Veeseire artiklid

Valik veega seotud artikleid:

Artiklid

Dolokivi vee seest kaevandamine
Eesti artiklid
Eestikeelsed artiklid
Fosforiidi kaevandamise tehnoloogiad
Hämmastavad augud ja ökogigandid
Ingliskeelsed artiklid
Jalge all
Kaardistamine ja mäetööde plaanid
Kaevandamine ja keskkond
Kaevandamise mõju põhjavee tasemele
Kaevandatud alade kasutamine
Kaeveõõnte täitmine
Kust ja kuidas kaevandada?
Loodusblogi lingikogu
Maardu fosforiidilevila põhjavee kvaliteet
Maardu vee dünaamika
Maardu vee kvaliteet
Mäendus
Põlevkivi kaevandamise tehnoloogiate keskkonnamõju
Põlevkivi kaevandamisest tulenevate hüdrogeoloogiliste muutuste prognoos
Ruumimudelid mäenduses
Ubja põlevkivikarjääri ärastusvee päritolu
Vajumisalade kaardistamine
Varingud
Veeseire
Vesi allmaarajatistes

Ettekanded

Maa-alune maailm
Mäendus
Põlevkivi kaevandamise mõju Ida-Virumaa asumite kujunemisele

Papers

An evaluation of technological overburden thickness
Analysis of water removal parameters in mining sites
Computational groundwater monitoring and management system
Detection of Mine Collapses with Seismic Methods
Digitizing Mining Plans
Environmental impact of mining
Estonian oil shale resources calculated by GIS method
Explosives Handling
Geotechnical Processes and Soil-Water Movement with Transport of Pollutants
Influence of water discharging
Interpolation Techniques For Reserve Calculations
Low depth mining in Estonian oil shale deposit-Abbau von Ölschiefer in Estland
Map of oil shale mining history in Estonia I
Map of oil shale mining history in Estonia II
Mapping potential areas of ground subsidence in mining
Mine water and dewatering
Mine water as a potential source of energy
Mining Conditions for the Cement Industry
Mining influence on the environment
Mining influence on the water regime
Oil shale mining in Estonia and Russia
Oil Shale reserve calculations
Papers
Possibilities of mining under the mire
Post-stripping processes and the landscape of mined areas
Potential of underground minewater
Scholar
Sustainable phosphate rock mining
Technogenic water in closed mines
The future of oil shale mining
The impact of infiltration dam
The origin and amounts of removal water
Underwater blasting experiments
Usage of underground minewater
Vegetation restoration on opencast oil shale mines
Water Quality in Maardu Phosphate Rock Mining Area

Ubja põlevkivikarjääri ärastusvee päritolu ja koguse määramine

Dolokivi vee seest kaevandamine ja lõhkamine

Veeseire

Artikkel: Veeseire

pH

Maardu kaevandamisala vee kvaliteet

Vesi allmaarajatistes

txt: VESI ALLMAARAJATISTES
Margit Kolats, Ingo Valgma

Sissejuhatus
Allmaarajatised on allmaaehitised või allmaakaeveõõned, mis on rajatud e. läbindatud maapõue
ning mida katab looduslik kattekivim [1, 8]. Allmaarajatisteks loetakse näiteks tunnelid, punkrid,
kaevud ja teised kaevanduste kaeveõõned nagu šaht, šurf, stoll, kamber jt [9]. Eestisse on rajatud
Võrumaal kaks Piusa liivakaevandust, Tartumaal Aruküla liivakaevandus, Harjumaal Maardu ja
Ülgase fosforiidikaevandused, Ida- ja Lääne Virumaal on 14 põlevkivikaevandust (Kukruse, Kohtla,
Käva, Käva 2, Sompa, Ahtme, Tammiku, Estonia, Viru, Ubja, Ojamaa, Kaevandus nr.2, Kaevandus
nr.4), Ida-Virumaal Sillamäel on kaks uraanikaevandust. Laskemoonaladusid, punkreid ja
tunneleid on rajatud üle Eesti, kuid rohkem asub neid mereäärsetel aladel seoses sõjategevusega
1900. aastate alguses (Joonis 7-1).

Joonis 7-1 Allmaarajatised Eestis
See, et vesi allmaarajatistesse ja looduslikesse koobastesse koguneb, on loomulik ja erinevalt
allmaarajatistest ongi enamus koopaid vee voolamise tagajärjel tekkinud. Samas on enamuse
allmaarajatiste puhul siiski oluline, et need oleksid kuivad. Vaid mõnel juhul (näiteks
allmaahüdroelektrijaama, kanalisatsioonikollektorite jms) on vaja, et allmaarajatises oleks vesi, kuid
sedagi ajutiselt, hooldustöödeks tuleb vesi eemaldada. Enamus Eesti allmaarajatisi ei ole enam
kasutuses ja uusi ei ole veel rajatud. Seega saab rääkida enamuses hüljatud või suletud rajatiste
olukorrast. Samuti on kaevandustega3
.

Tuleb toonitada, et maa-alune rajatis ja kaeveõõs ei ole sama mis allmaarajatis. Maa- ja tee-alusel
kaeveõõnel on tehislagi ja tihti ka tehisseinad ja põrand. Nii kujuneb maa-alustes kaeveõõntes tihti
erinev olukord ja seda käesolev artikkel ei kirjelda (Joonis 7-2).


3
Kaevandus on tehnilises mäenduskeeles allmaakaevandus. Tehnilises mõttes on maa peal
paiknev kaevandamiskoht karjäär.

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-2 Maardu maa-alune (tee-alune) tunnel, mis on vett poolenisti täis olnud selle
ehitamise alustamisest alates
Ühest küljest on vee paiknemine allmaakaeveõõntes hea, kuna see takistab sinna sisenemist ja
hoiab ära inimeste minemise ohtlikku, varisevasse ruumi. Kuna Eestis on tegemist lauskmaa ja
kihtmaardlatega, siis ei ole meil korrustega, e. sügavustesse suunduvaid allmaakäike ja Sanctumi
filmiga analoogseid olukordi ei teki (Joonis 7-3).

Joonis 7-3 Vesi koobastes [11]
Kaitserajatised
Suur osa Eestisse rajatud kaitserajatisi jäi lõpuni tegemata ning need jäeti maha või hävitati. 20.
sajandi alguses haaras poliitilisest pingetest vaevatud Euroopat enneolematu võidurelvastumise
laine. Kõikjal ehitati sõjatehaseid, sadamaid, teid ja kindlusehitisi. Esimese Maailmasõja eel ja ajal
rajati Vene tsaariimpeeriumi poolt hiiglaslik mere- ja rannakaitsesüsteem, mis paiknes Soome lahe
mõlemal kaldal. Esialgne projekt nägi ette kaevata tunnellaod, kas Lasnamäe paekaldasse
Kadrioru ja Varsaallika vahele, Nõmmele Mustamäe järsakusse või Viimsi pealava alla. Esimesed
neli proovitunnelit pikkusega 30 m raiuti Lasnamäe paekaldasse praeguse Purde tee tõusu ja
Maarjamäe vahel. Mingil põhjusel seal tööd ei jätkunud ja seiskusid. Pärast prooviladude rajamist
alustati kesklaotunneleid rajama paekaldasse Kadaka küla ja Tabasalu vahele. Umbes 10-meetrise
paekihi alla lõhati U-kujulised tunnelid kõrgusega 7 m, põrandalaiusega 9 m ja pikkusega 200 m
(Joonis 7-4). Tunneli väljapääsud on teineteisest 50 m kaugusel. Igas tunnelis pidi olema kaks
kõrvuti vagonetiteed. Lamedat gooti võlvi meenutavate lagede-seinte 0,9 m. paksust kivivooderdist
pidi niisketest kihtidest eraldama plekkisolatsioon. Kivivooderdis pidi kaetama betoonkihiga.
Transpordiks rajati eraldi raudteeharu, mis Rahumäe kalmistu lähistel ühines sõjasadama suunas
kulgeva kindlusraudteeliiniga. Tunneliehituse projektis oli ette nähtud 33-39 U-tunnelit, aga rajati
ainult 6 tunnelit. 1916. a. alustati klindiesise puhastamist eemaldades puud-põõsad ja varisenud
paas. Põhilised ehitustööd algasid 1917. a. varakevadel. Tunnelid tähistati numbritega loetuna
Kadaka tee poolt. 1917 aasta keskel jäeti töö objektil pooleli raha puuduse tõttu. Tunnelitel 1-3 oli
vooderdis seintel-lagedel enam-vähem olemas, ent põrandad olid viimistlemata. Tunnelis 4 oli
tehtud ainult toortööd, vooderdamiseni polnud jõutud. Tunnelid 5 ja 6 seisid algjärgus ehk polnud
lõhatud kogu sügavuses. Pärast teist maailmasõda ehitati kahele tunnelile 1 ja 2 ette betoonist
kaarjate külgkoridoridega tuumavarjendi sissepääsehitised [3, 6].

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-4 Maailmasõja-aegse Peeter Suure Merekindluste maapoolsete kindlustuste
joonised (Arhivaal ERA.642.1.336)
Tänapäeval on tunnelite ümbrus tugevalt võsastunud ja prahti täis. Tunnelite sissepääsude ees on
varemetes paekivist laotud abi- ja laohooned. Hoonete ümber on nendega samakõrgused vallid.
Tunnelite sissepääsude ees on tiikide rida, milles on rohekas reostunud vesi (Joonis 7-10). Tunnel
1 mõlemal suudmel on hästi säilinud betoonist kaarjate külgkoridoridega varjendid. Tunneli
põrandas on näha keskel raudteerööpa süvendeid. Tunnelis pole vett. Tunneli suudmete ümber on
astang varisenud. Tunnel 2 esimene suue on viimistlemata ja on näha laotud võlvi, millest on juba
mõned kiviplokid välja poole surutud. Põrand, seinad ja lagi on viimistlemata. Tunneli põrandat
katab enamus aega vesi (Joonis 7-9). Umbes 100 m suudmest on toimunud varing ning
edasiminek on takistatud. Tunnel 2 teine suue on kinni varisenud. Tunnel 3 mõlemal suudmel on
hästi säilinud betoonist kaarjate külgkoridoridega varjendid. Tunnelis pole vett. Tunnel 4 mõlema
suudme esised on varisenud ja tunnelisse on tekkinud neli maa peale ulatuvat varinguauku.
Tunnelis pole vett. Kui eelnevate tunnelite kattekivimite paksus oli 10-15 m, siis selle tunneli
suudmete juures on see ainult 3-5 m. Tunneli 5 mõlemad suudmed on varisenud. Kattekivimite
paksus on 6-10 m paksune. Tunnelis pole vett. Tunnelit 6 kumbagi suuet pole enam näha, need on
arvatavasti kinni varisenud. Tunnelite uurimiseks mõõdistati Mäeinstituudi uuringute raames,
digitaliseeriti ja modelleeriti tunneleid ja varinguid nii makettide kui digitaalmudelitena (Joonis 7-5).

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-5 Astangu U-tunneli makett
Vesi
Allmaarajatistes kogunev vesi on kas pinna-, pinnase- või põhjavesi. Põhjavesi tungib nendesse
allmaarajatistesse, mis ulatuvad allapoole põhjavee taset. Pinnasevesi liigub allmaarajatistesse
kas avade, lõhede või vettjuhtiva kivimi kaudu. Enamuses ligipääsetavatest kaeveõõntest on
olmejäätmed või ka rajatise sisemusest, toestusest või konstruktsioonist pärinev materjal. Kuna
paljuski vesi seisab, siis on see seetõttu reostunud. Vesi on veidi happeline ja roiskunud. Samas
on vee temperatuur allmaakaeveõõnele ja maapõuele kohaselt vaid 5-8 C° ja seega ei ole
hapendumise protsess aktiivne. On ka mitmeid kohti, kus vesi on läbipaistev, puhas ja lubjakivi
sees kas neutraalne või nõrgalt aluseline.
Kohtades, kus põhjavee või pinnavee tase paikneb allpool rajatise põhja, sõltub vee kogunemine
õõnde ka drenaažist e. vee ärajuhtimisvõimalusest. Nii on näha, et 1930. aastal oli Astangu
betoontunnelis vesi. (Joonis 7-6) Praegu, pärast Nõukogude armee tegutsemist selles rajatises ja
vee ärajuhtimissüsteemi rajamist ei ole seal vett. Kaeveõõs on olnud viimased aastakümned
praktiliselt kuiv ja püsiv (Joonis 7-7, Joonis 7-8).

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-6 1930. aastatel oli Astangu betoontunnelis vesi [63]

Joonis 7-7 Kuiv betoontunnel 2011. aastal

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-8 Kuiv betoontunnel 2011. aastal

Joonis 7-9 Astangu lubjakivivõlviga vesine tunnel

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-10 Klindiesiste kanalite vesi
Humala allmaarajatiste süsteem rajati 20. sajandi algul ning neid oli ilmselt kaks ehk süsteemid 1 ja
3 olid siis ühendatud ja süsteem 2 oli eraldi. Käikude kinniajamise tõttu on hiljemalt 1960ndate
algusest peale olnud Humalas kolm süsteemi ehk 1 ja 3 pole ühenduses seega on teada Humalas
kolm suurt allmaakäikude süsteemi. Süsteemid on tähistatud numbritega 1, 2 ja 3, iga süsteem
koosneb pikast tunnelist. 1 tunnel on pikkusega 340m, 2 tunnelit on pikkusega 660m ja kolmas
tunnel on pikkusega 340m ning iga tunneli alguses on betoonist varjendid mille pikkuseks on 80m.
Varjendis on ruumide laius ja kõrgus vahemikus 3-4m. Lisaks kolmele süsteemile on Humalas üks
väiksem eraldi asuv betoonvarjend pikkusega 12 m. Maa-aluste käikude kogupikkus Humalas on
ca 1340 m, millest 630m käike on läbitavad. Käikudes on vesi ja veetud prügi [4]. Kolmanda tunneli
juures oleva varjendi ümbrusesse on toodud prügi. Tunnelis on näha paaris kohas vees vedelevat
prügi kuigi vesi on selge ja puhas (Joonis 7-11, Joonis 7-12).

