Artikkel: Kaevandamise mõju põhjavee tasemele
txt:
Põlevkivi potentsiaalsed kaeveväljad ja kaevandamise mõju põhjavee tasemele aastani 2025
Alljärgnevas prognoosis kirjeldame üht põlevkivi kaevandamise arenguversiooni uute
kaevandausalade paiknemise ja veeärastuse seisukohalt.
Põlevkivi kaevandamismaht kasvab prognoosi kohaselt aastaks 2025 poolteist korda. [8] Sellise
nõudluse rahuldamiseks jätkatakse kaevandamist praegustes kaevanduskohtades ja avatakse KoseTammiku,
Ojamaa ning Uus-Kiviõli kaevandus. Lisaks kaevandatakse Viru kaevanduse kaudu Sompa,
Estonia ja Ojamaa välja põlevkivi. Seli väli avatakse Estonia kaevandusest. Aastaks 2025
ammenduvad Narva karjääri põhjapoolsed jaoskonnad ja Kohtla-Vanaküla ning Kose-Tammiku
karjäär.
Vedu ja infrastruktuur ühendatakse praeguste kaevandustega. Uus-Kiviõli ja Ojamaa kaevandused
kasutavad stollide kaudu Aidu karjääri rikastusvabrikut ja laadimissõlme.
Kaevandamistehnoloogia uuendusteks on lühieekombainidega kaevandamine Ojamaa ja Seli väljadel
ning kaasaegsete laavakombainidega lankkaevandamine Uus-Kiviõli ja Usnova (Narva karjäärivälja
kaguosa) väljadel.
1.1. Prognoosi meetodid
Kaevandatavate alade valiku kriteeriumid sõltuvad tehnoloogilistest ja teistest –
keskkonnakaitselistest, sotsiaalsetest ja kultuurilisest piirangutest. Kaevandamiskohtade ja -mahtude
otsused sõltuvad majandusnäitajatest ja seega eelnevatest piirangutest ning kauba e. müüdava
põlevkivi kvaliteedist.
Võimalike kaevandamiskohtade ja kaevejärkude prognoosimiseks lähtutakse kas konstantsest
toodangust, reaalsest prognoositavast tarbimisest või analüüsides kõikide kaevandusjaoskondade
reaalseid mäendustingimusi, võimalikku tehnoloogiat ja optimaalset kaevandamismahtude jaotamist
(Tabel 1).
Tabel 1 Kaevandamismahtude prognoosi meetodid
Meetod Konstantne,
üldine
Prognoositav Tegelikkusele lähedane
Prognoosi alus Aluseks on
praegune
kaevandamismaht.
Säilitatakse sama.
Kehtib seal kus
tootmismahu
tehnoloogilisi
piiranguid ei ole.
Aluseks on maksimaalne
võimalik
kaevandamismaht mingi
tehnoloogia korral, ühes
jaoskonnas.
Aluseks kohalikud
kogemused ja innovaatilised
lahendused. Arvestatakse
kõiki piiranguid ja
mäendustingimusi.
Plokk Kaevandamata
kaeveväli või
uuringuväli
Jaoskonniti, lähtudes
tehnoloogilise ploki
optimaalsest suuruses
Konkreetsed
kaevandusjaoskonnad,
piirangud, olemasolevad
masinad.
Tootlikkus, t/a Faktiline, mis oli
2005 a.
Pikema perioodi jooksul
trend, mis selles
jaoskonnas oli. Arvestab
katenditegurit ja
tootlikkuse langust
avakaevandamisel.
Arvestab projektlahendustes
toodud piirangud. Tootlikkus
on jaoskonniti ja aastati
erinev.
Kihindi tootlus,
t/m2
Maardla ruumilisest
mudelist
Maardla ruumilisest
mudelist ja ametlikest
aruannetest
Maardla ruumilisest mudelist,
aruannetest ja jaoskondade
analüüsi tulemused
Varu, Mt Tootlus*pindala Tootlus*pindala Tootlus*pindala
Kaevandamise
kestus
Varu / tootlikkus
/(1-kadu)
Varu / tootlikkus /(1-
kadu)
Varu / tootlikkus /(1-kadu)
2
Tulemus Maksimaalne
võimalik saagis
Tehniline võimalik saagis Tegelik saagis
Vastavalt prognoosile suureneb põlevkivi vajadus vastavalt tarbijate lisandumisele. Prognoosist
lähtudes suureneb põlevkivi tootmismaht aastaks 2025 poolteist korda (Tabel 2) [9].
