Susceptibility Mapping for Sinkhole Occurrence by GIS and SSI Methods: A Case Study in Afsin-Elbistan Coal Basin

The major structural defects that cause the displacement in rock are discontinuities (fracture-joint-fault) and karstic cavities. Depending on the position and geometry of the karstic cavities, sinkholes occur both within the bedrock and in the cover layers. Occurance of sinkholes primarily depends on existence of carbonate rocks containing sub-surface karstic cavities and loose and weak cover layers.
Following the landslides occured in 2011, it was planned to reduce the hydraulic head of the karstic aquifer which lies at the bottom of the coal-bearing layers in order to restart the mining activity in Afþin-Elbistan Coal Basin. For this purpose, dewatering wells were drilled in January 2015. Two weeks after the drilling, the first sinkhole occured at the southwestern edge of the basin and during the following six months four other sinkholes occured close to the first one. The geological, hydrological, hydrogeological and geo-mechanical models of the basin has been composed in order to understand the mechanism of sinkhole occurence in the Afþin-Elbistan Coal Basin. Thematic maps showing the spatial distribution of parameters which determine the formation of sinkholes were obtained by using a Geographic Information System (GIS) based analysis method. Analytical Hierarchy Process (AHP) approach, which is one of the multi-criteria decision-making analyzes, has been adopted in determining the impact and weight coefficients of each effective parameter which plays a role in occurance of the sinkholes. The Sinkhole Susceptibility Index (SSI) was calculated by using all parameters which were classified and weighted. The SSI refers to the susceptibility of sinkhole occurance. The higher value of the SSI means that the risk of potential occurrence of a sinkhole is high. Calculated SSI in the study area ranges from 9 to 110 and the higher values were obtained for the area corresponding to the margin of the basin where the sinkholes occurred.

CBS ve SSI Yöntemleri ile Obruk Oluþum Hassasiyetinin Haritalanmasý: Afþin-Elbistan Linyit Havzasý Örneði

Kaya ortamlarda çökme türü yer deðiþtirmelere neden olan önemli yapýsal kusurlar, süreksizlikler (kýrýk-çatlak-fay) ve karstik boþluklardýr. Karstik boþluklarýn konum ve geometrilerine baðlý olarak hem temel kayada hem de örtü tabakasýnda obruklar oluþabilmektedir. Obruk oluþumu, birinci derecede, karstik yapý içeren karbonatlý kayaçlarýn varlýðý ve bunlarý örten gevþek ve zayýf malzemenin olup olmamasýna baðlýdýr.
Afþin-Elbistan maden sahasýnda 2011 yýlýnda yaþanan heyelanlardan sonra madencilik faaliyetinin yeniden baþlatýlmasý için kömürlü çökellerin tabanýnda bulunan karstik basýnçlý akiferin hidrolik yükünün düþürülmesi planlanmýþtýr. Bu amaca yönelik susuzlaþtýrma kuyularý Ocak-2015 ayýndan itibaren iþletmeye alýnmaya baþlanmýþtýr. Havza kenarýnda ilki, bu tarihten iki hafta sonra olmak üzere 6 ayda toplam 5 adet obruk oluþmuþtur. Maden Sahasýnda obruk oluþum mekanizmasýnýn anlaþýlmasýna ve potansiyel obruk alanlarýnýn belirlenmesine yönelik olarak yoðun bir araþtýrma ve inceleme programý yürütülmüþtür. Bu kapsamda havzanýn jeomorfolojik, jeolojik, hidrolojik, hidrojeolojik ve jeomekanik modelleri oluþturulmuþ ve hazýrlanan veri tabanýna eklenmiþtir. Coðrafi Bilgi Sistemi (CBS) tabanlý bir analiz yönteminden yararlanýlarak obruk oluþumunu belirleyen parametrelerin alansal daðýlýmýný gösteren tematik haritalar hazýrlanmýþtýr. Obruk oluþumunda parametrelerin etki derecesi ve aðýrlýk katsayýlarýnýn belirlenmesinde çok ölçütlü karar verme analizlerinden biri olan Analitik Hiyerarþi Süreci (AHS) yaklaþýmý benimsenmiþtir. Sýnýflandýrma ve aðýrlýklandýrma iþlemi yapýlan tüm parametreler kullanýlarak Obruk Hassasiyet Ýndeksi (SSI) hesaplanmýþtýr. SSI deðeri ortamýn obruk oluþumuna karþý hassasiyetini ifade eder. Yüksek SSI deðeri ortamýn obruk oluþumuna karþý hassasiyetin yüksek olduðunu göstermektedir. Ýnceleme alanýnda en yüksek SSI deðerlerinin havza kenarýna karþýlýk geldiði belirlenmiþ ve oluþan obruklarýn da ayný bölgede yer aldýðý görülmüþtür.