Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud
Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud
Vivika Väizene, Ingo Valgma
Põlevkivi on olnud Eesti üheks erilisemaks maavaraks, mida on kaevandatud juba
ligikaudu 100 aastat. Seega on varu hindamise metoodika, kaevandamistehnoloogia valik,
kaevise töötlemise protsess ja kadude vähendamine igapäevane küsimus [9].
Põlevkivi varu on ümberhinnatud AS Eesti Energia Kaevanduste aladel täpsemate
andmete olemasolul. Ümberhindamise aluseks on võetud kaevandustes kaevandatava
ploki kontuuril tootsa kihindi mõõtmised iga 100 –200 m tagant ning karjäärides
mõõtmised kaks korda aastas iga 200 – 300 m tagant. Etes teostatud tootsa kihindi
mõõdistamise andmeid võrreldi eelnevalt arvele võetud kihindi paksusega. Teostati
statistiline analüüs trendi otsinguga ning hinnati mõõtmisandmete usaldatavust ja arvutati
ümberhinnatavad põlevkivi kogused [14, 19, 22].
Kuna tuleviku kasutamissuund on põlevkivist õli tootmine, siis on põlevkivi varu
hinnatud õlivaruna. Geoloogiliste lähteandmete alusel on tuvastatud ja matemaatiliselt
formuleeritud tugev korrelatsioon õli saagise, orgaanilise aine sisalduse ja kütvuse
(kütteväärtuse) vahel, mis võimaldab hinnata varusid õlimahukuse järgi [7] ning on antud
hinnang võimalikele saadavatele õlikogustele [2].
Eesti uusim põlevkivikaevandus Ojamaa on avamisetapist täisvõimsusega tööle minemas
ning huvi varu suurendamise vastu on tõusnud. Uuringus on käsitletud Ojamaa
põlevkivikaevanduse varu suurendamise võimalikkust. Geoloogiliste andmete põhjal
koostatud matemaatilise arvutusmudeli ja ruumilise pinnamudeli põhjal on hinnatud
põlevkivivaru kogust, varu kvaliteeti ja usaldusväärsust Ojamaa kaevanduse külgnevatel
aladel (Joonis 3-1). Laiendamise kriteeriumitena on analüüsitud põlevkivikihindi paksust,
energiatootlust, geoloogilist rikutust ja looduskaitselisi piiranguid [11, 20, 18, 12]. Välja
on toodud laiendamise võimalikkuse ulatus ja suunad parimal ja halvimal juhul (Tabel
3-1).
Joonis 3-1 Ojamaa kaevandusega külgnevad plokid varu kategooriaga aastal 2012
Mäendus. Mäeinstituut 2014
© Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 32
Tabel 3-1 Ojamaa kaevanduse laiendamise võimaluste analüüs
Lisaks põlevkivi kaevandamisele Eestis on uuritud kaevandamise võimalikkust
Jordaanias [15] ja USA-s [1]. Jordaania põlevkivi füüsikalis-mehaaniliste parameetrite
Ojamaa
4
A-F1
pT
45,57
Mudel MM, m 2,74
Matem. MM, m 2,72
Mudel PK, m 2,19
Matem. PK,m 2,15
Mudel MM, MJ/kg 8,95
Matem. MM, MJ/kg 8,83
Mudel PK, MJ/kg 11,78
Matem. PK, MJ/kg 11,76
Mudel t/m3 1,57
Matem. t/m3
1,57
Mudel GJ/m2 40,5
Matem. GJ/m2 40,1
Mudel tuh t 1573
Matem. tuh t 1542
Praegu
arvelolev tuh t 1620
Mudel ja
matem. % 2,0
Mudel ja
praegu % 2,9
Praegu ja
matem. % 5,0
tk/km2 2,2
min 0
max 0
min 0
max 0
aR 0
aT 0
aR 0
aT 0
pR 0
pT 0
Varu kogus laiendamisel,
tuh t. min
Varu kogus laiendamisel,
tuh t. max
100 % tarbevaru
Muraka looduskaitseala
Varu usaldusväärsus
Piirang
Laiendamise variandid
Varu kogus laiendamisel,
tuh t
Varu erinevus
Uuringuvõrgu tihedus
Mahukaal
Energiatootlus
Varu
Pindala, ha
Paksus
Kütteväärtus
Uuringuväli
Plokk
Tootuskihind
Arvel oleva varu liik
määramiseks viidi läbi laborikatsed [6, 21, 3] ning arvutati koefitsiendid edaspidiseks
mäetööde projekteerimiseks [5].
Lisaks on hinnatud Ojamaa kaevanduse geoloogilises häirevööndis [17, 16] väljatava
kaevise rikastamise protsessi ning võimalusi tükikivi osakaalu suurendamiseks [13].