Tabel 2 Põlevkivi vajaduse prognoos, Mt/a
Aasta Mt/a
2005 14,1
2010 17,5
2015 18,8
2020 20,2
2025 21,8
Kaevandamiskohtade prognoosimiseks on aluseks võetud praegused kaevandamiskohad (Joonis 1).
Eeldusel, et varu olemasolul jätkatakse praegustes kohtades kaevandamist, saame prognoosida
kaevejärkude edasist arengut kaevandamata ala suunas.
Kiviõli
Estonia
Ahtme
Kaevandus 2
Käva 2
Kaevandus 4
Kohtla
Sompa
Viru
Tammiku
Küttejõu
Puhatu
Oandu
Uus Kiviõli
Ojamaa
Kabala
Tudu
Kohala Uljaste Põhja-Kiviõli
Sonda
Seli
Pada
Pada
Estonia
Estonia
Aidu
Narva
Kohtla-Järve
Vana Kohtla
Joonis 1 Kaevandamisjaoskonnad 2004-2005 aastal. Kaeveväljad, kaevandatud alad, ristviirutusega 2004-
2005. aastal kaevandatud alad. Võrk 5x5km
Kaevandamisalade valikul on lähtutud rajoneerimise aluseks olnud tehnoloogilistest piirangutest.
Alade valikul on arvestatud ka looduskaitselisi ja majanduslikke piiranguid.
1.2. Tehnoloogiline rajoneerimine
Maardla tehnoloogilise rajoneerimine seisneb võimalike kaevandamismoodustele ja -viisidele
sobivate alade määramises. Kaevandamise moodustel ja viisidel ning väljamise ja raimamise
meetoditel on erinev keskkonnamõju.
Põhimõisted
Kaevandamismoodused on ava- ja allmaakaevandamine. Kaevandamisviisid on
avakaevandamisel määratud katendi eemaldamine viisiga, mis võib toimuda kühveldamisega
(ekskaveerimisega), veoga või kombineeritult, s. h puistangusildadega.
Allmaakaevandamisel on kaevandamisviisid kamberkaevandamine, valdavalt maa
hoidmisega ja lankkaevandamine (pikkade etega kaevandamine, laavakaevandamine) maa
langetamisega.
Väljamise meetodid on lausväljamine – rikastamisega, mille hulka kuulub ka õli utmine,
selektiivne / kõrgselektiivne (kihtide freesimine ehk koorimine), esmajoones
avakaevandamisel. Raimamine võib toimuda puur- ja lõhketöödega või mehhaniseeritult
(kombainidega).
3
1.3. Ava- ja allmaakaevandamise alade määramine
Peamised kriteeriumid on avakaevandamise puhul lasumi (katendi) paksus ja
allmaakaevandamise korral lasumi (põhilae) püsivus. Püsivus sõltub lubjakivi kihi paksusest.
Töötavate ja projekteeritavate kaevanduste tehnoloogiate valikukriteeriumid on erinevad.
Üldiselt loetakse kamberkaevandamisele sobivaks ala, kus kihindi väljatav paksus on üle
2,5 m, kuid seda kriteeriumi saab edukalt kasutada vaid iga konkreetse kaevandusvälja kohta
eraldi, arvestades maapealset situatsiooni, eriti kaitstavaid objekte ja -alasid.
Kui töötavates põlevkivikarjäärides kasutatakse katendi teisaldamiseks draglaine, siis seisneb
rajoneerimine selle ala määramises, kus saab nende draglainidega katendit teisaldada, kus
peab kasutama ümberkühveldamist ja kus peab hakkama kasutama abimasinaid.
Projekteeritavate karjääride puhul ei piira valikut olemasolev masinapark, seetõttu võib seal
alustada ka näiteks hüdrauliliste ekskavaatorite ja kalluritega katendi eemaldamist (nt. PõhjaKiviõli
karjäär) või uute süsteemidega, nagu puistangusildadega või kombineeritud
süsteemidega. Olenemata kuludest, on igal süsteemil oma mõistlikud tehnoloogilised
kasutuspiirid. (Tabel 2.1)
Rajoneerimiseks koostati põlevkivikihindi geomeetriline-, kvaliteedi- ja majandusmudel.
