Artikkel: Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud

Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud

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

Põlevkivi kvaliteedi ja kaevandamistehnoloogia uuringud.pdf

Viimased blogipostitused