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-11 Humala kolmanda tunneli varjendi ümbrus

Joonis 7-12 Vesi Humala kolmandas tunnelis

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-13 Vesi Vääna-Posti käigus
Kaevandused
Käesoleva artikli kontekstis on kaevanduste kaeveõõned samasugused allmaarajatised nagu
kirjeldatud kaitserajatisedki. Vesi siseneb, voolab ja väljub samuti ja samasugused on ka
probleemid. Peamine erinevus on siiski see, et allmaarajatis on rajatud mingiks pikemaajaliseks
otstarbeks ja/või inimeste viibimiseks seal. Seetõttu on allmaarajatis püütud rajada kuivale
kõrgusele ilma vajaduseta sundveekõrvalduseks. Kaevanduse kaevõõs on rajatud siiski maavara
sisse, maavara väljamiseks ja vaid ajutiseks kasutamiseks. Nii on see koristuskaeveõõntega.
Magistraal-, teenindus-, tuulutus-, veekõrvaldus-, pääste- jm kaeveõõned on rajatud siiski ka
väljapoole maavara lasukohta ja on suure tõenäosusega alles siiani ja ligipääsetavad inimestele.
Näitena võib tuua mitmeid artikli alguses loetletud kaevandusi. Nii näiteks voolab Maardu
fosforiidikaevanduse strekist mudavett tranšeesse ja madala veetaseme korral on sinna
kaeveõõnde võimalik siseneda, mis on äärmiselt varisemis- ja uppumisohtlik (Joonis 7-14, Joonis
7-15).

Joonis 7-14 Maardu fosforiidikarjääri tranšeed kuhu vesi siseneb kaevanduse strekist

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-15 Maardu fosforiidikaevanduse streki suue
Piusa kaevanduste käigustik on veelgi parem näide varisemisohu tõttu, kuigi sealgi, kuivas
kohas pääseb vihma ja pinnavesi kambriteni ja õõnestab tervikuid. Vesi on olulisim Piusa
kaevanduste käikude ohtlikkuse põhjustaja, kuigi käigud on sisuliselt kuivad (Joonis 7-16, Joonis
7-17).

KAEVANDAMINE JA VESI


Joonis 7-16 Muuseumikoopana kasutatavas Piusa klaasiliivakaevanduses voolav vihmavesi

Joonis 7-17 Piusa liivakaevanduse vee, jää, tuule ja mäerõhu koosmõjul õgvendatud
tervikud
Põlevkivikaevanduste olukord sarnaneb osaliselt eelnimetatutega, osaliselt on aga erinev, kuna
käigud paiknevad allpool põhjavee taset ja on mittetöötavates kaevandustes täidetud veega.
Põhjapoolsed, e. kõrgemal lasuvat põlevkivi kaevandanud kaevandused on kuivad, e. sinna ei
ulatu põhjavesi, vaid kohati pinna- ja pinnasevesi. Kuna sel juhul on käigud maapinna lähedal, siis
jõuab mõnda kohta ka külmumis- ja sulamistsükkel, mis lõhub nii lae-, kui tervikute kivimit. Kukruse



kaevanduse strekkide põhjas on veekihi paksus 0 kuni 10 cm, mis on pärit sademetest (Joonis
7-18). Vesi on põlevkivimudane ja kaeveõõne laest tilgub vett [10].

Joonis 7-18 Kukruse põlevkivikaevanduse põhjapoolne kaeveõõs
Kaevanduste veekõrvaldusstollid töötavad kogu maailmas dreenidena. Nii ka meil Ubja
kaevanduses, kogudes läbi õhukese kattekivimi sademevett, põhjavett ja reovett, juhtides selle
väljavoolustolli kaudu vooluveekogusse. Sellise vee sulfaatsus on suhteliselt kõrge (Joonis 7-19).

KAEVANDAMINE JA VESI

Joonis 7-19 Vee väljavool Ubja põlevkivikaevanduse veekõrvaldusstollist
Kiviõli põlevkivikaevanduse püstšahti ja kaevanduse hoovi kaeveõõntes on üks tüüpilistest
juhtumitest, kus vesi koguneb betoneeritud kaeveõõne põhja (Joonis 7-20). Selle taga aga jätkub
sügavuse suunas kuiv šaht. Selline olukord on mitmetes korruselistes kaevandustes ja rajatistes.

Joonis 7-20 Kiviõli põlevkivikaevanduse šahtiõu
Vesi mõjub kahjustavalt nii looduslikule kivile, tehiskivile kui ka ehitiste sideainetele muutes neid
nõrgemaks. Vees sisalduvad lisaaineid nagu süsinikdioksiid, vääveldioksiid, väävelhapped ja

KAEVANDAMINE JA VESI


lahustunud soolad, võivad aeglaselt lahustada sideainet, mis annab võimaluse ka teistel
kahjustustetekitajatel pinda mõjutada. Lisaks veele mõjutab ehitiste olukorda temperatuuri
muutumine. Kivimid koosnevad erinevatest mineraalsetest ainetest, mis temperatuurimuutuste tõttu
paisuvad ja tõmbuvad kokku erinevalt. Paisumine ja kokkutõmbumine tekitab materjalis pingeid,
mille tagajärjel tekivad mikropraod. Mikropragudesse koguneb vesi, mis jäätudes suurendab oma
mahtu [2].
Üle Eesti on rajatud allmaarajatisi, milles on vesi sees, kuna need on rajatud allapoole põhjavee
taset või maapinna lähedale, kus jookseb kaeveõõntesse sisse pinnavesi. Enamus
allmaarajatistest on ohtlikud ja reostunud.

Viited
1. Maapõuetühjuse arukas kasutamine. In XIX aprillikonverentsi „Eesti
mere- ja maapõu ning nende arukas kasutamine. (Toim) Suuroja, K. Tallinn: Eesti
Geoloogiakeskus, 2011
2. TT Tarmatrade - http://www.tarmatrade.ee/tooted.php?cat=24 – 20.03.2011
3. Valgma, I. (2010).
Peeter Suure Merekindluse laskemoonalaod teadus- ja õppekeskuse muuseumi projekti
ettevalmistamine. Mäeinstituut.
4. Masing, M.; Lutsar, L. 2008. Nahkhiirte talvituspaikade inventuur Humalas veebruaris

2008. Sicista Arenduskeskus. Tartu. 1. osa (tekst ja joonised 1-14): 21 lk. (Masing-
Lutsar2008-0320-Humala1.pdf)

6. Gustavson. H. 1993. Merekindlused Eestis 1913-1940. Tallinn „Olion“
7. Heinsalu. Ü. 1987. Eesti NSV koopad. Tallinna „Valgus“
8. Mäeõpik - http://mi.ttu.ee/opik/ - 20.03.2011. Mäeinstituut
9. Maa-aluse maailma saladused - http://mi.ttu.ee/all - 20.03.2011. Mäeinstituut
10. Kolats, M., Valgma, I. 2010. Täitmatu kaevandus. Aprillikonverentsi teesid. (Toim) Suuroja,
K. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2010
11. Sanctum. Mängufilm. (2011). Austraalia

Water Quality in Maardu Phosphate Rock Mining Area in Estonia

Paper: Water Quality in Maardu Phosphate Rock Mining  Area in Estonia

Papers

Nature and water related publications

Paper:

• An evaluation of technological overburden thickness
• Analysis of water removal parameters in mining sites
• Computational groundwater monitoring and management system
• Detection of Mine Collapses with Seismic Methods
• Digitizing Mining Plans
• Environmental impact of mining
• Explosives Handling
• Geotechnical Processes and Soil-Water Movement with Transport of Pollutants
• Influence of water discharging
• Interpolation Techniques For Reserve Calculations
• Mine water and dewatering
• Mine water as a potential source of energy
• Mining Conditions for the Cement Industry
• Mining influence on the environment
• Mining influence on the water regime
• Oil Shale reserve calculations
• Papers
• Possibilities of mining under the mire
• Potential of underground minewater
• Scholar
• Sustainable phosphate rock mining
• Technogenic water in closed mines
• The future of oil shale mining
• The impact of infiltration dam
• The origin and amounts of removal water
• Underwater blasting experiments
• Usage of underground minewater
• Water Quality in Maardu Phosphate Rock Mining Area

Water Quality in Maardu Phosphate Rock Mining Area in Estonia

The impact of infiltration dam on the groundwater regime in the Kurtna landscape reserve area


Influence of water discharging on water balance and quality in the Toolse river in Ubja oil shale mining region


Potential of underground minewater in Estonian oil shale mining region


Underwater blasting experiments in Estonia


Mining influence to the water regime in Kunda region

Geotechnical Processes and Soil-Water Movement with Transport of Pollutants in the Estonian Oil Shale Mining Area
The future of oil shale mining related to the mining and hydrogeological conditions in the Estonian deposit

Artikkel: Inertsed täitematerjalid

Inertsed täitematerjalid J.-R. Pastarus, I. Valgma, V. Väizene Eesti põlevkivikaevandustes kasutatakse sammastervikutega ja puur-lõhketöödega kamberkaevandamise tehnoloogiat. Tehnoloogia on efektiivne, kuid seda iseloomustatakse küllaltki suurte kadudega tervikutes (kuni 30% sügavusel 60 m). Kui kaevandamissügavus suureneb 60 m kuni 80 m, siis kaod suurenevad 40%-ni [3, 4]. Kadude vähendamiseks on otstarbekas kasutada täitmise tehnoloogiat [8, 12, 13, 14, 23]. Täitmist on otstarbekas kasutada ka muude keskkonna- ja sotsiaalsete riskide vähendamiseks, näiteks märgalade alt kaevandamiseks [20]. Traditsiooniliste täitesegude kasutamisel ei ole hoolikalt valitud sideaineid ja täitematerjali, mis halvendab täitesegu kvaliteeti. Tänapäeval on laias maailmas kasutusel pastakujulised täitesegud, mis annavad teatavaid eeliseid võrreldes traditsiooniliste täitesegudega [1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 15]: 1. Ei vaja sideaineid [21] 2. Kiirem kivistumise aeg ja paremad mehaanilised parameetrid [22] 3. Ei leostu kahjulikke aineid Pastakujuliste täitesegude kasutamine eeldab täitematerjali osakeste hoolikat valikut, mis garanteerib täitesegu transpordi täitetorus väikese veesisalduse korral (10...30%) ja suurendab täitemassiivi tugevust [6, 9, 10,11]. Põhilised inertse täitematerjali parameetrid on esitatud alljärgnevalt. Ühtlikkustegur näitab, kui hästi on killustik sorteeritud (ühesugune terade läbimõõt). Arvutused viiakse läbi lõimise alusel (Joonis 16-1). Sel juhul ei ummista pasta torusid ja annab paremad täitemassiivi/terviku parameetrid – lühem kivistumise aeg ja paremad mehaanilised parameetrid, ei eraldu vett massiivist, ei vaja lisaks tsementeerivaid materjale. Mäendus. Mäeinstituut 2014 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 144 Joonis 16-1 Killustiku 16/32 lõimis Plaatsustegur näitab terade protsenti, mille väiksem mõõde on 0,6 selle keskmisest mõõtmest. See on üheks faktoriks, mis määrab betooni tugevuse, ka pikaajalise tugevuse. Veeimavus näitab, palju vett imendub kivimisse. Arvestatakse betoonisegude projekteerimisel (määrab vajaliku vee mahu). Purunemiskindlus LA katsel näitab kivimi vastupidavust purunemisele – kui kergesti või raskesti ta on purustatav. Sõltub raimamise ja rikastamise tehnoloogiast. On määrava tähtsusega ehituses. Täitesegudes ei ole sel määravat tähtsust. Abrasiivsus näitab, kuidas kivim kulutab tööriista/torusid. Omab suurt tähtsust täitesegu transpordil. Kõik katsed on tehtud vastavalt kehtivatele standarditele (EVS-EN 933-3, EVSN-EN 1097-6, EVSN-EN 1097-2, NF P-18-579, EVS-EN 933-1). Kokkuvõtlik tabel mõõdetud ja soovituslike parameetrite kohta on esitatud Tabel 16-1. Tabel 16-1 Killustiku kui täiematerjali mõõdetud (reaalsed) ja soovituslikud parameetrid Parameeter Mõõdetud Soovituslikud Ühtlikkustegur

