MÄENDUSE MAINE

125 TTÜ Mäeinstituut

28. KAEVANDAMINE GÜMNASISTIDE PILGU LÄBI

Veiko Karu TTÜ mäeinstituut

Kaasautorid: Adrian Sarapuu, Raul Reiljan, Veronika Kazak, Siim Omri, Elion Sõber, Daria Trikhno, Viktoria Nagajeva, Evelin Harik, Samo Saarts TTÜ mäeinstituut ja Mäenduse ja geoloogia teadusklubi korraldavad koostöös TTÜ Tehnoloogiakooliga lühikursust Geodisain – geoloogia, maavarad, majandus. Kursus peaks avama gümnasistidele geoloogia, maavarade, kaevandamisviiside olemuse ja arusaama, mis ei ole kasvatatud, see on kaevandatud ning ilma maavarade kaevandamiseta ei oleks meil selliseid võimalusi kui praegu (sülearvutid, külmkapid jne). Kursuse raames pidi õpilased kirjeldama avakaevandamise ja allmaakaevandamise protsesse kolmemõõtmeliste makettide abil. Olukorra lihtsustamiseks olid nad eelnevalt kuulanud loenguid ning näinud videoid ava- ja allmaakaevandamisest. Kirjeldusprotsessi läbiviimiseks olid abiks TalveAkadeemia grupitöö raames valminud avakaevandamise makett korrastatud Väo lubjakivikarjäär (Joonis 28-1) ning allmaakaevandamise makett Maardu graniidikaevandus (Joonis 28-2).

Joonis 28-1Avakaevandamise makett – korrastatud Väo lubjakivikarjäär

Joonis 28-2 Allmaakaevandamise makett - Maardu graniidikaevandus

Geodisaini kursusel osalejatest moodustus 4 tiimi ning järgnevalt on toodud nende tiimide tulemused.

Tiim 11: Adrian ja Raul (Joonis 28-3)

Allmaakaevandamine On läbi viidud geoloogilised uuringud, mille tulemusel selgus, et 150 m sügavusel leidub majanduslikult kasulikku maavara, graniiti. Uuringute järel koostatakse vastav projekt, mille alusel saab taotleda kaevandamisluba. Pärast loa saamist rajatakse kaks šahti, millest üks peab olema varuväljapääs. Kõik kaevanduse käigud ja šahtid toestatakse kindlalt, sest projektiga on ette nähtud kaevanduse avalikku kasutusse andmine. Kaevandamine hakkab toimuma kambris, mis on kolme korruseline. Igale korrusele rajatakse kaks paralleelselt asetsevat puurkäiku. Korruste vahele rajatakse ramp, mille kaudu hakkavad liikuma erinevad masinad erinevate korruste vahel. Kaevandamist alustatakse kambri sügavaimalt korruselt. Graniidi purustamiseks teostatakse puur-lõhketöid. Nii liigutakse järjest korruste kaupa üles poole. Graniiti hakatakse transportima veolõõride kaudu veokäiguni ja šahtini, sealt tõstetakse see maa peale. Graniiti tuleb töödelda kaevanduse ligidal paiknevas ettevõttes. Kui kaevandamine tulevikus lõpetatakse saab kambrisse rajada kontserdisaali.

MÄENDUSE MAINE

126 TTÜ Mäeinstituut

Joonis 28-3 Adrian ja Raul allmaakaevandamise maketti arutamas

Avakaevandamine Kõigepealt otsiti sobiv lubjakivi maardla, milles nähti majanduslikku otstarvet. Esmalt tuli teostada mitmeid uuringuid. Uuringu tulemused tõestasid, et see ala on sobiv kaevandamiseks, seejärel koostati kaevandamiseprojekt. Kui kaevandamisluba oli kätte saadud, alustati lubajakivi kaevandamisega. Esimese etapina alustati mulla eemaldamisega ja põhjavee välja pumpamisega. Seejärel puuriti lubjakivisse puuraugud, mis täideti lõhkeainega ning mille õhkimise tulemusel kobestati lubjakivikihind. Lubjakivi purustatakse killustikuks ning müüakse erinevatele ehitusobjektidele. Kui tulevikus kaevandatav maavara kogus saab kaevandatud, siis alustatakse korrastustöödega. Korrastamiseprojekt näeb ette tehisjärve moodustamise ning teiste vabaaja veetmiskohtade (näiteks restoran ja seikluspark) rajamist. Tiim 12: Veronika ja Siim (Joonis 28-4)

