Artikkel: Kaevandamise mõju põhjavee tasemele

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

Viimased blogipostitused