Kaardistamine ja mäetööde plaanid

txt: Kaardistamine ja mäetööde plaanid

Artikkel: Põlevkivivaru ümberhindamine alaplokkides

txt: Põlevkivivaru ümberhindamine alaplokkides

Maardu fosforiidilevila tehnogeense põhjavee kvaliteedi uuring

Kaevandamine ja keskkond

Artikkel: Kivimite valikpurustamine

Ingo Valgma: Kivimite valikpurustamine
Kivimite valikpurustamise all mõeldakse kivimite erinevate omaduste tõttu erinevalt purustamist ja purunemist. Peamine purunemist mõjutav tunnus on kivimi survetugevus, mis sõltub kivimi pinnakõvadusest, pragulisusest ja niiskusest. Kivimite purustamiseks on kasutatud ajaloo jooksul mitmeid meetodeid ja kivim puruneb mitmete protsesside käigus [6, 12]. Enamus protsesse on mõjutatud otseselt mäendustingimustest [8, 22, 42]. Järelikult on varukasutus otseselt seotud tehnoloogiliste lahendustega [29, 30, 31, 32, 33, 34]. Lisaks valikpurustamisele on tükisuse ja fraktsioonkoostise mõjutajad muidugi raimamine ja kobestamine [49, 50, 51, 56]. Siiski on enamus valikpurusteid tehtud alles hiljuti. Peamised purustamise meetodid on löök, hõõrumine, lõikamine ja surumine. Valikpurustamise peamised masinad on löökpurusti, trummelpurusti ja võllpurusti. Samuti avaldub valikpurustamise mõju lõikamise ja rebimise operatsioonide käigus. Rebimiseks ja lõikamiseks kasutatakse tükeldit ja võllpurustit. Samas on optimaalse skeemi valik keeruline aga samas olulise mõjuga [3, 35]. Seda nii mõju osas toodangule, kui investeeringu suurusele [20]. Eestis on valikpurustamine aktuaalne nii põlevkivi- kui killustikutööstuses, omades ka riiklikku tähelepanu läbi riikliku energiatehnoloogiate programmi ja rahvusvaheliste uuringute [17, 7, 44]. Tükisus mõjutab enamust kasutusaladest, nii tehnoloogilise, kütte, kui ehitustoormena [9]. Ka kaevandamise käigus tekkinud allmaarajatiste täitmise jaoks täitematerjali valimisel on tükisus oluline nii betoneerimisel kui pumpamisel [10, 14, 15, 43]. Oluliselt on tükisuse problemaatikast mõjutatud kadu kaevandamisel [13]. Tükisus on seotud ka varingutega läbi lõhketööde parameetrite [23, 25, 24, 26]. Ka toodangu kvaliteet on tükisusega otseselt seotud [21, 36, 37, 38, 39, 40, 41]. Praktika näitab, et õigesti valitud valikpurusti võimaldab maavara rikastada [55]. Samas tuleb kaaluda valikväljamise ja ka kõrgselektiivse väljamise võimalusi [54]. Tulevikus muutuvad optimeeritud tehnolahendused olulisemaks kui seni [45, 46, 47, 48, 52, 53, 57]. Kui löökpurusti labasid on vähe, e. tavaliselt kolm, siis kukuvad väikesemõõdulised tükid otse purustist läbi ja suured tükid saavad labadelt löögi (Joonis 1-1 Löök e. rootorpurusti (Pennsylvania Reversible Impactor)). See tagab selle, et väikeseid tükke ei peenendata täiendavalt. Löökpurusteid on kasutatud põlevkivi aherainekillustiku valmistamiseks nii Ahtme kaevanduse, Aidu karjääri kui Estonia kaevanduse aherainest (Joonis 1-2 Aidu põlevkivikarjääri aherainekillustiku valikpurustusskeem, Joonis 1-3 VSI - Püstasetusega löökpurusti (Vertical Shaft Impactor) [4], Joonis 1-4 Püstasetusega löökpurustiga purustatud tükisuurus sõltub rootori pöörlemiskiirusest [4]). Haamerpurusti rootor pöörleb oluliselt kiiremini kui rootorpurustil ja väljalaskeavad on väikesed. Seetõttu saab kivi haamrilt löögi ja seejärel hõõrutakse kive üksteise ning restitalade vastu (Joonis 1-5 Haamerpurusti (Pennsylvania Non-Reversible Hammermill)). Seega kasutatakse haamerpurustit jahvatamiseks. Haamerpurustit nimetatakse tihti ka haamerveskiks. Kahesuunaline haamerveski e. veski, mille rootori pöörlemissuunda saab muuta annab võimaluse kinnikiilumise korral vastassuunas veski tööle panna (Joonis 1-6 Kahesuunaline haamerveski). Kivisöe ja pruunsöe ettevalmistamiseks tolmpõletuskatlale kasutatakse haamerveskit millel on rohkem haamreid (Joonis 1-7 Kivisöe haamerveski). Samuti kasutatakse valikpurustamist killustiku ja keemiatööstuse toorainete ettevalmistamisel [54]. Kui tegemist on mudase või kleepuva materjaliga, siis kasutatakse haamerveski toiturina plaatkonveierit (Joonis 1-8 Plaatkonveiertoituriga haamerveski). Ühe valtsiga valtspurusti Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 11 kasutab purustamiseks lööki, hõõrumist ja survet (Joonis 1-9 Ühe valtsiga valtspurusti). Sel juhul toimib purustamine vaid ühe korra, et hoida energiakulu ja peene materjali kogus väike. Trummelpurusti trummel pöörleb nii aeglaselt, et kivi puruneb vaid kukkumise mõjul (Joonis 1-10 Trummelpurusti (Bradford breaker)). Trummelpurustit iseloomustab madal energia erikulu – 0,25 hj või vähem t/h materjalivoo kohta. Trummel-rootorpurustil on muudetava kiirusega labadega rootor mille pöörlemiskiiruse muutmise abil saab reguleerida peene materjali kogust. Selline rootoriga valikpurustustrummel on eelmisest suurema tootlikkusega ja väiksem [5]. Joonis 1-1 Löök e. rootorpurusti (Pennsylvania Reversible Impactor) [5] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 12 Joonis 1-2 Aidu põlevkivikarjääri aherainekillustiku valikpurustusskeem [18] Joonis 1-3 VSI - Püstasetusega löökpurusti (Vertical Shaft Impactor) [4] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 13 Joonis 1-4 Püstasetusega löökpurustiga purustatud tükisuurus sõltub rootori pöörlemiskiirusest [4] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 14 Joonis 1-5 Haamerpurusti (Pennsylvania Non-Reversible Hammermill) [5] Joonis 1-6 Kahesuunaline haamerveski [5] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 15 Joonis 1-7 Kivisöe haamerveski [5] Joonis 1-8 Plaatkonveiertoituriga haamerveski [5] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 16 Joonis 1-9 Ühe valtsiga valtspurusti [5] Joonis 1-10 Trummelpurusti (Bradford breaker) [5] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 17 Joonis 1-11 Trummel-rootorpurusti (Bradpactor) [5] Valikpurustamise seadme töö põhimõte seisneb selles, et valikpurustamisel puruneb väiksema survetugevusega materjal peenemaks kui suurema survetugevusega materjal ja see langeb läbi sõela, transportöörlindile. Eestis on katsetatud põlevkivi rikastamiseks järgnevaid valikpurustamise seadmeid: 1. GDS - 1960. aastal alustati Viivikonna põlevkivikarjääris valikpurusti GDS (ГДС - грохот дробилка селективный ) katsetust. 2. UID - 1967. aastal katsetati Sirgala põlevkivikarjääris valikpurusti UID (УИД - установка избирательного дробления) Laboratoorsete katsete tulemuste põhjal projekteeriti Leningradis projektinstituudis „Giprošaht” valikpurustusseadme projekt. Projektis oli kasutatud USA Badford seadme töö põhimõtet ja laboratoorsete katsete tulemusi. 1958. aastal ehitati Karaganda masinaehitustehases tööstuslik valikpurustusseade GDS valikpurustaja - sõel. Seade pandi kokku Viivikonnas 1959.a. lõpus ja katseid alustati 1960. aastal. Seadme tööpõhimõte seisnes selles, et sõel-purustajas purunes põlevkivi kui väiksema survetugevusega peenemaks kui lubjakivi ja langes läbi sõela, transportöörlindile. Lubjakivi kui kõvem ei purunenud peeneks ja jäi sõela peale, kust juhiti aheraine mäkke. Horisontaalne trummel pandi pöörlema nelja rulliku abil, millele seade toetus. Trumli telje keskel oli haamritega varustatud pöörlev võll, mille ülesanne oli haamri löökidega purustada trumlis haamrite ette kukkuvat põlevkivi peeneks. Pöörlevasse trumlisse juhitud kaevis tõsteti riiulitega üles, kust see alla kukkus ja purunes vastu all olevaid riiuleid. Põlevkivi kui väiksema survetugevusega purunes peenemaks kui paekivi ja langes läbi sõela põlevkivi vedavale lintkonveierile. Lubjakivi kui kõvem kivim ei purunenud peeneks ja juhiti sõela pealt välja paekivi konveierile. Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 18 Tabel 1-1 Valikpurustustrumliga rikastamise bilanss UID Sirgala põlevkivikarjääris 1967. aastal Sirgala põlevkivikarjääris katsetati valikpurustusseadet UID (УИД - установка избирательного дробления) (Joonis 1-12 Valikpurusti UID väljast, Joonis 1-13 Valikpurustaja UID seest). Nimetatud valikpurusti oli Viivikonnas katsetatud seadme täiendatud variant, milles oli arvesse võetud GDS katsete tulemusi. Joonis 1-12 Valikpurusti UID väljast Produkt Tüki suurus, mm Osakaal, % Kütteväärtus, MJ/kg Niiskus, % Kontsentraat 0...50 26,3 12,3 Välja sõelutud 0...50 49,1 12,3 Kokku kaubakivi 0...50 75,4 12,3 10,1 Lubjakivi 50...300 24,6 5,5 6,4 Rikastamisele antud kaevis 0...600 100 10,6 Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 19 Joonis 1-13 Valikpurustaja UID seest Rikastuskatseid tehti: - karjäärist osaliselt selektiivselt kaevandatud kaevisega, - kaevisega kõik tootsad kihid koos vahekihtidega (lausväljatud kihind). Lisaks rikastusele katsetati ka mitmesuguseid puur-lõhketööde passe. Katsete tulemused: - Kontsentraat: 62,34...71,35%. - Lubjakivi jääk: 28,65...37,66%. - Põlevkivi kütteväärtus: 10,9 ...11,3 MJ/kg. - Lubjakivi jäägi kütteväärtus: 3,8...4,7 MJ/kg. - Kontsentraadi niiskus: 10,0...10,9%. - Lubjakivi jäägi niiskus: 4,4...5,4%. Võllpurusti Võllpurusti on purusti kus pöörlevate võllide küljes olevad hambad lõikavad (rebivad) pehmet materjali. Mäeinstituut osales 2011-2012 aastatel ulatuslikel katsetöödel mis näitasid sellise meetodi kasutatavust selektiivseks põlevkivi-lubjakivi purustamiseks (Joonis 1-17 Võll- Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 20 sõelpurustiga kopp, Joonis 1-18 Võllpurusti purustab algul suure tootlikkusega põlevkivi, Joonis 1-19 Võllpurusti koorib lubjakivitükkide küljest põlevkivi, Joonis 1-20 Kooritud lubjakivi) [44, 2, 1]. Esialgsed fraktsioon- ja sõelanalüüsid näitavad häid tulemusi, e. lubjakivi ja põlevkivi eraldamise võimalus (Joonis 1-21 Võllpurustiga purustatud põlevkivikaevise sõelanalüüs). Tükeldi Tükeldi töötab madalal kiirusel, võtab vähe ruumi ja toodab vähe peenest (Joonis 1-14 Pennsylvania Crusher Mountaineer® Sizer [28]; Joonis 1-15). Pennsylvania Crusher Mountaineer® Sizer purustab kivimit mille survetugevus on kuni 172 Mpa [16]. Joonis 1-14 Pennsylvania Crusher Mountaineer® Sizer [28] Joonis 1-15 Tükeldi tööskeem [28] Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 21 Joonis 1-16 Võllpurusti tööskeem [2] Joonis 1-17 Võll-sõelpurustiga kopp Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 22 Joonis 1-18 Võllpurusti purustab algul suure tootlikkusega põlevkivi Joonis 1-19 Võllpurusti koorib lubjakivitükkide küljest põlevkivi Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 23 Joonis 1-20 Kooritud lubjakivi Joonis 1-21 Võllpurustiga purustatud põlevkivikaevise sõelanalüüs % sõelaavad Kaevise sõelaalune saagis % Sõelapealne põlevkivi Sõelapealne lubjakivi Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 24 Kokkuvõte Osa valikpurustusmasinatest on Eestis juba katsetatud ja need annavad sisuliselt häid tulemusi. Võllpurustite ja tükeldite katsetamine on veel algusjärgus ja on seotud uute lõiketerade materjalidega. Artikkel on seotud järgnevate Mäeinstituudi uuringute ja projektidega: VIR491 - MIN- NOVATION: Kaevandamise ja kaevandamisjääkide/jäätmete uuringud Eestis ja Läänemere piirkonnas, AR12007 - Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine ja DAR8130 – Energia ja geotehnika doktorikool II. Viited: 1. Allu kopad - http://www.aggregatepros.com/AlluScreenerCrusher.html - 12.05.2012 2. Allu kopad - http://www.aggregatepros.com/pdf/AggregatePros_com_Allu_Screener_Crusher.pdf - 12.05.2012 3. Bazzazi, AA; Osanloo, M; Karimi, B, A new fuzzy multi criteria decision making model for open pit mines equipment selection, asia-pacific journal of operational research volume: 28 issue: 3 pages: 279-300 doi: 10.1142/s0217595911003247 published: 2011 4. Crushing and Screening Handbook. Metso Minerals 2006 5. Handbook of Crushing. Pennsylvania Crusher. 2003 6. Heinz-Herbert Cohrs. 500 Years of Earthmoving. KHL Group. 1994 7. Karu, V.; Valgma, I.; Haabu, T.; Robam, K.; Anepaio, A.; Soosalu, H. (2011). Mida teha kaevandatud maavaraga. In: XIX Aprillikonverentsi "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest" teesid: XIX Aprillikonverents "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest", Tallinn 01.04.2011. (Toim.) Suuroja, K.; Kivisilla, J.