Allmaakaevandamine Graniidini jõudmiseks tuleb maa sisse puurida 150m sügavusele šahtid, mis võimaldaksid juurdepääsu maavara lasundini. Pärast šahtide valmimist tuleb hakata rajama kaeveõõnte võrku, mis on vajalik koristustööde alustamiseks ja maavara transpordiks. Veokäike rajatakse puur-lõhketöödega ning need toestatakse vastavalt tingimustele. Veokäigud peaksid olema piisavalt suured, et masinad, näiteks kallurautod, saaksid nendes liikuda. Kaevandamisviisiks on valitud suurte kambritega kaevandamine, see tähendab, et maavaralasund jaotatakse kambriteks, millede vahele jäävad tugisambad, mis vähendavad maapinna varisemisohtu. Suur kamber jaguneb kolmeks tasandiks ja on alt kolmnurkse kujuga, mille tipp on suunatud allapoole. Korruste vahel liikumiseks tuleb rajada rambid ehk kallakkäigud. Kui ülevalpool õhkida kivimeid, siis need langevad alla kolmnurga tippu ehk laadimispunkti, kuhu on rajatud veokäigud, mille kaudu on planeeritud graniidi vedu šahtideni ning sealt tõstetakse maapinnale. Nii on planeeritud maavara kaevandamist mitmest kambrist korraga. Kui kaevandamine lõppeb, saab rajada nendesse kambritesse näiteks muuseume, kontsertsaale, tunneleid, parklaid, hoidlaid, elektrijaamasid, sõjalisi rajatisi, spordirajatisi või isegi lõbustusparke. Avakaevandamine Karjääri rajamise eesmärgiks on lubjakivi kaevandamine. Nagu Põhja-Eestile iseloomulik, asub lubjakivi maapinna lähedal, seega on otstarbekas avakaevandamine. Antud karjäär asub majanduslikult väga soodsas piirkonnas. Kaevandamise alustamiseks on vaja eemaldada katend ehk puud-põõsad ja õhuke mullakiht. Seda nimetatakse ka kasvupinnase koorimiseks. See ladustatakse karjääri lähedal, et seda hiljem millekski ära kasutada, näiteks karjääri sulgemisel. Maavara kaevandamiseks saab kasutatakse erinevaid meetodeid. Esiteks, puur-lõhketöid, selleks puuritakse maa sisse augud, kuhu asetatakse lõhkematerjal. Teiseks, kaevandamine freeskombainiga, millega on võimalik võtta kindla paksusega kihte ja programmeerida sügavust.

MÄENDUSE MAINE

127 TTÜ Mäeinstituut

Kolmandaks, erinevate masinatega kobestada pinda ja see hiljem laadurite ja buldooseritega kokku koguda. Kaevandamise lõppedes tuleb kaevandatud ala korrastada. Seega tuleb karjäär muuta inimsõbralikuks. Kuna kaevetööde lõppemisega lõpetatakse ka vee väljapumpamine ning karjäär täitub veega. See tähendab seda, et meil tekib väike veekogu, mille äärde on mõistlik rajada veespordikeskused ja supelrannad ning muud meelelahutuskeskused ja isegi elamuid.

Joonis 28-4 Veronika ja Siim avakaevandamise võimalusi arutamas Tiim 21: Elion ja Daria (Joonis 28-5)

Allmaakaevandamine Tegemist on tulevikus 150 meetri sügavusel paikneva graniidikaevandusega. Maapinnale pääseb mööda vertikaalšahti skipiga ja kongiga. Kaevandamine hakkab toimuma suurte kambritega. Kambri sees toimub käikude rajamine lõhkamistöödega, mida teostatakse lõhkamistööde passi alusel. Kui kambrites on graniit purustatud, siis hakkab maavara väljavedu toimuma mööda veolõõre, mis on veokäikude kaudu ühendatud väljapääsuga. Maavara hakatakse transportima kaevanduse käikudes mobiiltranspordiga ja vertikaalšahtis skipiga. Mobiiltranspordimasinatest hakatakse kasutama kallurautosid ja kopplaadureid. Peale kaevandustööde lõppemist saab kaevandust kasutada ohtlike jäätmete laona, tänu erilistele akustilistele omadustele kontserdisaalina või kaevandusmuuseumina.

Joonis 28-5 Elion ja Daria kirjeldamas allmaakaevandamise protsesse

MÄENDUSE MAINE

128 TTÜ Mäeinstituut

Avakaevandamine Kuna on kaevandatud allpool veepiiri, siis oli vaja karjäärist vett välja pumbata. Seda sai teha lähedalasuvasse Pirita jõkke. Selleks oli vaja vee erikasutusluba. Kaevandamine algas puur-lõhketöödega. Lõhatud materjal veeti purustussõlme, kus see killustikuks purustati. Üle jäänud materjal kuhjati aherainemäkke. Peale korrastamistööde lõppu on suurem karjääriosa täitunud veega. Kuumaastik on korrastatud ja rajatud on puhkekuurort seikluspargi, paadilaenutuse, kalatiigi ja liivarannaga. Külastajate majutamiseks on rajatud hotellid, kus kohalikud inimesed saavad tööd. Ka paadilaenutuses ja seikluspargis leiavad inimesed tööd. Talvel saab aherainemäelt suuskadega alla sõita ja seal leiavad tööd suusainstruktorid. Saab korraldada suusa-, lumelaua- või muid võistlusi ja nende pealt saab mäeomanik teenida. Väiksemasse karjääri on rajatud elektrijaam. Lähedal asuvate elumajadeni tööstusmüra ei jõua, sest karjääri 10 meetri kõrgune astang toimib müratõkkena.

