Pasa Döküm Sahası Tasarımı: Geometri, Kapasite ve Kontroller

Her ton cevher pasayla birlikte gelir: cevhere ulaşmak için sıyrılan örtü tabakası (dekapaj) ve onunla birlikte kazılan değersiz kaya. Pasa döküm sahası, pasa harmanı ya da kısaca pasa sahası, bu malzemenin kalıcı olarak yerleştirildiği yerdir.

Tasarım dört şeyi aynı anda sağlamak zorundadır. Ocağın ömrü boyunca üreteceği pasanın tamamını almalıdır. Ocak çıkışına yakın olmalıdır, çünkü fazladan her metre nakliye her seferde ödenir. Kaymadan ve drenajı kesmeden onu taşıyabilecek bir zemine oturmalıdır. Ve kapatılıp rehabilite edilebilecek bir biçimde bitmelidir.

Dış döküm sahası ocak sınırının dışında, doğal zemin üzerine kurulur. Ocak içi döküm ise ocağın işi bitmiş bir bölümünü geri doldurur; nakliyeyi kısaltır ama ancak o bölüm tamamlandığında ve altında değerli bir şey kalmadığında mümkündür.

Dökülen kaya çizdiğiniz açıda durmaz; kendi yığılma açısına (doğal şev açısına) oturur. Kuru, iri ve köşeli ocak pasasında bu açı çoğunlukla 35° ile 40° arasındadır; saha kendi malzemesini ölçene kadar planlamada sıkça 37° alınır. İnce ya da ıslak malzeme daha yatık durur.

Yüksekliği h, yüz açısı α olan bir kademe yatayda h / tan α kadar yer tutar. 37°'de 10 m'lik bir kademe 13,3 m ilerler. n kademeyi, her ikisinin arasında b genişliğinde bermle üst üste koyduğunuzda etekten tepe kretine yatay mesafe n·h / tan α + (n − 1)·b olur. Genel şev açısı β, toplam yüksekliğin bu mesafeye oranından çıkar: tan β = n·h / (n·h / tan α + (n − 1)·b).

Yüz açısını malzeme belirler; bu yüzden tasarımcının genel açı üzerindeki tek kolu bermdir. 37°'de dört adet 10 m'lik kademe 10 m bermle 25,7° genel açı verir. Bermi 20 m'ye çıkarın, açı 19,5°'ye düşer.

Bu, kapanışta önem kazanır. Yığılma açısındaki bir yüz üst toprağı tutmak ve bitkilendirmek için fazla diktir; kapanış planları nihai şev için çoğunlukla 2 yatay : 1 düşey (26,6°) ile 3 yatay : 1 düşey (18,4°) arasında bir değer ister. Bu sayıyı kaya değil, idare ve kapanış tasarımı belirler. Bermleri o nihai açıya göre boyutlandırılmış kademeli bir saha, her kret alttaki berme doğru itilerek büyük ölçüde kendi taban alanı içinde düzeltilebilir.

Düz zeminde 400 m × 300 m'lik bir etek sınırı, dört adet 10 m'lik kademe, 37° yüz açısı ve 10 m berm alın. Yukarıdaki hesaplayıcı bu sayılarla açılır.

Etekten tepe kretine mesafe her kenarda 83,1 m'dir; kalan üst platform 233,8 m × 133,8 m, genel şev açısı 25,7° olur. Saha 2,86 milyon m³ alır: en alt kademede 1,11 milyon, üstündeki üç kademede sırasıyla 0,82, 0,57 ve 0,36 milyon m³. Kapasitenin %39'unu tek başına en alt kademe taşır.

Daha yatık bir nihai şev için bermleri 20 m'ye çıkarın: aynı sınır 2,37 milyon m³ alır, yani %17 daha az; üst platform 173,8 m × 73,8 m'ye iner. Daha yatık şevin bedeli ya kapasiteyle ya taban alanıyla ödenir; üçüncü bir yol yoktur.