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011, 47 - 50. 8. Karu, V.; Valgma, V.; Västrik, A. (2007). Multi criterial modelling of oil shale mining fields. Mining and the Environment 2007 (225). Baia Mare: Freiberg TU 9. Kolats, M.; Valgma, I. (2010). Täitmatu kaevandus. In: XVIII aprillikonverentsi “Eesti maapõu ja selle arukas kasutamine” teesid: Eesti Geoloogiakeskuse XVIII aprillikonverents "Eesti maapõu ja selle arukas kasutamine", Tallinn 1. aprillil 2010. (Toim.) Suuroja, K.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2010, 28 - 31. 10. Kolats, M.; Valgma, I. (2011). Vesi allmaarajatistes. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (56 - 69). Tallinn: TTÜ mäeinstituut 11. Mims, C; Ziemerink, C. Unearthing Hidden Opportunity in Mobile Mining Equipment Utilization. E&MJ-ENGINEERING AND MINING JOURNAL Volume: 213 Issue: 3 Pages: 90-91 Published: MAR 2012 12. Mäeõpik - http://mi.ttu.ee/opik/ - Mäeinstituut. 12.05.2012 13. Pastarus, J.-R.; Valgma, I.; Adamson, A. (2008). Põlevkivi kaevandamise jätkusuutlikkusest. Valgma, I. (Toim.). Maavarade kaevandamise ja kasutamise protsessid (4 lk.). TTÜ mäeinstituut Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 25 14. Pastarus, J.-R.; Valgma, I.; Robam, K. (2011). Täitmise tehnoloogia ja kaevandusvesi. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (70 - 72). Tallinn: TTÜ mäeinstituut 15. Pastarus, J.-R.; Valgma, I.; Väizene, V.; Pototski, A. (2011). Kaevandamise täitmisuuringud. In: XIX Aprillikonverentsi "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest" teesid: XIX Aprillikonverents "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest", Tallinn 01.04.2011. (Toim.) Suuroja, K.; Kivisilla, J.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011, 38 - 41. 16. Pennsylvania Crusher. http://www.penncrusher.com -13.05.2012 17. Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine – http://mi.ttu.ee/etp - 12.05.2012 18. Põlevkivi tootmisjääkidest valmistatava ehituskillustiku kasutamise võimaluste uurimine. TTÜ Mäekateeder. Adamson, A. Jt 1989 19. Reinsalu, E.; Kolats, M.; Grossfeldt, G.; Väizene, V.; Õnnis, A.; Karu, V.; Valgma, I.; Anepaio, A.; Västrik, A. (2008..2012). Mäendusõpik [Võrguteavik] : veebiõpik kaevandamisest, rakendusgeoloogiast ja geotehnoloogiast. [Tallinn: TTÜ mäeinstituut] 20. Robam, K.; Valgma, I. (2008). Hämmastavad augud ja ökogigandid. Amon, L.; Verš, E. (Toim.). Suured teooriad : neljas geoloogia sügiskool 10.-12. oktoober 2008 (25 - 34). Tartu: Eesti Looduseuurijate Selts 21. Sabanov, S.; Reinsalu, E.; Valgma, I.; Karu, V. (2009). Mines Production Quality Control in Baltic Oil Shale Deposits. Valgma, I. (Toim.). Resource Reproducing, Low-wasted and Environmentally Protecting Technologies of Development of the Earth Interior (1 pp.). Tallinn: Department of Mining TUT; Russian University of People Friendship 22. SME Mining Engineering Handbook. Howard L. Hartman, Seeley W. Mudd Memorial Fund of AIME., Society for Mining, Metallurgy, and Exploration 1992 23. Soosalu, H.; Valgma, I. (2009). Detection of mine collaps with seismic methods - a case study from Estonia . In: Book of abstracts: International Oil Shale Symposium, Tallinn, Estonia, 8-11 June 2009: Tallinn:, 2009, 101 - 102. 24. Soosalu, H.; Valgma, I. (2009). Seismoanalüüsiga võib tuvastada kaevandusvaringuid. Keskkonnatehnika, 3, 6 - 9. 25. Soosalu, H.; Valgma, I. Detection of mine collapses with seismic methods- a case study from Estonia. Valgma, I. (Toim.). Resource Reproducing, Low-wasted and Environmentally Protecting Technologies of Development of the Earth Interior (1 pp.). Tallinn: Department of Mining TUT; Russian University of People Friendship. 2009 26. Soosalu, H; Valgma, I; Sokman, K (2009). Seismic detection and on-site survey of mine collapses in Estonia. Nordic Seismic Seminar, Stockholm, 14.-16.10.2009. , 2009. 27. Tohver, T. Utilization ofWaste Rock from Oil Shale Mining. PhD dissertation. TTU Press 28. Tükeldi - http://www.mining-technology.com/contractors/crushers/mmd/ - 12.05.2012 29. Valgma, I. (2007). Kuidas rajoneeritakse maardlaid? Tallinna Tehnikaülikooli aastaraamat (61 - 67). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikool 30. Valgma, I. (2007). Maardlate rajoneerimine. In: Mudelid ja modelleerimine : [kolmas geoloogia sügiskool Pikajärve mõisakompleksis 12.-14. oktoober 2007]: Tartu:, 2007, 31 - 37. Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 26 31. Valgma, I. (2009). Dependence of the mining advance rate on the mining technologies and their usage criteria. Valgma, I. (Toim.). Resource Reproducing, Low-wasted and Environmentally Protecting Technologies of Development of the Earth Interior (2 pp.). Tallinn: Department of Mining TUT; Russian University of People Friendship 32. Valgma, I. (2009). Miks me praegu fosforiidist ei unista? In: Unustatud maavarad: XVII Aprillikonverentsi Tallinn 03.04.2009. (Toim.) Suuroja, K.., 2009, 16 - 16. 33. Valgma, I. (2009). Oil Shale mining-related research in Estonia. Oil Shale, 26(4), 445 - 150. 34. Valgma, I. (2010). Kust ja kuidas kaevandada? In: XVIII aprillikonverentsi “Eesti maapõu ja selle arukas kasutamine” teesid: Eesti Geoloogiakeskuse XVIII aprillikonverents "Eesti maapõu ja selle arukas kasutamine", Tallinn 1. aprillil 2010. (Toim.) Suuroja, K.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2010, 12 - 13. 35. Valgma, I.; Grossfeldt, G. (2009). Mäendusõpik mainekujundusvahendina. Valgma, I.; Õnnis, A.; Reinsalu, E.; Sõstra, Ü.; Uibopuu, L.; Västrik, A.; Robam, K.; Vesiloo, P.; T (Toim.). Mäenduse maine (22 - 24).Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus 36. Valgma, I.; Karu, V.; Anapaio, A.; Väizene, V. (2007). Increasing oil shale quality for meeting EU environmental requirements. Mining and the Environment 2007 (195 - 205). Baia Mare: Freiberg TU 37. Valgma, I.; Karu, V.; Viil, A.; Lohk, M. (2007). Oil shale mining developments in Estonia as the bases for sustainable power industry. In: 4th International Symposium "Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering" : Doctoral School of Energy and Geotechnology: 4th International Symposium "Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering", Kuressaare, Estonia, 15.- .20.01.2007. (Toim.) Lahtmets, R.. Tallinn: Tallinn University of Technology, Faculty of Power Engineering, 2007, 96 - 103. 38. Valgma, I.; Karu, V.; Västrik, A.; Väizene, V. (2007). Future of oil shale mining. In: Georesources and public policy: research, management, environment : abstracts: 15th Meeting of the Association of European Geological Societies, Tallinn (Estonia), 16-20 September 2007. (Toim.) Hints, O.; Kaljo, S.. Tallinn: Eesti Geoloogia Selts, 2007, 81. 39. Valgma, I.; Kattel, T. (2005). Low depth mining in Estonian oil shale deposit-Abbau von Ölschiefer in Estland. In: Kolloquium Schacht, Strecke und Tunnel 2005 : 14. und 15. April 2005, Freiberg/Sachsen: Kolloquium Schacht, Strecke und Tunnel 2005 : 14. und 15. April 2005, Freiberg/Sachsen. Freiberg: TU Bergakademie, 2005, 213 - 223. 40. Valgma, I.; Kattel, T. (2006). Results of shallow mining in Estonia. In: EU legislation as it affects mining : proceedings of TAIEX Workshop in Tallinn: INFRA 22944 TAIEX Workshop, Tallinn, 30.11.-02.12.2006. (Toim.) Buhrow, Chr.; Valgma, I.. Tallinn: Tallinna Tehnikaülikool, 2006, 118 - 125. 41. Valgma, I.; Kattel, T. (2006). Saksamaa kaasaegsed kaevandamistehnoloogiad. In: 90 aastat põlevkivi kaevandamist Eestis : Eesti mäekonverents : [5. mai] 2006, [Jõhvi / Eesti Mäeselts] : Tallinn : Tallinna Tehnikaülikool, 2006, 88 - 94. 42. Valgma, I.; Kolats, M.; Grossfeldt, G.; Saum, M. (2008). Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest. Valgma, I. (Toim.). Maavarade kaevandamise ja kasutamise protsessid (-).Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut 43. Valgma, I.; Kolats, M.; Karu, V. (2010). Streki toestamine põlevkiviaherainebetooniga. Västrik, A. (Toim.). Maapõue kasutamise arengud (33 - 38). Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 27 44. Valgma, I.; Leiaru, M.; Karu, V.; Iskül, R. (2012). Sustainable mining conditions in Estonia. 11th International Symposium "Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering", Doctoral Scholl of Energy and Geotechnology, Pärnu, Estonia, 16-21.01.2012 (229 - 238). Tallinn: Elektriajam 45. Valgma, I.; Lind, H.; Erg, K.; Sabanov, S. (2007). The future of oil shale mining related to the mining and hydrogeological conditions in the Estonian deposit. In: 4th International Symposium "Topical problems of education in the field of electrical and power engineering". Doctoral school of energy and geotechnology. [Proceedings volume 1] : Kuressaare, Estonia, January 15-20, 2007: 4th International Symposium "Topical problems of education in the field of electrical and power engineering", Kuressaare, January 15-20, 2007. (Toim.) Lahtmets, R.. Tallinn: Tallinn Technical University, 2007, 104 - 107. 46. Valgma, I.; Nikitin, O.; Lohk, M. (2006). Oli shale mining development in Estonia. In: EU Legislation as it Affects Mining : Proceedings of TAIEX Workshop in Tallinn: INFRA 22944 TAIEX Workshop, Tallinn, 30.11.-02.12.2006. (Toim.) Buhrow,Chr.; Valgma. I.. Tallinn: Tallinna Tehnikaülikool, 2006, 103 - 113. 47. Valgma, I.; Reinsalu, E.; Sabanov, S.; Karu, V. (2010). Quality control of Oil Shale production in Estonian mines. Oil Shale, 27(3), 239 - 249. 48. Valgma, I.; Robam, K.; Kolats, M. (Toim.) (2010). Mäendusuuringud ja kaevandamine. 49. Valgma, I.; Tammeoja, T.; Anepaio, A.; Karu, V.; Västrik, A. (2008). Underground mining challenges for Estonian oil shale deposit. Buhrow, Chr.; Zuchowski, J.; Haack, A. (Toim.). Schacht, Strecke und Tunnel (161 - 172). Freiberg : TU Bergakademie 50. Valgma, I.; Vesiloo, P. (2011). Underwater blasting experiments in Estonia. In: International Conference on Explosive Education and Certification of Skills: Explosive Education and Certification of Skills, Riia, Läti, 12-13 Aprill 2011. (Toim.) Olga Mutere. Riga: Riga, Latvia University, 2011, 37 - 39. 51. Valgma, I.; Västrik, A. (2006). Põlevkivi kaevandamise võimalikud tehnoloogiad. 90 aastat põlevkivi kaevandamist Eestis : Eesti mäekonverents : [5. mai] 2006, [Jõhvi / Eesti Mäeselts] (30 - 41). Tallinn: Tallinna Tehnikaülikool 52. Valgma, I.; Västrik, A.; Karu, V.; Anepaio, A.; Väizene, V.; Adamson, A. (2008). Future of oil shale mining technology. Oil Shale, 25(2S), 125 - 134. 53. Valgma, I.; Västrik, A.; Lind, H. (2006). The Modelling of Oil Shale Mining Development and its Influence to the Environment. In: EU legislation as it affects mining : proceedings of TAIEX Workshop in Tallinn: INFRA 22944 TAIEX Workshop, Tallinn, 30.11.-02.12.2006. (Toim.) Valgma, I ; Buhrow, Chr.. Tallinn: Tallinna Tehnikaülikool, 2006, 126 - 130. 54. Value added refractory dolomite: a case study, Author(s): Hopkins, DA (Hopkins, DA), Editor(s): Scott, PW; Bristow, CM, INDUSTRIAL MINERALS AND EXTRACTIVE INDUSTRY GEOLOGY Book Series: GEOLOGICAL SOCIETY SPECIAL PUBLICATION Pages: 167-168 Published: 2002 55. Vamvuka, D. Study on the possibility of recovering lignites from refused innerburden. Source: Energy Exploration & Exploitation, Volume: 14 Issue: 5 Pages: 439-447 Published: 1996 Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 28 56. Vesiloo, P.; Valgma, I. (2011). Dolokivi vee seest kaevandamine ja lõhkamine. In: XIX Aprillikonverentsi "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest" teesid: XIX Aprillikonverents "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest", Tallinn 01.04.2011. (Toim.) Suuroja, K.; Kivisilla, J.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011, 35 - 38. 57. Väli, E.; Valgma, I.; Reinsalu, E. (2008). Usage of Estonian oil shale. Oil Shale, 25(2S), 101 - 114.

