POSIVA OY

Työraportti 98-40

Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus

Pasi Tolppanen

Heinäkuu 1998

Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI

Puhelin (09) 2280 30

Fax (09) 2280 3719

Työ r a p o r t t i 9 8- 4 0

Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus

Pasi Tolppanen

Heinäkuu 1998

SAA TE RAPORTIN TARKASTAMISESTA JA HYVÄKSYMISESTÄ

TEKIJÄ­ORGANISAATIO:

TILAAJA:

TILAUSNUMERO:

TILAAJAN YHDYSHENKILÖ

KONSULTIN YHDYSHENKILÖ

TEKIJÄ:

TARKASTAJA:

Saanio & Riekkola Oy Laulukuja 4 00420 HELSINKI

Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI

9538/98/JPS

#t(- t':tL f~, Jukka-Pekka Salo

Reijo Riekkola

TYÖRAPORTTI-98-40

Posiva Oy

Saanio & Riekkola Oy

LOUHITUN KIVEN KÄYTTÖKOHTEET JA MURSKAUS

?,V Pa.'st Tolppanen TkL

.-0~:~ ----~·-~: ~·· __ _____z_ __ _

ReijO Riekkola toimitusjohtaja

Työ r a p o r t t i 9 8 - 4 0

Louhitun kiven käyttökohteet ja murskaus

Pasi Tolppanen

Saanio & Riekkola Oy

Heinäkuu 1998

Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa

tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia.

Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat

ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä

vastaa Posiva Oy:n kantaa.

2

LOUHITUN KIVEN KÄYTTÖKOHTEET JA MURSKAUS

TIIVISTELMÄ

Louhetta syntyy ja käytetään loppusijoitushankkeen eri vaiheissa. Tutkimusvaiheessa louhetta saadaan tutkimuskuilu rakentamisesta. Louhetta voidaan hyödyntää tie- ja alue­rakentamisessa joko sellaisenaan tai murskaamaHa se eri lajikkeiksi. Rakentamisvai­heessa aluetöiden vaikutuksesta syntyy ja käytetään kiviainesta. Myös tunnelirakentami­nen tuottaa louhetta, mutta kulutus maan alla on vähäistä. Käyttövaiheessa louheen tuot­to ja käyttö on lähes yhtä suurta, sillä louhitut tunnelit täytetään murskeen ja bentoniitin seoksella. Sulkemisvaiheessa louhetta ei enää synny, mutta käyttö on merkittävää. Tuo­tettu louhemäärä perustapauksessa on n. 716.000 m

3itr ja kiviainesta käytetään n.

570.000 m3itr.

Louhetta käytetään sellaisenaan tai murskataan halutuiksi lajikkeiksi. Murskeesta suurin osuus on täytemateriaalissa käytettävää 0- 20 mm raekokojakauman omaavaa kiviaines­ta. Maanalaisessa käytössä tarvittavalta murskeelta oletetaan korkeaa hienoainespitoi­suutta ja merkittävää puhtautta orgaanisesta aineksesta. Niinpä täytemateriaalin murs­kaaminen näyttelee merkittävää osaa tämän raportin sisällössä.

Murskausprosessit voidaan hoitaa nykyisin menetelmin kolmi- tai nelivaihemurskausta hyödyntäen. Laatuvaatimuksina noudatetaan mitä Tielaitos edellyttää omissa projekteis­saan sekä täytemurskeelle esitettyjä omia vaatimuksia, jotka kaikki ei vielä ole täysin selvillä tai perusteltuja.

Murskauksen välittöminä haittavaikutuksina ovat melu ja pöly. Melua voidaan vähentää murskausaseman sijoittelulla ja suojaseinin. Myös pölyn leviäminen vähenee, jos asema sijoitetaan järkevästi esimerkiksi varastokasojen väliin. Pölyämistä voidaan vähentää myös kastelulla ja pölyä imemällä.

Murskaustyöstä tulee aina tehdä ilmoitus alueen ympäristöviranomaisille. Kiinteä murs­kauslaitos tarvitsee jopa ympäristöluvan.

A vainsanat: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitus, louhe, murskaus, murske

3

USE AND CRUSHING OF EXCA V ATED ROCK

ABSTRACT

Rock will be excavated and used in various stages of the deposition project. At investigation stage the investigation shaft will be excavated. At construction phase, the rock will be excavated both above and under ground. At both stages, blasted rock is supposed to be used for road- and foundation construction either as muck or aggregate. When encapsulation will be started, deposition tunnels and holes will be excavated and backfilling material is needed. Backfill material will be mixture of bentonite and aggregate. At the stage of closing, excavation will not be done but the need of backfill aggregate is high. Total amount of muck is approximately 716.000 loose-m3 and appr. 570.000 loose-m3 is needed for backfilling and costruction.

Crushing of rock is possible to do by using the method of today. Three or four stages crushing process will be needed depending on the wanted products. Quality requirements can be the same as Road Administration suggests. For backfill aggregate, some specified requirements exist.

The noise and dust are the main disadvantages for environment. By placing the crusher station between the rockpiles or at the lowest point at the field, these disadvantages will be minimized. Dusting could also be avoided by watering or by using suction fan.

When crushing, an announcement for environmental authorities is always required. Sometimes, if the crushing station is permanent, the written environment permission by authorities will be needed.

Keywords: Nuclear waste deposition, muck, crushing, aggregate

4

SISÄLLYSLUETTELO

TIIVISTELMÄ ........................................................................................................................................... 2

ABSTRACT ................................................................................................................................................. 3

SISÄLLYSLUETTELO ............................................................................................................................. 4

1 JOHDANT0 ............................................................................................................................................. 5

2 MURSKAUSPROSESSIN YLEISKUVAUS ......................................................................................... 6

2.1 LÄHTÖKOHDAT ........................................................................................................................................ 6 2.2 MURSKAUSLAITOS ................................................................................................................................... 6 2.3 MURSKAINTYYPIT .................................................................................................................................... 7 2.4 KIVIAINEKSEN SYÖTTÖMURSKAIMELLE .................................................................................................. 9 2.5 LAJITTIMET .............................................................................................................................................. 9 2.6 YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET ..................................................................................................................... 11 2.7 MURSKAAMOJEN LUVANTARVE ............................................................................................................. 13

3 LOUHINTAKOHTEET ........................................................................................................................ 14

4 LOUHITUN KIVIAINEKSEN KÄYTTÖ ........................................................................................... 16

4.1 KÄYTTÖKOHTEET .................................................................................................................................. 16 4.2 KIVIAINESLAJIKKEET ............................................................................................................................. 16 4.3 LAATUVAATIMUKSET ............................................................................................................................. 19

5 MURSKAUS LOPPUSIJOITUSALUEELLA .................................................................................... 22

5.1 MURSKAUKSEN LÄHTÖKOHDAT ............................................................................................................. 22 5.2 TÄYTEAINEEN MURSKE .......................................................................................................................... 22

5. 2.1 Prosessin yleiskuvaus .................................................................................................................... 22 5.2.2 Laitteisto ....................................................................................................................................... 24

5.3 MUUTMURSKATTAVATMATERIAALIT ................................................................................................... 25 5.4 AIKATAULU ........................................................................................................................................... 26 5.5 MURSKAUSTYÖNVAATIMATLUVAT ...................................................................................................... 28 5.6 YMPÄRISTÖN HUOMIOINTI ..................................................................................................................... 28

6 KIVIAINESTEN VARASTOINTI ..........................................................•............................................ 30

7 LAADUNVALVONTA .......................................................................................................................... 31

8 Y-TAPAUS ............................................................................................................................................. 32

8.1 Y-TAPAUKSEN LÄHTÖTIEDOT ................................................................................................................. 3 2 8.2 LOUHINTA Y-TAPAUKSESSA .................................................................................................................. 32 8.3 MURSKAUSMÄÄRÄT .............................................................................................................................. 33

9 YHTEENVETO ..................................................................................................................................... 34

LÄHDELUETTELO ................................................................................................................................ 35

LIITTEET ................................................................................................................................................. 36

5

1 JOHDANTO

Ydinvoimalaitosten käytetty polttoaine tullaan nykyisten suunnitelmien mukaan kapse­loimaan laitosalueella ja sijoittamaan tiiviissä ja kestävissä kuparisäiliöissä syvälle kal­lioperään louhittuun loppusijoitustilaan. Loppusijoitustila koostuu keskustunnelista, useista yhdensuuntaisista sijoitustunneleista sekä muista toiminnalle tärkeistä oheisti­loista. Polttoainekapselit sijoitetaan sijoitustunnelin lattiaan porattuihin pystysuoriin si­joitusreikiin. Loppusijoituslaitoksen maanpäällinen laitosalue sijaitsee loppusijoitusluo­laston päällä.

Loppusijoitustilojen tunnelit ja pystykuilut rakennetaan perinteisiä louhintamenetelmiä käyttäen. Sijoitusreikien porauksessa toteutetaan uutta kokeiltua sokkoreikäporaus -tek­niikkaa. Rakentamisessa saatava louhe varastoidaan ja hyödynnetään loppusijoituslai­toksen maanpäällisessä ja -alaisessa rakentamisessa sekä loppusijoitustilan täyttö- ja sul­kemistyössä.

Loppusijoituslaitoksen eli loppusijoitustilojen, kapselointilaitoksen ja laitosalueen esi­suunnitelmat valmistuvat vuosina 1998 - 1999. Tämä aihekohtainen raportti on laadittu loppusijoitustilojen ja laitosalueen esisuunnitelmien tueksi. Raportissa on tarkasteltu loppusijoitustilojen louhintaa, louhituo kiviaineksen käyttöä sekä sen murskaamista ha­lutuiksi lajikkeiksi. Oletuksena on, että loppusijoitustilat rakennetaan 500 m:n syvyy­teen. Käyttövaiheen alussa v. 2020 on valmiiksilouhittuna kuilut, keskustunneli, oheisti­lat ja kymmenen sijoitustunnelia. Muiden sijoitustuoneleiden louhinta ja loppusijoitus­reikien poraus tehdään käyttövaiheessa.

Murskaukseen liittyviä tietoja, etenkin teknisiä yksityiskohtia, on kirjallisuuden lisäksi tiedusteltu suomalaisilta urakoitsijailta (Lemminkäinen Oy, Rudus Oy) ja laitevalmista­jalta (Nordberg-Lokomo Oy). Työhön liittyen on vierailtu kolmella murskausasemalla.

Tässä muistiossa esitetty louhinta ja murskaustarkastelu on laadittu perustapaukselle (P), jossa loppusijoitettava polttoainemäärä (2602 tU) vastaa voimalaitosten 40 vuotta käyttöikää. Vaihtoehtona P-tapaukselle on ns. Y -tapaus, jossa voimalaitosten käyttöikää on lisätty 40 vuodesta 60 vuoteen. Käyttöiän johdosta loppusijoitettava polttoainemäärä ja siten myös loppusijoitustila on suurempi. Vaihtoehtoinen Y -tapaus on käsitelty ly­hyesti erikseen kappaleessa 8.

