pratikte hata sınırı +-%40 kabul edilmektedir.

c) Mümkün rezerv: Boyutları hiçbir şekilde belirlenmemiş olan ve varlığı

ancak ümit edilen cevher kütlesini belirtir. Prospeksiyon, jeolojik ve jeofizik

etüdleri kısmen tamamlanmış olup lokasyonu ve de3vamlılığı hiçbir şekilde

tarif edilemeyen, dolayısıyla işletme ve planlama çalışmalarında hesaba

katılmayan bir rezerv sınıfı olup, hata payı +-%50’nin üzerindedir.

Rezerv kategorileri Şekil 6.’da gösterilmiştir.

15

Şekil 6. Rezerv kategorileri-kaynak ilişkisi

Rezerv Hesaplama Yöntemleri: Rezerv hesaplama yöntemleri özellikle

bilgisayarların devreye girmesiyle esas olarak klasik ve jeoistatistik metotlar

olmak üzere iki kategoride ele alınmaktadır. Klasik Yöntemleri de şu

başlıklar altında toplamak mümkündür:

a) Jeolojik blok yöntemi

b) İşletme blokları yöntemi

c) Poligon yöntemi

d) Üçgen prizma yöntemi

e) Jeolojik kesit yöntemi

f) İzopak (Eş kalınlık eğrileri) yöntemi

R= S*h*d*j*i*t=V*d*j*i*t (ton metal veya bileşik)

S: İşletilecek cevherin yüzey alanı (m2)

H: Cevher kütlesinin ortalama kalınlığı (m)

V: Cevher kütlesinin hacmi (m3)

MA

RJİ

NA

L A

TIL

Görünür Muhtemel Mümkün

REZERV

POTANSİYEL

Tespit edilen kaynaklar Ek

onom

ik O

lmay

an

Kay

nakl

ar

Ekon

omik

Kay

nakl

ar

Tespit edilemeyen kaynaklar

İ Ş L E T İ L E B İ L İ R L İ K

Varlığın tespit edilme derecesi

16

d: Cevherin ortalama yoğunluğu (ton/m3)

j: Jeolojik faktör: (jeolojik belirsizliklere ve sondaj sıklığına göre 0-1 arasında

bir değer)

i: İşletme kayıplarını dikkate alan bir faktör (İşletme yöntemine göre 0,8-1

arasında değişir)

R: Cevher rezervi (ton)

4.4. Üretim Yöntemi Seçimi

Maden işletmeciliğinde, cevherleri doğadan çıkarıp insanlığın hizmetine

sunarken iki tane temel seçenek söz konusudur. Bunlar, açık ve yeraltı

işletme yöntemleridir.

İlk seçim bu temelde yapılacaktır. İlke olarak, her tür madenin açık işletme

yöntemi ile üretilmesi tercih edilmektedir. Açık ve kapalı işletme

karşılaştırmalarında pek çok faktör açık işletme yönünde yeralarak, bu

sistemi teşvik etmektedir. Hammadde gereksinimine dünyamızda artan

talebin yanında, açık işletme iş makinaları teknolojisinde ve bilimde ortaya

çıkan büyük gelişmeler de açık işletmeye yönelmede etken olmaktadır.

Bütün bu etkenlere karşın, işletme projeleri hazırlanırken, mühendislerin

göz önünde tutması gereken husus teknik ve ekonomik yapılabilirliğe

ulaşmaktadır. Bu nedenle açık ve kapalı işletme tercihleri yapılırken veya

her iki yöntemin birlikte uygulanabileceği maden yatağı koşullarında, kritik

açık işletme derinliğinin (sınır derinlik) tespiti yapılırken; göz önünde

tutulacak unsur; teknik ve ekonomik yapılabilirlik olmaktadır.

En genel şekliyle, bir ocakta açık işletme mi? yoksa kapalı işletme mi? veya

belli bir derinliğe kadar açık, sonra kapalı işletme yöntemi mi? uygulanacak.

Bu sorulara yanıt, ancak ekonomik yaklaşımlarla bulunabilir. Teknik

yapılabilirliği gözden kaçırmadan izlenecek mantık; açık işletme üretim

maliyeti, yeraltı üretim maliyetine eşit oluncaya kadar (veya kapalı alternatifi

olmadığı durumlarda cevher değerine eşit oluncaya kadar) açık işletme,

17

ondan sonra ise yer altı işletmesi uygulamaktadır. Yani, Ma ≤ My ise açık

işletme yapılacaktır. Bu çözüm genelde maden yatağının geometrisine ve

mineralojik bileşimine ve niteliklerine, homojen olup olmamasına bağlı

olarak değişmektedir. Konunun çözümü, son yıllarda bilgisayar

teknolojisindeki ve kullanım olanaklarındaki gelişme ile daha da

kolaylaştırılmıştır.

Açık-Kapalı işletme sınırı çözümlemeleri veya başka bir anlatımla, açık

işletme sonuç sınırlarının tespiti, ekonomik değerlendirmeler ışığında; ya

yatay ve düşey kesitler alınmak suretiyle klasik yollarla yapılmakta ki bu

yöntem, nitelik yönünden cevherleşmede fazla değişme olmadığı durumlarda

(kömür vs. projeleri) daha etkindir.