Artikkel: Kaeveõõnte täitmine

Kaeveõõnte täitmine Ingo Valgma, Vivika Väizene, Jüri-Rivaldo Pastarus Täitmine on kaeveõõntesse aheraine või täitematerjali paigutamine. Täitmise eesmärk on maapinna säilitamine, tervikute stabiliseerimine (mäerõhu juhtimine) või kao vähendamine või vajadus paigutada materjal maa alla [6, 15, 23, 28]. Täitmisküsimuste selgitamine on Eesti Energiatehnoloogia Programmi üks võtmeküsimusi [1, 28, 29, 30]. Täitmise kulu moodustab 10...20% kaevandamise käidukulust. Kivistuva täitematerjali tsemendi kulu moodustab 75% täitmise kulust [11]. Kivistuva täitematerjali survetugevust mõõdetakse küll 28 päeva möödudes [17] kuid 90 päeva möödudes võib see olla 2 korda suurem [20]. Hüdrotäitmise korral saab täitematerjali peal mõne tunni pärast paigaldamist kõndida ja 24 tunni pärast masinatega sõita. Peamised maavarad, mille kaevandamisel kasutatakse kaevanduste kaeveõõnte täitmist on kas kallid maavarad, ebapüsivad või ebapüsivas kõrvalkivimis paiknevad maavarad. Täitmise vajaduse põhjus võib olla ka näiteks keskkonnapoliitiline või vajadus materjali matta [14]. Mäendustingimuste ja kaevandamismahu seisukohalt on kõige olulisemad ja kõige rohkem täidetavad kaevandused kivisöekavandused. Kuna kivisüsi lasub settekivimina kihiliselt ja kihinditena, või kihindite kompleksidena, siis on täitmine säästliku kaevandamise ja maapõue stabiilsuse seisukohalt oluline [2, 21, 3]. Samuti on oluline kasutada nii lendtuhka, kui aherainet täitmiseks, et seda maapõue peita. Täitmine on kasutusel nii kamber- kui laavakaevandamise tehnoloogia korral. Kasutatakse hüdrotäitmist. Täitmisel on oluline roll vee reguleerimisel kaevanduses [7]. Samuti kauba kvaliteedijuhtimisel [8, 18, 19]. Teine oluline maavarade grupp on soolad. Soolamaardlad paiknevad tavaliselt kurrutatud kihtidena ja kasutatakse kas kamberkaevandamise või suurte kambritega kaevandamise tehnoloogiat. Kuna soolad on voolavad, vettkartvad ja samas inertsed ning sobilikud ohtlike jäätmete matmiseks, siis on soolakaevanduste täitmine levinud. Kasutatakse soolabetooni, mis valmistatakse soolakaevandamise aherainest, bentoniidist ja tarduvainest. Kasutatakse hüdrotäitmist, kusjuures täitesegu on pasta, mitte vedeliku kujul. Kolmas oluline maavarade rühm on maagikehadena või soontena lasuvad maagid. Maakide kaevandamiseks kasutatakse kamberkaevandamist [30]. Kambrite ja tervikute püsivuse tagamiseks täidetakse need kaevandamisprotsessi käigus. Tavaliselt kasutatakse aherainet ja tsementeerivaid aineid vaja ei lähe. Kasutatakse puistetäitmist. Plokikivi kaevandamisel või sarnaste tingimuste korral selektiivse kaevandamise tehnoloogia korral [24] kasutatakse osalist täitmist täiteriitadega ja puistetäitmisega, kasutatakse aherainet. Hinnanguliselt täidetakse suurfirmades 3⁄4 kaevandustest ja ülejäänutes 1⁄4 kaeveõõntest. Üks võimalus lisaks allmaakaeveõõnte täitmisele on karjääri kaeveõõnte või puistangutevahelise ruumi täitmine. Põlevkivikarjääri korral pole sel juhul vaja hõivata täiendavaid alasid tuha ladustamiseks. Tuhk transporditakse lattu hüdrotranspordiga. Tuhka transportiv vesi on ringluses suletud süsteemis. Pärast lao täitumist kaetakse lao pind kasvupinnaga (katendi soosetete ja kvaternaari seguga). Nii korrastatakse ala metsa kasvatamiseks. Ühe korraga korrastatud alad: karjäär ja seda kattev tuhaladu. Sel juhul võib Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 76 saada probleemiks tuha transpordi torustiku hooldamine ja probleemid külmal ajal. Kui ladustada tuhk (matta tuhk) karjääri sisepuistangute harjade vahele, siis pole vaja hõivata täiendavaid alasid tuha ladustamiseks (Joonis 8-1 Vaalkaevandamise skeem, Joonis 8-3 Karjääri täitmisskeemi näide). Väheneb karjääri korrastamistööde maht ja jääb ära tuha ladustamise probleem. Puistangu harjade tipus olev pinnas (mis koosneb soosetete ja kvaternaari segust) sobib tuha katmiseks. Puistangu harja tipud lükatakse buldooseriga tuhale. Kaevandatud ala korrastatakse metsa kasvatamiseks (Joonis 8-2 Narva karjääri tranšeede kõrgusmudel). Võiks segada õlituhka koldetuhaga. Tuhaga täidetud aladele võib anda ka muu kasutusala: puhkemaastik, sõjaväe õppeväljak jm [12]. Puistangute stabiliseerimine tuhaga võib suurendada ka katendi tehnoloogilist piirapaksust [4]. Tuhka võib transportida tsükliliselt kalluritega või liigendkalluritega. Sel juhul kaasneb teede ehitamise vajadus. Pidevtranspordiks sobib hüdrotransport ja konveiertransport. See sobib suurte transportvoogude jaoks. Hüdrotransport sobib tuha transpordiks tuha lattu. Konveiertransport sobib iga juhu jaoks. Hüdrotransport ei sobi tuha transpordiks sisepuistangutesse. Pole võimalik kasutada vett ringluses. Vastasel juhul on vee reostamise oht [7, 27]. Uurimist vajab õlivabriku tuha ladustamine SEJ tuha peale selle segamiseks soosetete ja kvaternaari seguga. Kiviõli õlitehase tuhaga tehtud katsed näitasid, et puude juurdekasv oli sellise segu sees kiirem [5]. Joonis 8-1 Vaalkaevandamise skeem Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 77 Joonis 8-2 Narva karjääri tranšeede kõrgusmudel Joonis 8-3 Karjääri täitmisskeemi näide Aastatel 1980...1985 viidi Eestis läbi esimesed rakenduslikud täitmisalased uuringud [29], mille põhieesmärkideks oli maapinna püsivuse säilitamine, põlevkivikadude vähendamine ja tootmisjääkide/jäätmete ohutu kasutamine. Nendes uuringutes osalesid Tallinna Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 78 Tehnikaülikooli mäeinstituut, EE Kaevandused AS, Skotšinski nim. Mäendusinstituut jt [10, 9, 16, 26]. Saadi kolm autoritunnistust (Joonis 8-4 Kaevanduste täitmise täitesegu autoritunnistus, Joonis 8-5 Joonis 8-6 Kaevanduse täitesegu autoritunnistus) ja üks patent (Joonis 8-7 Patent kaeveõõnte täitmisest kihtmaardlates). Eksperimendid kaevandustes ja laboratoorsetes tingimustes näitasid, et täitmise tehnoloogia on kasutatav allmaakaevandamisel [13, 22, 26]. Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 79 Joonis 8-4 Kaevanduste täitmise täitesegu autoritunnistus Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 80 Joonis 8-5 Keerulistes tingimustes kaevandamise autoritunnistus Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 81 Joonis 8-6 Kaevanduse täitesegu autoritunnistus Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 82 Joonis 8-7 Patent kaeveõõnte täitmisest kihtmaardlates Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 83 Artikkel on seotud järgnevate Mäeinstituudi uuringute ja projektidega: AR12007 Põlevkivi kadudeta ja keskkonnasäästlik kaevandamine, AR10127 Põlevkivi põletamisega kaasnevate tahkjäätmete uute kasutusalade alused, ETF8123 Täitmine ja jääkide (jäätmete) haldamine Eesti põlevkivitööstuses, VIR491 - MIN-NOVATION: Kaevandamise ja kaevandamisjääkide/jäätmete uuringud Eestis ja Läänemere piirkonnas ja DAR8130 – Energia ja geotehnika doktorikool II. Viited: 1. Energiatehnoloogia programmi teemaveeb: mi.ttu.ee/etp [26.05.2012] 2. Guo, GL (Guo Guang-li)1,2; Feng, WK (Feng Wen-kai)3; Zha, JF (Zha Jian- feng)1,2,3; Liu, YX (Liu Yuan-xu)1,2; Wang, Q (Wang Qiang)1,2. Subsidence control and farmland conservation by solid backfilling mining technology. Source: TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA Volume: 21 Supplement: 3 Pages: S665-S669 Published: DEC 2011 3. Huang, YL (Huang, Yanli)1,2; Zhang, JX (Zhang, Jixiong)1,2; Zhang, Q (Zhang, Qiang)1,2; Nie, SJ (Nie, Shoujiang)1,2. BACKFILLING TECHNOLOGY OF SUBSTITUTING WASTE AND FLY ASH FOR COAL UNDERGROUND IN CHINA COAL MINING AREA. Source: ENVIRONMENTAL ENGINEERING AND MANAGEMENT JOURNAL Volume: 10 Issue: 6 Pages: 769-775 Published: JUN 2011 4. Ingo Valgma, Magistritöö, 1996, Põlevkivikarjääri katendi tehnoloogilise piirpaksuse hindamine draglainide kasutamisel, Tallinna Tehnikaülikool, Energeetikateaduskond, Mäeinstituut 5. Kaevanduste täitmise teemaline Mäeinstituudi teemaveeb mi.ttu.ee/taitmine [26.05.2012] 6. Karu, V.; Valgma, I.; Haabu, T.; Robam, K.; Anepaio, A.; Soosalu, H. (2011). Mida teha kaevandatud maavaraga. In: XIX Aprillikonverentsi "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest" teesid: XIX Aprillikonverents "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest", Tallinn 01.04.2011. (Toim.) Suuroja, K.; Kivisilla, J.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011, 47 - 50. 7. Karu, V.; Valgma, I.; Robam, K. (2011). Kaevandusvee kasutamise potentsiaal sooja tootmiseks. Valgma, I. (Toim.). Kaevandamine ja vesi (84 - 94). Tallinn: TTÜ mäeinstituut 8. Kasutustehnoloogiale vastava optimaalse koostisega põlevkivi tootmise tehnoloogilised võimalused ning majandusliku otstarbekuse analüüs. Lep7038AK, TTÜ Mäeinstituut 2008 9. Mäeinstituudi artiklite nimestik mi.ttu.ee/artiklid [26.05.2012] 10. Mäeinstituudi projektide nimestik mi.ttu.ee/projektid [26.05.2012] 11. Mäeõpik. mi.ttu.ee/opik [26.05.2012] . Mäeinstituut 2012 12. Pastarus, J.-R.; Valgma, I.; Adamson, A. (2008). Põlevkivi kasutamise jätkusuutlikkusest. Aprillikonverentsi kogumik. EGK 2008 Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 84 13. Pastarus, J.-R.; Valgma, I.; Väizene, V.; Pototski, A. (2011). Kaevandamise täitmisuuringud. In: XIX Aprillikonverentsi "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest" teesid: XIX Aprillikonverents "Eesti mere- ja maapõue uuringutest ning arukast kasutamisest", Tallinn 01.04.2011. (Toim.) Suuroja, K.; Kivisilla, J.. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011, 38 - 41. 14. Pastarus, J.-R.; Väli, E.; Lohk, M. (2009). Backfill technology - challenge for Estoninan oil shale industry. Valgma, I. (Toim.). Resource Reproducing, Low-wasted and Environmentally Protecting Technologies of Development of the Earth Interior (2 pp.). Tallinn: Department of Mining TUT; Russian University of People Friendship 15. Pastarus, J-R.; Adamson, A.; Nikitin, O.; Lohk, M. (2010). Tagasitäitmisega kaevandamistehnoloogia kontseptsioon. Maapõue kasutamise arengud (29 - 32). Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus 16. Pototski, A.; Pastarus, J.-R. (2011). Вторичное использование сланцевой золы. Проблемы недропользования. Санкт-Петербургский Государственный Горный Институт, 191, 180 - 182. 17. Raado, L.-M.; Tuisk, T.; Rosenberg, M.; Hain, T. (2011). Durability behavior of Portland burnt oil shale cement concrete. Oil Shale, 28(4), 507 - 515. 18. Sabanov, S.; Pastarus, J-R.; Šestakova, J. (2009). Закладка выработанного пространства в условиях Эстонских сланцевых шахт. Проблемы Недропользования. Записки Горного Института., 60 - 63. 19. Šommet, J.; Pastarus, J.-R. (2011). Veesisalduse mõju killustiku filtratsiooni parameetritele. I. Valgma (Toim.). Kaevandamine ja vesi (89 - 101). Tallinn: Tallinn, Eesti Mäeselts: Tallinna Tehnikaülikool 20. Šommet, J.; Pastarus, J.-R. (2011). Характер разрушения закладочных массивов. Проблемы Недропользования. Санкт-Петербургский Государственный Горный Инс, 191, 189 - 190. 21. Zha, JF (Zha Jian-feng)1,2,3; Guo, GL (Guo Guang-li)1,2; Feng, WK (Feng Wen- kai)3; Qiang, W (Qiang, Wang)1,2. Mining subsidence control by solid backfilling under buildings. Source: TRANSACTIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA Volume: 21 Supplement: 3 Pages: S670-S674 Published: DEC 2011 22. Valgma, I. (2009). Oil Shale mining-related research in Estonia. Oil Shale, 26(4), 445 - 150. 23. Valgma, I., Tammeoja, T.; Anepaio, A.; Karu, V.; Västrik, A. 2008. Underground mining challenges for Estonian oil shale deposit. Buhrow, Chr.; Zuchowski, J.; Haack, A. (Ed.). Schacht, Strecke und Tunnel (161 - 172). Freiberg : TU Bergakademie. 24. Valgma, I.; Kolats, M.; Grossfeldt, G.; Saum, M. (2008). Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest. Valgma, I. (Toim.). Maavarade kaevandamise ja kasutamise protsessid. Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut Kaevandamine ja keskkond. Mäeinstituut 2012 © Mäeinstituut http://mi.ttu.ee/kogumik/ 85 25. Valgma, I.; Kolats, M.; Grossfeldt, G.; Saum, M. (2008). Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest. Valgma, I. (Toim.). Maavarade kaevandamise ja kasutamise protsessid. Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut 26. Valgma, I.; Kolats, M.; Karu, V. (2010). Streki toestamine põlevkiviaherainebetooniga. Maapõue kasutamise arengud (33 - 38).Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus 27. Valgma, I.; Robam, K.; Karu, V.; Kolats, M.; Väizene, V.; Otsmaa, M. (2010). Potential of underground minewater in Estonian oil shale mining region. Lahtmets, R (Toim.). 9th International Symposium Pärnu 2010 “Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering” and “Doctoral School of Energy and Geotechnology II”, Pärnu, Estonia, June 14 - 19, 2010 (63 - 68). Tallinn: Estonian Society of Moritz Hermann Jacobi selts 28. Valgma, I.; Västrik, A.; Karu, V.; Anepaio, A.; Väizene, V.; Adamson, A. (2008). Future of oil shale mining technology. Oil Shale, 25(2S), 125 - 134. 29. Väizene, V. (2009). Backfilling technologies for oil shale mines. Valgma, I. (Toim.). Resource Reproducing, Low-wasted and Environmentally Protecting Technologies of Development of the Earth Interior (1 pp.). Tallinn: Department of Mining TUT; Russian University of People Friendship 30. Väizene, V. (2009). Piiritu graniidimassiiv sügavustes. Verš, E.; Amon, L.; Laumets, L. (Toim.). Piirideta geoloogia : 5. geoloogia sügiskooli artiklid ja ettekanded (120 - 124). Tartu: Eesti Looduseuurijate Selts

