ISRM Suggested Method for Determining the Abrasivity of Rock by the CERCHAR Abrasivity Test

Rock abrasivity plays an important role in characterizing a rock material for excavation purposes. Abrasion can be defined as the wearing or tearing away of particles from the surface, i.e. it is a process causing removal or displacement of material at a solid surface, which will lead to wear, especially on tools that are used in mining, drilling, and tunneling applications. The CERCHAR Abrasivity Test is a method to determine an index called CERCHAR Abrasivity Index (CAI) for the rock's abrasivity. The test was originally developed by the Laboratoire du Centre d'Etudes et Recherches des Charbonnages (CERCHAR) de France for coal mining applications (Cerchar 1986). Two standards exist for this test method: the French standard AFNOR NF P 94-430-1 (2000) and ASTM D7625-10 (2010). The test is widely used in research and practice. There are essentially two designs of testing apparatus: the original design as developed at the CERCHAR Centre (Valantin 1973) and a modified design as reported by West (1989). While the designs are similar there are some important differences as well as ambiguities in test conditions that include equipment actuation, material properties of the stylus and sample preparation as summarized by Plinninger et al. (2003

The Effects of Strength Properties of Coal Measures Rocks on Cerchar Abrasivity Index

Bu çalışmada, Zonguldak Taşkömür Havzası kömür çevre kayaçlarının dayanımlarının Cerchar aşınma indeksine (CAI) olan etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, 29 kömür çevre kayacı üzerinde Cerchar aşınma (CAI), tek eksenli basınç, Brazilian çekme dayanımı deneyleri ile üç eksenli basınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Üç eksenli basınç dayanımı deneylerinden elde edilen sonuçlara göre her bir kaya malzemesinin yenilme zarfları çizilmiştir. ISRM'nin (1983) önerdiği hesaplama yöntemi ile içsel sürtünme açısı (fi) ve görünür kohezyon (ci) değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra, CAI ve dayanım deney sonuçları, regresyon analizi ve istatistiksel yöntemlerle değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, CAI ve tek eksenli basınç dayanımı, Brazilian çekme dayanımı, içsel sürtünme açısı ve görünür kohezyon arasında pozitif doğrusal ilişkiler bulunmuşturIn this study, the effects of strength of coal measures rocks in Zonguldak Hard Coal Basin on Cerchar abrasivity index (CAI) were investigated. For this purpose, CAI, uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, and triaxial strength tests were carried out on 29 sedimentary rock samples. Failure envelope of each rock materials based on the results obtained from triaxial strength tests were drawn The internal friction angle (fi) and apparent cohesion (ci) parameters were calculated for each rock sample using the calculation method suggested by ISRM's (1983).Then, relationships among CAI and strength test values were evaluated using regression analysis and statistical methods. As a result, positive linear relationships were found between CAI and uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, internal friction angle, and apparent cohesion

Prediction of Drillability of Rocks Based on Rock Properties Using Artificial Neural Networks (ANN)

Bu çalışmanın amacı; kayaçların mekanik, indeks ve petrografik özelliklerinden yararlanarak pratik bir delinebilirlik indeks modeli (DRI) geliştirmektir. DRI’nın tahmin edilmesi için geliştirilen modellerde yapay sinir ağları (YSA) kullanılmıştır. Bu amaçla, laboratuvarda farklı kayaçlar üzerinde yapılan delinebilirlik deney verileri kullanılmıştır. Ayrıca kayaçların; mekanik (tek eksenli basınç ve Brezilian çekme dayanımı) ve indeks (Schmidt sertlik ve nokta yükü dayanımı) özelliklerinin yanı sıra petrografik analiz (ortalama tane boyu, eş değer kuvars içeriği (%), çimentolanma derecesi) sonuçları da YSA modellemesi için kullanılmıştır. DRI ve kayaç özellikleri arasındaki korelasyon incelenmiş ve yüksek korelasyona sahip değişkenler YSA’na girdi parametresi olarak seçilmiştir. Buna göre 14 veri ağın eğitimi için, 7 veri ise test için kullanılmış ve en anlamlı sonucu veren model belirlenmiştir. Testler sonucunda tahmin edilen DRI sonuçları ile deneylerden elde edilen DRI sonuçlarının karşılaştırması yapılmıştır. Sonuç olarak YSA ile modellenen DRI sonuçlarının deneysel verilerden elde edilen sonuçlara oldukça yakın olduğu görülmüştür.The objective of this paper is to develop a practical model for predicting the drilling rate index (DRI) based on mechanical, index and petrographic properties of rocks. Artificial neural network (ANN) is employed in the models developed for predicting the DRI. For this purpose, experimental data obtained from drillability test carried out on different rocks in the laboratory were used. Furthermore, in addition to the mechanical (i.e. uniaxial compressive and Brazilian tensile strengths) and index (i.e. Schmidt hardness and point load index) properties, the results of petrographic analyses (i.e. mean grain size, equivalent quartz content, degree of cementation) were also used for the ANN modelling. The correlations between the DRI and rock properties were evaluated, and the parameters having high correlations were selected as input parameters for the ANN model. Accordingly, 14 data were used for network training and 7 data were used for testing, and the most meaningful was determined. The estimated DRI values from the ANN models were compared with the experimental DRI data. In conclusion, the DRI values estimated by the ANN models were found to be close to those obtained from experiments

DETERMINATION OF ABRASIVENESS OF ROCKS WITH THREE DIFFERENT TEST METHODS

Mekanik kazı makinalarından beklenen yararlara ulaşabilmek için bu makinaların kazılacak kayaçların özelliklerine uygun olarak seçilmeleri gerekmektedir. Yüksek aşındırıcılık özelliğine sahip kayaçlar, kısa zamanda keskilerin körlenmesine neden olmaktadır. Bu durum, bir yandan keski tüketimini artırmakta, diğer yandan kazı verimini düşürmekte ve dolayısı ile kazı maliyetinin artmasına yol açmaktadır Bu çalışma kapsamında, Zonguldak Bölgesi magmatik ve sedimanter olmak üzere 9 farklı kayaç türü üzerinde Cerchar aşınma indeksi (CAI), Norveç aşınma (AV) indeks deneyleri ile Schimazek aşınma (F) indekslerine göre aşındırıcılık deneyleri yapılmıştır. Üç farklı aşınma deney yönteminden elde edilen sonuçlar basit regresyon analiziyle birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Schimazek aşınma indeks deneyi ile Cerchar aşınma indeksi ve Norveç aşınma indeks deneyi arasında doğrusal ilişkiler bulunmuştur. Deneylerden elde edilen sonuçlara göre incelenen kayaçların aşındırıcı ve oldukça fazla aşındırıcı oldukları bulunmuşturIn order to achieve the expected benefits from mechanical excavation machines, these machines must be selected in accordance with the characteristics of the excavated rocks. Highly abrasive Rocks cause fast cutter wear in short time. This increases the chisel consumption in excavation and reduces the efficiency, and thus increases in excavation cost.In this study, Cerchar abrasiveness index (CAI), abrasion value (AV) and Schimazek wear index (F) tests were carried out on 9 igneous and sedimentary rocks samples from Zonguldak Region. The results then evaluated with regression analysis to determine the relationship between different abrasion index values. According to the test results, rocks were classified as abrasive and extremely abrasive. The statistical analysis showed strong linear relationships between Schimazek wear index - Cerchar abrasiveness index, and Schimazek wear index - abrasion valu