6

2 MURSKAUSPROSESSIN YLEISKUVAUS

2.1 Lähtökohdat

Murskaamisen tarkoituksena on saada käytettävästä louheesta tuote, joka rakeisuutensa ja muiden ominaisuuksiensa puolesta soveltuu haluttuun tarkoitukseen. Kiviaineksen murskauksessa pienennetään suuresta ja epätasaisen kokoisesta lähtömateriaalista mää­rätyn seulan läpäisevää tuotetta, jonka maksimiraekoko ja raejakautuma ovat ennalta määrätyt.

Murskaus tapahtuu vaiheittain. Vaiheiden määrä riippuu vaaditusta murskaussuhteesta, eli syötteen ja tuotteen suurimpien rakeiden läpimitan suhteesta. Tyypillisesti käyte­tyimpien murskemateriaalien valmistuksessa tarvitaan 2 - 4 -vaihetta; esi- ja väli-murs­kaus sekä jälki- ja hienomurskaukset (Kuva 2-1). Kiviaines välpätään tai seulotaan en­nen murskausvaiheita. Välppää tai seulaa läpäisemätön ylite siirretään seuraavaan murs­kausvaiheeseen ja läpäissyt alite siirretään joko murskattavaksi myöhemmissä vaiheissa tai lopputuotteeseen. Murskattavana materiaalina voi olla luonnonsora tai -kivet sekä louhe. Nykyisin myös rakennusjätettä kuten betonia murskataan kierrätettäväksi.

ISYÖ'ITÖ + VÄLPPÄYSI ... .... ::;:: :;: ;:;: ~~= ~:;:; : ~ :;:: ::: ;:;:;:; ~=~ :;:; : ;: :::::: ;:;:; ===~:=:=:~:::;:: ::::::: :::::~: =~ :; :;:: :j:;:;:;:~::::::::::;: ~~= ;:j~:;:;:::;: ~:::::::::::

a: •

ESIMURSKAUS ~... 1 VÄLIMURSKAUS ~ ===~=~=~=~~===~:;:::;:~~;:~:;:~~:;:;~:;:;:;:;:::~;:;:r;:;:;:;:;~:;:;:;t;:;:;:;:;:::::;:~:~:;:;:;:;:;:;:]:;:::;:;:::;:;:~;:::;:;g;:;:;~ ;:;:;:};);::{·=·=·=·=·=·=·=-=·=·=-::=~-;.;.;.:.:.:::::~::::::::{:;:=:;:::::;:.... • ·=·=···=·=·······-·.::::~.;.;.;.:.:~=;;:=:~_::::::

2-TASO SEULONTA

Kuva 2-1. Murskausprosessin periaate.

2.2 Murskauslaitos

• JÄLKI- JA HIENOMURSKAUS

Murskauslaitos (Kuva 2-2) on yhteisnimike prosessissa tarvittavalle kalustolle, energia­ja vesilähteille, niiden vaatimalle tilalle ja mahdollisille suojarakenteille (Tielaitos 1994b ). Murskauslaitos on kiinteä, jos se on sijoitettu tietylle alueelle yhtä vuotta pitem­mäksi ajaksi. Kiinteä laitos on verrattavissa kiinteään rakennukseen. Siirrettävä laitos

7

on vuotta lyhemmäksi ajaksi samalle paikalle sijoitettu ja se voidaan helposti siirtää siir­tokuntoon saatettuna paikasta toiseen. Liikkuva kivenmurskain on työnaikana hinauksel­la tai omalla moottorilla liikkuva yksikkö, josta yleensä puuttuvat erilliset seulontalait­teistot.

Kuva 2-2. Lemminkäinen Oy:n murskauslaitos Ämmässuo. Kuva: Tolppanen 3.6.1997.

2.3 Murskaintyypit

Esimurskaimena on tyypillisimmin käytetty leukamurskaimia (Kuva 2-3). Kiven särky­minen perustuu kiinteän ja liikkuvan leuan välissä tapahtuvaan suhteellisen hitaaseen puristukseen (10 crnls). Murskaava edestakainen liike aikaansaadaan liikkuvan leuan epäkeskoakselin avulla. Kaivoksissa on käytössä esimurskaimina myös karamurskaimia, mutta ne eivät sovellu lyhytaikaisiin murskaustarpeisiin suuren kokonsa vuoksi. Esi­murskaimen minimiasetus vaihtelee välillä 100 - 200 mm. Tällöin tuotteen suurin raeko­ko on n. 120- 350 mm esimurskaimen jälkeen. Esimurskausyksikkö on usein varustettu hydraulivasaralla, jolla murskaimen kitaan joutuneet ylisuuret lohkareet tai mahdolliset tukokset saadaan paistettua.

Välimurskaimina käytetään yleisesti karamurskaimia (Kuva 2-4). Niissä murskaus ta­pahtuu kahden sisäkkäin olevan katkaistun kartiopinnan välissä. Ulompi kartio on kiin­nitetty murskaimen runkoon. Sisäkartio on kiinni kara-akselilla, joka on tuettu sekä ylä­että alapäästä murskaimen runkoon. Sisäkartion murskausliike saadaan aikaan kara­akselin epäkeskoholkin avulla. Välimurskaimen minimiasetuksena voidaan pitää noin 40 mm, jolloin läpäissyt materiaali on rakeisuudeltaan n. 0 - 70 mm.

8

Kuva 2-3. Esimurskauksessa käytettävä leukamurskain.

Kuva 2-4. Väli- ja jälkimurskauksessa käytettävä karamurskain.

Jälki- ja hienomurskaimina käytetään sekä kara- että kartiomurskaimia, joskus myös is­kupalkki- tai keskipakomurskaimia. Karamurskaimet ovat rakenteeltaan vastaavia kuin edellä kuvatut välimurskaimet sillä erotuksella, että murskauskartion kulma on loivempi ts. kartio on laakeampi. Kartiomurskaimissa murskaus tapahtuu samoin kuin karamurs­kaimissa eli sisäkkäin olevien kartiopintojen välissä. Kartiomurskaimessa sisäkartion

9

liike saadaan aikaan pystysuoralla epäkeskeisesti laakeroidulla ja yläpäästään vapaalla akselilla, johon sisäkartio on kiinnitetty. Jälkimurskaimen minimiasetus on 10 - 60 mm, jolloin tuote on n. 0- 20 ... 30 mm.

2.4 Kiviaineksen syöttö murskaimelle

Kiviaineksen syöttö murskaimelle tapahtuu syöttimen avulla. Syöttimellä voidaan sää­tää koko murskausprosessin toimintaa, ja tehdä prosessista tasainen ja jatkuva. Esimurs­kaimen syöttimenä voidaan käyttää esim. vaunusyöttimiä, tärysyöttimiä tai syöttösuppi­loita. Ylisuuret esimurskaimen kitaan sopimattomat lohkareet poistetaan jo kuormaus­vaiheessa, jotta murskaimen tukkeutumiselta vältytään.

Vaunusyöttimessä syötinlaitteen edestakainen liike kuljettaa kiviaineksen murskaimeen. Tärysyöttimen runkoon, joka on päältä ja toisesta päädystä avoin laatikko, on kiinnitetty syöttimen täryliikkeen aikaansaava tärykoneisto. Syöttimen kapasiteetti on vapaasti va­littavissa käyttötarkoitusta vastaavaksi. Tärysyöttimen välppäratkaisulla (Kuva 2-5) voi­daan erottaa esimurskausta tarvitsematon materiaali suoraan jatkokuljettimille tai erottaa eri lajikkeeksi. Näin saadaan myös esimurskaimen kapasiteettia nostetuksi. Syöttösuppi­lo on täysin painovoimaan perustuva siilomainen ratkaisu. Uusimmissa syöttösuppilois­sa on kippimahdollisuus, jolla syöttimeen joutuneet suuret lohkareet saadaan kipatuksi pois. Väli- ja jälkimurskaimelle kiviaines syötetään tyypillisesti hihnakuljettimella.

Kuva 2-5. Tärysyötin välppäratkaisulla.

2.5 Lajittimet

Murskauslaitoksissa lajittelu tapahtuu esivälpällä ja seuloilla (Kuva 2-6). Tavallisesti la­jittelu seulalla tapahtuu rakeisuusalueella 0 ... 150 mm ja välppäys tätä karkeammalla alueella aina 600 mm asti. Murskauslaitosten lajittimien valintaan vaikuttavat kapasitee­tin lisäksi erottelurajat ja syötettävän materiaalin kappalekoko.

10

Rakenteen ja muodon mukaan lajittimet jaetaan seuraaviin ryhmiin: välpät vapaavärähtelyseulat vaakatasoseulat epäkeskoseulat resonanssiseulat muut seulat.

Välppä on rakenteeltaan yksinkertaisin lajitin. Teräspalkkien väliin hitsatut terästangot estävät ylisuurien rakeiden läpäisyn ja erottelevat materiaalin kahteen kokojakaumaan (Kuva 2-6).

a)

lillil' ll,'i'll'lllllll

1

1111ilillllll

1

1111111

b)

11111111111

Kuva 2-6. Se ulaverkko ( a) ja välppä (b ).

Vapaavärähtelyseula eli täryseula on selkeästi eniten käytetty seulatyyppi (Kuva 2-7). Siinä seulatasoilla kori lepää jousien kannattamana rungollaan. Täryliike saadaan aikaan koriin yhdelle tai kahdelle laakeroidulle akselille kiinnitettyjen vastapainojen avulla. Seulataso tekee ympyränmuotoista tai elliptistä liikettä.

Kuva 2-7. Täryseula.

11

Täryseuloja on yksi-, kaksi-, kolme- tai nelitasoisia. Materiaalin kulku verkolla saadaan aikaan kallistamaila seulakoria tai heittoliikkeen avulla. Kulkunopeus on riippuvainen kaltevuuskulmasta. Seulat on mahdollista varustaa pölynkeräyslaitteistolla tai pesujär­jestelmillä.

2.6 Ympäristövaikutukset

Murskausasemien ympäristövaikutuksia ovat pöly- ja meluhaitat sekä mahdollinen poh­javeden likaantumisriski (Tielaitos 1995, 1994b, 1994c). Melu on yleensä mitoittava tekijä määritettäessä suojaetäisyyksiä. Leijuvan pölyn leviämisen estämiseksi riittävät yleensä melun leviämisen estämiseen tarkoitetut suojatoimet sekä kastelu. Pohjaveden likaantumisriski on vähäinen kivenmurskaamoilla, joilla ei käytetä voimalähteenä diesel- tai polttoöljyä vaan verkkovirtaa.

