Mäenduse ajalugu enne seda kui Eestist sai mäetööstusmaa Ingo Valgma Eesti sai mäetööstusmaaks pärast seda, kui 1920ndatel avati fosforiidi- ja põlevkivikaevandused ja –karjäärid. Põlevkivi kaevandamise algus ja areng on mitmeti võrreldav kivisöe kaevandamise arenguga Inglismaal, Saksamaal ja Ungaris [12,13,14, 17,16,11,10,5]. Enne seda on maailmas mäendust arendatud Prantsusmaa aladel, Lähis- Idas ja Põhja-Aafrikas. Hiljem see piirkond laienes [15,6]. Esimesed töötlemata kivist tööriistad on dateeritud perioodi 3 miljonit aastat tagasi. Kivide retuššimine on dateeritud perioodi 2,5 miljonit aastat tagasi. Paleoliitikum ehk vanem kiviaeg algas umbes 2,4 miljonit aastat tagasi, kui ilmusid esimesed kindla funktsiooniga kivist tööriistad, mis valmistati kildude maharaiumise teel. Tööriistade valmistajateks olid hominiidid Homo rudolfensis ja Homo habilis. Retuššitud, e. täksitud kivikildude abil puhastati loomanahka. Varaseim laagrituli on identifitseeritud paigas nimega FxJj20 Koobi Fora asula juures Keenias ja dateeritud 1,6 miljoni aasta vanuseks. Tuld tegi Homo ergaster, kes elatus küttimisest, korilusest ja raipesöömisest Aafrika savannides. Vanimaks kaevandamiseks loetakse 300 000 a. eKr. tulekivide ja ränikivide kasutamist tööriistadena ja relvadena (Tabel 2-1). Kaevandati kivimurdudes, mis arenesid hiljem stollide kaudu kaevandusteks. 250 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama korrapäraseid kivitoorikuid, millest said eraldada laastukujulisi kilde odaotsteks. 45 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama laastutehnoloogias kivist tööriistu, nii naaskleid, kaabitsaid, kõõvitsaid, odaotsi, saage kui nuge. Varaseim leitud keraamika on savinõud Odai Yamamotos, Jaapanis. Savinõudel olnud süsi dateeriti 14 000 eKr. Vask võeti kasutusele alates 8. aastatuhandest eKr. Lähis-Idas kasutati seda ehete valmistamiseks [2]. Suur osa endisi kaevandamiskohti on kas jätkuvalt kasutusel või avaldavad need mõju keskkonnale või turismile [1,7]. Tabel 2-1 Varajase mäenduse aegrida [2,4,5] Periood Tegevus või leid 300 000 ema Tulekivide ja ränikivide kasutamine tööriistadena ja relvadena. Prantsusmaa ala. 40 000 ema Hematiidi kaevandamine värvaineks. Aafrika. 10 000 ema Eheda kulla kaevandamine ornamentideks. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 12 9 500 ema Vaskehted. Iraak. 7 000 ema Lubja põletamine. Lähisida. 4 000 ema Pronksi valamine. Egiptus. 3 500 ema Ränikivikaevandused. Prantsusmaa, Britannia. 3 000 ema Pronksi ja kulla laiaulatuslik kaevandamine ja valamine. 2 000 ema Rauamaagi, hõbedamaagi ja kullamaagi kaevandamine, sulamite valmistamine. Kivisöe kasutamine kütusena. 1370 Inimjõul töötavate veekõrvalduspumpade kasutamine kaevanduses. Saksimaa. 1475 Vesirataste kasutamine tõsteks kaevanduses. Ungari. 1613 Püssirohu kasutamine kaevandamisel. Saksamaa. 1627 Puurlõhketööde kasutamine kaevandamisel. Ungari. 1630 Raudtee kasutuselevõtt kaevandamisel. Ungari. 1650 Laavakaevandamine. Inglismaa. 1694 Õli eraldamine kivist patenteeritud. Britannia. Vaske hakati sulatama vasemaagist 6. aastatuhandest eKr. Anatoolias või Põhja- Mesopotaamias. Oksiide või karbonaate sulatati puusöega, et saada sulametalli. Esimesed kuldesemed on dateeritud perioodi 5 000 eKr. Need pärinevad Varna lähedalt Bulgaarias. Vanim tinakaevandus on leitud Lõuna-Anatoolia mägedest Kestelis, kus kaevandati tinamaaki 3. aastatuhandel eKr. Pronks ilmub 3. aastatuhande alguses eKr. Anatoolias ja Mesopotaamias. Pronksi on avastatud seal, kus leidus tinamaardlaid. Ameerikas algas pronksi kasutamine 1 000 a. eKr. praeguse Peruu alal Andide tinamaardlate lähistel [2]. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 13 24.03.1496 sündis tänapäeva mäenduse esiõpetlane Gergius Agricola. Tema kuulsaim teos oli mäenduse esiõpik e. esimene mäendusõpik - De re Metallica [3]. Esimene püssirohu kasutamine kivide purustamiseks leidis aset aastal 1627. Esimesi vagonette, mis olid puidust kastid, puidust ratastega ja mida lükati kaevanduses mööda laudadest roobasteed nimetati kutsikateks (dog). Selliseid vagonette kasutati peamiselt hõbedakaevandustes kaevise vedamiseks mööda kaeveõõsi ja veostolli kaudu maapinnale. Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid (Joonis 2-1) millega äsja lõpetati kaevandamine Kohtla-Vanaküla põlevkivikarjääris [9]. Joonis 2-1 Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid [4]. Leonardo da Vinci visand ujuvdraglainist aastast 1500 (Joonis 2-2). Sarnase seadme e. draagi abil võetakse tänapäeval mere põhjast proove. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 14 Joonis 2-2 Visand ujuvdraglainist aastast 1500 [4] Visand aastast 1550, roobasteena kasutatakse laudteed, kuhu on paigutatud paralleelselt kõrvuti kolm lauda, mööda laudade vahele moodustunud roopaid lükati vagonette (dog) (Joonis 2-3): Joonis 2-3 Roobastee [4] Agricola kujutas oma joonistel (1556) rege kui veovahendit, mida hakati kasutama kaevise veoks ebatasasel maapinnal (Joonis 2-4). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 15 Joonis 2-4 Regi kaevise vedamiseks [4] 1558. aastal tegi Augustino Ramelli hobujõul töötava tõsteseadme, kus hobuvintsi abil tõsteti kaherattalisi kaevisevankreid astangust üles. Seadet kasutati peamiselt kanalite rajamisel (Joonis 2-5). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 16 Joonis 2-5 Vintsiga tõsteseade [4] Aastal 1565 tutvustas Frenchman Jacques Besson paljukopalise ekskavaatori eelkäijat, millega sai kaevist tõsta, aga mitte ekskaveerida (Joonis 2-6). Joonis 2-6 Elevaatorkonveier [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 17 Buanaiuto Lorini Florencest töötas välja haardkoppekskavaatori (Greifer) 1592. aastal. Sarnaseid masinaid kasutati kanalite süvendamisel Veneetsias kuni 19. sajandi alguseni (Joonis 2-7). Joonis 2-7 Greiferkoppekskavaator [4] Skreeper (puidust kopp, mida tugevdati raudplekist lõikeservaga) arendati 17. sajandil välja adrast. Seda tõmmati edasi inimjõul või loomade abil. Skreeperit kasutati nii kanalite süvendamisel, materjaliteisaldamisel kui kaevandamisel (Joonis 2-8). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 18 Joonis 2-8 Adrast arendatud skreeper [4] 1718. aastal tegi Frenchman de la Balme inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mille kopa maht oli 0,4 kuupmeetrit, tootlikkus 0,7 kuupmeetrit tunnis 5m sügavusest veest. Ekskavaator töötas praamil. Ekskavaatori käitamiseks läks vaja 10 meest (Joonis 2-9). Tänapäeval on analoogiline töö tehtav hüdraululiste pöördkoppekskavaatorite abil [18]. Joonis 2-9 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] 1726. aastal patenteeris Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaatori (Joonis 2-10). See rakendati tööle alles üle 100 aasta hiljem. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 19 Joonis 2-10 Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaator [4] 1734. aastal tutvustati Amsterdamis hobuvintsi abil töötavat paljukopalist ekskavaatorit mida kasutati kanalite süvendamiseks praamilt (Joonis 2-11). Joonis 2-11 Hobuvintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1742. aastal töötas Martin Peiter välja tuulejõul käitatava ja praamile paigutatud rootorekskavaatori millega süvendati Weseri jõge Bremeni lähistel (Joonis 2-12). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 20 Joonis 2-12 Tuulejõul käitatav ja praamile paigutatud rootorekskavaator [4] Macary esitas 1744. aastal Prantsuse Akadeemiale hindamiseks esimese pöördkoppekskavaatori projekti. Ühe 4 minutilise tsükliga ammutas see praamil paiknev ekskavaator 0,3 kuupmeetrit muda. Ajamiks olid inimjõul ringiaetavad rattad (Joonis 2-13). Joonis 2-13 Esimene pöördkoppekskavaatori projekt [4] Milet de Montville ehitas 1745. aastal inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mis paiknes praamil ja millega ammutati liiva või puistematerjali kanali põhjast (Joonis 2-14). Inimesed ronisid mööda ratta sisepinda üles, et ratast pöörlema panna. Suurema ratta abil tõmmati vintsi ja köiega koppa ammutamise suunas. Väiksemaga vastassuunas. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 21 Joonis 2-14 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] Esimesed hobuvagonetid materjali veoks ehitustegevuses tehti Saksa mäemeeste poolt 1765. aastal kaevandusvagonettide eeskujul. Vagonette veeti hobustega rööbasteel (Joonis 2-15). Joonis 2-15 Hobuvagonetid [4] Enne masinate väljaarendamist veeti kivimurrust kaevis mööda laudteed käsikärudega hobuvankriteni. Joonisel on näidatud aastast 1773 marmorimurd Solnhofenist Saksamaalt (Joonis 2-16). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 22 Joonis 2-16 Marmorimurd [4] Cornelius Redelykheid projekteeris 1774. aastal süvendusmasina, mis oli pendli jõul töötav praamil paiknev kahe rootoriga rootorekskavaator. Ühe rootori pöörde jooksul ekskaveeritud materjali maht oli 200 kuupmeetrit (Joonis 2-17). Joonis 2-17 Pendel-rootorekskavaator [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 23 1796. aastal valmistas Englishman Grimshaw neljahobujõulise Boulton & Watt aurumootoriga ekskavaatori millest küll pole säilinud jooniseid, kuid mis oli maailma esimene mobiilne aurumootoriga masin. 1804. aastal valmistas Oliver Evans esimese Ameerika mobiilse aurumootoriga masina - amfiib-auru-rootorekskavaatori, mis töötas Philadelphia sadama süvendamisel palju aastaid (Joonis 2-18). Joonis 2-18 Esimene aurumootoriga masin [4] 1820. aastal oli hoolimata aurumootori olemasolulust siiski levinud hobujõul töötav lihtsa konstruktsiooniga praamil asetsev pärikoppekskavaator mis asetses praamil ja mille tootlikkus oli 16 kuupmeetrit tunnis (Joonis 2-19). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 24 Joonis 2-19 Pärikoppekskavaator praamil [4] 1825. aastal kirjeldas Frenchman Legris raamatus "La Nouvelle Mecanique Agricole" elevaatorkonveieriga mobiilse skreeperi eelkäijat. Elevaatorit aeti ringi vankriratta rummult rihma abil (Joonis 2-20). Joonis 2-20 Elevaatorkonveieriga skreeper [4] 1826. aastal algas suurim inimkonna ühistöö mis lõi aluse laadimis- ja veomasinate arengule. Kenyon Cutting nimeline süvend (pildil) hõlmas endas käsikärudega ja hobuvintside kaasabil mööda laudteid 573 000 kuupmeetri materjali teisaldamist raudteesüvendi rajamise eesmärgil, mis oli osa Liverpooli Manchesteri raudteeliinist (Joonis 2-21). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 25 Joonis 2-21 Hobuvintsid ja käsikärud [4] 1827. aastal patenteeris insener Poirot de Valcourt Pariisis esimese kuivamaa paljukopalise kettekskavaatori. Enne seda kasutati ekskavaatoreid süvendustöödeks praamidelt. Seoses esialgu sobivate ajamite puudumisega, hakati neid ekskavaatoreid ehitama alles 50 a. hiljem LMG (Lübecker Machinenbau Gesellschaft) poolt (Joonis 2-22). Joonis 2-22 Esimene kuivamaa paljukopaline kettekskavaator [4] 1830. aastal patenteeriti nime Palmer all kaherattaline hobuskreeper, mille skreeperi koppa sai tõsta ja langetada köie abil (Joonis 2-23). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 26 Joonis 2-23 Hobuskreeper [4] 1834. aastal tegid John Heathcoat (Inglise parlamendi liige) ja insener Joiah Parkes hiiglasliku auruajamiga roomikutega masina, millega tõmmati atra. See roomiktraktor kaalus 30 tonni, oli 8,2 m lai, 10,3 m pikk, 2,4 m läbimõõduga roomikuratastega. Masinat katsetati Šotimaa rabas, kuid see uppus sinna juba teisel päeval (Joonis 2-24). Joonis 2-24 Esimene auru-roomiktraktor [4] 1872. aastal projekteeris Frenchman Laferrere altammutusega käsivintsi abil käitatava paljukopalise plaatkonveierekskavaatori. Kopad olid kinnitatud plaatkonveieri, mitte keti külge. Ekskavaatori tootlikkus oli 18..20 kuupmeetrit 12h vahetuses (Joonis 2-25). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 27 Joonis 2-25 Käsivintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1909. aastal konstrueeris Holti tehas oma traktori 40-45 baasil iseliikuva e. mootorgreideri "Good Roads Machine". Masinal oli vasakul ratas pööramiseks ja paremal roomik vedamiseks (Joonis 2-26). Joonis 2-26 Mootorgreider Good Roads Machine [4] 1915. aastal asetati greiderisahk veoauto ette. 1919. aastal panid tehased nimega Galion ja Russell Grader Manufacturing Company greiderisaha alla kergele Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 28 põllumajandustraktorile Allis-Chalmers 6-12. Nii sündis esimene mootorgreider, mille juhtimiseks piisas vaid ühest mehest (Joonis 2-27). Joonis 2-27 Mootorgreider [4] Sel perioodil rajati Eestis auruekskavaatorite abil Esimese maailmasõja kaitserajatisi ja hiljem alustati põlevkivi ja fosforiidi kaevandamist. Töö on seotud uuringuga ETP AR12007 nr. 3.2.0501.11-0025 „Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine“ – mi.ttu.ee/etp; KIK14033 Põlevkivi altkaevandatud alade stabiilsuse hindamine; B36 Kivimi raimamine ja rikastamine valikmeetoditega - mi.ttu.ee/rikastamine [8]. Viited 1. Beretta, M. Technology and Engineering Technique, word and image, Agricola's De re metallica. ANNALS OF SCIENCE. Volume: 66 Issue: 1 Pages: 150-151. 2009 2. Brian M. Fagan. The Seventy Great Inventions of the Ancient World. 2004 3. Georgii Agricolae. De Re Metallica libri XII. – Basileae: Froben. – 1556. – 590 s. 4. Heinz-Herbert Cohrs. 500 Years of Earthmoving. KHL International Ltd. 1997 5. Howard L. Hartman. SME Mining Engineering Handbook. SME Colorado 1992 6. Ingo Valgma. Mineraaltoorme ressurss. Mäeinstituut. Tallinn. 2014 7. Monna, F et al. History and environmental impact of mining activity in Celtic Aeduan territory recorded in a peat bog (Morvan, France). ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY. Volume: 38 Issue: 3 Pages: 665-673. 2004 8. Mäeinstituudi projektid. http://mi.ttu.ee/projektid/ Mäeinstituut 2014 9. Pastarus, J.-R.; Systra, Y.; Valgma, I.; Kolotogina, L.; Anepaio, A.; Vannus, A.; Nurme, M. (2013). Surface mining technology in the zones of tectonic disturbances, Estonian oil shale deposit. Oil Shale, 30(2S), 326 - 335. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 29 10. Rahe, T.; Grossfeldt, G.; Kuusemäe, K. (2013). Poster of Oil shale mining in Estonia. In: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013. Tallinn: Enefit, 2013, 1. 11. Saarnak, M. (2013). Mäeinstituudi õppekavade võrdlus 1938 vs 2013. Mäeinstituut 75 (221 - 224).TTÜ Mäeinstituut 12. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 1. osa: kuidas mäendus sa riikliku juhtimise 13. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 2. osa: kuidas ja kellele anti kontsessioonilepinguid maavarade kaevandamiseks. Inseneeria, 46 - 49. 14. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 3. osa: Eestis sooviti korraldada ka elavhõbeda-, plaatina- ja naftaotsinguid. Inseneeria, 48 - 49.9 - 1944). Inseneeria, 46 - 47. 15. Valgma, I. (2013). Mäenduse ajalugu internetis. Mäeinstituut 75 (256 - 257). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli Mäeinstituut 16. Valgma, I.; Kolats, M.; Nurme, M.; Karu, V.; Anepaio, A. (2014). Kaardid - karjäärid, kaevandused, maavarad, masinad, ettevõtted, jäätmed, vesi, geoloogia. I. Valgma (Toim.). Ressursid ja energiasääst (14 - 24). Tallinn: Mäeinstituut 17. Valgma, I.; Kolats, M.; Uibopuu, L.; Lüüde, A.; Saarnak, M.; Reinsalu, E.; Nurme, M. (2014). Mäenduse tehnoloogia areng Eestis. In: Ressursid ja energiasääst: Ressursid ja energiasääst 2014. (Toim.) I. Valgma. Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut, 2014. 18. Vesiloo, P.; Anepaio, A.; Väizene, V. (2011). Dolokivi vee seest kaevandamise kogemus. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (101 - 106). Tallinn: TTÜ mäeinstituut - Ruumiline modelleerimine on vajalik mahtude arvutamisel ja mis peamine – visualiseerimiseks. Ruumilise mudeli tegemiseks on vaja ruumiandmeid – puuraukude andmeid, maapinna ja maapõuekihtide kohta (Joonis 1). Joonis 1 Modelleerimisnäide Digitaalseks kaevandamiseks rajatakse karjäär ja puistangud ruumilise modelleerimise tarkvara abil, milleks on levinud Mapinfo VerticalMapper, Discover, Minex, Surpac jm. Mahtude arvutamiseks ja paigutamiseks kasutatakse mõõtmisandmeid, korrutades materjali mahud kobestusteguriga, arvestades kaldenurki ja piiranguid (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html ) Seejärel saadakse ruumiline olukord nii enne kui pärast kaevandamist, kui ka kaevandamise ajal. Kujundustarkvara abil on võimalik saadud mudeleid illustreerida ja huvilistele arusaadavaks teha. Peamised tulemused, mis arvutuste teel saadakse, on: läbilõiked, 3Dpinnad, samaväärtusalad ja aladele vastavad materjali mahud (Joonis 2 ja Joonis 3). 1 Joonis 2 Läbilõige enne kaevandamist Joonis 3 Läbilõige pärast kaevandamist Esialgse olukorra ja kaevandamisjärgse olukorra võrdlemiseks paigutatakse pinnad samadele lõigetele (Joonis 4). 2 Joonis 4 Enne ja pärast kaevandamist Mudel võimaldab vaadata pindasid ja paksuseid kõigi kohtade, lõigete või piirkondade kohta (Joonis 5 ja Joonis 6). Joonis 5 Põhja-lõuna suunaline lõige 3 Joonis 6 Põhja-lõuna suunaline lõige Pindadest aru saamiseks on otstarbekas vaadata ruumilist pilti nii enne kui pärast kaevandamist (Joonis 7ja Joonis 8). Joonis 7 Maapinna kõrgus enne kaevandamist Joonis 8 Maapinna kõrgus pärast kaevandamist 4 Kuna kaevandamisjärgsed pinnad sõltuvad tehnoloogilistest operatsioonidest, siis kasutatakse ka kaldenurkade, kõrguste, kauguste ja tootlikkuste arvutamiseks ruumilist modelleerimist. Sama esitatakse lihtsustatuna skeemist aru saamiseks ruumijoonisena (Joonis 9ja Joonis 10) . Joonis 9 Kaevandamise ja rekultiveerimise tehnoloogiline joonis Joonis 10 Kaevandamise tehnoloogiline skeem Modelleeritud parameetrite abil illustreeritakse ortofotosid, maastiku muutumist ja maastiku elementide moodustamist karjäärides (Joonis 11ja Joonis 12). Joonis 11 Võimaliku järve asukoht 5 Joonis 12 Maapinnamudel ortofotol Peamised probleemid, mis taolise modelleerimise juures tekivad on: tarkvara keerukus ja kallidus, kõrged nõuded modelleerijale, suur aja ja ressursi kulu, piirangute ja tingimuste vähesus, kuna modelleerimisel on piirangutel väärtused. Suurt osa ruumilise modelleerimise abil saadud andmetest ei ole võimalik muul moel toota, kuna ruumiliste päringute programmeerimine lihtsustatult annabki lihtsustatud tulemuse. Ka mõõdistamisandmeid on kasulik visualiseerida modelleerimistarkvarades, et leid hõlpsamini vigu ja püstitada ülesandeid (Joonis 13). Modelleerimisnäiteid leiate mäeinstituudi veebiaadressilt: http://mi.ttu.ee/kaart Joonis 13 Surpacis tahhümeetermõõdistamise abil koostatud mudelid Astangu laskemoonaladudest Artikkel on seotud uuringutega ETF Grant ETF7499 „Säästliku kaevandamise tingimused” ja SF0140093s08 „Maavarade säästva ja talutava kaevandamiskeskkonna loomine“. 6 Kasutatud allikad 1. Valgma, I., An evaluation of technological overburden thickness limit of oil shale open casts by using draglines (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html), Oil Shale Vol 15,No.2, 1998 2. Valgma, I. (2007). Kuidas rajoneeritakse maardlaid? Tallinna Tehnikaülikooli aastaraamat
Mäenduse ajalugu enne seda kui Eestist sai mäetööstusmaa ja Ruumimudelid mäenduses
Ingo Valgma: Mäenduse ajalugu enne seda kui Eestist sai mäetööstusmaa
*.pdf
Mäenduse ajalugu enne seda kui Eestist sai mäetööstusmaa Ingo Valgma Eesti sai mäetööstusmaaks pärast seda, kui 1920ndatel avati fosforiidi- ja põlevkivikaevandused ja –karjäärid. Põlevkivi kaevandamise algus ja areng on mitmeti võrreldav kivisöe kaevandamise arenguga Inglismaal, Saksamaal ja Ungaris [12,13,14, 17,16,11,10,5]. Enne seda on maailmas mäendust arendatud Prantsusmaa aladel, Lähis- Idas ja Põhja-Aafrikas. Hiljem see piirkond laienes [15,6]. Esimesed töötlemata kivist tööriistad on dateeritud perioodi 3 miljonit aastat tagasi. Kivide retuššimine on dateeritud perioodi 2,5 miljonit aastat tagasi. Paleoliitikum ehk vanem kiviaeg algas umbes 2,4 miljonit aastat tagasi, kui ilmusid esimesed kindla funktsiooniga kivist tööriistad, mis valmistati kildude maharaiumise teel. Tööriistade valmistajateks olid hominiidid Homo rudolfensis ja Homo habilis. Retuššitud, e. täksitud kivikildude abil puhastati loomanahka. Varaseim laagrituli on identifitseeritud paigas nimega FxJj20 Koobi Fora asula juures Keenias ja dateeritud 1,6 miljoni aasta vanuseks. Tuld tegi Homo ergaster, kes elatus küttimisest, korilusest ja raipesöömisest Aafrika savannides. Vanimaks kaevandamiseks loetakse 300 000 a. eKr. tulekivide ja ränikivide kasutamist tööriistadena ja relvadena (Tabel 2-1). Kaevandati kivimurdudes, mis arenesid hiljem stollide kaudu kaevandusteks. 250 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama korrapäraseid kivitoorikuid, millest said eraldada laastukujulisi kilde odaotsteks. 45 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama laastutehnoloogias kivist tööriistu, nii naaskleid, kaabitsaid, kõõvitsaid, odaotsi, saage kui nuge. Varaseim leitud keraamika on savinõud Odai Yamamotos, Jaapanis. Savinõudel olnud süsi dateeriti 14 000 eKr. Vask võeti kasutusele alates 8. aastatuhandest eKr. Lähis-Idas kasutati seda ehete valmistamiseks [2]. Suur osa endisi kaevandamiskohti on kas jätkuvalt kasutusel või avaldavad need mõju keskkonnale või turismile [1,7]. Tabel 2-1 Varajase mäenduse aegrida [2,4,5] Periood Tegevus või leid 300 000 ema Tulekivide ja ränikivide kasutamine tööriistadena ja relvadena. Prantsusmaa ala. 40 000 ema Hematiidi kaevandamine värvaineks. Aafrika. 10 000 ema Eheda kulla kaevandamine ornamentideks. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 12 9 500 ema Vaskehted. Iraak. 7 000 ema Lubja põletamine. Lähisida. 4 000 ema Pronksi valamine. Egiptus. 3 500 ema Ränikivikaevandused. Prantsusmaa, Britannia. 3 000 ema Pronksi ja kulla laiaulatuslik kaevandamine ja valamine. 2 000 ema Rauamaagi, hõbedamaagi ja kullamaagi kaevandamine, sulamite valmistamine. Kivisöe kasutamine kütusena. 1370 Inimjõul töötavate veekõrvalduspumpade kasutamine kaevanduses. Saksimaa. 1475 Vesirataste kasutamine tõsteks kaevanduses. Ungari. 1613 Püssirohu kasutamine kaevandamisel. Saksamaa. 1627 Puurlõhketööde kasutamine kaevandamisel. Ungari. 1630 Raudtee kasutuselevõtt kaevandamisel. Ungari. 1650 Laavakaevandamine. Inglismaa. 1694 Õli eraldamine kivist patenteeritud. Britannia. Vaske hakati sulatama vasemaagist 6. aastatuhandest eKr. Anatoolias või Põhja- Mesopotaamias. Oksiide või karbonaate sulatati puusöega, et saada sulametalli. Esimesed kuldesemed on dateeritud perioodi 5 000 eKr. Need pärinevad Varna lähedalt Bulgaarias. Vanim tinakaevandus on leitud Lõuna-Anatoolia mägedest Kestelis, kus kaevandati tinamaaki 3. aastatuhandel eKr. Pronks ilmub 3. aastatuhande alguses eKr. Anatoolias ja Mesopotaamias. Pronksi on avastatud seal, kus leidus tinamaardlaid. Ameerikas algas pronksi kasutamine 1 000 a. eKr. praeguse Peruu alal Andide tinamaardlate lähistel [2]. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 13 24.03.1496 sündis tänapäeva mäenduse esiõpetlane Gergius Agricola. Tema kuulsaim teos oli mäenduse esiõpik e. esimene mäendusõpik - De re Metallica [3]. Esimene püssirohu kasutamine kivide purustamiseks leidis aset aastal 1627. Esimesi vagonette, mis olid puidust kastid, puidust ratastega ja mida lükati kaevanduses mööda laudadest roobasteed nimetati kutsikateks (dog). Selliseid vagonette kasutati peamiselt hõbedakaevandustes kaevise vedamiseks mööda kaeveõõsi ja veostolli kaudu maapinnale. Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid (Joonis 2-1) millega äsja lõpetati kaevandamine Kohtla-Vanaküla põlevkivikarjääris [9]. Joonis 2-1 Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid [4]. Leonardo da Vinci visand ujuvdraglainist aastast 1500 (Joonis 2-2). Sarnase seadme e. draagi abil võetakse tänapäeval mere põhjast proove. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 14 Joonis 2-2 Visand ujuvdraglainist aastast 1500 [4] Visand aastast 1550, roobasteena kasutatakse laudteed, kuhu on paigutatud paralleelselt kõrvuti kolm lauda, mööda laudade vahele moodustunud roopaid lükati vagonette (dog) (Joonis 2-3): Joonis 2-3 Roobastee [4] Agricola kujutas oma joonistel (1556) rege kui veovahendit, mida hakati kasutama kaevise veoks ebatasasel maapinnal (Joonis 2-4). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 15 Joonis 2-4 Regi kaevise vedamiseks [4] 1558. aastal tegi Augustino Ramelli hobujõul töötava tõsteseadme, kus hobuvintsi abil tõsteti kaherattalisi kaevisevankreid astangust üles. Seadet kasutati peamiselt kanalite rajamisel (Joonis 2-5). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 16 Joonis 2-5 Vintsiga tõsteseade [4] Aastal 1565 tutvustas Frenchman Jacques Besson paljukopalise ekskavaatori eelkäijat, millega sai kaevist tõsta, aga mitte ekskaveerida (Joonis 2-6). Joonis 2-6 Elevaatorkonveier [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 17 Buanaiuto Lorini Florencest töötas välja haardkoppekskavaatori (Greifer) 1592. aastal. Sarnaseid masinaid kasutati kanalite süvendamisel Veneetsias kuni 19. sajandi alguseni (Joonis 2-7). Joonis 2-7 Greiferkoppekskavaator [4] Skreeper (puidust kopp, mida tugevdati raudplekist lõikeservaga) arendati 17. sajandil välja adrast. Seda tõmmati edasi inimjõul või loomade abil. Skreeperit kasutati nii kanalite süvendamisel, materjaliteisaldamisel kui kaevandamisel (Joonis 2-8). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 18 Joonis 2-8 Adrast arendatud skreeper [4] 1718. aastal tegi Frenchman de la Balme inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mille kopa maht oli 0,4 kuupmeetrit, tootlikkus 0,7 kuupmeetrit tunnis 5m sügavusest veest. Ekskavaator töötas praamil. Ekskavaatori käitamiseks läks vaja 10 meest (Joonis 2-9). Tänapäeval on analoogiline töö tehtav hüdraululiste pöördkoppekskavaatorite abil [18]. Joonis 2-9 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] 1726. aastal patenteeris Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaatori (Joonis 2-10). See rakendati tööle alles üle 100 aasta hiljem. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 19 Joonis 2-10 Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaator [4] 1734. aastal tutvustati Amsterdamis hobuvintsi abil töötavat paljukopalist ekskavaatorit mida kasutati kanalite süvendamiseks praamilt (Joonis 2-11). Joonis 2-11 Hobuvintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1742. aastal töötas Martin Peiter välja tuulejõul käitatava ja praamile paigutatud rootorekskavaatori millega süvendati Weseri jõge Bremeni lähistel (Joonis 2-12). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 20 Joonis 2-12 Tuulejõul käitatav ja praamile paigutatud rootorekskavaator [4] Macary esitas 1744. aastal Prantsuse Akadeemiale hindamiseks esimese pöördkoppekskavaatori projekti. Ühe 4 minutilise tsükliga ammutas see praamil paiknev ekskavaator 0,3 kuupmeetrit muda. Ajamiks olid inimjõul ringiaetavad rattad (Joonis 2-13). Joonis 2-13 Esimene pöördkoppekskavaatori projekt [4] Milet de Montville ehitas 1745. aastal inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mis paiknes praamil ja millega ammutati liiva või puistematerjali kanali põhjast (Joonis 2-14). Inimesed ronisid mööda ratta sisepinda üles, et ratast pöörlema panna. Suurema ratta abil tõmmati vintsi ja köiega koppa ammutamise suunas. Väiksemaga vastassuunas. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 21 Joonis 2-14 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] Esimesed hobuvagonetid materjali veoks ehitustegevuses tehti Saksa mäemeeste poolt 1765. aastal kaevandusvagonettide eeskujul. Vagonette veeti hobustega rööbasteel (Joonis 2-15). Joonis 2-15 Hobuvagonetid [4] Enne masinate väljaarendamist veeti kivimurrust kaevis mööda laudteed käsikärudega hobuvankriteni. Joonisel on näidatud aastast 1773 marmorimurd Solnhofenist Saksamaalt (Joonis 2-16). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 22 Joonis 2-16 Marmorimurd [4] Cornelius Redelykheid projekteeris 1774. aastal süvendusmasina, mis oli pendli jõul töötav praamil paiknev kahe rootoriga rootorekskavaator. Ühe rootori pöörde jooksul ekskaveeritud materjali maht oli 200 kuupmeetrit (Joonis 2-17). Joonis 2-17 Pendel-rootorekskavaator [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 23 1796. aastal valmistas Englishman Grimshaw neljahobujõulise Boulton & Watt aurumootoriga ekskavaatori millest küll pole säilinud jooniseid, kuid mis oli maailma esimene mobiilne aurumootoriga masin. 1804. aastal valmistas Oliver Evans esimese Ameerika mobiilse aurumootoriga masina - amfiib-auru-rootorekskavaatori, mis töötas Philadelphia sadama süvendamisel palju aastaid (Joonis 2-18). Joonis 2-18 Esimene aurumootoriga masin [4] 1820. aastal oli hoolimata aurumootori olemasolulust siiski levinud hobujõul töötav lihtsa konstruktsiooniga praamil asetsev pärikoppekskavaator mis asetses praamil ja mille tootlikkus oli 16 kuupmeetrit tunnis (Joonis 2-19). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 24 Joonis 2-19 Pärikoppekskavaator praamil [4] 1825. aastal kirjeldas Frenchman Legris raamatus "La Nouvelle Mecanique Agricole" elevaatorkonveieriga mobiilse skreeperi eelkäijat. Elevaatorit aeti ringi vankriratta rummult rihma abil (Joonis 2-20). Joonis 2-20 Elevaatorkonveieriga skreeper [4] 1826. aastal algas suurim inimkonna ühistöö mis lõi aluse laadimis- ja veomasinate arengule. Kenyon Cutting nimeline süvend (pildil) hõlmas endas käsikärudega ja hobuvintside kaasabil mööda laudteid 573 000 kuupmeetri materjali teisaldamist raudteesüvendi rajamise eesmärgil, mis oli osa Liverpooli Manchesteri raudteeliinist (Joonis 2-21). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 25 Joonis 2-21 Hobuvintsid ja käsikärud [4] 1827. aastal patenteeris insener Poirot de Valcourt Pariisis esimese kuivamaa paljukopalise kettekskavaatori. Enne seda kasutati ekskavaatoreid süvendustöödeks praamidelt. Seoses esialgu sobivate ajamite puudumisega, hakati neid ekskavaatoreid ehitama alles 50 a. hiljem LMG (Lübecker Machinenbau Gesellschaft) poolt (Joonis 2-22). Joonis 2-22 Esimene kuivamaa paljukopaline kettekskavaator [4] 1830. aastal patenteeriti nime Palmer all kaherattaline hobuskreeper, mille skreeperi koppa sai tõsta ja langetada köie abil (Joonis 2-23). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 26 Joonis 2-23 Hobuskreeper [4] 1834. aastal tegid John Heathcoat (Inglise parlamendi liige) ja insener Joiah Parkes hiiglasliku auruajamiga roomikutega masina, millega tõmmati atra. See roomiktraktor kaalus 30 tonni, oli 8,2 m lai, 10,3 m pikk, 2,4 m läbimõõduga roomikuratastega. Masinat katsetati Šotimaa rabas, kuid see uppus sinna juba teisel päeval (Joonis 2-24). Joonis 2-24 Esimene auru-roomiktraktor [4] 1872. aastal projekteeris Frenchman Laferrere altammutusega käsivintsi abil käitatava paljukopalise plaatkonveierekskavaatori. Kopad olid kinnitatud plaatkonveieri, mitte keti külge. Ekskavaatori tootlikkus oli 18..20 kuupmeetrit 12h vahetuses (Joonis 2-25). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 27 Joonis 2-25 Käsivintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1909. aastal konstrueeris Holti tehas oma traktori 40-45 baasil iseliikuva e. mootorgreideri "Good Roads Machine". Masinal oli vasakul ratas pööramiseks ja paremal roomik vedamiseks (Joonis 2-26). Joonis 2-26 Mootorgreider Good Roads Machine [4] 1915. aastal asetati greiderisahk veoauto ette. 1919. aastal panid tehased nimega Galion ja Russell Grader Manufacturing Company greiderisaha alla kergele Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 28 põllumajandustraktorile Allis-Chalmers 6-12. Nii sündis esimene mootorgreider, mille juhtimiseks piisas vaid ühest mehest (Joonis 2-27). Joonis 2-27 Mootorgreider [4] Sel perioodil rajati Eestis auruekskavaatorite abil Esimese maailmasõja kaitserajatisi ja hiljem alustati põlevkivi ja fosforiidi kaevandamist. Töö on seotud uuringuga ETP AR12007 nr. 3.2.0501.11-0025 „Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine“ – mi.ttu.ee/etp; KIK14033 Põlevkivi altkaevandatud alade stabiilsuse hindamine; B36 Kivimi raimamine ja rikastamine valikmeetoditega - mi.ttu.ee/rikastamine [8]. Viited 1. Beretta, M. Technology and Engineering Technique, word and image, Agricola's De re metallica. ANNALS OF SCIENCE. Volume: 66 Issue: 1 Pages: 150-151. 2009 2. Brian M. Fagan. The Seventy Great Inventions of the Ancient World. 2004 3. Georgii Agricolae. De Re Metallica libri XII. – Basileae: Froben. – 1556. – 590 s. 4. Heinz-Herbert Cohrs. 500 Years of Earthmoving. KHL International Ltd. 1997 5. Howard L. Hartman. SME Mining Engineering Handbook. SME Colorado 1992 6. Ingo Valgma. Mineraaltoorme ressurss. Mäeinstituut. Tallinn. 2014 7. Monna, F et al. History and environmental impact of mining activity in Celtic Aeduan territory recorded in a peat bog (Morvan, France). ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY. Volume: 38 Issue: 3 Pages: 665-673. 2004 8. Mäeinstituudi projektid. http://mi.ttu.ee/projektid/ Mäeinstituut 2014 9. Pastarus, J.-R.; Systra, Y.; Valgma, I.; Kolotogina, L.; Anepaio, A.; Vannus, A.; Nurme, M. (2013). Surface mining technology in the zones of tectonic disturbances, Estonian oil shale deposit. Oil Shale, 30(2S), 326 - 335. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 29 10. Rahe, T.; Grossfeldt, G.; Kuusemäe, K. (2013). Poster of Oil shale mining in Estonia. In: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013. Tallinn: Enefit, 2013, 1. 11. Saarnak, M. (2013). Mäeinstituudi õppekavade võrdlus 1938 vs 2013. Mäeinstituut 75 (221 - 224).TTÜ Mäeinstituut 12. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 1. osa: kuidas mäendus sa riikliku juhtimise 13. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 2. osa: kuidas ja kellele anti kontsessioonilepinguid maavarade kaevandamiseks. Inseneeria, 46 - 49. 14. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 3. osa: Eestis sooviti korraldada ka elavhõbeda-, plaatina- ja naftaotsinguid. Inseneeria, 48 - 49.9 - 1944). Inseneeria, 46 - 47. 15. Valgma, I. (2013). Mäenduse ajalugu internetis. Mäeinstituut 75 (256 - 257). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli Mäeinstituut 16. Valgma, I.; Kolats, M.; Nurme, M.; Karu, V.; Anepaio, A. (2014). Kaardid - karjäärid, kaevandused, maavarad, masinad, ettevõtted, jäätmed, vesi, geoloogia. I. Valgma (Toim.). Ressursid ja energiasääst (14 - 24). Tallinn: Mäeinstituut 17. Valgma, I.; Kolats, M.; Uibopuu, L.; Lüüde, A.; Saarnak, M.; Reinsalu, E.; Nurme, M. (2014). Mäenduse tehnoloogia areng Eestis. In: Ressursid ja energiasääst: Ressursid ja energiasääst 2014. (Toim.) I. Valgma. Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut, 2014. 18. Vesiloo, P.; Anepaio, A.; Väizene, V. (2011). Dolokivi vee seest kaevandamise kogemus. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (101 - 106). Tallinn: TTÜ mäeinstituut - Ruumiline modelleerimine on vajalik mahtude arvutamisel ja mis peamine – visualiseerimiseks. Ruumilise mudeli tegemiseks on vaja ruumiandmeid – puuraukude andmeid, maapinna ja maapõuekihtide kohta (Joonis 1). Joonis 1 Modelleerimisnäide Digitaalseks kaevandamiseks rajatakse karjäär ja puistangud ruumilise modelleerimise tarkvara abil, milleks on levinud Mapinfo VerticalMapper, Discover, Minex, Surpac jm. Mahtude arvutamiseks ja paigutamiseks kasutatakse mõõtmisandmeid, korrutades materjali mahud kobestusteguriga, arvestades kaldenurki ja piiranguid (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html ) Seejärel saadakse ruumiline olukord nii enne kui pärast kaevandamist, kui ka kaevandamise ajal. Kujundustarkvara abil on võimalik saadud mudeleid illustreerida ja huvilistele arusaadavaks teha. Peamised tulemused, mis arvutuste teel saadakse, on: läbilõiked, 3Dpinnad, samaväärtusalad ja aladele vastavad materjali mahud (Joonis 2 ja Joonis 3). 