Artikkel: Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest

Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest
Kaevandamise protsesside sõltuvus mäendustingimustest Ingo Valgma, Margit Kolats, Gaia Grossfeldt, Märt Saum Kaevandamise protsesside ja tehnoloogia valikul on kasutusel kaks peamist meetodit. Esimene on analoogia meetod. Analüüsitakse analoogilistes tingimustes töötavat tehnoloogiat ja määratakse selle järgi sobivus. Tingimused on nii geoloogilised, mäenduslikud, sotsiaalsed, kultuurilised, poliitilised kui keskkondlikud. Kunagi ei ole kõik tingimused täpselt sarnased. Mida tsiviliseeritumaks keskkond muutub, seda rohkem on ka tingimusi. Kuni tingimused mõjutavad kaevandamist, seni võib neid nimetada mäendustingimusteks. Teine meetod on kaevandamistingimustele ja teistele võimalikele tingimustele sobivate tehnoloogiate valimine väljatöötatud teooriate, kriteeriumite ja arvutuskäikude kaudu. Selle meetodi puudus on paljude kriteeriumite puudumine uute tingimuste kohta. Maailma mäenduse sünnimaa on Saksamaa, nii ka Eesti oma. Saksamaa kaevandamismahud on vähenenud kuid ta on säilitanud juhtpositsiooni mäeteaduse ja kaevandmistehnoloogia arendamisel. Mäeinstituudil on kogu Eesti mäenduse ajaloo jooksul olnud tihedad sidemed Saksamaa mäeülikoolidega. Möödunud dekaadi jooksul TTÜ mäeinstituudi poolt läbi viidud välitöödel mõõdistatud ja analüüsitud mäendustingimused ja tehnoloogiad on kasutatavad ka Eesti ja teiste riikide maardlates. Kaevandamisviis, N: Allmaakaevandamine Kaevandamistehnoloogia, N: Kamberkaevandamine N: Vaalkaevandamine N: Aukkaevandamine Protsess, N: Vedu N: Laadimine N: Ammutamine N: Pööramine N: Tühjendamine Operatsioon, N: Täissõit N: Tühisõit Joonis 1 Mäetööde mõistete hierarhiline skeem; N: Vedu – mõiste taseme näide Kaevandamise protsessid koosnevad operatsioonidest ja on osa tehnoloogiast ning viisist. (Joonis 1) Nii tehnoloogiad kui protsessid ja operatsioonid on kasutatavad vaid teatud piirides. Killustiku, kui maailma enimkaevandatud kauba tootmise ja Eesti mäenduse kontekstis on otstarbekas tuua paralleele basaltkillustiku kaevandamisega karjääris, kiltkivi kaevandamisega kaevanduses ja lubjakivi kaevandamisega karjääris. Basaltkillustiku kaevandamise protsessid Johannes Nickel GmbH & Co. KG mäetööstusettevõte kaevandab Frankfurdi lähedal alates 1881 aastast basaltkillustikku. Basaldimaardla asub endisel vulkaanilisel alal Vogelsbergis. Aukkarjääris toodetakse miljon tonni killustikku aastas (Joonis 2). Tehnoloogia on välja töötatud ja peamine põhjus selle parandamiseks ning muutmiseks on turvalisuse ja loodushoiu tähtsustamine ning kohalike elanike enesehinnangu tõus. Kvaliteetne basaldi kiht on 60 m paksune, millel lasub 1‐20 m katendit. Joonis 2 Basaltkillustiku aukkarjäär Kuna karjäär asub praktiliselt keset küla (küla on ehitatud ümber karjääri), siis on oluline jälgida vibratsiooni, kuna kasutatakse puur‐ ja lõhketöid (Joonis 3). Tavaliselt toimub 1 kord nädalas lõhkamine. Vibratsiooni vähendamiseks on mindud üle viitlõhkamisega NONEL süsteemile. Tootlikkuse suurendamiseks ja lõhkeainekoguse ja vibratsiooni vähendamiseks mõõdetakse laseriga ee pind ja nõlva kõrguseid ning seejärel tehakse optimaalne lõhkamise skeem. Ühes puuraugus on 40 kg lõhkeainet (Joonis 4, Joonis 5 ja Joonis 6). Joonis 3 Lõhkamine Joonis 4 Laserskänner ee mõõdistamiseks ja optimaalse lõhkevõrgu arvutamiseks Joonis 5 Vibratsiooniandur lõhketööde mõju ohjamiseks Joonis 6 Lõhketööde passi optimeerimine skaneeritud ee andmete põhjal Kaevandatakse hüdrauliliste ekskavaatoritega, kopplaadurite ja 40 t kandevõimega karjäärikalluritega (Joonis 7). Purustist läheb materjal otse lattu. Katendikivimid paigutatakse välispuistangutesse, mis pärast rekultiveeritakse. Joonis 7 Karjäärikallurile laetakse basaltkillustik kopplaaduriga Säästev kaevandamine on seotud ettevõttesiseste töötingimustega, ohutuse, tootlikkuse, motivatsiooni ja teadlikkusega (Joonis 8 Juhtimiskeskuse eesmärk on tootlikkuse tõstmine ja inimeste eemalhoidmine ohtlikest ja ebamugavatest mäetööde operatsioonidest). Joonis 8 Juhtimiskeskuse eesmärk on tootlikkuse tõstmine ja inimeste eemalhoidmine ohtlikest ja ebamugavatest mäetööde operatsioonidest Kauba tootmiseks kasutatakse esimese astmena koonuspurustit ja teisena rootorpurustit e. löökpurustit (Joonis 9 Koonuspurusti ava; Joonis 10 Avatud korpusega rootorpurusti). Joonis 9 Koonuspurusti ava Joonis 10 Avatud korpusega rootorpurusti Karjääris on kasutusel ka eelmise sajandi alguses tööd alustanud löökpurustid, millega valmistatakse raudteedele sobivat kuubikujulist killustikku. Karjääri elujõulisuse seisukohalt on oluline kohalike elanike ja huvigruppidega suhtlemine. Parim võimalus selleks on kohalike elanike tööle võtmine, see tagab inimeste samastumise ettevõttega. Samuti on tähtsal kohal meediakajastused ja avatud uste päevad (Joonis 11 Karjääri rekultiveerimise plaanid avaldatakse inimeste informeerimiseks kohalikus ajalehes). Joonis 11 Karjääri rekultiveerimise plaanid avaldatakse inimeste informeerimiseks kohalikus ajalehes Täitmine kiltkivi aherainega Rathscheck grupile kuuluvas Margareta ja Katzenbergi kaevanduses kasutatakse korrustega kamberkaevandamise tehnoloogiat. Kuna kiltkivi peamine kasutusala on katusekivi, siis on kaubana kasutatav vaid vähemalt 0,5x0,3x1 m suurune plokk, mida saab edaspidise lõikamise ja lõhestamise abil vormida katuseplaadiks mõõtmetega ca. 20x30 cm. Kiltkivi, millest plokke murda ei õnnestu, jäetakse kaevandusse ning kasutatakse täitematerjalina. Seetõttu on kiltkivi kaevandamine selektiivne. Massiivist lõigatud sobivate mõõtmetega plokid veetakse maa peale (Joonis 12 Plokkide saagimine kambri seinast). Mittesobivad laotakse veostreki küljele riita ja riida tagune kuhjatakse kopplaaduri abil kaubaks mittekõlbavat kiltkivi täis (Joonis 13 Kiltkivist laotud riit veostreki küljel ja Joonis 14 Kopplaaduriga riidataguse ala täitmine kambris). Korrustega kamberkaevandamist kasutatakse järskudes kaldkihtidees ja peamine erinevus võrreldes Eestis kasutatava kamberkaevandamisega on see, et kambrid ja tervikud asuvad korrustena üksteise peal. Korruste vahele jäetakse 5m paksused tervikud. Strekkide läbindamiseks kasutakse kaevanduses puur‐lõhketöid. Plokid saetakse seinast saega ning eemaldatakse massiivist hüdrovasara abil. Kambrite mõõtmed on optimeeritud ligi 700 aastase kaevandamiskogemuse alusel. Selle alusel kaevandatakse kambrites mõõtmetega 5x8x6m. Kuue meetri kõrguses kambris väljatakse 8m laiune ja 5m pikkune kamber. Kambri ja veostreki põhja paigutatakse täitematerjal ja tõustakse selle peal üles, lõigates uue kambri seinast kiht‐kihiti plokke. Korruse kõrguseks saavutatakse 41m ja seejärel jäetakse 5m paksune tervik ja alustatakse uue korrusega. Kuna vedu ja tõste on orienteeritud plokkidele ja kiltkiviplokkidest on hõlbus laduda tugiseinu, siis on aheraine jätmine kaevandusse majanduslikult otstarbeks. Täitemassiivi eesmärk ei ole põhilae ülalhoid vaid see on tehnoloogiline, võimaldades kõrgete korrustega kaevandamist, suurendades samas tervikute stabiilsust ja ohutust kaevanduses. Eestis kasutatud osalise kamberkaevandamise peamine erinevus oli see, et paekiviriitade ladumine oli käsitsitöö, plokkide ladumist on aga võimalik lihtsamalt mehhaniseerida kopplaaduri või kahveltõstuki kasutamise abil. Joonis 12 Plokkide saagimine kambri seinast Filmid: 1.avi; 2.avi; 3.avi ̧4.avi Joonis 13 Kiltkivist laotud riit veostreki küljel Joonis 14 Kopplaaduriga riidataguse ala täitmine kambris Tehnoloogilised muudatused seoses kohalike elanike teadlikkuse tõusuga CEMEX firmale kuuluvas Rüdersdorfi karjääris otsustati minna üle muudatustele tehnoloogias, mis on otseselt seotud kohalike elanike nõuetega. Karjääris on kaevandatud 750 aastat. (Berliini maailmakuulus Brandenburgi värav on valmistatud Rüdersdorfi karjäärist kaevandatud lubjakivist.) Karjäär on 4 km pikk ida‐lääne suunas ja 800 m põhja‐lõuna suunas. Karjääris jätkuks varu veel 20 aastat, kuid hetkel on probleemid järvevee taseme hoidmisega, kuna kaevandamissügavus on madalamal järve veetasemest. Perspektiiv on minna sügavale. Kaevandamismaht on 3 mln tonni lubjakivi aastas. Vett pumbatakse seejuures 12 mln m3 aastas, pumpamine toimub täielikult maa all: selleks on rajatud veekõrvaldusstrekid ja 10 inimest töötavad allmaajaoskonnas (Joonis 15 Karjääri põhjas on näha veekõrvaldusstrekk). Kaevandatakse viie astanguga, üks nõlv on tasandatud, teine järsk, kus asub esi. Alumistel astangutel kasutatakse raimamiseks odavamat varianti – puur‐ ja lõhketöid (Joonis 16 Lõhketöid saab kasutada karjääri põhjas asuvates astangutes). Katendit on 30 meetrit, põhja poole minnes see suureneb ja seda teisaldatakse 500 000 m3 aastas. Lubjakivi ei asetse maapinnas päris horisontaalselt ja ka maavara kvaliteet on karjääri põhja‐ ja lõunaosas erinev. Enne 1993. aastat viidi katend karjäärist välja, nüüd tuuakse see karjääri tagasi. Karjäär on oma piirid saavutanud. Katendist on moodustatud välispuistang, mille peal on praegu tuulikud. Lubjakivi kaevandamine toimub puur‐lõhketöödega. Korraga lõhatakse 10 000 tonni lubjakivi. Ühes laenguaugus on 80‐100 kg lõhkeainet ja korraga lõhatakse 20 laenguauku. Lõhatud materjal transporditakse konveierile ekskavaatorite ja laaduritega. Kasutusel on Caterpillari kallurid, kolm 100 tonnist kallurit ja neli 40 tonnist. Joonis 15 Karjääri põhjas on näha veekõrvaldusstrekk Joonis 16 Lõhketöid saab kasutada karjääri põhjas asuvates astangutes Ülemisel astangul kaevandades otsustati võtta kasutusele mehaaniline raimamine. Vaatluse all olid mitmed variandid – nii freeskombain, lühieekombain, kui hüdrovasar. Analoogia meetodit kasutades otsustati valida hüdrauliline pärikoppekskavaator tema peamiste eeliste tõttu antud tingimustes, milleks on: piisav survejõud, suur tootlikkus, võimalus suruda kopahambad porsunud kivimites asuvatesse lõhedesse horisontaalselt, piisav tühjenduskõrgus 100 t kalluritele laadimiseks. Eritellimusena paigutati ekskavaatorile järgmise klassi ekskavaatori hüdrosüsteem, väike kopp piisava survejõu rakendamiseks ja müralevikut vähendav kate (Joonis 17 Karjääri ülemistel astangutel tuleb raimamiseks kasutada vähendatud müratasemega hüdraulilist pärikopp‐ekskavaatorit). Ekskavaatori juures on lubatav müratase 85 dB ja majades see 55 dB. Joonis 17 Karjääri ülemistel astangutel tuleb raimamiseks kasutada vähendatud müratasemega hüdraulilist pärikopp‐ekskavaatorit Vastupidiselt tavatrendidele otsustati mobiilne purustussõlm asendada püsivaga, mis paigutati karjäär põhja, kust müra kaugele ei levi (Joonis 18 Purustussõlm paigutati karjääri põhja müra leviku vähendamiseks). Joonis 18 Purustussõlm paigutati karjääri põhja müra leviku vähendamiseks Kokkuvõte Kaevandamistehnoloogia valik ei sõltu enam klassikalistest mäendustingimuste kriteeriumitest. Nendest on saanud pigem piirangud ja sotsiaalsed piirangud on muutunud tingimusteks. Nii nagu poliitilised suunad sõltuvad põlvkondade mõtlemisviisidest ja muutuvad lainetena, muutub ka suhtumine mäetööstuse tehnoloogiatesse. Toormaterjali kallinemine ja defitsiit sunnib ühelt poolt tehnoloogiaid optimeerima sundides teisalt muutma ka mõtlemisviisi. Kuni tsivilisatsioon nõuab materjale, seni saab kõik alguse kaevandamisest. Artikkel on seotud uuringutega ETF Grant ETF7499 „Säästliku kaevandamise tingimused” ja SF0140093s08 „Maavarade säästva ja talutava kaevandamiskeskkonna loomine“. Kasutatud allikad 1. Saksamaa välitöö veebileht http://mi.ttu.ee/saksa (16.04.2008) 2. Ingo Valgma, Tõnis Kattel, SAKSAMAA KAASAEGSED KAEVANDAMISTEHNOLOOGIAD, 90 aastat põlevkivi kaevandamist Eestis. Eesti Mäeseltsi Mäekonverentsi 2006 kogumik, TTÜ mäeinstituut, Tallinn, 2006, 83 – 86 3. Rathscheck Shiefer. Ein scönes Stück Natur für Dach und Fassade. Rathscheck. Mayen- Katzenberg 2007 4. 125 Jahre Basaltnickel. Johannes Nickel GmbH & Co. KG Hartbasaltwerke, www.basaltnickel.de 2006 5. Beton-Informationen. Betonmarketing Nord GmbH. 2.2007 6. Cemex heute. cemex.de 2005 7. Environmental Statement 2007. Rüdersdorf Cement Plant. Cemex OstZement GmbH 2007