Pölyhiukkaset pääsevät ilmaan kivenmurskaamailta useista eri paikoista ja useissa eri työ vaiheissa, mm. raaka-aineen kuljetuksessa ja kuormauksessa syöttimelle, esimurskai­men avoimesta kidasta, pudotuksessa esimurskaimesta kul jettimelle, kuljettimilta, pudo­tuksessa välimurskaimeen, välimurskaimesta, pudotuksessa jälkimurskaimelle vievälle kulj ettimelle, j älkimurskaimesta, pudotuksessa seulastoille, pudotuksissa valmiiden tuotteiden kasoihin johtaville kuljettimille ja niiltä kasoihin, siiloihin tai lavoille sekä varastokasoista. Pölylähteet ovat yleensä melko matalalla, muutaman metrin korkeudel­la maanpinnasta. Myös murskekasat ovat merkittävä pölynlähde.

Kiviaineksen kosteus vaikuttaa oleellisesti pölyämiseen. Pölyn leviämiseen puolestaan vaikuttavat meteorologiset tekijät (tuulen suunta ja nopeus, lämpötilakerrostuneisuus jne.) ja ilman suhteellinen kosteus. Kesällä pölyäminen on runsaampaa kuin muina vuo­denaikoina, tosin kastelua jäätymisen vuoksi ei talvella voi käyttää.

Käsiteltävän raaka-aineen hienoainespitoisuus vaikuttaa myös pölyämisen maaraan. Hienojen lajitteiden murskaus aiheuttaa enemmän pölyä kuin karkeiden lajitteiden murskaus.

Tielaitoksessa kivenmurskaamoi jaetaan kolmeen eri luokkaan seuraavan erottelun mu­kaan:

A: Rakennettu, kiinteästi sijoitettu laitos, jossa pölyn leviäminen ympäristöön on estetty rakennelmien, koteloiden ja pölynerottimien avulla.

B: Siirrettävä laitos, jossa pölyn haitallinen leviäminen ympäristöön on estetty kesällä kastelemalla ja talvella suojaamaila seulastot ja muut huomattavat pölylähteet peittein ja/tai koteloinnein.

C: Siirrettävä laitos, jossa pölyn haitallista leviämistä ympäristöön on vähennetty tarvittaessa pölyn sidonnalla ja/tai tuuli- sekä leviämisesteillä.

Murskaamon melu aiheutuu samanaikaisesti useista eri lähteistä. Tärkeimmät niistä ovat murskaimet ja seulasto. Murskaimia on yhdellä laitoksella 2 - 4 kappaletta. Näiden lait-

12

teiden lisäksi aiheuttavat melua mm. kuljettimet ja aggregaatti, ellei virtaa saada sähkö­verkosta. Murskaamon melu sekoittuu sen toimintaan läheisesti liittyvien kuormaus- ja kuljetusvälineiden meluun.

Melutason ohjearvoiksi päiväsaikaan (7- 22) suoritettavalle työlle on annettu seuraavat:

asuntoalueet ja yleisten rakennusten alueet: 55 dB

virkistysalueet: 45 dB.

Melutason ohjearvot pohjautuvat Lääkintöhallituksen ohjekirjeeseen 21187, mikä on an­nettu terveydenhuoltolain (469/65) ja -asetuksen (55/67) nojalla. Ohjearvot tarkoittavat A-painotettua samanarvoista jatkuvaa äänitasoa eli ekvivalenttitasoa, LCAeqr

Melun leviämistä voidaan estää suojarakentein, joina voivat toimia suojaseinät tai jopa varastokasat ja ympäröivä metsä. Häiriintyvän kohteen sijainti melunlähdettä korkeam­malla nostaa meluarvoja. Useiden äänilähteiden yhteismelu nostaa melutasoa yhtä ääni­lähdettä korkeammaksi.

Suojaetäisyydet lähimpään häiriintyvään kohteeseen määräytyvät pölyleijuma- ja melu­arvojen mukaan. Määräävä on se haitta, jonka perusteella tulee suurin suojaetäisyys. Suojaetäisyyksiä määrättäessä otetaan huomioon alueella aiemmin tehdyt tai vastaavissa kohteissa suoritetut mittaukset tai suoritetaan leviämislaskentoja.

Melun ja pölyn leviämisen mittaukset ja leviämislaskelmat

Murskaamojen melun ja pölyn leviämisestä ja melun- ja pölyntorjunnasta on Tielaitos teettänyt useita selvityksiä, kuten Tielaitos 1993, 1994c ja 1995.

Tielaitoksen teettämissä pölymittauksissa (Tielaitos 1995) havaittiin, että tutkittujen murskausasemien (3 kpl, luokka B) aiheuttama lyhytaikainen pölyleijuma on alittanut sallitun ohjearvon (0,5 mg/m3 1 0,5 h) talviaikaan 410 - 520 m:n etäisyydellä ja kesällä 200- 300 m:n etäisyydellä. Kastelun suuri merkitys pölyn vähentäjänä käy mittauksista ilmi, sillä talviaikaan ei kastelua voida jäätymisvaaran takia tehdä. Säätekijöiden, käyte­tyn kiviaineksen, valmisteltavan materiaalin ja valmistustehon merkitystä ei pystytty päättelemään.

Keväällä 1994 on Tielaitoksessa (Tielaitos 1994c) otettu käyttöön uusi mittausaika (2 h) ja uusi pölyleijuman raja-arvo (0,4 mg/m3

). Näiden vaatimusten mukaan suojaetäisyyk­sien louhetta murskaavasta laitoksesta lähimpään häiriintyvään kohteeseen tulee olla 300mB-luokan laitoksella ja 500 m C-luokan laitoksella.

Vastaavasti melumittauksissa (Tielaitos 1995) on todettu, että murskausasemien aiheut­tama melu 50 m:n etäisyydellä oli 74- 81 dB ja 80 m:n etäisyydellä 68- 78 dB. Sallittu raja-arvo 55 dB alitettiin 450 - 600 m:n etäisyydellä. Ilmasto-olosuhteilla ei havaittu olevan merkitystä, mutta todettiin että suotuisimmassa ilmastossa melun leviäminen oli­si todennäköisesti suurempi. Suurimmaksi melunlähteeksi arvioitiin esimurskain.

13

Leviämislaskelmien (Tielaitos 1994c) mukaan kivenmurskaamojen melu laskee päivä­ajan ohjearvon (55 dB) alapuolelle esteettömässä tasaisessa maastossa pehmeällä maan­pinnalla noin 410 m:nja kovalla maanpinnalla noin 610 m:n etäisyydellä.

2.7 Murskaamojen luvantarve

Pääsääntöisesti kivenmurskaamoi tarvitsevat ympäristöluvan (YLML 19.4.19911735, YLMA 17.8.1992/772). Poikkeuksena voivat olla liikkuvat kivenmurskaimet tai vähäi­set murskaustyöt. Suomessa murskauslaitoksilta ei yleisesti vaadita ympäristövaikutus­ten arviointia (YVA), mutta ympäristöministeriö voi tapauskohtaisesti päättää sen tar­peellisuudesta (Tielaitos 1994b). Myöskään jätelain (laki 3.12.199311072, asetus 22.12.199311390) mukaista jätelupaa ei tarvita, mutta murskauslaitoksia koskee selvillä­olo- ja kirjanpitovelvollisuus.

Kiinteät laitokset tarvitsevat terveydensuojelulain ( 19.8.1994/763, asetus 16.12.1994/1280) mukaisen sijoitusluvan, naapuruussuhdelain (NaapL 13.2.1920/26) mukaisen sijoituspäätöksen ja ilmansuojelulain (ISL 25.1.1982/67, ISA 24.9.1982/716) mukainen ilmoitus.

Siirrettävät kivenmurskaamot tarvitsevat yleensä ympäristöluvan. Niitä varten tarvitaan terveydenhuoltolain mukainen sijoituslupa ja yleensä myös naapuruussuhdelain mukai­nen sijoituslupa. Siirrettävälie laitokselle voidaan hakea myös monivuotista ympäristö­lupaa, jos laitos toimii vain osan vuotta (alle 6 kk) tai laitoskokoonpano vaihtuu osittain vuosittain.

Liikkuva kivenmurskain on työkone ja sen toiminnasta tulee pääsääntöisesti tehdä me­luntorjuntalain mukainen ilmoitus kunnan ympäristönsuojelulautakunnalle.

Vähäisen murskaustyön luvantarpeesta tulee neuvotella kunnan ympäristölupaviran­omaisen kanssa ennen työn aloittamista. Jos ympäristölupaa ei tarvita, vähäisestä murs­kaustyöstä tehdään meluntorjuntalain mukainen ilmoitus kunnan ympäristönsuojelulau­takunnalle. Vähäinen murskaustyö on kestoltaan lyhytaikainen työ. Vähäiseksi murs­kaustyö katsotaan myös, jos se liittyy muuhun rakennustoimintaan tai louhe on peräisin rakennusalueelta ja murske käytetään alueella.

Y mpäristölupamenettelyasetuksen mukaan lupahakemuksen tulee sisältää tarpeellinen selvitys laitoksen ja sen toiminnan todennäköisistä ympäristövaikutuksista.

Edellämainitut lakien ja asetuksien vaatimukset on syytä tarkistaa ennen murskausase­man suunnittelua, sillä e.m. tiedot on vuodelta 1994 ja osa ympäristönsuojeluun liitty­vistä laista on muuttumassa.

14

3 LOUHINTAKOHTEET

Loppusijoitustilat louhitaan syvälle kallioperään (Kuva 3-1). Perusratkaisun (P-tapaus) mukainen loppusijoitustila koostuu kolmesta pystykuilusta, loppusijoitustilaa kiertäväs­tä keskustunnelista, sijoitustunneleista sijoitusreikineen ja muista oheistiloista. Loppusi­joitustilan kokonaistilavuus on 360.000 m

3 (Taulukko 3-1).

Tilojen rakentaminen aloitetaan louhimaHa pystykuilu ylhäältä alaspäin normaalilla kui­lunajotekniikalla. Tämä kuilu toimii aluksi tutkimuskuiluna, josta tehdään loppusijoitus­tilan kallioperän karakterisointia palvelevia tutkimuksia. Kuilu tulee myöhemmin toimi­maan työkuiluna. Tutkimusvaiheessa louhitaan myös joukko tutkimustunneleita.

Tutkimuskuilusta ja -tunneleista tehtävän kallioperän karakterisoinnin jälkeen aloitetaan tunneliston louhinta n. vuonna 2010. Ensin louhitaan muille kuiluille johtavat tunnelit ja louhintakaluston kokoamistilat. Tunnelilouhinta tullaan tekemään perinteistä poraus-rä­jäytys menetelmää käyttäen. Kaksi muuta kuilua, kapseli- ja henkilökuilu, louhitaan jo­ko täysprofiililouhintana tai avaus-avarrus- tekniikkaan perustuvalla kuilunajomenetel­mällä. Kuilujen rakentamisen aikana samanaikaisesti louhitaan muita loppusijoitustilan tunneleita.

Kuva 3-1. Loppusijoitustilan periaatteellinen lay-out.