Geomeetrilise mudeli moodustavad põlevkivi kihtide, vahekihtide, kaljuse katendi,
poolpehme katendi ja pehme katendi GIS mudelid1
.
Vastavalt tehnoloogiate kasutuspiiridele on valitud alad, mille kohta saab GIS mudelist teha
otsuste langetamiseks vajalikke päringuid.
Traditsiooniline ja põlevkivikarjääride projekteerimisel arvesse võetud kriteerium oli 0...30m
paksune katend, mis määras avakaevanduste kaeveväljade piirid.
Ülejäänud ala oleks sobilik allmaakaevandamiseks, kui püsiva kattekivimi paksus oleks
piisav. Eeldusel, et kombainilaavades saab kaevandada alates 5 m püsiva kattekivimi
(ordoviitsiumi lubjakivi) olemasolu korral ja tulptervikutega kamberkaevandustes alates 10 m,
siis selgub, et idakarjääridest lõunas on ala, kus ei sobi ükski kaevandamisviis. Lõunapoolne
ala sobib vastavalt kattekivimi püsivusele allmaakaevandamiseks ).
Tabel 2.1 Tehnoloogilised piirangud (töötabeli näidis)
Tehnoloogilised kaevandamisviiside
piirangud
Katendi
teisaldus- või
kaevandamiskulu
Pindala,
km2
Umbkaudne
kaevise
kogus, Mt
Tehnoloogia % Hmin, m Hmax, m
Hord_min,
m
Hord_max,
m
Klassikaline avakaevandamiseks sobiv
ala
0 30 401 1362
Vaalkaevandamine draglainidega 100 10 27 310 1053
Vaalkaevandamine draglainidega
ümberkühveldamisega
150 23 27 99 335
Vaalkaevandamine draglainidega
ümberkühveldamisega ja/või
200 25 33 215 732
1
GIS – geoinfosüsteem, GIS mudel – ruumiline, digitaalne, visualiseeritav andmemudel
4
Tehnoloogilised kaevandamisviiside
piirangud
Katendi
teisaldus- või
kaevandamiskulu
Pindala,
km2
Umbkaudne
kaevise
kogus, Mt
buldooseritega
Vaalkaevandamine draglainidega
ümberkühveldamisega ja/või
buldooseritega, + ekskavaator + kallur
300 25 35 278 945
Konveiersildadega katendi teisaldamine 500 30 60 886 3012
Ekskavaator + kallur 200 0 30 401 1362
PLT tulpervik-kamberkaevandamine 100 10 150 10 150 1997 6790
Lankkaevandamine pikaee kombainiga 150 5 2307 7845
Kombainkaevandamine lühieekombainiga 200 10 1997 6790
Vastavalt katendi paksustele (Tabel 2.1), suureneb avakaevandamise ala kulukamate katenditeisaldusmeetodite
kasutamisel (Joonis 2). Enamus aktiivsest põlevkivivarust oleks võimalik kaevandada karjäärides kui kasutataks
näiteks puistangusildasid (Joonis 3).
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Klassikaline
avakaevandamiseks
sobiv ala
Vaalkaevandamine
draglainidega
Vaalkaevandamine
draglainidega
ümberkühveldamisega
Vaalkaevandamine
draglainidega
ümberkühveldamisega
ja/või buldooseritega
Vaalkaevandamine
draglainidega
ümberkühveldamisega
ja/või buldooseritega, +
ekskavaator + kallur
Konveiersildadega
katendi teisaldamine
Ekskavaator + kallur
PLT tulpervikkamberkaevandamine
Laavakaevandamine
pikaee kombainiga
Kombainkaevandamine
lühieekombainiga
Pindala, km2
Orienteeruv põlevkivikogus, Mt
Joonis 2 Põlevkiviressursi sõltuvus võimalikest kaevandamistehnoloogiatest
Idakarjääridest lõunas piirab pealmaakaevandamist paks katend. Kohati on sellel alal kaljune
(Ordoviitsiumi) lasum liiga õhukene, et kasutada kambritega allkaevandamist.
5
Joonis 3 Kulukamate katenditeisaldusmeetodite kasutamisel suureneb avakaevandamiseks sobilik ala
idakarjäärides. Vastavalt kriteeriumite tabelile on rajoneeritud võimalikud puistangusildadega
kaevandamise alad, kombineeritud ning draglainidega vaalkaevandamise ala.