Põlevkivi kasutamise jätkusuutlikkusest

txt: PÕLEVKIVI KASUTAMISE JÄTKUSUUTLIKKUSEST Jüri-Rivaldo Pastarus, Ingo Valgma ja Alo Adamson Põlevkivitehnoloogiate arendamisel on otstarbekas vaadelda põlevkivi kasutamist kui tervikprotsessi (süsteemne lähenemine), alates geoloogilisest andmebaasist ja kaevandamisest kuni lõpptoodangu saamiseni (elektrienergia, õli, soojus), sealjuures unustamata loodusressursside säästlikku kasutamist ja keskkonna taluvust. Kaasaegne tehnika ja tehnoloogia tase võimaldab kaasajastada nii ava- kui ka allmaakaevandusi, mis tagavad kaubapõlevkivi kvaliteedi, mäetööde efektiivsuse ja ohutuse ning kaevandatud alade püsivuse. Vastavalt Eesti Energiatehnoloogia Programmile (ETP), prioriteetsed arengusuunad põlevkivi kaevandamisel on: a) Põlevkivi kadudeta kaevandamine. Töötada välja tehnoloogia. mis võimaldaks kaevandada kogu geoloogiline varu. b) Põlevkivi keskkonnasäästlik kaevandamine. Töötada välja ja rakendada tehnoloogiad, mis võimaldavad oluliselt vähendada kaevandamise mõju veerežiimile. c) CO2-vaba põlevkivielektri tootmise arendamine. Leida tehniline lahendus CO2 vaba põlevkivielektri tootmiseks. Töötada välja meetodid CO2 sidumiseks. d) Põlevkivi kvaliteedi tagamine (rikastamine). Paekivi osaluse vähendamine kaubapõlevkivis. Kriteeriumideks ETP prioriteetsete arendussuundade arendamisel on energiasääst ja keskkonnasõbralikkus. Euroopa Parlamendi ja Nõukogu Direktiiv 2006/21/EÜ (Kaevandustööstuse jäätmete käitlemine) sätestab artiklis 20 jäätmete suhtes teatavaid nõuded, mis paigaldatakse tagasi kaeveõõntesse ja millele on osutatud kaeveõõsi käsitlevates erisätetes. Lähtudes ülaltoodud direktiivist tuleb karjääride ja kaevanduste täitmisel kasutatavat täitematerjali (elektrijaama tuhk ja paekivi) vaadelda kui tehnoloogilist materjali, mis ei kuulu direktiivi 1999/31/EÜ „Jäätmete käitlemise või ladestamise nõuded” reguleerimisalasse. Seega on võimalik lahendada elektrijaama tuha ja jäätmete ladestamise probleemi koos süsihappegaasi sidumisega elektrijaama tuhaga, võimaldades samal ajal vähendada ka eralduvate kasvuhoonegaaside heitekoguseid. Kaubapõlevkivi koosneb kolmest komponendist - põlevkivist, paekivist ja suletistest. Kui vähendada paekivi ja suletiste osa kaubapõlevkivis, siis tõuseb ta kütteväärtus. Suurendades CFB (keevkiht) katlasse suubuva kütuse kütteväärtust, mis käesoleval ajal on 8,4 MJ/kg kuni 11,6 MJ/kg, mis saavutatakse kaevandamise tehnoloogia ja rikastamisprotsessi moderniseerimisega, väheneb põlevkivi põletamise tehnoloogiast põhjustatud (ei lagune kogu CaCO3) CO2 hulk 7% ja katlasse mineva kaubapõlevkivi hulk 24%, mis vähendab omakorda CO2 ja tuha hulka 24% võrra. Sellest tulenevalt vähenevad kaubapõlevkivi ja elektrijaama tuha transpordikulud ja keskkonnatasud. Õli väljatulek TSK-st (tahke soojuskandja) suureneb 1,5 korda (50%), kui kasutada rikastatus põlevkivi. Seda kõike on võimalik garanteerida parima võimaliku tehnika (PVT) kasutamisega kaevandamisel. Põlevkivikihindi selektiivne väljamine ja kaubapõlevkivi rikastamine tagavad tarbijale vastava, optimaalse parameetritega toorme. PVT väljatöötamine ja evitamine kaevandustes ja karjäärides võimaldab tõsta tööde efektiivsust, toodangu kvaliteeti ja lahendada või leevendada keskkonnaprobleeme. Üheks perspektiivseks suunaks on kasutada väljatud kaeveõõnte täitmist. Põlevkivituhk ja aheraine (lubjakivi) kujutavad endast väärtuslikku toorainet täitesegude valmistamiseks, mida saab kasutada tehnoloogilise materjalina kaevandamisel. Tänapäeval kasutatakse Eesti põlevkivikaevandustes kamberkaevandamise tehnoloogiat, kus kattekivimite ülalhoidmise ja maapinna püsivuse tagavad sammastervikud. Sealjuures põlevkivi kaod tervikutes ulatuvad kuni 30%. Arvutused on näidanud, et põlevkivikihindi kaevandamissügavuse suurenemisel üle 60 m, kaod tervikutes suurenevad kuni 40%. Uuendades põlevkivi kaevandamise tehnoloogiat, s.t. üle minnes tagasitäitmisega süsteemile, võimaldab oluliselt vähendada põlevkivi kadusid kaevandamisel, suurendada kaevandatud alade maapinna püsivust ja vähendada mõju veerežiimile. Avakaevandamise korral kasutatakse vaalkaevandamist, kus katend paigaldatakse väljatud alale. Kasutades täitesegusid või elektrijaama tuhka, on võimalik parendada kaevandamise tehnoloogiat (suurendada vaalude püsivust). Veetõkete kasutamine võimaldab reguleerida karjääride veerežiimi. Viimase 100 aasta jooksul on tootmisjäätmeid ja -jääke maailmas kasutatud täitesegude valmistamiseks. Näiteid võib tuua Poolast, Prantsusmaalt, Saksamaalt, Soomest, Belgiast, Iirimaalt jne. Eestis alustati põlevkivi kaevandamist osalise täitmisega. Kaeveõõnte tardsegudega täitmise tehnoloogia uuringuid alustati 1980-ndatel aastatel, milles osalesid TTÜ mäeinstituut, Eesti Põlevkivi, Škotsinski nim. Mäendusinstituudi Filiaal Kohtla-Järvel, NIPI Silikaatbetooni instituut jne. Praktiliseks väljundiks oli Kiviõli kaevanduse sulgemine, kus täideti 30000 m