15

Taulukko 3-1. Loppusijoitustilan teoreettiset laajuustiedot 500 m:n syvyydessä, perusratkaisu ( P ).

Tila

Tutkimuskuilu 0

Tutkimusperät Sijoitustunnelit Sijoitusreiät 2

>

Keskustunneli Risteyslen viisteet Lastauspaikat Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Korjaamo, sähkötilat, pumppaamo, louheen siirtotilat, valvomo, sammutusajoneuvotila, yms. tilat Tunneli kapselikuilulle Henkilökuilun alapäähän liittyvät tilat Henkilökuilu Kapselikuilu

Yhteensä

1) Joohitaan ensin v. 2003 ja käytetään myöhemmin työkuiluna 2) reiät porataan käyttövaiheessa

3

Tilavuus, m

21200 1200

198 950 24770 68 020 5 500 1 500 3 450

16 770 980

1 610 8 110 8 850

360 910

Varsinainen loppusijoitustunnelista koostuu keskustunnelista haarautuvista 25 m välein louhiluista n. 200 m pitkistä ja yhdensuuntaisista tunneleista. Sijoitustunneleiden latti­aan porataan täysprofiiliporauksena pystysuorat reiät polttoainekapseleille. Reikien etäi­syys toisistaan on noin 8,0 m (k/k). Reiät porataan käyttövaiheessa.

Maanpäällä suoritettavien rakennustöiden, etenkin kapselointilaitoksen ja uusien tieyh­teyksien rakentamisessa tultaneen suorittamaan myös louhintatöitä. Arvioitu louhinta­määrä maan päällä on 10.000 m3ktr. Maan pinnalla tehtävät louhinnat kestävät arviolta n. 6- 10 kk. Rakennusvaihe kokonaisuudessaan kestään. 10 vuotta, josta louhinta-aika on arviolta 6 vuotta.

Louhenostetaan maan pinnalle työkuilun hissillä ja kuljetetaan edelleen varastoitavaksi läjitysalueelle kasoittain. Varastoalueen laajuus on noin 40.000 m2

, jos oletetaan että on vain yksi 10 m korkea louhekasa ja kiviaineksen kitkakulma on 35 o. Useampi kasa luonnollisesti lisää tilantarvetta.

Jos oletetaan, että louhe lastataan kaivinkoneelia ja kuljetetaan kuorma-autolla, jonka la­vatilavuus on 10 m3itr, ja että edestakainen matka työkuilulta läjitysalueelle on n. 1 km, on polttoainekulutus 2000- 250011 vko.

16

4 LOUHITUN KIVIAINEKSEN KÄYTTÖ

4.1 Käyttökohteet

Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilan louhinnassa syntyy teoreettisesti louhetta noin 360.000 m3ktr :::: 650.000 m3itr :::: 950.000 t. Määrässä on huomioitu sijoitusreikien po­rauksessa syntynyt kiviaines.

Jos loppusijoitustunneleiden ja kuilujen louhinnassa (ei sijoitusreikien louhinnassa) ole­tetaan tapahtuvan 8 % ylilouhinta, on louhemäärä 385.000 m3ktr :::: 700.000 m3itr :::: 1.000.000 t. Maanpäällisessä rakentamisessa, jossa on alueellisia eroja, oletetaan louhet­ta tulevan n. 10.000 m3ktr. Oletuksena on myös, että kaikki irrotettu kiviaines, myös rei­kien porauksessa syntyvä, voidaan hyödyntää.

Irrotettu kiviaines käytetään louheena tai eri murskelajikkeina maan päällä ja alla seu­raavasti:

- laitosalueen rakennusten ja teiden pohjatöihin louheena, murskeena ja sepelinä

- loppusijoitustilan tunneleiden lattiarakenteisiin sepelinä

- loppusijoitustilojen täyttämiseen murskeena ja

- laitosalueelle johtavien uusien tai perusparannettavien vanhojen tieyhteyksien pohjatöihin louheena, murskeena ja sepelinä.

Suurin osa ( 68 %) hyödynnettävästä kiviaineksesta käytetään loppusijoitustilan täytössä. Loppusijoitustilan täyttö on tarkoitus suorittaa käyttäen murske-bentoniittia. Täytemate­riaalin murskepitoisuudeksi on oletettu 85% ja tiheydeksi 1,9 ±o,1 t/m3

•

4.2 Kiviaineslajikkeet

Teoreettinen tarvittava kiviainesmäärä on n. 300.000 m3ktr. Teoreettisesta kokonaismää­rästä 85 % on murskelajikkeita. Kiviaineksesta käytetään maan alla noin 227.000 m3ktr, josta murskeen 0- 20 mm osuus on 95% ja sepelin 12- 32 mm 5 %. Kokonaismäärässä ei ole huomioitu laitosalueelle johtavien uusien tieyhteyksien rakentamista, koska se on täysin alueriippuvainen. Alueellisia eroja on todennäköisesti myös laitosalueen pohjatöi­hin tarvittavassa kiviainesmäärässä.

Laitosalueen maanpäälliseen rakentamiseen on tässä raportissa arvioitu käytettävän kivi­ainesta n. 73.000 m3ktr, josta 60% on louhetta, 20% mursketta ja 20% sepeliä. Määrä on laskettu olettaen tarvittavan 1 m paksu rakennekerros 1 rakennettava neliömetrin ala. Laitosalueen pohjarakenteilla tarkoitetaan laitosalueelle suunniteltujen rakennusten pe­rustuksia ja väyliä. Väylät on oletettu 6 m leveiksi.

Rakennettavilla uusilla tieyhteyksillä seuraavassa tarkoitetaan laitosalueen ulkopuolelle mahdollisesti tarvittavia uusia tieyhteyksiä. Kiviainestarve tien juoksumetriä Um) koh­den on laskettu olettaen tien leveydeksi 7 m, joka on yleisen maantien leveys, ja raken-

17

nekerrospaksuudeksi 1 m. Kiviainestyyppien jakautuminen on sama kuin laitosalueen pohjatöistä on edellä esitetty eli louhe 60 %, murske 20% ja sepeli 20 %.

Määriä tarkasteltaessa on tilavuussuhteina käytetty seuraavia:

1 m3ktr (kiintoteoreettinen) = 1,5 m3rtr (rakenneteoreettinen)

1 m3ktr (kiintoteoreettinen) = 1,8 m3itr (irtoteoreettinen)

kiven kiintotiheys on 2,65 t/m3

murske - bentoniitin rakennetiheys. = 1 ,9 ±0, 1 t/m3

•

Loppusijoituslaitoksen esisuunnitelman (Salo et al. 1990), tarkistettujen suunnitel­makuvausten osien (Riekkola & Salo 1996) ja täyteainevaatimusten (mm. Pusch 1995) mukaisesti louheen ja murskelajikkeiden käyttökohteet ja -määrät sekä oletetut laatuvaa-timukset ovat seuraava.

Louhe:

Käyttö:

Laitosalueen pohjarakenteet; 60 % kiviainesmäärästä => 43.800 m3ktr.

Rakennettavat uudet tieosuudet; 60 % kiviainesmäärästä => 4,2 m3ktr 1 jm.

Erityisvaatimukset:

Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti.

Murske 0 - 64 mm (tai 0 - 50 mm):

Käyttö:

Rakennettavat uudet tieosuudet; 20 % kiviainesmäärästä => 1,4 m3ktr 1 jm.

Laitosalueen pohjarakenteet; 20% kiviainesmäärästä => 14.600 m3ktr.

Erityisvaatimukset:

Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti.

Sepeli 12 - 32 mm:

Käyttö:

Rakennettavat uudet tieosuudet; 20% kiviainesmäärästä => 1,4 m3ktr 1 jm.

Laitosalueen pohjarakenteet; 20% kiviainesmäärästä => 14.600 m3ktr.

Tuoneleiden lattia- ja salaojakerrokset; n. 16.000 m2

keskim. 350 mm tiivis­tettynä kerroksena => n. 10.600 m3ktr; (oletus: sijoitustunnelin lattiasepeli, joka poistetaan ennen täyttöä ja siirretään toiseen tunneliin, on laskettu kol­minkertaisena materiaalihukan vuoksi).

18

Kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin täyttö => n. 1.300 m3ktr; (oletus; lattiasepeliä ei käytetä hallin täyttösepelinä.).

Erityisvaatimukset:

Normaalit rakennekerroksien materiaaleilta vaaditut laatuvaatimukset, esim. Tielaitoksen ohjeiden ja Pohjarakennusohjeiden (RIL 1988, 1987) mukaisesti.

Maan alla käytettävän sepelin osalta tulee huomioida mahdolliset puhtausvaa­timukset

Murske 0 - 20 mm:

Käyttö:

Loppusijoitustilojen täyttö murske- hentoniitti -seoksella (85 1 15 % ); => n. 216.000 m3ktr.

(Määrästä on poisluettuna muulla materiaalilla täytettävät osuudet, kuten si­joitustunneleiden, kuilujen ja keskustunnelin hetoni tai hentoniitti sulkuraken­teet sekä kapselointilaitoksen käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin sepelitäyttö).

Erityisvaatimukset :

raejakauma Fuller -käyrän muotoinen (Pusch 1995)

läpäisy D5 :::; 0.01 mm,=> hienoainespitoisuus (<0,063 mm) n. 10%

murskeen mineraalien mahdollinen haitta hentoniitin toiminnassa huomioita­va (ilmeisen epäselvä asia)

murskeelta mahdollisesti vaadittava puhtaus tulee huomioida.

Tyypillisesti murskauksessa, kiviaineksen siirtelyssä ja varastoinoissa tapahtuu n. 5 % hävikki, eli todellinen tarvittava kiviainesmäärä on n. 330.000 m3ktr. Ilman uusien tie­yhteyksien rakentamiseen tarvittavan kiviaineksen huomioimista louhituo ja käytetyn kiviaineksen ylijäämä on n. 67.000 m3ktr.

Täytemurskeen puhtausvaatimusten johdosta syötteestä esivälpätään hienoainesosuus (0- 20 mm), joka voidaan hyödyntää muussa rakentamisessa (kts. kappale 5.2).

19

4.3 Laatuvaatimukset

Eri lajikkeilla on omat laatu- tai erikoisvaatimukset, jotka määräytyvät täysin käyttökoh­teen mukaan. Keskeisin laatuvaatimus käytettävälle kiviainekselle on rakeisuusjakauma. Maan pinnalla käytettävien kiviainesten laatuvaatimukseksi soveltuu yleiset ohjeet, joita on esitetty esimerkiksi viitteissä RIL 1988 ja RIL 1987. Täyteaineessa käytettävälle murskeelle on vaatimustaso esitetty tarkemmin.

