txt:
2000
Ekskaveerimise ja rekultiveerimise dünaamika Sirgala karjääris (v.a. jsk. 4)
Näide mäendusliku geoinfosüsteemi kasutamisest rekultiveerimise mahtude hindamisel
(vt I. Valgma artikkel järgmisel leheküljel).
MAAKATTE KUJUNDAMINE AVAKAEVANDAMISEL
Ingo Valgma
Eestis kaevandatavad maavarad võib rekultiveerimissuundade järgi jaotada viide kategooriasse. Esiteks on olemas selline kaevandamisviis nagu muda allveeammutamine, mille võtukohti ei rekultiveerita, teiseks – saviaugud millest tavaliselt moodustatakse veekogud või prügiladustuskohad, kolmandaks on liiva- ja kruusaaugud mis silutakse või millest moodustatakse veekogud. Neljandaks on lubja- ja dolokivi karjäärid, millest moodustatakse suhteliselt sügavad veekogud või jäätmete ladustuskohad. Väikekarjääride seast on viimaste rekultiveerimine kulukaim. Viiendaks on suhteliselt õhukese kihina lasuvad või väljatavad maavarad, mille kaevandamisel mõjutatakse suurt pindala. Nendeks on põlevkivi, fosforiit ja turvas, mis nõuavad omast rekultiveerimistehnoloogiat.
Üks kolmandik Eestis praegu kaevandatavatest maavaradest moodustab karjäärides kaevandatav põlevkivi. Põlevkivi lasub suhteliselt õhukese kihindina ja selle kaevandamine mõjutab Eesti maastikku ulatuslikult. Suurimate karjäärid, nii pindalalt kui ka toodangu mahult on Aidu, Sirgala ja Narva karjäärid. Tänaseks on põlevkivikarjäärides kaevandatud 120 km2 suurusel alal.
Uurimismeetodid
Avakaevandamise kirjeldamiseks ja analüüsiks kasutasime mäenduslikku geoinfoüsteeemi. Süsteemi peamiseks väljundiks on põlevkivi avakaevandamise tehnoloogiline kaart. Uuring kujutab endast TTÜ mäeinstituudis teostatava põlevkivimaardla kaardistamise teist etappi. Esimeseks etapiks oli põlevkivi allmaakaevanduste tehnoloogiline digitaalkaart. [Valgma, 1999 a, b] Andmed pärinevad karjääride tehnokaartidelt, geoloogistest uuringutest, ortofotodelt ja Eesti baaskaardilt.
Uuringu käigus koguti karjääride tehnokaarte ja kirjandust. Andmete digitaliseerimiseks kasutati skaneerimist, digitaliseerimist ja vektoriseerimist. Ruumiline aegrida moodustati kaevandmisalade aastastest pindaladest, sisaldades infot kasutatud tehnoloogia, masinate ja katendi paksuse kohta. Lisaks võrreldi koostatud digitaalkaarte vastavate ortofotodega. Väljundiks on katenditeisaldusdünaamika, pindala, materjali maht ja maastiku olukord kõigis kaevejaoskondades.
Probleemi arutelu
Mäendusliku geoinfoüsteemi (MGIS) arvutused teostati põhjalikult Sirgala karjääri kohta. Enamus karjääri 6532 ha kaevandatud alast on kaetud ortofotodega aastast 1996. Karjääri idapoolseim jaoskond nr 4 on fotodega katmata[13], seetõttu on selle jaokonna andmed detailarvutustest välja jäetud.
Võttes karjääride keskmiseks aastaseks edasinihkeks 80 m saame kogu kaevefrondi pikkuseks 20 km, millest igale karjäärile jääb 6,5 km. Igas karjääris oleks sel juhul 4 kaevejaoskonda pikkusega 1,6 km ja 4 veotranšeed. Veo ja kaevetranšeede põhja laius varieerub 25 kuni 55 meetrini. Puistangute e. kaevandamisjärgse maapinna kõrgus formeerub pärast ekskaveerimist ja rekultiveerimist. Sõltuvalt väljatava põlevkivi paksusest ja katendikivimite kobestusastmetest moodustub Aidu ja Sirgala karjäärides algsest kuni 4 m ja Narvas kuni 6 m kõrgem maapind. Lisaks on tänu lisandunud materjali mahule sisepuistang veotranšeede naabruses ja kaevetranšeede sisekurvides kuni 3 m kõrgem puistangu üldkõrgusest.