1 Joonis 2 Läbilõige enne kaevandamist Joonis 3 Läbilõige pärast kaevandamist Esialgse olukorra ja kaevandamisjärgse olukorra võrdlemiseks paigutatakse pinnad samadele lõigetele (Joonis 4). 2 Joonis 4 Enne ja pärast kaevandamist Mudel võimaldab vaadata pindasid ja paksuseid kõigi kohtade, lõigete või piirkondade kohta (Joonis 5 ja Joonis 6). Joonis 5 Põhja-lõuna suunaline lõige 3 Joonis 6 Põhja-lõuna suunaline lõige Pindadest aru saamiseks on otstarbekas vaadata ruumilist pilti nii enne kui pärast kaevandamist (Joonis 7ja Joonis 8). Joonis 7 Maapinna kõrgus enne kaevandamist Joonis 8 Maapinna kõrgus pärast kaevandamist 4 Kuna kaevandamisjärgsed pinnad sõltuvad tehnoloogilistest operatsioonidest, siis kasutatakse ka kaldenurkade, kõrguste, kauguste ja tootlikkuste arvutamiseks ruumilist modelleerimist. Sama esitatakse lihtsustatuna skeemist aru saamiseks ruumijoonisena (Joonis 9ja Joonis 10) . Joonis 9 Kaevandamise ja rekultiveerimise tehnoloogiline joonis Joonis 10 Kaevandamise tehnoloogiline skeem Modelleeritud parameetrite abil illustreeritakse ortofotosid, maastiku muutumist ja maastiku elementide moodustamist karjäärides (Joonis 11ja Joonis 12). Joonis 11 Võimaliku järve asukoht 5 Joonis 12 Maapinnamudel ortofotol Peamised probleemid, mis taolise modelleerimise juures tekivad on: tarkvara keerukus ja kallidus, kõrged nõuded modelleerijale, suur aja ja ressursi kulu, piirangute ja tingimuste vähesus, kuna modelleerimisel on piirangutel väärtused. Suurt osa ruumilise modelleerimise abil saadud andmetest ei ole võimalik muul moel toota, kuna ruumiliste päringute programmeerimine lihtsustatult annabki lihtsustatud tulemuse. Ka mõõdistamisandmeid on kasulik visualiseerida modelleerimistarkvarades, et leid hõlpsamini vigu ja püstitada ülesandeid (Joonis 13). Modelleerimisnäiteid leiate mäeinstituudi veebiaadressilt: http://mi.ttu.ee/kaart Joonis 13 Surpacis tahhümeetermõõdistamise abil koostatud mudelid Astangu laskemoonaladudest Artikkel on seotud uuringutega ETF Grant ETF7499 „Säästliku kaevandamise tingimused” ja SF0140093s08 „Maavarade säästva ja talutava kaevandamiskeskkonna loomine“. 6 Kasutatud allikad 1. Valgma, I., An evaluation of technological overburden thickness limit of oil shale open casts by using draglines (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html), Oil Shale Vol 15,No.2, 1998 2. Valgma, I. (2007). Kuidas rajoneeritakse maardlaid? Tallinna Tehnikaülikooli aastaraamat
*.pdf
Mäenduse ajalugu enne seda kui Eestist sai mäetööstusmaa Ingo Valgma Eesti sai mäetööstusmaaks pärast seda, kui 1920ndatel avati fosforiidi- ja põlevkivikaevandused ja –karjäärid. Põlevkivi kaevandamise algus ja areng on mitmeti võrreldav kivisöe kaevandamise arenguga Inglismaal, Saksamaal ja Ungaris [12,13,14, 17,16,11,10,5]. Enne seda on maailmas mäendust arendatud Prantsusmaa aladel, Lähis- Idas ja Põhja-Aafrikas. Hiljem see piirkond laienes [15,6]. Esimesed töötlemata kivist tööriistad on dateeritud perioodi 3 miljonit aastat tagasi. Kivide retuššimine on dateeritud perioodi 2,5 miljonit aastat tagasi. Paleoliitikum ehk vanem kiviaeg algas umbes 2,4 miljonit aastat tagasi, kui ilmusid esimesed kindla funktsiooniga kivist tööriistad, mis valmistati kildude maharaiumise teel. Tööriistade valmistajateks olid hominiidid Homo rudolfensis ja Homo habilis. Retuššitud, e. täksitud kivikildude abil puhastati loomanahka. Varaseim laagrituli on identifitseeritud paigas nimega FxJj20 Koobi Fora asula juures Keenias ja dateeritud 1,6 miljoni aasta vanuseks. Tuld tegi Homo ergaster, kes elatus küttimisest, korilusest ja raipesöömisest Aafrika savannides. Vanimaks kaevandamiseks loetakse 300 000 a. eKr. tulekivide ja ränikivide kasutamist tööriistadena ja relvadena (Tabel 2-1). Kaevandati kivimurdudes, mis arenesid hiljem stollide kaudu kaevandusteks. 250 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama korrapäraseid kivitoorikuid, millest said eraldada laastukujulisi kilde odaotsteks. 45 000 aastat tagasi hakkasid kivitöötlejad valmistama laastutehnoloogias kivist tööriistu, nii naaskleid, kaabitsaid, kõõvitsaid, odaotsi, saage kui nuge. Varaseim leitud keraamika on savinõud Odai Yamamotos, Jaapanis. Savinõudel olnud süsi dateeriti 14 000 eKr. Vask võeti kasutusele alates 8. aastatuhandest eKr. Lähis-Idas kasutati seda ehete valmistamiseks [2]. Suur osa endisi kaevandamiskohti on kas jätkuvalt kasutusel või avaldavad need mõju keskkonnale või turismile [1,7]. Tabel 2-1 Varajase mäenduse aegrida [2,4,5] Periood Tegevus või leid 300 000 ema Tulekivide ja ränikivide kasutamine tööriistadena ja relvadena. Prantsusmaa ala. 40 000 ema Hematiidi kaevandamine värvaineks. Aafrika. 10 000 ema Eheda kulla kaevandamine ornamentideks. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 12 9 500 ema Vaskehted. Iraak. 7 000 ema Lubja põletamine. Lähisida. 4 000 ema Pronksi valamine. Egiptus. 3 500 ema Ränikivikaevandused. Prantsusmaa, Britannia. 3 000 ema Pronksi ja kulla laiaulatuslik kaevandamine ja valamine. 2 000 ema Rauamaagi, hõbedamaagi ja kullamaagi kaevandamine, sulamite valmistamine. Kivisöe kasutamine kütusena. 1370 Inimjõul töötavate veekõrvalduspumpade kasutamine kaevanduses. Saksimaa. 1475 Vesirataste kasutamine tõsteks kaevanduses. Ungari. 1613 Püssirohu kasutamine kaevandamisel. Saksamaa. 1627 Puurlõhketööde kasutamine kaevandamisel. Ungari. 1630 Raudtee kasutuselevõtt kaevandamisel. Ungari. 1650 Laavakaevandamine. Inglismaa. 1694 Õli eraldamine kivist patenteeritud. Britannia. Vaske hakati sulatama vasemaagist 6. aastatuhandest eKr. Anatoolias või Põhja- Mesopotaamias. Oksiide või karbonaate sulatati puusöega, et saada sulametalli. Esimesed kuldesemed on dateeritud perioodi 5 000 eKr. Need pärinevad Varna lähedalt Bulgaarias. Vanim tinakaevandus on leitud Lõuna-Anatoolia mägedest Kestelis, kus kaevandati tinamaaki 3. aastatuhandel eKr. Pronks ilmub 3. aastatuhande alguses eKr. Anatoolias ja Mesopotaamias. Pronksi on avastatud seal, kus leidus tinamaardlaid. Ameerikas algas pronksi kasutamine 1 000 a. eKr. praeguse Peruu alal Andide tinamaardlate lähistel [2]. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 13 24.03.1496 sündis tänapäeva mäenduse esiõpetlane Gergius Agricola. Tema kuulsaim teos oli mäenduse esiõpik e. esimene mäendusõpik - De re Metallica [3]. Esimene püssirohu kasutamine kivide purustamiseks leidis aset aastal 1627. Esimesi vagonette, mis olid puidust kastid, puidust ratastega ja mida lükati kaevanduses mööda laudadest roobasteed nimetati kutsikateks (dog). Selliseid vagonette kasutati peamiselt hõbedakaevandustes kaevise vedamiseks mööda kaeveõõsi ja veostolli kaudu maapinnale. Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid (Joonis 2-1) millega äsja lõpetati kaevandamine Kohtla-Vanaküla põlevkivikarjääris [9]. Joonis 2-1 Esimese ekskavaatori eskiisi tegi Giovanni Fontana 1420. aastal. Tänapäeval on sellest arenenud teleskoopnoolega pärikoppekskavaatorid [4]. Leonardo da Vinci visand ujuvdraglainist aastast 1500 (Joonis 2-2). Sarnase seadme e. draagi abil võetakse tänapäeval mere põhjast proove. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 14 Joonis 2-2 Visand ujuvdraglainist aastast 1500 [4] Visand aastast 1550, roobasteena kasutatakse laudteed, kuhu on paigutatud paralleelselt kõrvuti kolm lauda, mööda laudade vahele moodustunud roopaid lükati vagonette (dog) (Joonis 2-3): Joonis 2-3 Roobastee [4] Agricola kujutas oma joonistel (1556) rege kui veovahendit, mida hakati kasutama kaevise veoks ebatasasel maapinnal (Joonis 2-4). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 15 Joonis 2-4 Regi kaevise vedamiseks [4] 1558. aastal tegi Augustino Ramelli hobujõul töötava tõsteseadme, kus hobuvintsi abil tõsteti kaherattalisi kaevisevankreid astangust üles. Seadet kasutati peamiselt kanalite rajamisel (Joonis 2-5). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 16 Joonis 2-5 Vintsiga tõsteseade [4] Aastal 1565 tutvustas Frenchman Jacques Besson paljukopalise ekskavaatori eelkäijat, millega sai kaevist tõsta, aga mitte ekskaveerida (Joonis 2-6). Joonis 2-6 Elevaatorkonveier [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 17 Buanaiuto Lorini Florencest töötas välja haardkoppekskavaatori (Greifer) 1592. aastal. Sarnaseid masinaid kasutati kanalite süvendamisel Veneetsias kuni 19. sajandi alguseni (Joonis 2-7). Joonis 2-7 Greiferkoppekskavaator [4] Skreeper (puidust kopp, mida tugevdati raudplekist lõikeservaga) arendati 17. sajandil välja adrast. Seda tõmmati edasi inimjõul või loomade abil. Skreeperit kasutati nii kanalite süvendamisel, materjaliteisaldamisel kui kaevandamisel (Joonis 2-8). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 18 Joonis 2-8 Adrast arendatud skreeper [4] 1718. aastal tegi Frenchman de la Balme inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mille kopa maht oli 0,4 kuupmeetrit, tootlikkus 0,7 kuupmeetrit tunnis 5m sügavusest veest. Ekskavaator töötas praamil. Ekskavaatori käitamiseks läks vaja 10 meest (Joonis 2-9). Tänapäeval on analoogiline töö tehtav hüdraululiste pöördkoppekskavaatorite abil [18]. Joonis 2-9 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] 1726. aastal patenteeris Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaatori (Joonis 2-10). See rakendati tööle alles üle 100 aasta hiljem. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 19 Joonis 2-10 Dubois põhjaluugiga pärikoppekskavaator [4] 1734. aastal tutvustati Amsterdamis hobuvintsi abil töötavat paljukopalist ekskavaatorit mida kasutati kanalite süvendamiseks praamilt (Joonis 2-11). Joonis 2-11 Hobuvintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1742. aastal töötas Martin Peiter välja tuulejõul käitatava ja praamile paigutatud rootorekskavaatori millega süvendati Weseri jõge Bremeni lähistel (Joonis 2-12). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 20 Joonis 2-12 Tuulejõul käitatav ja praamile paigutatud rootorekskavaator [4] Macary esitas 1744. aastal Prantsuse Akadeemiale hindamiseks esimese pöördkoppekskavaatori projekti. Ühe 4 minutilise tsükliga ammutas see praamil paiknev ekskavaator 0,3 kuupmeetrit muda. Ajamiks olid inimjõul ringiaetavad rattad (Joonis 2-13). Joonis 2-13 Esimene pöördkoppekskavaatori projekt [4] Milet de Montville ehitas 1745. aastal inimjõul töötava pärikoppekskavaatori, mis paiknes praamil ja millega ammutati liiva või puistematerjali kanali põhjast (Joonis 2-14). Inimesed ronisid mööda ratta sisepinda üles, et ratast pöörlema panna. Suurema ratta abil tõmmati vintsi ja köiega koppa ammutamise suunas. Väiksemaga vastassuunas. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 21 Joonis 2-14 Inimjõul töötav pärikoppekskavaator [4] Esimesed hobuvagonetid materjali veoks ehitustegevuses tehti Saksa mäemeeste poolt 1765. aastal kaevandusvagonettide eeskujul. Vagonette veeti hobustega rööbasteel (Joonis 2-15). Joonis 2-15 Hobuvagonetid [4] Enne masinate väljaarendamist veeti kivimurrust kaevis mööda laudteed käsikärudega hobuvankriteni. Joonisel on näidatud aastast 1773 marmorimurd Solnhofenist Saksamaalt (Joonis 2-16). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 22 Joonis 2-16 Marmorimurd [4] Cornelius Redelykheid projekteeris 1774. aastal süvendusmasina, mis oli pendli jõul töötav praamil paiknev kahe rootoriga rootorekskavaator. Ühe rootori pöörde jooksul ekskaveeritud materjali maht oli 200 kuupmeetrit (Joonis 2-17). Joonis 2-17 Pendel-rootorekskavaator [4] Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 23 1796. aastal valmistas Englishman Grimshaw neljahobujõulise Boulton & Watt aurumootoriga ekskavaatori millest küll pole säilinud jooniseid, kuid mis oli maailma esimene mobiilne aurumootoriga masin. 1804. aastal valmistas Oliver Evans esimese Ameerika mobiilse aurumootoriga masina - amfiib-auru-rootorekskavaatori, mis töötas Philadelphia sadama süvendamisel palju aastaid (Joonis 2-18). Joonis 2-18 Esimene aurumootoriga masin [4] 1820. aastal oli hoolimata aurumootori olemasolulust siiski levinud hobujõul töötav lihtsa konstruktsiooniga praamil asetsev pärikoppekskavaator mis asetses praamil ja mille tootlikkus oli 16 kuupmeetrit tunnis (Joonis 2-19). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 24 Joonis 2-19 Pärikoppekskavaator praamil [4] 1825. aastal kirjeldas Frenchman Legris raamatus "La Nouvelle Mecanique Agricole" elevaatorkonveieriga mobiilse skreeperi eelkäijat. Elevaatorit aeti ringi vankriratta rummult rihma abil (Joonis 2-20). Joonis 2-20 Elevaatorkonveieriga skreeper [4] 1826. aastal algas suurim inimkonna ühistöö mis lõi aluse laadimis- ja veomasinate arengule. Kenyon Cutting nimeline süvend (pildil) hõlmas endas käsikärudega ja hobuvintside kaasabil mööda laudteid 573 000 kuupmeetri materjali teisaldamist raudteesüvendi rajamise eesmärgil, mis oli osa Liverpooli Manchesteri raudteeliinist (Joonis 2-21). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 25 Joonis 2-21 Hobuvintsid ja käsikärud [4] 1827. aastal patenteeris insener Poirot de Valcourt Pariisis esimese kuivamaa paljukopalise kettekskavaatori. Enne seda kasutati ekskavaatoreid süvendustöödeks praamidelt. Seoses esialgu sobivate ajamite puudumisega, hakati neid ekskavaatoreid ehitama alles 50 a. hiljem LMG (Lübecker Machinenbau Gesellschaft) poolt (Joonis 2-22). Joonis 2-22 Esimene kuivamaa paljukopaline kettekskavaator [4] 1830. aastal patenteeriti nime Palmer all kaherattaline hobuskreeper, mille skreeperi koppa sai tõsta ja langetada köie abil (Joonis 2-23). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 26 Joonis 2-23 Hobuskreeper [4] 1834. aastal tegid John Heathcoat (Inglise parlamendi liige) ja insener Joiah Parkes hiiglasliku auruajamiga roomikutega masina, millega tõmmati atra. See roomiktraktor kaalus 30 tonni, oli 8,2 m lai, 10,3 m pikk, 2,4 m läbimõõduga roomikuratastega. Masinat katsetati Šotimaa rabas, kuid see uppus sinna juba teisel päeval (Joonis 2-24). Joonis 2-24 Esimene auru-roomiktraktor [4] 1872. aastal projekteeris Frenchman Laferrere altammutusega käsivintsi abil käitatava paljukopalise plaatkonveierekskavaatori. Kopad olid kinnitatud plaatkonveieri, mitte keti külge. Ekskavaatori tootlikkus oli 18..20 kuupmeetrit 12h vahetuses (Joonis 2-25). Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 27 Joonis 2-25 Käsivintsiga paljukopaline ekskavaator [4] 1909. aastal konstrueeris Holti tehas oma traktori 40-45 baasil iseliikuva e. mootorgreideri "Good Roads Machine". Masinal oli vasakul ratas pööramiseks ja paremal roomik vedamiseks (Joonis 2-26). Joonis 2-26 Mootorgreider Good Roads Machine [4] 1915. aastal asetati greiderisahk veoauto ette. 1919. aastal panid tehased nimega Galion ja Russell Grader Manufacturing Company greiderisaha alla kergele Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 28 põllumajandustraktorile Allis-Chalmers 6-12. Nii sündis esimene mootorgreider, mille juhtimiseks piisas vaid ühest mehest (Joonis 2-27). Joonis 2-27 Mootorgreider [4] Sel perioodil rajati Eestis auruekskavaatorite abil Esimese maailmasõja kaitserajatisi ja hiljem alustati põlevkivi ja fosforiidi kaevandamist. Töö on seotud uuringuga ETP AR12007 nr. 3.2.0501.11-0025 „Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine“ – mi.ttu.ee/etp; KIK14033 Põlevkivi altkaevandatud alade stabiilsuse hindamine; B36 Kivimi raimamine ja rikastamine valikmeetoditega - mi.ttu.ee/rikastamine [8]. Viited 1. Beretta, M. Technology and Engineering Technique, word and image, Agricola's De re metallica. ANNALS OF SCIENCE. Volume: 66 Issue: 1 Pages: 150-151. 2009 2. Brian M. Fagan. The Seventy Great Inventions of the Ancient World. 2004 3. Georgii Agricolae. De Re Metallica libri XII. – Basileae: Froben. – 1556. – 590 s. 4. Heinz-Herbert Cohrs. 500 Years of Earthmoving. KHL International Ltd. 1997 5. Howard L. Hartman. SME Mining Engineering Handbook. SME Colorado 1992 6. Ingo Valgma. Mineraaltoorme ressurss. Mäeinstituut. Tallinn. 2014 7. Monna, F et al. History and environmental impact of mining activity in Celtic Aeduan territory recorded in a peat bog (Morvan, France). ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY. Volume: 38 Issue: 3 Pages: 665-673. 2004 8. Mäeinstituudi projektid. http://mi.ttu.ee/projektid/ Mäeinstituut 2014 9. Pastarus, J.-R.; Systra, Y.; Valgma, I.; Kolotogina, L.; Anepaio, A.; Vannus, A.; Nurme, M. (2013). Surface mining technology in the zones of tectonic disturbances, Estonian oil shale deposit. Oil Shale, 30(2S), 326 - 335. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 29 10. Rahe, T.; Grossfeldt, G.; Kuusemäe, K. (2013). Poster of Oil shale mining in Estonia. In: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013: International Oil Shale Symposium Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013. Tallinn: Enefit, 2013, 1. 11. Saarnak, M. (2013). Mäeinstituudi õppekavade võrdlus 1938 vs 2013. Mäeinstituut 75 (221 - 224).TTÜ Mäeinstituut 12. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 1. osa: kuidas mäendus sa riikliku juhtimise 13. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 2. osa: kuidas ja kellele anti kontsessioonilepinguid maavarade kaevandamiseks. Inseneeria, 46 - 49. 14. Uibopuu, L.; Saarnak, M. (2014). Põlevkivi ajalugu, 3. osa: Eestis sooviti korraldada ka elavhõbeda-, plaatina- ja naftaotsinguid. Inseneeria, 48 - 49.9 - 1944). Inseneeria, 46 - 47. 15. Valgma, I. (2013). Mäenduse ajalugu internetis. Mäeinstituut 75 (256 - 257). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli Mäeinstituut 16. Valgma, I.; Kolats, M.; Nurme, M.; Karu, V.; Anepaio, A. (2014). Kaardid - karjäärid, kaevandused, maavarad, masinad, ettevõtted, jäätmed, vesi, geoloogia. I. Valgma (Toim.). Ressursid ja energiasääst (14 - 24). Tallinn: Mäeinstituut 17. Valgma, I.; Kolats, M.; Uibopuu, L.; Lüüde, A.; Saarnak, M.; Reinsalu, E.; Nurme, M. (2014). Mäenduse tehnoloogia areng Eestis. In: Ressursid ja energiasääst: Ressursid ja energiasääst 2014. (Toim.) I. Valgma. Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut, 2014. 18. Vesiloo, P.; Anepaio, A.; Väizene, V. (2011). Dolokivi vee seest kaevandamise kogemus. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (101 - 106). Tallinn: TTÜ mäeinstituut - Ruumiline modelleerimine on vajalik mahtude arvutamisel ja mis peamine – visualiseerimiseks. Ruumilise mudeli tegemiseks on vaja ruumiandmeid – puuraukude andmeid, maapinna ja maapõuekihtide kohta (Joonis 1). Joonis 1 Modelleerimisnäide Digitaalseks kaevandamiseks rajatakse karjäär ja puistangud ruumilise modelleerimise tarkvara abil, milleks on levinud Mapinfo VerticalMapper, Discover, Minex, Surpac jm. Mahtude arvutamiseks ja paigutamiseks kasutatakse mõõtmisandmeid, korrutades materjali mahud kobestusteguriga, arvestades kaldenurki ja piiranguid (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html ) Seejärel saadakse ruumiline olukord nii enne kui pärast kaevandamist, kui ka kaevandamise ajal. Kujundustarkvara abil on võimalik saadud mudeleid illustreerida ja huvilistele arusaadavaks teha. Peamised tulemused, mis arvutuste teel saadakse, on: läbilõiked, 3Dpinnad, samaväärtusalad ja aladele vastavad materjali mahud (Joonis 2 ja Joonis 3). 1 Joonis 2 Läbilõige enne kaevandamist Joonis 3 Läbilõige pärast kaevandamist Esialgse olukorra ja kaevandamisjärgse olukorra võrdlemiseks paigutatakse pinnad samadele lõigetele (Joonis 4). 2 Joonis 4 Enne ja pärast kaevandamist Mudel võimaldab vaadata pindasid ja paksuseid kõigi kohtade, lõigete või piirkondade kohta (Joonis 5 ja Joonis 6). Joonis 5 Põhja-lõuna suunaline lõige 3 Joonis 6 Põhja-lõuna suunaline lõige Pindadest aru saamiseks on otstarbekas vaadata ruumilist pilti nii enne kui pärast kaevandamist (Joonis 7ja Joonis 8). Joonis 7 Maapinna kõrgus enne kaevandamist Joonis 8 Maapinna kõrgus pärast kaevandamist 4 Kuna kaevandamisjärgsed pinnad sõltuvad tehnoloogilistest operatsioonidest, siis kasutatakse ka kaldenurkade, kõrguste, kauguste ja tootlikkuste arvutamiseks ruumilist modelleerimist. Sama esitatakse lihtsustatuna skeemist aru saamiseks ruumijoonisena (Joonis 9ja Joonis 10) . Joonis 9 Kaevandamise ja rekultiveerimise tehnoloogiline joonis Joonis 10 Kaevandamise tehnoloogiline skeem Modelleeritud parameetrite abil illustreeritakse ortofotosid, maastiku muutumist ja maastiku elementide moodustamist karjäärides (Joonis 11ja Joonis 12). Joonis 11 Võimaliku järve asukoht 5 Joonis 12 Maapinnamudel ortofotol Peamised probleemid, mis taolise modelleerimise juures tekivad on: tarkvara keerukus ja kallidus, kõrged nõuded modelleerijale, suur aja ja ressursi kulu, piirangute ja tingimuste vähesus, kuna modelleerimisel on piirangutel väärtused. Suurt osa ruumilise modelleerimise abil saadud andmetest ei ole võimalik muul moel toota, kuna ruumiliste päringute programmeerimine lihtsustatult annabki lihtsustatud tulemuse. Ka mõõdistamisandmeid on kasulik visualiseerida modelleerimistarkvarades, et leid hõlpsamini vigu ja püstitada ülesandeid (Joonis 13). Modelleerimisnäiteid leiate mäeinstituudi veebiaadressilt: http://mi.ttu.ee/kaart Joonis 13 Surpacis tahhümeetermõõdistamise abil koostatud mudelid Astangu laskemoonaladudest Artikkel on seotud uuringutega ETF Grant ETF7499 „Säästliku kaevandamise tingimused” ja SF0140093s08 „Maavarade säästva ja talutava kaevandamiskeskkonna loomine“. 6 Kasutatud allikad 1. Valgma, I., An evaluation of technological overburden thickness limit of oil shale open casts by using draglines (http://mi.ttu.ee/os/Valgma.html), Oil Shale Vol 15,No.2, 1998 2. Valgma, I. (2007). Kuidas rajoneeritakse maardlaid? Tallinna Tehnikaülikooli aastaraamat