Karkearakeisen materiaalin rakeisuuskäyrän muotoa kuvataan usein nk. Fullerin yhtälöl­lä (kaava 1). Fullerin käyrän omaavalla kiviainesseoksella päästään parhaaseen tiivey­teen (Kolisoja 1993, Pusch 1995).

missä

p = 1 oo(_!!__Jn Dmax

p = d = Dmax =

läpäisyprosen tti raekoko maksimiraekoko

n = rakeisuuskäyrän muotoa kuvaava parametri

1

Murskeen rakeisuuskäyrän muotoa voidaan kuvata myös ns. muotosuhteella (kaava 2), jonka avulla mm. Tielaitos on asettanut omat vaatimuksensa rakennekerrosten materiaa­leille (Tielaitos 1994a).

Ms= dso X dgo

d1o X d30

missä Ms = rakeisuuskäyrän muotosuhde d10 ... d90 = rakeisuuskäyrän läpäisyprosentteja 10 %, 30 %, 60% ja 90%

vastaavat raekoot millimetreinä

2

Täyteaineelle on esitetty raekokojakaumaksi 0- 20 mm ja murskeen rakeisuuden halu­taan noudattavan Fullerin käyrää siten, että 5 % läpäisyä vastaa raekoko 0,0 1. Vaatimus D5 < 0,01 mm ja suurin raekoko Dmax = 20 mm johtaa rakeisuuskäyrän muotoa kuvaavan parametrin arvoon n < 0.394, joka vastaan. 10% läpäisyä 0,063 mm raekoolle (Kuva 4-1). Seulakoko 0,063 mm on murskauslaitoksen laadunvalvonnan tyypillinen pohjaseu­la. Täyteaineen murskeen vaaditun rakeisuuskäyrän muotoarvo on Ms = 39.

Normaalilla tunnelilouhetta syötteenä käyttävälle murskausprosessilla D10 = 0,063 mm läpäisyyn ei päästä, vaan tyypillisesti läpäisyprosentti pohjaseulalla on n. 5 - 8 %. Täy­teaineen rakeisuuskäyrälle ei ole esitetty raja-arvoja.

20

100.00

90.00

80.00

70.00

= c 60.00 C1)

"' 0 ... 50.00 a.

> "' ;; a. 40.00 :ca

...J

30.00

20.00

10.00

0.00

Raekoko 1 seulakoko {mm)

Kuva 4-1. Täytemurskeen rakeisuuskäyrä, kun vaatimuksena D5 = 0,01 mm ja D max = 20 mm. Kuvaajassa myös bentoniitin raekoko jakauma, esimerkki 0 - 20 mm murskeen käytännön jakaumasta sekä Äspössä tehdyn täyttöko­keen (Gunnarsson et al. 1996) murskeen optimi raekokojakauma.

Loppusijoitusreikien porauskokeessa (Autio & Kirkkomäki 1996) havaittiin, että synty­vän murskeen/louheen partikkeleista 56 - 64 paino-% on kooltaan alle 1 mm ja keski­määräinen partikkelikoko d50 on 0.4- 0.6 mm. Louheen 1 murskeen hienoainespitoisuu­den ( <0,074 mm) vaihteluvälin havaittiin olevan 12 - 18 %. Porausmursketta voitaneen hyödyntää täyteainemurskeen valmistuksessa, jos se varastoidaan suojatusti.

Ruotsissa Äspön kalliolaboratoriossa suoritetussa tunnelin täyttökokeessa (Gunnarsson et al. 1996) on käytetty TBM -menetelmällä louhittua 0 - 60 mm kiviainesta. Projektissa esitettiin täytemateriaalin optimaaliseksi kiviainekseksi 0- 20 mm mursketta, joka käyt­täytyy Fuller -käyrän mukaan (Kuva 4-1). Esitetty optimaalinen rakeisuuskäyrä poikke­aa hieman esitettyjen lähtötietojen perusteella Fuller -yhtälöllä (kaava 1) lasketusta so­vitteesta. Kokeessa käytetty murske vastasi erinomaisesti esitettyä vaatimustasoa, vaik­ka TBM-louheelle murskattiin vain yksivaiheisella prosessina. Tosin syötteen hienoai­nespitoisuus oli n. 8 %, joka on huomattavasti enemmän kuin mitä saadaan poraus-rä­jäytys tekniikalla louhittaessa.

Karbonaatti- ja rikkipitoisuuden säätelyllä estetään bentoniitin sementoituminen. Se­mentoitumista, johon vaikuttaa myös silikaattimineraalien määrä, tapahtuu tosin vasta 80- 90°C lämpötilassa ja kun lämpötilan nousugradientti on riittävä. Täyttömateriaalis­sa vallitsevan matalan lämpötilan ( < 50°C) ja pienen lämpötilan muutosgradientin joh­dosta ei sementoitumista Puschin ( 1995) mukaan ole odotettavissa.

21

Kiviaineksen kalipitoisuudella on vaikutusta bentoniitin smektiitin muuttumisena illii­tiksi, josta on seurauksena täytemateriaalin paisumisen väheneminen ja vedenjohtoky­vyn kasvaminen. Tosin koetulosten perusteella (Pusch 1995, s. 22) k.o. muuttuminen on käytännössä merkityksetöntä. Koska lämpötila täytemateriaalin alaosassa on alhaisempi kuin 40°C, suureliakio K+ -konsentraatiolla vain muutama prosentti smektiitistä muuttuu illiitiksi muutaman tuhannen vuoden aikana lämpötilan noustessa 10 - 15°C.

Kalimineraaleja ovat kalimaasälpä, biotiitti ja muskoviitti. Loppusijoitusalueiden kali­mineraalipitoisuudet on esitetty taulukossa 4-1.

Taulukko 4-1. Kalimineraalien osuus tutkimusalueiden pääkivilajissa prosentteina.

MINERAALI

ALUE, KIVILAJI kalimaasälpä biotiitti muskoviitti YHT. (%) (%) (%) (%)

Olkiluoto, MGn 9 25 - 34 Kivetty, GrDr 28 7 - 35 Romuvaara, TonGn 5 14 2 21 Loviisa, rapakivi 32 4 - 36

Murskeen raemuodolla on myös merkitystä tiiveyden kannalta. Muotoa ilmaistaan puik­koisuudella ja liuskeisuudella (Kuva 4-2). Tielaitos esittää kantavan kerroksen materiaa­lille vaatimukseksi: Puikkoisuus [c/a] :::; 2,45 - 2,7 ja liuskeisuus [b/a] :::; 1,7 - 1,8 raekoosta riippuen (Tielaitos 1991 b ). Kuutiomainen raemuoto mahdollistaa paremman tiivistymisen. Loppusijoitusalueiden kivilajeille (Taulukko 4-1) ei kuutiomaisen raemuodon saavuttaminen liene ongelmallista. Tyypillisesti kuutiomaisuuteen päästään, kun murskainten kita on mahdollisimman täynnä kiveä. Täysi kita nostaa energian kulutusta mutta parantaa laitteen kulutusosien käyttöikää. Kulutusosien käyttöikä kasvaa, koska kivi jauhautuu kulmikkaaksi toisiaan vasten. Toisaalta liuskeisten ja suuntautuneiden kivien kuten gneissien raemuoto tulee kuutiomaiseksi rakeiden "katketessa".

Kuva 4-2. Raemuodon määritystunnukset; a ..L b ..L c.

22

5 MURSKAUS LOPPUSIJOITUSALUEELLA

5.1 Murskauksen lähtökohdat

Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitushankkeessa tarvittavat lajikkeet tullaan murs­kaamaan laitosalueella maanpinnalla. Murskaustyö tarvitsee tilavarauksen louhe- ja va­rastokasa-alueen läheisyydestä. Kaikki lajikkeet voitaneen murskata samoja peruslaittei­ta käyttäen, mutta täyteaineessa käytettävän murskeen korkea hienoainesvaade vaatii erikoisjärjestelyjä. Murskaus tapahtuu pääpiirteittäin kappaleessa 2 esitetyllä tavalla.

Loppusijoitusalueen murskauslaitos käsittää varsinaisten murskaimien, kuljettimien ja seulojen lisäksi valvoma- ja taukokopin, mahdolliset pölyäiDisen suojaus-, imu- ja ke­räyslaitteet, mahdolliset meluesteet, kulkureitit syöttimene ja tuotteen kuljetukselle sekä vesi- ja sähköjärjestelyt Vaadittava tilantarve on noin 3000 - 4000 m2

• Mikäli murs­kauskalusto suojataan halliratkaisulla vaadittavan pinta-alan tarve todennäköisesti kas­vaa. Varastokasan, jonka korkeus voi olla 6 m, tilantarve on n. 4.000 m2

•

Murskaustyö aloitetaan aina koemurskauksella, jonka perusteella valitaan murskaustuot­teen ohjealue. Kun murskaustuotteen rakeisuus on kohdallaan, voi murskaustyö alkaa. Koemurskattu materiaali viedään murskekasaan vain, jos se täyttää asetetut vaatimukset.

5.2 Täyteaineen murske

5.2.1 Prosessin yleiskuvaus

Murskaamalla louhetta raekokoon 0- 20 mm, tarvitaan 4 murskausvaihetta (Kuva 5-1). Neljäs vaihe on tarpeellinen, jotta hienoaineksen määrä saadaan nostettua vaaditulle ta­solle. Täytemateriaalin murskausprosessin suunnittelussa on otettu huomioon raekoko­jakauman lisäksi mahdollinen puhtausvaatimus, jossa säädetään murskeen sisältämän orgaanisen materiaalin osuutta. Murskauksessa käytettävä syöte on tunnelilouhetta, joka on ollut varastoituna kasalle 1 - 10 vuotta. Suojaamaton varastokasa on altis niin sääolo­suhteille kuin normaalille orgaanisen aineen leviämiselle. Syötteen orgaaninen ainemää­rä voi siten olla merkittäväkin, joten täytemateriaali pyritään murskaamaan lyhyimmän aikaa varastoidusta materiaalista.

Tunnelilouhetta murskaamaila hienoainesta ( < 0.063 mm) saadaan n. 5 - 8 % kivilajista ja murskaimesta riippuen. Koska loppusijoitusalueiden kivilajit ovat tyypillisiä suoma­laisia syväkiviä, ei yli 5 % hienoainesmäärän saannissa ilmenne ongelmia. Eräissä ko­vissa vulkaanisissa kivilajeissa hienoaineksen saaminen tavanomaisilla murskaimilla saattaa olla vaikeaa.

Murskausprosessissa (Kuva 5-1) syötelouhe kuljetetaan varastokasalta ja kipataan syöt­timelle. Syöttimessä on välppä, joka poistaa syötteestä hienoaineksen n. 0 - 20 mm vas­taavan raekoon. Myös roskien, humusten ja muiden epäpuhtauksien oletetaan poistuvan välpättäessä. Välpätyn aineksen osuus syötteestä on n. 10 %. Syötin ohjaa ylitteen esi­murskaimena olevalle leukamurskaimelle.