Uuringu eesmärk oli välja selgitada tükisuuruse 25...125 mm osakaalu tõstmiseks ja
11,34 MJ/kg kütteväärtusega kaubapõlevkivi osakaalu suurendamiseks. Uuringu
tulemusena leiti, kui palju on kihtide A-F1 väljamisel võimalik saada II-sordi põlevkivi.
Põlevkivikihtide kütteväärtused ja survetugevused erinevad omavahel oluliselt, kuid on
muutumatud kaevanduse eri osades. Lõpptulemusena jõuti järeldusele, et oluliseks
mõjutavaks teguriks on puur-lõhketööde teostamine kaevises peenosa vähendamisel [10,
4].
Põlevkivi on uuritud aktiivselt nii tehnoloogia arendamise, keskkonnahoiu ja säästlikkuse
poole püüeldes ning jätkatakse kindlasti ka tulevikus (Tabel 3-2).
Tabel 3-2 Mäeinstituudi poolt viimastel aastatel teostatud põlevkiviuuringud. Vt. lisa
aadressilt: mi.ttu.ee/projektid [9]
Uuringu nimetus, vt. lisa aadressil: mi.ttu.ee/projektid
Allmaakuivrikastamise tehnoloogia valik
Allmaakonstruktsioonide ja mäemassiivi pikaajaline käitumine ning keskkonnamõju
Altkaevaevandatud alade püsivuse prognoos ja keskkonnamõju
Altkaevandatud maa hinnang kõrvalmaantee 13134 Kukruse-Tammiku lõigul Kukruse-
Pajualuse
Determination of conversion factor between compression strength and point load test
index
Digitaalsed mäetehnoloogilised skeemid
Eesti Energia Kaevanduste põlevkivivarude hindamine õlivaruna. Etapp I
Eesti maapõue geotehnoloogilised mudelid, erijuhus - lavamaardlad
Eesti põlevkivimaardla tehnoloogiline, majanduslik ja keskkonnakaitseline rajoneerimine
Eksperthinnang Aidu karjääri Kohtla kaevevälja KMIN-017 5 geoloogilise ploki
lubjakivi kõvaduse määramiseks
Eksperthinnang vanade kaevanduskäikude ohtude kohta
Estonia kaevanduse ja Narva karjääri veekõrvalduse optimeerimine
Estonia kaevanduse lõhketööde mõjutegurite mõõtmine
Estonia kaevanduse rikastusvabriku arvutusmudeli koostamine
European Explosives Network
Fosforiidi ja põlevkivi allmaa-kaevandamise võimalus Rakvere fosforiidilevila ja Eesti
põlevkivimaardla kattumusalal
Geoloogilise ja kaevandamiste mudeli koostamine Kiviõli kaevanduse ja poolkoksi
ladestu alal
Hinnang Aidu, Ojamaa ja Uus-Kiviõli kaevanduse rajamiseks
Ida-Virumaa põlevkivikaevandamisalade ruumilise planeeringu hinnang
Jõhvi Viru Üksikjalaväepataljoni territooriumi geoloogiline ehitus ning mäetöödega
mõjutatud alad
Jõhvi, Toila ja Mäetaguse valla ühise energiasäästliku arengu kavandamine
Kaevandamisjäätmete haldamine
Kaevandamisloa taotlus Ojamaa kaeveväljale. Ojamaa kaevanduse rajamise arengukava
Kaevanduste täitmise alased uuringud
Kasutamissuundadele vastava põlevkivi varu hindamise kriteeriumide loomine ja koguse
hindamine vastavalt arenevale kütuse ja energiamajandusele, ressursi pikaajaline
planeerimine
Kasutustehnoloogiale vastava optimaalse koostisega põlevkivi tootmise tehnoloogilised
võimalused ning majandusliku otstarbekuse analüüs
Keskkonnasäästlike kaevandamistehnoloogiate arengute kirjeldus
Keskkonnasäästliku freeskombainkaevandamise tehnoloogia arendamise põhiprojekti
taotlusmaterjalide ettevalmistamine
Kivimi raimamine ja rikastamise valikmeetoditega
Kivimite tugevusomaduste määramise ekspressmeetodi väljatöötamine põlevkivi ja
lubjakivi kaevandamisel
Kohtla-Järve Järveküla tee 50 kinnistu maapinna kaardi sidumine Kukruse kaevanduse
mäetööde ja ehitiste vundamentide plaaniga
Kohtla-Järve Järveküla tee 50 kinnistu maapinna püsivushinnang
Kohtla-Järve linnast Ahtmesse ehitatava soojustrassi all olevate kaevanduste plaanid
Kohtla-Järvel tööstusjäätmete ja poolkoksi stabiilsuse analüüs
Maavarade kaevandamise mõju keskkonnale
MIN-NOVATION. Mining and Mineral Processing Innovation Network