Teistes põlevkivikarjäärides on maapinna kõrguse muutus kuni 1 m. Nendeks on Kohtla, Kohtla-Vanaküla ja Narva karjääri jaoskond nr 4. Samad parameetrid on ka uutel võimalikel kaeveväljadel nagu Tammiku-Kose, Sonda, Ubja ja osaliselt Aidu karjääri jaoskond 2.
Kaeve ja veotranšeede moodustamine on illustreeritud kolmemõõtmelisel mudeli pildiga käesoleva kogumiku tagakaane siseküljel.
Tranšeede põhja sügavus võrdub üldjuhul kihindi sügavusega ja neid läbindatakse keskmiselt kaks iga jaoskonna kohta. Pärast kaevandamist lõigustab ala jaoskondade arvuga võrdne arv tranšeesid. Esialgne mudel aitab illustreerida suhteliselt vähekirjeldatud nähtust vaalkarjäärides. Selleks on suhteliselt suurte mõõtmetega ja sügavustega kanalite võrgustik karjääride aladel pärast nende sulgemist. Iga veega täitunud tranšee kujutab endast 12 kuni 36 ha suuruse vee pinnaga kanalit mille suhteline sügavus (kaldakõrgendikult) ulatub kuni 38 meetrini ja vee sügavus kuni 25 meetrini. Need on suuremad kui enamusel Eesti looduslike järvedest.
Veetase idakarjäärides sõltub Narva jõe veetasemest mis kõigub sesoonselt kuni 5 m. Mudelis on tema veetaseme absoluutkõrguseks võetud 24 m (joonis). Sirgala karjääris on kuni 18 tranšeed kus vee sügavus võib guaguleerumise korral ulatuda kuni 25 meetrini.
Joonis. Lõige läbi uputatud idakarjääride kauges tulevikus.
Suletud vaalkarjääri hea näide on 1991 aastal suletud Maardu fosforiidikarjäär. Kuigi katendikivimid on neis karjäärides erinevad, on tranšeede ja puistangute olukord põhijoontes sama. Karjäär on ümbritsetud ning lõigustatud 50 kuni 120 laiuste, veega täitunud tranšeedega. Sise- ja külgpuistangute kaldenurgad on sarnaselt põlevkivikarjääridele 35 kuni 40 kraadi. Sellest järelduvalt on tulevane vee pindala põlevkivikarjäärides 1,5 kuni 3 korda suurem praegustest teede pindaladest. Tulevased kanalid ümbritsevad karjääri ning tõkestavad sinna ligipääsu, moodustades nii omamoodi posttehnoloogilise loodusreservaadi.
Teine sarnasus käesoleva töö ja Maardu karjääri vahel on seotud andmete säilitamisega. Seoses omanike vahetumisega on praegu raske leida piisavalt andmeid Maardu karjääri kohta, ning praktiliselt võimatu fosforiidi allmaakaevanduse kohta. Sarnane situatsioon võib juhtuda ka põlevkivi kaevandamisega.
Kokkuvõte
Mäendusliku geoinfoüsteemi kasutamine võimaldab luua põlevkivikarjääride digitaalkaarte ja reaalsust hästi kirjeldavaid mudeleid ning hinnata kaevandamise mõju maapinnale ja kaevandamiskeskkonnale. Digitaalkaardi analüüs näitab pidevat katendi paksuse kasvu põlevkivikarjääride jaoskondades. Katendi tüsedus mõjutab otseselt tulevast maastikku kuid seab piirangud ka kasutatavale katenditeisaldustehnoloogiale ja -masinatele. Praegune karjäärimaastik jaotati nelja kategooriasse – metsastatud ala, vähese taimestikuga ala, silutud puistangute ala ja silumata puistangute ala. Töö teiseks eesmärgiks on põlevkivi pealmaakaevandamise mäendusliku informatsiooni talletamine korrastatud ja hõlpsalt kasutatavas süsteemis. Parim moodus selleks on mäenduslik geoinfosüsteem.
Uurimus on teostatud Eesti Teadusfondi granti G3403, Tallinna Tehnikaülikooli Arengufondi ja doktorandi too rahastamise 0141321s99 toel.
Viitematerjal
1. Ingo Valgma. Eesti põlevkivimaardla potentsiaalsete vajumisalade kaardistamine // Konverentsi Mäeõigus ja mäeohutus ettekannete teesid ja artiklid. – Tallinn, 1999 a.
2. Ingo Valgma. Mapping potential areas of ground subsidence in Estonian underground oil shale mining district // Proc. of the 2-nd International Conference - Environment. Technology. Resources. - Rezekne, Latvia,1999 b.