~;···":;;;:.=~~ •

3. MURSKAIN karamurskain

4. MURSKAIN kara-, iskupalkki- tai keskipakomurskain

'

23

- sisältää orgaanista ainesta - kelpaa maanpäällisiin rakenteisiin

t VALPPAYS < 20 mm

LOPPUSIJOITUSTILAN TÄYTTÖÖN

Kuva 5-1. Täyteaineen kiviaineksen 0- 20 mm murskauskaavio.

1. MURSKAIN leukamurskain

2. MURSKAIN karamurskain

Materiaali siirretään hihnakuljettimella välimurskaimeen, josta edelleen seulalle. Mikäli reikien porauksessa syntyvä kiviaines on varastoitu suojatusti ja siten puhdasta, voidaan se syöttää murskausprosessiin tässä vaiheessa. Välimurskaimena on karamurskain. Seu­lalta ensimmäistä tasoa läpäisemätön materiaali johdetaan jälkimurskaimelle, josta se palaa takaisin seulalle. Toista seulatasoa läpäisemätön materiaali kierrätetään hieno­murskaimen kautta seulalle. Molemmat seulatasot läpäisevä materiaali on valmista lop­putuotetta. Jälkimurskaimena on karamurskain.

Hienoaineksen määrän kasvattaminen kymmeneen prosenttiin tai y Ii vaatii hienomurs­kausvaiheen tai erillisen pienen raekokojakautuman omaavan tuotteen murskaamisen tai jauhattamisen. Hienomurskaimena voi olla kara-, kartio-, sinko- tai keskipakomurskain. Mikäli suoritetaan erillinen hienonnusmurskaus, jauhettu 1 murskattu kivi suhteitetaan muun murskeen kanssa oikean raekokojakauman saamiseksi esim. bentoniitin sekoitus­vaiheessa.

Hienoainesmäärää voidaan myös kasvattaa lisäämällä murskeeseen luonnon filleriä tai kivituhkaa. Hankaluutena on luononmateriaalin puhtauden ja alhaisen humuspitoisuu­den varmistaminen. Murskauksen yhteydessä suoritetaan suunnitelmallista laadunval­vontaa, jolla tarkkaillaan murskeen raekokoj akaumaa, ominaisuuksia ja puhtautta.

Murskauslaitoksen 3D visualisointikuvat on esitetty liitteessä 1.

24

5.2.2 Laitteisto

Murskausprosessi voidaan suorittaa mm. Nordberg - Lokomo Oy:n valmistamilla lait­teilla (Kuva 5-2, Taulukko 5-1). Tosin muitakin laitevalmistajia on. Jos valitaan Nord­berg - Lokomo Oy:n valmistamat laitteistot, prosessikalusto voisi olla seuraava:

louhesyötin: B 13-56-2V

esimurskain (leukamurskain): C 125 B

välimurskain (karamurskain): G 2812

seulonta: B 280 T

jälkimurskain (karamurskain): G 1211

hienomurskain (karamurskain): G 411 (tai iskupalkkimurskain) sekä

hihnakuljettimia 8 kpl.

1 SYÖTIN + hienoaineksen erotus 2LEUKAMURSKAINC125B 3 VÄLIMURSKAIN G 2812 4 SEULA B 280 T 5 JÅLKIMURSKAIN G 1211 6HIENOMURSKAING411

' PÖLYNKERÄINYKSIKKÖ

TUNNELILOUHE

Kuva S-2. Täyteaineen murskeen virtauskaavio.

25

Taulukko5-1 Esimerkki loppusijoitustilan täyteaineen murskaukseen soveltuvista lait-teista ja niiden mitta- ja teho tiedot.

Laite Tyyppi Leveys Pituus Kork. Teho Paino Kapasit. (mm)1

) (mm)1) (mm)1

) (kW)2) (kg) (tlh)3)

Syötin B 13-56-2V 1810 5590 1193 22 5480 140- 850

Murskain C 125 B 2688 3370 2900 160 36700 290- 600

Murskain G2812 1820 4) 2546 250 16000 240-480

Se ula B 280T 2730 5100 2077 22 5300

Murskain G 1211 1700 4) 2383 160 10800 110-220

Murskain G411 1700 4) 2383 132 10800 90- 130

Kuljetin 5) 650 5) 5) 15 5)

1) Murskaimien koko ilman alustaa 2) Suurin teho 3) Murskaimien kapasiteetti riippuu asetuksesta 4) Karamurskaimet ovat pyöreitä 5) Kuljettimien koko tarpeen mukaan mittatilauksena.

Nordberg - Lokomon valmistamat karamurskaimet on varustettavissa Lokoset auto­maattisäätöyksiköllä, joka jatkuvatoimisesti valvoo ja ylläpitää murskaimen asetusta, te­hon ottoa ja murskauspainetta. Automaattivalvonnalla murskeen laatu säilyy tasaisena, vaikka murskauksessa ilmenisi häiriöitä. Myös murskausteho paranee ja laitteiston kulu­vuus pienenee.

Jos murskaimet ovat itsestään liikkuvia Track -laitteita, on alustan pituus 18,0- 19,0 m, leveys 4,0 - 5,0 m, korkeus 4,0 - 5,0 m ja paino n. 60.000 - 90.000 kg.

Edelläesitettyihin seuloihin on saatavissa pesujärjestelmä ja pölynsuojaus.

5.3 Muut murskattavat materiaalit

Laitosalueen pohjatöissä tarvittavien murskemateriaalien (0- 64 mm, 12- 32 mm) mää­rä on n. 73.000 m3ktr ilman uusien tieyhteyksien rakentamista. Näiden lajikkeiden val­mistamiseksi on urakoitsijoilla olemassa valmiit prosessikaaviot. Murskaustyö voidaan suorittaa edellä esitetyin perusmenetelmin 2 - 3 vaiheessa yhtä seulakomponenttia hyö­dyntäen. Mursketta 0 - 64 mm tarvitaan rakennusvaiheessa.

Tunnelissa käytettävän sepelin tarve on noin 12.000 m3ktr. Sen murskausprosessi tulee suorittaa vastaavasti kuin täyttöaineenkin (kts. Kuva 5-1). Sepeliä 12 - 32 mm tarvitaan sekä rakennus-, käyttö- että täyttövaiheessa. Sepelin valmistuksessa neljäs murskausvai­he on tarpeeton.

26

5.4 Aikataulu

Kiviaineksen ja eri lajikkeiden tarve vaihtelee hankkeen eri vaiheissa. Tutkimuskuilun rakentamisen aikana syntyy n. 44.000 m3itr kiviainesta, jota voidaan käyttää aluetöihin. Suuret louhemäärät saadaan loppusijoitustilojen rakentamisen yhteydessä ja käyttövai­heessa (Kuva 5-3). Käyttövaiheen louhinnat tehdään urakkaluonteisesti joka kolmas tai neljäs vuosi ja sijoitusreikiä porataan jatkuvasti.

800000 -.---------------- ---------------··-·-----··- -- ···-·-- -. 716.000 m3itr

600000

"C 400000 -,;,-.§. 200000 :m ...

__...,_TUOTTO

--11- JÄLJELLÄ

..,.. .. KÄYTTÖ ENIMMILLÄÄN 325.000 m3 itr __ ...

................................... ......,.-- ' _. ,........- - - LOPUSSA '•

145.000 m3itr

!

:m :m E

0~~~~~~~~~--~----+----+----~--~-----r--~ -.. U) Q)

2000

c -200000 '(ij ·s: ~ -400000

-600000

2010 .. 28;1~ .. 2020 -.... _ 2025 2030 2035 2040 2045 2005

< > TUTKIMUSKUILU: RAKENTAMINEN JA KÄYTTÖ

RAKENTAMISVAIHE

.. - SULKEMINEN -.. -- .... __ - ........... ~ -- ..........

( KÄYTTÖVAIHE: KAPSELIEN ASENNUS JA ) "\. SIJOITUSTUNNELEIDEN LOUHINTA "

•800000 oM~·--·------~··"•"""·'·"·•- "·---··---· .. ·-·-·----------"~•'''"""·

AIKA (v)

2050 1

Kuva 5-3. Kiviaineksen materiaalivirta irtokuutioina käytetyn polttoaineen loppusijoi­tushankkeen (tapaus P) eri vaiheissa.

Määrällisesti eniten käytetään kiviainesta maan alla vuosina 2020 - 2046 eli käyttö- ja sulkemisvaiheen aikana. Rakentamisvaiheessa vuosina 2010 - 2020 tarvitaan runsaasti kiviainesta maanpäällisissä aluetöissä ja mahdollisten uusien laitosalueelle johtavien tie­yhteyksien rakentamisessa.

Murskauksen arvioidut keskitehot ja -ajat sekä kiviainesmäärät eri murske- ja sepelila­jikkeille on esitetty taulukossa 5-2. Murskausajoissa on huomioitu 5 % hukka sekä lisäksi 10 % "välppävara" täyteaineelle. Hukkaa aiheutuu pölyämisestä, kiviaineksen siirtelystä hihnakuljettimilla murskaimelta toiselle sekä siirtelystä murskaimelta kasalle ja kasalta pois kauhakuormaajilla. Täytemateriaalissa ensivaiheessa poisvälpättävä materiaali (0- 20 mm) on kuitenkin käyttökelpoista muussa toiminnassa maan päällä.

Täyttömateriaalin mursketta (0- 20 mm) tarvitaan käyttövaiheessa 23 vuoden ajan kes­kimäärin n. 4.500 m3ktr 1 vuosi(::::: 7.500 m3itr). Vuosittaisen tarpeen murskausaika on n. 80 työtuntia. Mikäli täyteaineen murskeen tulee olla puhdasta orgaanisesta materiaalista, ei suurien täytemurskemäärien vuosien varastointi ulkotilassa ilman suojausta liene mahdollista. Vaatimuksen myötä vuosittainen murskausaika on n. 110 - 130 työtuntia.

27

Taulukko 5-2. Murskelajikkeiden teoreettinen tarve ja murskausajat; Tapaus P, hukka 5 % ja täyteainemurskeella 10 % esiseulonta.

0-20mm 0-64mm 12- 32mm YHT

Keskiteho (t /16 h) 2700 5000 3200 Kokonaistarve:

m3 kiintoteoreettinen 248.000 16.000 28.000 292.000 m3 irtoteoreettinen 446.000 27.000 48.000 521.000 tonni 657.000 42.000 74.000 773.000

Murskausaika: 2-vuoro työpäiviä (16 h) 245 10 25 280

Täyteaineen kivimateriaalin murskaukselle on kolme pää vaihtoehtoa; 1) jatkuva tarpeen mukaan murskaaminen, 2) murskaaminen pienehköissä erissä esim. 1 - 3 vuoden välein tai 3) koko määrän murskaaminen kerrallaan.

Kannattaako kiviaines murskata pienissä vai suurissa erissä riippuu murskauksen koko­naiskustannuksista sekä täytemateriaalin laatuvaatimuksista ja erityisesti käytettävän murskeen puhtaudesta. Murskaustyön ajoittamisessa on huomioitava luonnollisesti myös ympäristötekijät sekä vuodenajat. Talviseen aikaan pesu- ja kasteluveden käyttö vaatii lämmitettävän suojatilan.