Bu 2,86 milyon m³ boşluktur, yerindeki kaya değildir. Pasa patlatılıp yüklendiğinde kabarır ve döküm sahasında yerinde hacmine geri dönmez. Dökülen malzeme yerindeki hâlinden %25 daha gevşekse 2,86 milyon m³'lük boşluk 2,29 milyon m³ yerinde pasa alır. Kabarma kayanızın ve döküm yönteminizin özelliğidir; varsaymayın, ölçün.

Düz zeminde döküm sahası üst üste kesik piramitlerdir ve hesabı kapalı formüldür. Gerçek hiçbir saha düz zemine oturmaz. Kapasite iki yüzey arasındaki hacimdir: üstte sahanın tasarım yüzeyi, altta ölçülmüş arazi.

Fark büyüktür. Aynı sınır ve aynı tepe kotu bir vadide, bir sırtta aldığından çok daha fazlasını alır, çünkü arazi gövdenin altında düşer. Kapasitenin bir DEM'e karşı hesaplanıp kademe kademe, yani kot aralığı, hacim ve kümülatif hacim tablosu olarak verilmesinin nedeni budur. Bu tablo ocak planıyla yan yana okunduğunda planlama sorusunu doğrudan yanıtlar: saha, o güne dek programlanan pasa için hangi kotta dolar ve ne zaman yetmez olur?

Yukarı çıkan her kademe nakliyeyi de uzatır. Sahanın üstündeki kapasite alttakinden ton başına daha pahalıdır; kümülatif eğri bir hacim eğrisi olduğu kadar bir maliyet eğrisidir.

Döküm sahası kaymalarının birçoğu dökülen kayada değil, sahanın altındaki zeminde başlar. Zeminle ilgili üç şey ilk eskizden itibaren tasarımın içinde olmalıdır.

Eğim. Dik zemine yerleştirilen gövde temas yüzeyi boyunca kaymaya yatkındır. Zemin dikleştikçe üzerine güvenle kurulabilecek saha alçalır; sahaya özgü bir limitin üstündeki zemini kapasite saymak yerine taban alanının dışında bırakmak daha doğrudur.

Malzeme. Bitkisel toprak, organik tabakalar ve yumuşak ya da ıslak zeminler zayıf bir taban oluşturur. Üst toprak zaten döküm öncesinde sıyrılır, çünkü kapatılan sahanın yüzeyinde ihtiyaç duyulacak malzeme odur.

Su. Bir dere yatağını tasarlanmış bir kaya dreni ya da derivasyon kanalı olmadan gömen saha, suyu memba tarafında biriktirir ve kendi eteğini doyurur. Yüzey suyu taban alanının çevresinden dolaştırılır; sahanın üstü de yağmur kretten aşmayacak biçimde eğimlendirilir.

Yayımlanmış kılavuzlar bunları birlikte ele alır. Guidelines for Mine Waste Dump and Stockpile Design kitabında, zemin koşulları, malzeme kalitesi, geometri ve kurma yöntemi gibi etkenleri tartan ve gereken araştırma ile analiz düzeyini ortaya çıkan tehlike sınıfına bağlayan bir duraylılık derecelendirme ve tehlike sınıflandırma sistemi yer alır.

Üst platform bir çalışma alanıdır. En büyük kamyonun dönüp geri manevra yapabileceği ve dozerin kenarı işleyebileceği kadar geniş olmalıdır; şevleri dar bir sırtta kapanan sahanın kâğıt üzerindeki kapasitesine hiçbir kamyon ulaşamaz.

