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

Viimased blogipostitused