1. Murskaus tarpeen mukaan

Kun kiviainesta murskataan pienissä erissä kulloinkin tarvittava määrä, murskeen varas­tointiaika vähenee ja sen puhtaus ja laatu on helposti kontrolloitavissa. Hetkellinen va­rastointi voitaisiin toteuttaa normaalisti ulkotilassa suojattuna tai pienehköissä varastoti­loissa, esim. siiloissa.

Menetelmä on epäedullinen erittäin lyhytkestoisista murskausprosesseista johtuen. Kiin­teän murskauskaluston seisottaminen ja huollattaminen tai laitteiston paikalle tuominen vain muutaman päivän murskauksen vuoksi ei ole murskauksen kannalta tarkasteltuna taloudellisesti järkevää. Myös se, että pesu- ja kastelujärjestelyistä johtuen murskaus tu­lee suorittaa kesäisin, vähentää menetelmän etuja.

2. Murskaus ja varastointi muutaman vuoden tarpeisiin

Täytemurskeen tekeminen 2 - 3 vuoden tarpeisiin on varsin tehokasta, mutta murske vaatii suojauksen varastoinoin ajaksi. Murskauksen hintaa nostaa kaluston mobilisointi­kustannus (n. 100.000 mk/kerta). Toisaalta jokainen murskauskerta voidaan teettää sillä hetkellä edullisimmaksi katsotulla urakoitsijalla ja kesäiseen aikaan, jolloin murskeen peseminen ja pölyämisen esto kastelujärjestelyin on mahdollista.

28

3. Yhtäjaksoinen murskaus

Kolmantena vaihtoehtona on murskaustyön teettäminen yhtäjaksoisesti koko tarvittaval­le määrälle, murskeen varastointi kasalla ja pesu ennen bentoniittiin sekoittamista.

Menetelmän etuna on tehokas ja edullinen murskausprosessi sekä yksinkertainen varas­tointi. Toisaalta murskeen pesun vaikutuksesta täytemurskeelle oleellinen hienomman raekoon omaava osa huuhtoutuu. Hienoainesta jouduttaisiin tällöin murskaamaan tai jauhamaan eri prosessissa lisää, varastoimaan ja suhteittamaan sekoitusvaiheessa täyte­materiaaliin. Tästä voi olla seurauksena täyteaineen laadun tasaisuuden heikkeneminen ja kustannusten selkeä kasvu.

Luonnollisesti on mahdollista näiden ratkaisujen soveltava yhdisteleminen, mutta murs­keen laatuvaatimusten tulee kuitenkin olla selvillä ennen lopullisen logistiikan päättä­mistä.

5.5 Murskaustyön vaatimat luvat

On ilmeistä, että loppusijoituslaitoksella suoritettavan murskaustyön voidaan ajatella olevan vähäinen murskaustyö tai kyseessä on lyhytkestoinen siirrettävä kivenmurskaa­mo. Molemmissa tapauksissa tarvitaan yleensä ympäristölupa (YLML 19.4.19911735, YLMA 17 .8.1992/772). Siirrettävälie laitokselle voidaan hakea myös monivuotista ym­päristölupaa, jos laitos toimii vain osan vuotta (alle 6 kk) tai laitoskokoonpano vaihtuu osittain vuosittain. Jätelupaa ei tarvita, mutta murskauslaitoksia koskee selvilläolo- ja kirjanpitovelvollisuus. Lupatarpeista tulee neuvotella kunnan ympäristölupaviranomai­sen kanssa ennen työn aloittamista. Lupa-asioista on kerrottu enemmän kappaleessa 2.

5.6 Ympäristön huomiointi

Keskeisimmät murskaustyöstä ympäristöön kohdistuvat vaikutukset ovat melu ja pöly. Loppusijoitusalueen sijainti ratkaisee vaikutuksen ulkopuoliselle osapuolelle. Oleellista lienee myös laitosalueella työskenteleviin ja vierailevien ihmisiin kohdistuvat vaikutuk­set. Pohjaveden pilaantumisriski murskaustyön vaikutuksesta on erittäin vähäinen, sillä laitos käyttää energialähteenä sähkövirtaa.

Molemmat haittatekijät ovat parhaiten hoidettavissa, jos murskaustyö tehdään erillisessä hallirakennuksessa. Hallirakennus saattaa asettaa prosessin suunnittelulle ja työn suorit­tamisella rajoituksia, etenkin kun työ ei välttämättä ole jatkuvaa eivätkä murskausjaksot pitkäaikaisia. Myös kiven siirto murskaimelle ja murskaimelta kasalle tapahtuu kuiten­kin ulkotilassa, jolloin pölyämistä on hankala täysin rajoittaa.

Melun leviäminen ympäristöön voidaan hoitaa laitoksen järkevällä sijoittamisella, jol­loin maasto, murske- ja/tai louhekasat sekä esim. ympäröivä metsä toimivat äänimuuri­na. Myös paikallisia ääniseiniä voidaan asentaa.

Melutason ohjearvoiksi päiväsaikaan (7- 22) suoritettavalle työlle on annettu seuraavat:

29

asuntoalueet ja yleisten rakennusten alueet: 55 dB

virkistysalueet 45 dB.

Pölyntorjunta on kätevintä toteuttaa kastelulla. Louhetta voidaan kastella jokaisessa murskaus- ja seulontavaiheessa (Kuva 5-4). Urakoitsijoiden (Lemminkäinen Oy) koke­muksen mukaan kasteluveden tarve on n. 10 - 15 m3 /vrk riippuen kastelupisteiden mää­rästä. Kastelumenetelmänä toimii yksinkertaisimmillaan puutarhaletku+suutin. Myös pölyn imurointi erilliseen pölynkeräyspisteeseen on mahdollista. Pölyn leviämistä murs­kekasoilta voidaan estää peittein ja suojaseinin.

Tielaitoksen murskaustyössä sallittu pölypitoisuus on 0,4 mg/m3 1 2 h. Näiden vaatimus­ten mukaan suojaetäisyyden louhetta murskaavasta laitoksesta lähimpään häiriintyvään kohteeseen tulee olla 300 metriä B-luokan laitoksella ja 500 metriä C-luokan laitoksella. (Tielaitos 1994c ).

Edellä esitettyjä ohjearvoja voitaisiin noudattaa myös loppusijoitustilan rakentamisessa. Melun ja pölyn leviämisestä on esitetty esimerkkejä ja ohjeita kappaleessa 2.

Kuva 5-4. Murskausprosessin pölyntorjunta onnistuu yksinkertaisella puutarhaletku + suutin -menetelmällä. Kuva: Tolppanen 3.6.1997.

30

6 KIVIAINESTEN VARASTOINTI

Räjäytyksen jälkeen louhe tuodaan maanpinnalle ja varastoidaan kasalle sille osoitet­tuun paikkaan. Osa louheesta käytetään heti joko sellaisenaan tai murskataan tarvittavik­si lajikkeiksi.

Valmis murskaustuote voidaan kuljettaa suoraan käyttökohteeseen, suorittaa osittainen välivarastointi tai varastoida koko murskattu kiviaineserä ennen käyttöä. Murskaustuot­teet on varastaitava tasaiselle, kuivalle ja riittävän kantavalle maapohjalle, joka tarvitta­essa eristetään maapohjasta esimerkiksi suodatinkankaan avulla. Pintavesien pääsy va­rastoon on estettävä. Talviaikaan suoritettavassa varastoinnissa on lumi ja jää poistetta­va kasan tai kasojen alta ja välistä mahdollisimman tarkkaan.

Varastointityö kuljetuksineen on suoritettava siten, että murskaustuotteessa ei tapahdu lajittumista. Lähekkäin varastaitavien eri lajikkeiden sekoittuminen on estettävä.

Maanpinnalla tarvittava louhe, murske tai sepeli ei tarvitse erillistä suojausta eikä pesua. Mahdolliset puhtausvaatimukset rajoittavat kiviaineksen käyttöä maan alla. Mikäli maan alla tarvittavalta murskeelta vaaditaan vähäistä orgaanisen aineen määrää tulee kiviaines varastoitaessa suojata. Suojaustoimenpiteeksi soveltunee suuri halli tai kasan tiivis peit­täminen esim. muovikalvoin. Suojarakenne suojelee myös ympäristöä kivikasan pölyä­miseltä.

Hallityyppinä voisi olla esim. peltihalli tai teräsrunkoinen muovihalli. Hallivaihtoehto on kertainvestointi, joka mahdollistaa joustavan varastomurskeen käytön ja täydentämi­sen sekä mahdollisuuden lämpötilan ja kosteuden säätelyyn. Halliratkaisu on varsin kal­lis. Jos oletetaan varastoitavan n. 15.000 m3itr eli kahden vuoden täyteaineen mursketar­ve, on vaadittavan hallin koko n. 30.000 m3 ja peltihallin hinta n. 5 - 6 Mmk. Vastaavan­kokoinen teräsrunkoinen muovihalli maksaa n. 4 Mmk.

Peiteratkaisu on huomattavasti edullisempi varastointivaihtoehto. Saman varastoitavan murskemäärän (15.000 m3itr) suojaaminen 2 mm:n muovikaivolla maksaa n. 150.000 markkaa 1 kerta (Junnila & Lehtonen 1996). Peitevaihtoehto on myös joustavampi, mi­käli murskattavia määriä halutaan muuttaa. Peitevaihtoehdon hankaluutena on suojauk­sen toimivuuden varmistaminen siten ettei tuuli, lumi, jää tai sade heikennä murskeen laatua esim. hienoainesta huuhtelemalla. Myös peitteen poistaminen tarvittavin osin se­kä varaston tyhjentäminen ja täydentäminen on hankalampaa kuin halliratkaisussa eten­kin talviaikaan.

Mahdollisesti yksi varastohalli tarvitaan joka tapauksessa, mikäli halutaan suojata tal­teenotettua murskepölyä ja sijoitusreikien reikien porauksessa syntyvää 0-16 mm murs­ketta. Näiden ainesosien tarve on merkittävä, koska täyteaineen murskeelta vaadittu hie­noainespitoisuus on d0.063 = 10 o/o ja koska normaalissa murskausprosessissa saavutettu hienoainesmäärä on vain n. 5 - 8 %. Hienoaineksen varastointi peiteratkaisulla ei välttä­mättä ole järkevä vaihtoehto, sillä se on liian altis sääoloille.

31

7 LAADUNVALVONTA

Murskaustyö aloitetaan aina koemurskauksella, jolla murskainten asetukset asetetaan kohdalleen. Murskeen laadun varmistukseksi tulee suorittaa joukko kokeita säännöllisin väliajoin, sillä murskeen laadusta tulee olla jatkuva tietämys olemassaolevan vaatimus­tavoitteen saavuttamiseksi. Murskaimien asetukset on tarkistettava päivittäin murskaus­tuotteen rakeisuuden pitämiseksi tasalaatuisena. Seulat on pidettävä puhtaina ja ehjinä.