İnsanların zarar gördüğü yer kenardır. Döküm kenarına yakın malzeme gevşektir ve yüklü bir kamyonu taşımayabilir. ABD mevzuatı, fazla ilerleme ya da devrilme tehlikesi bulunan döküm yerlerinde set, tampon bloğu, emniyet kancası ya da benzeri engelleyici düzenek ister (30 CFR 56.9301). MSHA'nın denetim el kitabı çalışma uygulamalarını ekler: döküm yerinin üstünü kamyonlar yokuş yukarı geri gelerek boşaltacak biçimde eğimlendirin; kenar çatlamış, oturmuş ya da alttan oyulmuşsa geride boşaltıp yükü itin; etekten malzeme yüklenirken üste erişimi kapatın.

Krete doğru yükselen platform ikinci bir iş daha görür: yağmur yüzden aşağı akıp oyuntu açmak yerine platform üzerinden geriye, denetimli bir çıkışa akar.

Kret yakınındaki bir çatlak ya da oturmuş bir şerit görüntü kusuru değil, uyarı işaretidir. Üstünü örtmek onu duraylı yapmaz.

Bir döküm sahası tasarımı, kısa bir soru listesinin karşısında sayılar durduğunda kurulmaya hazırdır.

Genel şev açısı, saha için ve kapatılmış arazi biçimi için konan limitin içinde mi? Her berm, üzerinde çalışacak ekipmanın gerektirdiği kadar geniş mi? Üst platform nihai kotta bir kamyonun dönebileceği genişlikte mi?

Taban alanının ne kadarı zemin limitinden dik arazide kalıyor ve o alan kapasiteden düşüldü mü? Ne kadar üst toprak sıyrılacak ve nerede depolanacak?

Ölçülmüş kabarmayla yerinde hacme çevrilen kapasite, ocak planındaki pasayı bir payla karşılıyor mu? Etek; ocak kretinden, ruhsat sınırından, akarsulardan ve altyapıdan gereken mesafelerde mi?

Bunların hiçbiri duraylılık analizi değildir. Sahanın ve zeminin güvenlik katsayısı, sahaya özgü dayanım ve su koşullarıyla yapılan jeoteknik çalışmadan gelir. Geometri kontrolleri, analiz etmek üzere olduğunuz tasarımın çizmeyi amaçladığınız tasarım olup olmadığını söyler.

STREAM'in Şev & Platform modülünde bir döküm kipi vardır. Etek sınırını ölçülmüş arazi üzerine çizin ve Yukarı + içeri yönünü seçin: gövde mevcut zeminden içeri doğru yükselir, panelin sekmeleri de Döküm Şablonu, Saha, Kapasite ve Kontrol gibi döküm adlarına geçer.

Şablon kademe yüksekliğini, berm genişliğini ve yüz açısını alır; üçünden hangisinin diğer ikisinden türetileceğini siz seçersiniz. Saha sekmesinde gövdenin kesildiği Tepe kotunu ve bir Taban eğimi limiti verirsiniz: sahanın bu limitten dik kalan payı raporlanır, çünkü gövde orada oturmaz.

Kapasite araziye karşı okunur: gövdenin gevşek hacmi, girdiğiniz sıkışmayla onu dolduracak yerinde kazı, tonaj, en yüksek dolgu, gövde yüzey alanı ve etek çevresi. Üstten aşağı sıralanan kademe listesi her kademenin kot aralığını, hacmini ve kümülatif hacmini verir.

Kontrol sekmesi genel şev açısını limitinize karşı, asgariden dar bermi, kamyonun dönemeyeceği kadar dar üst platformu ve sahanın taban eğimi limitinin üstünde kalan payını değeri ve limitiyle işaretler; gövdenin altından sıyrılacak üst toprağı da bildirir. Tasarım sonra çalışma arazisine işlenebilir; çizimler DXF'e, metraj tabloları Excel'e, rapor PDF'e gider.

Geometriyi denetler, duraylılığı değil: güvenlik katsayısı hesaplanmaz, girdiğiniz limitler kendi jeoteknik çalışmanızdan gelir. Her şey kendi bilgisayarınızda çalışır; hiçbir ölçüm yüklenmez.