Mäendusliku tarkvaraga modellerimissüsteemi rakenduslahenduste loomine
Ojamaa kaevanduse kaubapõlevkivi kvaliteedijuhtimise auditi koostamine
Ojamaa kaevanduse põlevkivi varu suurendamise võimaluste uuring
Pesemise mõju täitematerjali kvaliteedile
Physical, mechanical parameters of the rock
Physical-mechanical parameters of the rock report
Planeeritava kaevandamise eskiislahenduse projekteerimistööd
Põlevkivi altkaevandatud alade stabiilsuse hindamine
Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine
Põlevkivi kaevandamise analüüs
Põlevkivi kaevandamise AS-i ettevõtete tööst tulenevate hüdrogeoloogiliste muutuste
prognoosi koostamine
Põlevkivi kaevandamise tehnoloogiate keskkonnamõju prognoos 2016-2030
Põlevkivi kvaliteeditunnuste määramine AS-s Eesti Põlevkivi ja AS-s Narva
Elektrijaamad
Põlevkivi ressurss
Põlevkivikadude vähendamine
Põlevkivikasutuse jätkusuutlikkuse tagamiseks põlevkivi kasutamissuundade määramine
ja varu hindamine uute kriteeriumide alusel
Põlevkivikvaliteedijuhtimise süsteemi loomine
Põlevkivivaru ümberhindamine Eesti põlevkivimaardla Eesti Energia Kaevanduste ASile
kuuluvate mäeeraldiste kaeveväljadel.
Rikastusvabrikute maksumuse eelhinnang
Selisoo ja teiste märgalade alt põlevkivi kaevandamise tehnoloogiliste võimaluste
väljatöötamine
Suletud kaevanduste mõju
Süsihappegaasi heitkoguste mineraalse sidumise ja geoloogilise ladustamise võimaluste
hindamine tehnoloogiliselt, geoloogiliselt ja toksikoloogiliselt.
Tallinn-Narva maantee Kukruse-Jõhvi teelõigu rekonstrueerimise tehnilise projekti
keskkonna konsultatsioon
Taotluse ettevalmistamine Energiatehnoloogia programmile koostöös AS Eesti
Põlevkiviga teemal 'Kambriploki püsivus põlevkivi kaevandustes'
Taotluse ettevalmistamine Euroopa Söe ja Terase Uurimisfondi uurimisprojektiks.
Põlevkivituha ja aheraine segust valmistatud täitematerjaliga kaevanduste täitmise
katsetööd seoses CO2 vähendamise nõuetega
Teadusabi AS Eesti Põlevkivi kaevandamistehnoloogia arendamisel
Teostatavus-ja tasuvusuuringu koostamine ja läbiviimine põlevkivi kaevanduse ja
põlevkivitöötlemise tehase rajamiseks Jordaanias
Tuulutuse optimeerimine allmaakaevandamisel
Ubja põlevkivikarjääri korrastamisprojekt
Vironia Keskuse laienduse püsivushinnang
Viru jalaväepataljoni altkaevandatud maa-ala eksperthinnang
Töö on seotud uuringuga ETP AR12007 nr. 3.2.0501.11-0025 „Põlevkivi kadudeta ja
keskkonnasäästlik kaevandamine“ – mi.ttu.ee/etp; VIR491 – MIN – NOVATION :
Kaevandamise ja kaevandamisjääkide / jäätmete uuringud Eestis ja Läänemere
piirkonnas; B36 - Kivimi raimamine ja rikastamise valikmeetoditega -
mi.ttu.ee/rikastamine.
Viited
1. Bartis JT., LaTourrette T., Dixon L., Peterson DJ. (2005). Oil shale development
in the United States: Prospects and policy isuses. Rand Corporation
2. Eesti Energia Kaevanduste põlevkivivarude hindamine õlivaruna. Mäeinstituut.
2012, http://mi.ttu.ee/projektid/238/
3. Karu, V.; Anepaio, A. (2008). Kivimi tugevusomaduste määramine mobiilsete
katseseadmetega. Valgma, I. (Toim.). Killustiku kaevandamine ja kasutamine (40
- 45).Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut
4. Karu, V.; Rahe, T.; Saarnak, M.; Lüütre, E. (2013). Selective crushing methods
for oil shale mining with crushing buckets. International Oil Shale Symposium
Tallinn, Estonia, 10.-13.06.2013 (59 - 60). Tallinn: Enefit
5. Kivimi tugevusomaduste määramine ja analüüs. Mäeinstituut. 2011
6. Kivimite füüsikalis-mehaaniliste parameetrite määramine. Mäeinstituut. 2011
7. Koitmets, K.; Reinsalu, E.; Valgma, I (2003). Precision of oil shale energy rating
and oil shale resources. Oil Shale, 20(1), 15 - 24.