Artikkel: Maardlate rajoneerimine

Ingo Valgma: Maardlate rajoneerimine

Maardlate rajoneerimine Ingo Valgma Mäenduses nimetatakse maardlaks ala, millel leiduv maavara on kaevandamisväärne. Maavara “headust” mõõdetakse kasutatava aine kontsentratsiooni hulgana pinnaühiku kohta, milleks nt. õlisaagise puhul on barrelit/m2 , energiatootluses MJ/m2 või massitootluses t/m2 . Kaevealade rajoonideks jaotamist nimetatakse rajoneerimiseks. Rajoneerimine on vajalik selleks, et teada, kus ja mida hakatakse kaevandamisega seoses tegema. Sellega tegelevad strateegilisi plaane tegevad asutused, kust asjast huvitatud isikutel on võimalik saada vastavat informatsiooni. Maardlaid võib rajoneerida nii tehnoloogilistest, keskkonnakaitselistest kui sotsiaalsetest aspektidest lähtuvalt. Rajoneerimisel kasutatakse erinevaid meetodeid: kaardistamist, modelleerimist ja optimeerimist. Selleks, et rajoneerimist teostada, peavad olemas olema klassifitseeritud algandmed, mis on vormindatud vastavalt kasutatavale arvutusmeetodile. Sealjuures on vajalik kriteeriumite, arvutusskeemide ja korrektse esitusviisi olemasolu. Rajoneerimise peamised tulemused on mudel ning kaart, mis valmib meetodeid ning kriteeriume järgides optimeerimise teel. Alates kaevandamise algusest 1916. aastal, on põlevkivi hakatud üldjuhul kaevandama seal, kus on seda kõige parem teostada ja kust on kaevandatavat materjali kõige lihtsam maa seest välja tuua. Kaevandamise “lihtsust” mõõdetakse põlevkivikihindi ehituse lihtsuse, kattekivimite paksuse ja kaevandamispiirangutega. Kohtlas, Pavandul ja Kukrusel olid kõik need tingimused ühtviisi soodsad. Samas oli seal kaevandamise alustamiseks teisigi soodustavaid faktoreid, nagu näiteks raudtee ja maantee lähedus. Kaevandamise levik ja areng Kirde-Eestis algusaastatest kuni praeguseni on näidanud, et kaevanduste rajamine ja mahajätmine mõjutab olulisel määral asustuse tekkimist ja hääbumist. Kaevanduste mõju seaduspärasuste uurimine võimaldab ennustada kaevandamisest põhjustatud sotsiaalmõju ning paremini mõista sotsiaal-majanduslikke protsesse pärast mäetööde lõpetamist. Põlevkivikaevanduse rajoneerimine – kaevandamise areng Põlevkivi kaevandamise kogumaht kasvab põlevkiviressursi alusuuringu prognoosi kohaselt aastaks 2025 poolteist korda (vt. Teema 574L). Sellise nõudluse rahuldamiseks jätkatakse kaevandamist praegustes kaevanduskohtades ja avatakse kolm uut kaevandust: Kose-Tammiku, Ojamaa ja Uus-Kiviõli. Lisaks kaevandatakse Viru kaevanduse kaudu 32 Sompa, Estonia ja Ojamaa välja põlevkivi. Seli väli avatakse Estonia kaevandusest. Praeguse kaevandamistempo jätkudes ammenduvad aastaks 2025 Narva karjääri põhjapoolsed jaoskonnad ning Kohtla-Vanaküla ja KoseTammiku karjäärid. 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 UusKiviõli ja Usnova (Narva karjäärivälja kaguosa) väljadel. Prognoosimise meetodid Kaevandatavate alade valikukriteeriumid sõltuvad nii tehnoloogilistest kui muudest (keskkonnakaitselistest, sotsiaalsetest ja kultuurilisest) piirangutest. Kaevandamiskohtade ja -mahtude otsused sõltuvad majandusnäitajatest, ülal loetletud piirangutest ja kauba e. müüdava põlevkivi kvaliteedist. Võimalike kaevandamiskohtade ja kaevejärkude prognoosimisel lähtutakse kas konstantsest toodangust, reaalsest prognoositavast tarbimisest või, analüüsides kõikide kaevandusjaoskondade reaalseid mäendustingimusi, võimalikust tehnoloogiast ja optimaalsest kaevandusmahtude jaotamisest (tabel 1). Tabel 1. Kolme kaevandamismahu prognoosimise meetodi kirjeldus. Konstantne maht Prognoositav maht Tegelikkusele lähedane maht Prognoosi alus praegune kaevandamismaht (kasutatakse juhtudel, kui tootmismahu tehnoloogilisi piiranguid ei ole) maksimaalne võimalik kaeandamismaht tehnoloogilise piirangu korral; vaadelduna ühes jaoskonnas kohalikud kogemused ja innovaatilised lahendused (arvestatakse kõiki piiranguid ja mäendustingimusi) Ploki suurus kaevandamata kaeveväli või uuringuväli jaoskond (lähtudes tehnoloogilise ploki optimaalsest suurusest) konkreetsed kaevandusjaoskonnad, sõltuvalt piirangutest ja olemasolevatest masinatest Tootlikkus, t/a faktiline (nt. seis, mis oli 2005. aastal) jaoskonna pikema perioodi trend (arvestab katenditegurit ja tootlikkuse langust avakaevandamisel) tootlikkus on jaoskonniti ja aastati erinev, arvestades projektlahendustes toodud piiranguid Kihindi tootlus, t/m2 saadakse maardla ruumilisest mudelist maardla ruumilisest mudelist ja ametlikest aruannetest maardla ruumilisest mudelist, aruannetest ja jaoskondade analüüsi tulemustest Varu, Mt tootlus x pindala tootlus x pindala tootlus x pindala Kaevandamise kestus varu/tootlikkus/(1-kadu) varu/tootlikkus/(1-kadu) varu/tootlikkus/(1-kadu) Tulemus maksimaalne võimalik saagis tehniline võimalik saagis tegelik saagis 33 Kaevandamiskohtade prognoosimisel on aluseks võetud praegused kaevandamiskohad. Eeldusel, et varu olemasolul jätkatakse kaevandamist praegustes kohtades, saame prognoosida kaevejärkude edasist arengut kaevandamata ala suunas. Kaevandamisalade valikul on lähtutud rajoneerimise aluseks olnud tehnoloogilistest piirangutest. Alade valikul on arvestatud ka looduskaitselisi ja majanduslikke piiranguid. Alljärgnevas prognoosis on näitena kirjeldatud üht Eesti riigi põlevkivi kaevandamise arenguversiooni, lähtudes uute kaevandusalade paiknemise ja veeärastuse seisukohtadest (tabel 2). Vastavalt prognoosile suureneb põlevkivi vajadus vastavalt tarbijate lisandumisele. Prognoosist lähtudes suureneb põlevkivi tootmismaht aastaks 2025 poolteist korda. Tabel 2. Eesti riigi põlevkivivajaduse prognoos aastateks 2005–2025, Mt/a. Aasta Mt/a 2005 14,1 2010 17,5 2015 18,8 2020 20,2 2025 21,8 Tehnoloogiline rajoneerimine Maardla tehnoloogiline rajoneerimine seisneb võimalikele kaevandamismoodustele ja -viisidele sobivate alade määramises. Kaevandamismoodusteks on ava- ja allmaakaevandamine. Kaevandamisviisid on avakaevandamisel määratud katendi eemaldamise meetodiga, milleks võib olla kühveldamine (ekskaveerimine), vedu või nende kombinatsioon (sh. puistangusildu kasutav viis). Allmaakaevandamisel on kaevandamisviisideks kamberkaevandamine (valdavalt maa hoidmisega) ja lankkaevandamine (maa langetamisega). Neist viimane võib toimuda näiteks pikkade etega kaevandamise või laavakaevandamisena. Väljamise e. maavara kaevandamise meetoditeks on lausväljamine (läbi rikastamise, mille hulka kuulub ka näiteks õli utmine), selektiivne ja kõrgselektiivne (läbi kihtide freesimise e. koorimise, mida kasutatakse esmajoones pealmaa- e. avakaevandamisel) väljamine. Maavara väljamine geoloogilisest keskkonnast e. raimamine (alates esimesest purustamisest kuni maapeale toomiseni) võib toimuda puur- ja lõhketöödega või mehhaniseeritult (kombainidega). 34 Pealmaa- ja allmaakaevandamise alade määramine Peamised kriteeriumid pealmaakaevandamise puhul on lasumi (katendi) paksus ja allmaakaevandamise korral lasumi (põhilae) püsivus. Viimane sõltub põlevkivi puhul nt. 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. Seda tehes arvestatakse kaevandusvälja maapealset situatsiooni, eriti kaitstavaid objekte ja alasid. Kui töötavates põlevkivikarjäärides kasutatakse katendi teisaldamiseks draglain’e, siis seisneb rajoneerimine järgnevate alade määramises: (1) alad, kus saab draglain’idega katendit teisaldada; (2) alad, kus peab kasutama ümberkühveldamist ja (3) alad, kus peab kasutama abimasinaid. Projekteeritavate karjääride puhul ei piira valikut olemasolev masinapark. Seetõttu võib katendi eemaldamist alustada näiteks hüdrauliliste ekskavaatorite ja kalluritega (nt. Põhja-Kiviõli karjääris) või uute süsteemidega (nagu puistangusildadega) või kombineeritud süsteemidega. Olenemata kuludest, on igal süsteemil omad mõistlikud tehnoloogilised kasutuspiirid (tabel 3). Näide elust enesest Rajoneerimiseks koostati põlevkivikihindi geomeetriline-, kvaliteedija majandusmudel. Geomeetrilise mudeli moodustavad põlevkivi kihtide, vahekihtide, kaljuse katendi, poolpehme katendi ja pehme katendi GIS mudelid. Vastavalt tehnoloogiate kasutuspiiridele on valitud alad, mille kohta saab GIS mudelist teha otsuste langetamiseks vajalikke päringuid. Traditsiooniline ja põlevkivikarjääride projekteerimisel arvesse võetud kriteerium oli 0–30 m 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 ja tulptervikutega kamberkaevandustes alates 10 m püsiva kattekivimi (näiteks Ordoviitsiumi lubjakivi) olemasolu korral, siis selgub, et idakarjääridest lõuna pool on ala, kus ei sobi ükski kaevandamisviis. Lõunapoolne ala sobib vastavalt kattekivimi püsivusele allmaakaevandamiseks. Idakarjääridest lõunas piirab pealmaakaevandamist paks katend. Kohati on sellel alal kaljune (Ordoviitsiumi) lasum liiga õhukene, et kasutada kambritega allkaevandamist. 35 Tabel 3. Tehnoloogilised piirangud (töötabeli näidis). Vastavalt katendi paksustele, suureneb avakaevandamise ala kulukamate katenditeisaldusmeetodite kasutamisel. Enamus aktiivsest põlevkivivarust oleks võimalik kaevandada karjäärides, kui kasutataks näiteks puistangusildasid. Allmaakaevandustes määrab plokkide tootlikkuse kasutav tehnoloogia või jaoskondade arv. Karjäärides määrab väljamismahu katendi teisaldustootlikkus, mis on konstantne või langeb sügavates karjäärides. Tootlikkuse languse põhjus võib olla draglaini tehnilise seisukorra halvenemine ehk remondipäevade arvu suurenemine aastas, katendikivimite ebapüsivuse Tehnoloogilised kaevandamisviiside piirangud Katendi teisaldus- või kaevandamis kulu 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 draglain’idega 100 10 27 310 1053 Vaalkaevandamine draglain’ide ja ümberkühveldamisega 150 23 27 99 335 Vaalkaevandamine draglain’ide, ümberkühveldamis e ja/või buldooseritega 200 25 33 215 732 Vaalkaevandamine draglain’ide, ümberkühveldamis e 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 tulpervikkamberkaevandamine 100 10 150 10 150 1997 6790 Lankkaevandamine pikaee kombainiga 150 5 2307 7845 Kombainkaevandamine lühieekombainiga 200 10 1997 6790 36 suurenemine või katendi paksuse suurenemine üle draglaini piirkatendi väärtuse. Kui olemasolevad kaevandused ei suuda nõutavat kogust põlevkivi kaevandada, siis tuleb avada uusi jaoskondi või kaevandusi potentsiaalsetel väljadel. Potentsiaalsed väljad on hetkel kõik põlevkivi uuringuväljad. Piirangute tõttu tuleb 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. Aastaks 2025 on kaevandamine lõpetatud Narva karjääri põhja-jaoskondades, Tammiku-Kose ja Kohtla-Vanaküla karjäärides. Kaevandamine jätkub kaeveväljade lõuna- ja läänealadel. Töö on seotud ETF grandi G5913 uuringuga “Kaevandatud alade kasutamine”. Kasutatud kirjandus Teema 574L. Eesti põlevkiviressursi kasutamissuundade riikliku strateegia aastani 2020 alusuuringud. Etapp 574l.3.1. Eesti põlevkivimaardla tehnoloogiline, majanduslik ja keskkonnakaitseline rajoneerimine. TTÜ mäeinstituut 2005 Teema 574L. Eesti põlevkiviressursi kasutamissuundade riikliku strateegia aastani 2020 alusuuringud. Etapp 574l.2.1. Kasutamissuundadele vastava põlevkivi varu hindamise kriteeriumite loomine ja koguse hindamine vastavalt arenevale kütuse ja energiamajandusele, ressursi pikaajaline planeerimine. TTÜ mäeinstituut 2005 Lisalugemist Erg K., Reinsalu E. & Valgma I. 2003. Põlevkivi kaevandamise võimalikkusest looduskaitsealadel. Keskkonnatehnika 3/03: 27–29. Kattai V., Saadre T. & Savitski L. 2000. Eesti Põlevkivi, geoloogia ressurss, kaevandamistingimused. Eesti Geoloogiakeskus, Tallinn, 226 lk. Lind H. 2005. Hüdrogeoloogiliste tingimuste modelleerimine. Veekõrvaldus Tammiku-Kose karjäärivälja näitel. Bakalaureusetöö, TTÜ mäeinstituut, Tallinn. Põlevkivi geoloogiliste uuringulubade ja kaevandamislubade taotlused. Keskkonnaministeerium. 29.09.2005 Reinsalu E. 1998, Mäemajandus, TTÜ mäeinstituut, 159.lk 37 Reinsalu E., Toomik A. & Valgma I. 2002. Kaevandatud maa. TTÜ mäeinstituut, 98 lk. TTÜ mäeinstituut. 2003. 294L. Eesti põlevkivimaardla tehnoloogiline, majanduslik ja keskkonnakaitseline rajoneerimine, uuringuaruanne. TTÜ mäeinstituut. 2004. Freeskombaini katsetööd Põhja Kiviõli karjääris. TTÜ mäeinstituut. 2004. Põlevkivi Kaevandamise AS ettevõtete tööst tulenevate hüdrogeoloogiliste muutuste prognoosi koostamine. Valgma I. 2002. Põlevkivi kaevandamise mäenduslik geoinfosüsteem - MGIS. Valgma I. 1996. Põlevkivikarjääri katendi tehnoloogilise piirpaksuse hindamine draglainide kasutamisel. Magistritöö, TTÜ mäeinstituut, Tallinn. Västrik A. 2006. Avakaevandatud alade geoinfosüsteem. Aineprojekt, TTÜ