Sert kaya madenciliğinde, derin yeraltı açıklığı duraylılığının belirlenmesi kaya
mekaniği tasarımlarında en önemli hususlardan biridir. Çok derin yeraltı ocaklarındaki
madencilikle ilişkili duraylılık kavramı, maden mühendisleri ve araştırmacılar için daima
bir araştırma konusu olmuştur. Bu durum, yerindeki arazi gerilmelerinin oldukça yüksek
olmasından ve kaya kütlelerinin jeolojik anlamda oldukça karmaşık bir yapıya sahip
olmasından kaynaklanmaktadır. Derin yeraltı kazılarında da (cevher üretimi yapıldıktan
sonra açılan boşluklar gibi), açıklıkların etrafını çevreleyen kaya kütlelerindeki
gerilmelerin neden olduğu duraysızlık problemleri ile karşılaşılabilmesi oldukça
muhtemeldir. Söz konusu gerilmeler kaya kütlesinin dayanımını aştığında yenilmeler, kaya
düşmeleri ve kavlaklanma gibi duraysızlık problemleri ile karşılaşılmaktadır. Bu nedenle;
topukların üretilmesinde karşılaşılabilecek bu tür problemler, iş sağlığı ve güvenliği
anlamında tehlikeli bir çalışma ortamının meydana gelmesine neden olmakta ve
madencilik faaliyetlerinin aksamasına, yeraltı ekipmanlarının ve makinaların
hasarlanmasına ve istenmeyen ölümcül olayların meydana gelmesine yol açmaktadır.
Bu çalışma kapsamında; üç boyutlu sayısal modelleme ve analiz sonuçları dikkate
alınarak, değişen kazı yüksekliğine bağlı olarak en fazla kazı yüksekliğinin ve en düşük
üretim topuğu boyutlarının belirlenmesi konusu araştırılmıştır. Tavan arınlı ayak ya da
“kes ve doldur (cut-and-fill)” yeraltı üretim yönteminde tavan kontrolü genellikle üretim
topukları yardımıyla sağlanır. Kalın cevher damarlarında uygulanan bu yeraltı üretim
yönteminde, üretim topukları ocağın genel duraylılığında oldukça büyük bir öneme
sahiptir. Bu araştırmada, kazı yüksekliği ve derinliğine göre statik yükleme koşulları
altında üretim topuklarının duraylılıklarının belirlenmesi ve topuk davranışlarının
anlaşılması üzerine yoğunlaşılmıştır. Kes-doldur yeraltı üretim yönteminin sayısal modeli
FLAC3D yazılımı kullanılarak oluşturulmuş, açılan açıklıkların etrafında ve üretim
topuklarında meydana gelen en büyük asal gerilmelerin dağılımları ile yenilme zonları
incelenmiştir. Üretim topuklarının, ilk kazı aşamasında geniş yenilme zonları oluşmayacak
şekilde tasarlanması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Ayrıca, üretim topuklarının duraylılıklarının belirlenmesinde kullanılabilecek
Topuk Yenilme Oranı (PYR) gibi yeni bir indeks ile birlikte Topuk Duraylılık Grafiği
(PSG) geliştirilmiştir. Önerilen bu yeni indeks ve grafik kullanılarak; Trepça Yeraltı
Ocağındaki üretim topuklarının duraylılıkları ile ilgili duraylı, potansiyel olarak duraysız
ve yenilmiş topuk durumları arasındaki sınır çizgi belirlenebilmektedir
Stability assessment of deep underground excavations in hard rock mines is one of
the most important issues in rock engineering design. Stability issues correlated with
mining at great depth below the ground surface has become a challenge for researchers and
engineers due to presence of high in situ stress state and complexity of geological rock
mass conditions. Deep underground excavations (e.g. stopes) are more likely to suffer from
ground falls since disturbed rock mass induce stresses which are usually high enough to
exceed the strength of the rock mass causing failures which might be manifested in the
form of rock fall and spalling. Hence, rock falling and/or spalling might affect the overall
safety in production stopes causing of fatalities, damage of underground equipment and
machinery, and cause delays to mining operations.
Within the scope of this thesis, the maximum mine excavation height and minimum
required dimensions of post-pillar have been investigated varying mine excavation depth
based on 3D numerical modeling and analysis. The support of overhand cut-and-fill
stoping method is mainly provided by post-pillars. Post-pillars have great influence on
overall stope stability in thick ore bodies. This research focuses on post-pillar stability
assessment under static loading conditions to understand pillar behavior with respect to
mine excavation height and depth. Numerical modeling of the whole mining method is
simulated using FLAC3D code, investigating extent of failure zones and distribution of
maximum principal stresses around excavated stopes and in post-pillars. Design of post pillars should be done in such a way that failure does not take place at the first excavation
stage. A new assessment index i.e. Pillar Yield Ratio (PYR) and Pillar Stability Graph
(PSG) investigating stability of post-pillars has been developed. Here, the objective is to
determine a border line between stable, potentially unstable, and failed state of post-pillars
at a specific mine site (e.g. Trepça Underground Mine)