8. Luik, H.; Luik, L.; Johannes, I.; et al. (2014). Upgrading of Estonian shale oil
heavy residuum bituminous fraction by catalytic hydroconversion. FUEL
PROCESSING TECHNOLOGY. DOI: 10.1016/j.fuproc.2014.02.018
9. Mäeinstituudi projektid. mi.ttu.ee/projektid Mäeinstituut. 2014
10. Ojamaa kaevanduse kaubapõlevkivi kvaliteedijuhtimise auditi koostamine.
Mäeinstituut. 2013
11. Ojamaa kaevanduse põlevkivi varu suurendamise võimaluste uuring.
Mäeinstituut. 2013, http://mi.ttu.ee/projektid/576/
12. Orru, M.; Väizene, V.; Pastarus, J.-R.; Sõstra, Y.; Valgma, I. (2013). Possibilities
of oil shale mining under the Selisoo mire of the Estonia oil shale deposit.
Environmental Earth Sciences.
13. Pastarus, J.-R.; Otsmaa, M.; Shommet, J.; Pototski, A.; Kuusik, R. (2012).
Improvement of current mining technology in Estonian oil shale mines.
Nikolajev, N., Daskalov, P., Lossifov, D., Kolev, K., Ivanov, V., Dedalyanova,
K., Georgiev, K. (Toim.). Proceeding of the V-th International Geomechanics
Conference (275 - 279). Varna, Bulgaria: Scientific and Technical Union of
Mining, Geology and Metallurgy
14. Põlevkivivaru ümberhindamine Eesti põlevkivimaardla Eesti Energia
Kaevanduste ASile kuuluvate mäeeraldiste kaeveväljadel. Mäeinstituut. 2013,
http://mi.ttu.ee/projektid/243/
15. Sakhrieh, A.; Hamdan, M. (2012). A Study on the Jordanian Oil Shale Resources
and Utilization. PROCEEDINGS OF THE SIXTH GLOBAL CONFERENCE
ON POWER CONTROL AND OPTIMIZATION. AIP Conference Proceedings.
DOI: 10.1063/1.4768979
16. Sõstra, Ü. (2013). Eesti aluspõhja tektooniliste uuringute rakenduslik olemus. In:
XXI Aprillikonverentsi "Rakendusgeoloogilistest uuringutest Eestis - olevik ja
tulevik" teesid: Rakendusgeoloogilistest uuringutest Eestis - olevik ja tulevik,
Tallinn. 5.04.2013.a. (Toim.) Suuroja, K.; Põldvere, A.. Tallinn: Eesti
Geoloogiakeskus, 2013, 55 - 58.
17. Sõstra, Ü. (2014). Eesti tektoonilise ehituse põhijooni. In: XXII
Aprillikonverentsi "Geoloogialt ühiskonnale" teesid: XXII Aprillikonverents
"Geoloogialt ühiskonnale", Tallinn, 4.04.2014.a. (Toim.) Suuroja, K.; Põldvere,
A.. Tallinn: OÜ Eesti Geoloogiakeskus, 2014, 40 - 43.
18. Valgma, I.; Väizene, V.; Orru, M.; Vendla, S.; Ljaš, J.; Pensa, M.; Karu, V.
(2014). Influence of oil shale mining on the environment in Estonia. In: Resources
and energy saving: (Toim.) I. Valgma. Tallinn: Mäeinstituut, 2014.
19. Varu ümberhindamine Eesti põlevkivimaardla Eesti Energia Kaevanduste ASile
kuuluvate mäeeraldiste kaeveväljadel. Mäeinstituut. 2015
20. Väizene, V. (2012). Põlevkivi kaevandamise võimalikkusest märgalade alt.
Valgma, I.; Väizene, V.; Kolats, M.; Karu, V. (Toim.). Kaevandamine ja
keskkond (108 - 113). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut
21. Väizene, V.; Anepaio, A. (2013). Kiirkatsed punktkoormustestiga aitavad hinnata
Jordaania põlevkivi. Inseneeria, 6 (54), 36 - 36.
22. Väizene, V.; Valgma, I.; Reinsalu, E.; Roots, R. (2014). Analyses of Estonian oil
shale resources. . In: Resources and energy saving: (Toim.) I. Valgma. Tallinn:
Mäeinstituut, 2014.
Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud.pdf