Allmaakaevandustes määrab plokkide tootlikkuse kasutav tehnoloogia või jaoskondade arv.
Karjäärides määrab väljamismahu katenditeisaldustootlikkus mis on konstantne või langeb sügavates
karjäärides. Tootlikkuse languse põhjus võib olla draglaini tehnilise seisukorra halvenemine ehk
remondipäevade arvu suurenemine aastas, katendikivimite ebapüsivuse suurenemine või katendi
paksuse suurenemine üle draglaini piirkatendi väärtuse.
Kui olemasolevad kaevandused ei suuda nõutavat kogust põlevkivi kaevandada (Joonis 8), siis tuleb
avada uusi jaoskondi või kaevandusi potentsiaalsetel väljadel.
6
Ubja Ubja Ubja Ubja
P-Kiviõli P-Kiviõli P-Kiviõli P-Kiviõli
Aidu Aidu Aidu Aidu
Estonia Estonia Estonia Estonia
Kohtla-Vanaküla Kohtla-Vanaküla
Narva
Narva Narva Narva
Tammiku
Tammiku
Tammiku
Tammiku
Uus Kiviõli
Uus Kiviõli
Uus Kiviõli
Viru Viru
Ojamaa
Ojamaa Ojamaa
Seli
Seli
0
5
10
15
20
25
2010 2015 2020 2025
Aastad
Kaevise kogus, Mt/a
Seli
Ojamaa
Viru
Uus Kiviõli
Tammiku
Narva
Kohtla-Vanaküla
Estonia
Aidu
P-Kiviõli
Ubja
Joonis 4 Kaevandamismahtude prognoos aastani 2025
Potentsiaalsed väljad on kõik põlevkivi uuringuväljad. Piirangute tõttu võib käesolevas uuringus
piirduda kaeveväljadega, kuhu on esitatud kaevandamisloa taotlused, kuna need on reaalseimad
kaevandamiskohad aastani 2025.
Aastatel 2006 kuni 2025 kaevandatavad alad asuvad praeguste kaevandamiskohtade läheduses
(Joonis 5).
Kiviõli
Estonia
Ahtme
Kaevandus 2
Käva 2
Kaevandus 4
Kohtla
Sompa
Viru
Tammiku
Küttejõu
Puhatu
Permisküla
Oandu
Uus Kiviõli
Ojamaa
Kabala
Tudu
Kohala Uljaste Põhja-Kiviõli
Sonda
Peipsi
Seli
Pada
Pada
Estonia
Estonia
Slantsõ2
Aidu
Narva
Kohtla-Järve
Vana Kohtla
Joonis 5 Mustad alad on aastatel 2006-2025 kaevandatavad alad arvestades nõutavat kaevandamismahtu
Aastaks 2025 on kaevandamine lõpetatud Narva karjääri põhja-jaoskondades, Tammiku-Kose ja
Kohtla-Vanaküla karjäärides. Kaevandamine jätkub kaeveväljade lõuna- ja läänealadel.
1.4. Kaevandamise mõju põhjavee tasemele
Mäetöödega alaneb veetase Keila-Kukruse veekihis, mistõttu raskeneb selle kasutamine vee
tarbimiseks. Modelleerimise tulemusel on võimalik hinnata, millised Keila-Kukruse veekihi
7
kaevud jäävad uute kaevealade2
mõjupiirkonda ja kasutada seda teavet kohaliku veevarustuse
rekonstrueerimisel. [9].
Modelleerimise eesmärgiks on näidata põhjaveetasemeid Keila-Kukruse veekihi kohta ja
alanduslehtrit uute kaevanduste rajamisel ja seniste kaevanduste mäetööde arenedes. Mudeli
koostamisel on arvestatud, et põhjavee tase töötavates kaevandustes püsib põlevkivikihindi põhja
tasemel. Suletud kaevandustes on veetase taastunud endise, enne pumpamise ja mäetööde
alustamist oleva tasemeni. Veetase mäetöödega rikkumata alal on määratud seireandmetega..
Veetaset enne uute kaevanduste rajamist iseloomustab mudeli üheks väljundiks olev läbilõige (Joonis
6) aastal 2005 oleva veetasemega. Lõige I-I’ algab maardla lääneosa Kohala uuringuplokist ulatudes
Viru kaevanduseni.