1 ton cevheri üretmek için üzerinden kaldırılması gereken örtü miktarına

örtü-kazı oranı (dekapaj oranı) denir. Yani;

Dekapaj oranı (K)=

Genel örtü-kazı oranı derinliğin fonksiyonudur. Şekil 7.’de görüldüğü gibi

herhangi bir ocakta cevher üretimi için inilecek her derinlik için bir genel

örtü-kazı oranı (K) ocak geometrisinden hesaplanır. Ancak öyle bir K değeri

vardır ki, bu değerden sonra açık işletme uygun olmayabilir. Bu anda açık

işletme ve yer altı üretim maliyetleri eşittir. İşte bu eşitliği sağlayan örtü-kazı

oranına “Ekonomik Örtü-Kazı Oranı-Ke”, bu değer karşılık gelen ocak

derinliğine “Kritik Açık İşletme Derinliği-Hk” denilmektedir.

Şekil 7. Derinliğe bağlı örtü kazı oranı

Kaldırılacak dekapaj

Üretilecek cevher m3/ton

H1; K1

H2; K2

H3; K3

He; Ke

………….

18

Ekonomik örtü kazı oranı= Ke (m3/ton)= (My-Ma)/Mb,d

My= Yeraltı üretim maliyeti (TL/ton)

Ma= Açık işletme üretim maliyeti (TL/ton)

Mb,d= Birim örtü kazı maliyeti (TL/m3)

5. AÇIK İŞLETME

Maden yatağı üzerindeki örtü tabakasının alınarak üzeri açılan maden

kitlesinin üretiminin yapılmasıyla oluşan maden işletme yöntemi “açık

işletme” olarak tanımlanmaktadır. Şekil 8.’de plan ve kesit görünümü verilen

açık işletmenin avantajları aşağıda sıralanmıştır.

Maden yatağındaki faydalı mineralin hemen hemen tamamı

üretilebilmektedir.

Randıman yüksektir. (Yüksek kapasiteli ekipmanlar)

Maliyet yeraltına nazaran daha düşüktür. (Yüksek kapasiteli

ekipmanlar)

Üretim istenilen zamanda artırılabilir veya azaltılabilir.

Yeraltında karşılaşılan zorluk ve tehlikelerin büyük bir kısmı ortadan

kalkmaktadır.

Havalandırma sorunu yoktur.

İş kazaları çok azdır.

Ocağın kontrolü çok kolaylıkla yapılabilir.

Açık işletmenin dezavantajları ise.

Arazinin satın alınması zorunludur.

Tarihi değeri olan yapılar veya doğal değerler kaybolacaktır.

Arazi doğal güzelliğini kaybedecek ve görsel kirlilik oluşacaktır.

İklimin müsait olmadığı yerlerde veya mevsimlerde açık işletme

faaliyetleri aksayacaktır.

19

a) Açık işletme plan görünümü

b) Açık işletme kesit görünümü

Şekil 8. Açık İşletme Plan ve Kesit Görünümü

AÇIK İŞLETME İLE İLGİLİ PROBLEMLER

Döküm

Berm

Basamak Ara

basamak Taban

Örtü Damar

Basamak

açısı

Nihai şev açısı

20

6. YERALTI MADENCİLİĞİ

Açık işletme metodu uygulaması ekonomik olmayan maden yataklarına

tavanın göçertilmesi, açılan boşluğun doldurulması veya topuklar

bırakılması esaslarına göre uygulanan üretim sistemine yer altı madenciliği

denir. Üretim yöntemi seçimine etki eden parametreler aşağıda sıralanmıştır;

Cevher yatağının fiziksel ve jeolojik karakteristiği (geometri, kalınlık,

eğim, derinlik vs)

Cevher zonu ve yantaşların tabaka koşulları

Madencilik ve sermaye maliyetleri

İşe yararlılık ve emek maliyeti

Çevresel düzenleme

6.1. Yeraltında Maden Yatağına Giriş (Ulaşım)

Yer altı üretim yönteminde maden yatağına galeri, kuyu, desandri ve rampa

olmak üzere dört şekilde ulaşılır.

a) Galeri ile maden yatağına giriş: Derin vadilerin bulunduğu dağlık

bölgelerde maden yatağına Şekil’de verildiği gibi düz galerilerle ulaşmak

mümkündür. Düz galeri taş içersinde sürülebildiği gibi damarların mostrası

boyunca alçaldığı bir yer varsa, damar içinde çapraz olarak da sürmek

mümkündür.

Şekil 9. Galeri ile maden damarına giriş

21

b) Kuyu ile maden yatağına giriş: Maden yatağının üzerinde çok fazla örtü

tabakası bulunması halinde açılması zorunlu olan kuyulardır. Şekil 10’da

verildiği gibi kuyu ile varılmak istenen noktaya en kısa yoldan ulaşıldığından

gerek açılması kısa sürede olmakta, gerekse halat, boru, kablo gibi

donanımlara az gereksinme duyulmaktadır.

Şekil 10. Kuyu ile maden damarına giriş

c) Desandri ile maden yatağına giriş: Şekil 11.’de verilen ve meyilli kuyular

diye de adlandırılan bu yöntem eğimi fazla ve aynı eğimde devam eden ve

uygun kayaç yapısı gösteren maden yataklarında meyilli kuyular başarı ile

kullanılabilmektedir.

Şekil 11. Desandri ile maden damarına giriş

22

d) Rampa ile maden yatağına giriş: Şekil 12.’de verildiği gibi maden

yatağına rampa ile ulaşılır.

Şekil 12. Rampa ile maden damarına giriş

23