Tiim 22: Viktoria, Evelin ja Samo (Joonis 28-6)

Allmaakaevandamine Kirjeldus: Ettevalmistustööd – viiakse läbi geoloogilised uuringud ja pinnaseproovid, maa mõõtmised, mõjude hindamine põhjaveele, kohalikule elanik- ning keskkonnale- ja koostatakse projekt maavarade kaevandamise ning kaevanduse sulgemise järgse planeeringu kohta, taotletakse kaevandusluba, masinate hankimine. Avamine: Kaevandusväli avatakse vertikaalse šahtiga, toestatakse kõik põhišahtid, avamiskaeveõõned, rajatakse masinate hooldus-, montaaži plats, kaevõõnte võrk, mis on vajalik koristustööde alustamiseks: veokäik, ramp, esimene ja teine alakorrus, ramp, mis ühendab esimest ja teist alakorrust, vertikaalsed õhutusšahtid, veolõõr, puurkäigud, puurlehvik, veetõkkesüsteemide rajamine, toodangustreki ja kogumiskäigu rajamine. Kaevandamine: Toimub lõhketööde alusel kambersüsteemis, paksu kihti kaevandatakse alakorrusel strekkide puurimise ja lõhkamisega, põhitransport toimub korrusel mööda veokäiku, puur-lõhketööd viiakse läbi puur-lõhketööde passi alusel, maavara maa peale tõstmiseks kasutatakse skiptõstet. Koristustööd: Maavara massiivist lahtimurdmine, lahtimurtud maavara laadimine transpordivahendile (laadurveokile). Sulgemine: Seadmete demonteerimine, veetõkete rajamine, maa peale avanevate kaeveõõnte suudmete sulgemine, maapealsete abirajatiste likvideerimine, suletud kaevanduse disainimine muuseumiks. Avakaevandamine Ettevalmistus: Esmalt viiakse läbi geoloogilised uuringud. Uuritakse maavara lasumistingimusi, omadusi, määratakse kasutusa, määratakse mõju põhjaveele, ümbruses asuvatele asulatele ning keskkonnale; taotletakse kaevandamisluba, vee erikasutusluba; teostatakse veekõrvaldus. Kaevandamine: kaevandusviisiks aukkaevandamine. Karjääris kaevandades jääb järgi auk, kaevandamine toimub karjääri ees, masinad liiguvad mööda rampe. Karjääri tüübiks on välispuistanguga karjäär. Katend veetakse karjäärist välja. Etapid: 1)Katendi eemaldamine e. maavara paljandamine. *karjäärivälja ettevalmistamine- metsaraie, teede, elektriliinide ehitamine, kuivendussüsteemi rajamine. *Kasvupinnase (mulla) koorimine ja ladustamine. Teostatakse buldooserite või skreeperitega. Pehme katend eemaldatakse buldooseri või ekskavaatoriga. 2) Maavara väljamine. Katend kobestatakse freeskombainiga, puur-lõhketöödega ning laaditakse kallurile ning veetakse puistangusse. 3) Kaevandatud ala korrastamine. Kaevandamine peatatakse projekti alusel, kaevandatud alal tagatakse inimeste ohutus, keskkonna ja ehitiste säilimine. Lõpetatuks loetakse siis, kui projektis ettenähtud tööd on teostatud: maa on korrastatud, kaevandamata varu maha kantud.

MÄENDUSE MAINE

129 TTÜ Mäeinstituut

Korrastamine- Rajatakse tehisjärv, seikluspark, puhkeala, restoran, parkla, paadilaenutus- tingimused aja meeldivalt veetmiseks.

Joonis 28-6 Viktoria, Evelin ja Samo projekteerimas avakaevandamist Lõpetuseks Geodisaini esimene kursus lõpetas aprillis 2009, tehes ise samuti lõputööks maketi Astangul paiknevast Peeter I laskemoonaladudest. Nii selle kui teiste makettidega saab tutvuda TTÜ mäeinstituudis. Ülevaadet kursusest kui ka maketi valmistamisest saab vaadata kursuse ajaveebist:

http://mi.ttu.ee/geodisain/