Kunda jõgi
SOMPA
KAEVANDUS
AIDU
KARJÄÄR
Savala jõeorg
KIVIÕLI
KAEVANDUS
KOHTLA KAEVANDUS
VIRU
KAEVANDUS
Joonis 6 Lõike I-I’ asukoht ja Keila-Kukruse põhjaveekihi veetasemejooned 2005.a Lõige I-I’: KeilaKukruse
põhjavee tase aastal 2005
Lõige läbib geoloogilise ehituse poolest erinevaid alasid – jõeorge, kõrgendikke, suletud kaevandusi ja
töötavate kaevanduste ala. Lõige aitab hinnata vaadeldava veetaseme loodusliku nivoo kõrgust nii
mäetöödega puutumata alal kui tööstuse rajamisel tekkinud tasememuutust.
Analoogselt aitab põhjaveealandust visualiseerida 3D mudel (Joonis 7). Põhjaveetase on alandatud
põlevkivikihindini Aidu karjääri ja Viru kaevanduse alanduslehtri piirkonnas. Veetaseme tõus nende
2
kaevealade all mõistetakse siin uusi rajatavaid kaevandus- või karjäärialasid ning töötavate kaevanduste laiendusi.
8
vahelisel alal näitab taastunud veetaseme seisu suletud Kohtla ja Sompa kaevandustes,
absoluutkõrgusega 40…41.5 m. Taastunud veetase on näha ka suletud Kiviõli kaevanduse alal
41…42 m kõrgusel.
Joonis 7 Keila-Kukruse veekihi staatiline mudel. Töötavate kaevealade piirkonnas on näha veetaseme
alanemist.
Aidu karjääri veetase on alandatud kuni põlvkivikihindini, mis ulatub 27…35 m merepinnast. Tänane
veetase tulevase Uus-Kiviõli kaeveväljal on absoluutkõrgusega 45 m. Kaevandamise käigus
alandatakse veetase põlevkivikihindi põhjani või sellest allapoole, kujunedes kõrguseni 10…20 m.
Veetaseme alandamine maapinna lähedal sõltub vaadeldava ala geoloogilisest ehitusest ja
suhtelistest veepidemetest. Oandu veepideme tõttu on sademete mõju Keila-Kukruse veekihile
väiksemate mõjutustega ja veetaseme alandamine teistes, maapinna lähedal olevates veekihtides on
väiksem. Alanduslehtri raadius uue Uus-Kiviõli kaevanduse rajamisel jääb sarnaselt Sompa
kaevandusele 1…2 km piiresse.[12]
Alanduslehtri raadiuse arvutamisel on kasutatud analoogia meetodit, eeldades geoloogiliselt
sarnaste tingimuste olemasolu, kus eeldatakse filtratsioonimooduli suuruse ja katendikivimite
vähest muutust. Arvestades katendi paksust on arvutuste tulemustel leitud, et alanduslehter
ulatub ligikaudu 2…5 km kaugusele mäetööde piirist. Mida paksem on katend, seda suurem on
Keila-Kukruse põhjaveekihi alanduslehtri raadius. (Tabel 3)
Veetaseme muutusi aastaks 2025 näitab kaart põhjaveetaseme samakõrgusjoontega. (Joonis 8)
9
Joonis 8 Keila-Kukruse veetaseme seisundi prognoos Eesti põlevkivimaardlas aastal 2025.
Rajatud on Ojamaa, Seli, Sompa ja Uus-Kiviõli kaeveväljad.
Koostatud veetasemete kaart ja alanduslehtri raadiuse hinnang on prognoos, kuid konkreetsema ja
täpsustud situatsiooni näitamiseks vastaval kaeveväljal tuleb koostada täpsustatud hinnang, mis
lahendatakse projektipõhiselt. Täpsustatud hinnangu koostamisel on oluline arvestada antud piirkonna
veejuhtivusi, rikete vööndeid ja geoloogiliste kihtide omadusi.
Tabel 3 Alanduslehtri raadius, km
Kaeveväli Keskmine
katendipaksus, m
Alanduslehtri ligikaudne
raadius, km
Ojamaa 38 1…2
Seli 68 3,5...4
Sompa 30 1…2
Uus-Kiviõli 35 0,5…2
Narva 17 1…2
Estonia 57 3…5
Aidu 22