Täyteaineen murskeen rakeisuuden ja vesipitoisuuden varmistus tulisi suorittaa täyte­murskeen osalta vähintään kerran kutakin alkavaa 500 murskattua kivitonnia kohden. Tielaitos vaatii tarkastuksen projektista ja murskeen koosta riippuen 600- 1200 murska­tun kivitonnin välein (Tielaitos 1991a), jota voisi soveltaa myös laitosalueella tarvitta­vien murskelajikkeiden rakeisuuden tarkistamisessa.

Muita tarkastettavia ominaisuuksia, joita tielaitoksen ohjeessa on esitetty ovat kiintoti­heys ja muotoarvo (6000 t välein), murtopintaluku (3000 t välein) sekä humuspitoisuus ja lujuusarvot (6000 t välein) (Tielaitos 1991a). Edellämainituista etenkin muotoarvo ja humuspitoisuuden tarkistus tulee tehdä vähintään tielaitosten vaatimusten mukaisesti, täyteaineen murskeelle jopa tiheämminkin.

Mikäli tutkimustulosten todetaan poikkeavan ohjearvoista enemmän kuin on sallittu on välittömästi otettava uusi näyte. Samalla on tarkistettava murskainten asetukset, leuko­jen ja kartioiden kuluneisuus samoin kuin seulojen kunto ja kapasiteetin riittävyys. Mi­käli toisestakin näytteestä saadut tulokset ylittävät sallitut ohjerajat, on tarkistettava, voidaanko koneistojen asetuksia säätämällä haluttu ohjealue saavutettavissa. Mikäli oh­jealue ei ole saavutettavissa normaalein säätö- tai huoltotoimenpitein, on tarpeellista tehdä ohjealueen tarkistus. Työtä voidaan jatkaa, vasta kun koemurskauksella saavute­taan hyväksyttävät tulokset. Laatuvaatimuksia vastaamattomat kiviaineserät hylätään tai prosessoidaan uudelleen.

Tielaitoksen ohjekäyden muotosuhteiden arvot sitomattoman kantavan kerroksen 0 - 50 mm murskeelle on: sisempi ohjekäyrä Ms = 11.0 - 26.6 ja ulompi ohjekäyrä Ms= 8.7 - 31.2 (Tielaitos 1994). Näitä raja-arvoja voitasi soveltaa myös laitosalueen ja uusien teiden sitomattomien rakenteiden raejakaumaa tarkasteltaessa. Täyteaineen murs­keelle ei raja-arvoja ole esitetty.

Nordberg-Lokomo Oy:n valmistamille laitteille on saatavissa automaattinen valvontayk­sikkö "Lokoset", joka jatkuvatoimisesti valvoo murskaimen asetuksia ja ylläpitää ne ha­lutulla tasolla murskaimen vaipan kulumisen mukaisesti. Täten murskeen laatu pysyy koko prosessin ajan tasaisena.

32

8 V-TAPAUS

8.1 V -tapauksen lähtötiedot

Vaihtoehtona on esitetty ns. Y -tapaus, jossa voimalaitosten käyttöiän on suunniteltu ole­van 60 vuotta P-tapauksen 40 vuoden sijaan

Käyttöiän jatkamisen seurauksena voimalaitosten yhteisjätemäärä tulisi olemaan 3998 tU. Kapseloituna 12 nipun kapseleihin, määräksi tulee 2182 kappaletta, joista 1276 kpl on TVO:n ja 906 kpl IVO:n käytettyä polttoainetta. Loppusijoitustilojen käyt­töaika kasvaa loppusijoitustyön osalta 44 vuoteen ja käyttö- ja käytöstäpoistojätteen si­joittamisen aika lisääntyy vuodella, kestäen nyt 2 vuotta.

8.2 Louhinta V-tapauksessa

Loppusijoitustilojen rakentaminen voidaan toteuttaa vastaavasti kuin perustapauksesta (Kappale 3) on esitetty. Loppusijoitustilan kokonaistilavuus lisääntyneen kapselimäärän johdosta on n. 580.000 m3 (Taulukko 8-1). Tilojen dimensiot ovat perusratkaisua vastaa­vat. Poikkeuksena on sijoitusreikien välisen etäisyyden kasvu kahdeksasta yhdeksään metriin. Tilavuutta lisää lisääntynyt sijoitustunneleiden määrä, joka Y -tapauksessa on 115 kpl, ja keskustunnelin pituus. Kun poraus-räjäytys -tekniikalla louhittujen asioiden tilavuuksissa huomioidaan 8 % ylilouhinta ja maanpintalouhinnat, on irrotettu kiviaines-määrä n. 640.000 m3ktr.

Taulukko 8-1. Loppusijoitutilan teoreettinen laajuus 500 m:n syvyydessä, tapaus Y.

Tila

Tutkimuskuilu Tutkimusperät Sijoitustunnelit Sijoitusreiät Keskustunneli Risteysten viisteet Lastauspaikat Käyttö- ja käytöstäpoistojätehalli Korjaamo, sähkötilat, pumppaamo, louheen siirtotilat, valvomo, sammutusajoneuvotila Tunneli kapselikuilulle Henkilökuilun alapäähän liittyvät tilat Henkilökuilu Kapselikuilu

Yhteensä

3

Tilavuus, m

21200 1200

349 340 38 390

119 440 9 650 1500 4420

16 770 980

1 610 8 110 8 850

581460

33

8.3 Murskausmäärät

Tarvittava kiviainesmäärä ilman laitosalueen ulkopuolelle mahdollisesti rakennettavia uusia tieyhteyksiä on 445.000 m3ktr. Louheena laitosalueen rakennustöissä käytetään 3% kiviaineksesta. Loput on murskemateriaaleja.

Murskauksen arvioidut keskitehot, murskausmäärät ja ajat tarvittaville murske- ja sepe­lityypeille on esitetty taulukossa 8-2. Kiviainesmäärissä ja murskausajoissa on huomioi­tu hukkaprosentti, joka täytemurskeelle on n. 15% ja muille 5 %. Hukkaprosentti nostaa vaadittavan syötteen määrää. Täytemurskeen suurempi hukkaprosentti johtuu esivälpät­tävän materiaalin osuudesta, joka sinällään on käytettävissä muussa toiminnassa maan päällä. Kiviaineksen kokonaistarve n. 500.000 m3ktr.

Taulukko 8-2. Murskelajikkeiden tarve ja murskausajat; tapaus Y, 5 % 115 % hukka.

0-20mm 0-64mm 12- 32mm YHT Keskiteho (t 1 16 h) 2.700 5.000 3.200 Kokonaistarve:

m3 kiintoteoreettinen 405.000 16.000 35.000 456.000 m3 irtoteoreettinen 729.000 27.000 63.000 819.000 tonni 1.073.000 42.000 93.000 1.208.000

Murskausaika: 2-vuoro työpäiviä (16 h) 398 10 30 345

Kiviaineksen ylijäämä ilman uusien tieyhteyksien rakentamista on n. 170.000 m3ktr murskaustyöstä johtuva 5 % hukka ja täyteaineen murskauksessa välpätty materiaali huomioiden.

34

9 YHTEENVETO

Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilan maanpäällisessä- ja alaisessa rakentamisessa syntyy louhetta n. 400.000 m3ktr 8% ylilouhinta olettaen. Louhenostetaan maan pinnal­le käytettäväksi rakentamisessa sekä täyttö- ja sulkemistyössä sellaisenaan tai erilaisina murskelajikkeina.

Murskaustyö on suoritettavissa olemassaolevaa tekniikka hyödyntäen. Periaatteena on, että murskaus suoritetaan kolmi- tai nelivaiheisena murskelajikkeelle esitettyjen laatu­vaatimusten mukaisesti. Maan alla ja etenkin täyteaineessa käytetävälle murskeelle tuli­si kuitenkin esittää tarkemmat laatuvaatimukset lopullisen prosessin suunnittelua varten. Mahdolliset laatuvaatimukset vaikuttavat lopullisen aikataulun ja logistiikan suunnitte­luun.

Murskattava kokonaismäärä tulee perus- eli P-tapauksessa olemaan n. 290.000 m3ktr. Louhetta käytetään n. 50.000 m3ktr. Määräarvioissa on huomioitu murskaustyöstä ja ki­viainesten siirtelystä johtuva hukkaprosentti. Kiviainesylijäämä on täyteaineen murs­keen käsittelystä riippuen n. 145.000 m3itr.

Murskausta suoritetaan kaikissa loppusijoittamisen vaiheissa. Rakennusvaiheessa teh­dään pääosin murskelajikkeita maa- ja pohjarakentamiseen. Käyttövaiheessa murskataan lähinnä täytemateriaaliksi soveltuvaa materiaalia.

Y -tapauksessa, jossa voimalaitosten käyttöikää on suunniteltu nostettavan 40 vuodesta 60 vuoteen, on murskattava kokonaismäärä 460.000 m3ktr. Kiviainesylijäämä on täyte­aineen murskeen käsittelystä riippuen 170.000 m3ktr.

Määrissä ei ole huomioitu mahdollisia laitosalueelle johtavien uusien tieyhteyksien ra­kentamista.

Murskaustyö vaatii ainakin ympäristöluvan. Muut lupatarpeet riippuvat työn kestosta ja paikkakunnasta ja lupa-asioista on keskusteltava alueen ympäristöviranomaisten kanssa.

Ympäristöön kohdistuvat merkittävimmät vaikutukset ovat melu ja pöly. Meluntorjunta voidaan hoitaa suojaseinin ja sijoittamalla murskauspiste maastoon järkevällä tavalla. Sama koskee myös pölyntorjuntaa, jossa lisäksi tulee käyttää kastelua ja mahdollisesti myös pölyn keräystä imurijärjestelmin. Ohjearvoina voidaan noudattaa Tielaitoksen suosituksia melun ja pölyn leviämisestä.

35

LÄHDELUETTELO

Autio, J. & Kirkkomäki, T. 1996. Boring of full scale deposiotion holes using a novel dry blind boring method. Technical report 96-21. Swedish Nuclear Fuel and waste Ma­nagement co, Stockholm.

Gunnarsson, D., Johannesson, L-E., Sanden, T. & Börgesson, L. 1996. Äspö hard rock laboratory - Field test of tunnel backfilling. Progress Report HRL-96-28. SKB, Stock-

holm.

Junnila, A. & Lehtonen, J. 1996. Geotekninen kustannustiedosto, Geokuti 96. Tiedote 7111996. Helsingin Kaupunki, Kiinteistövirasto, Geotekninen osasto.

Kolisoja, P. 1993. Sitomattomien kerrosten kiviainesten muodonmuutosominaisuudet, Kirjallisuusselvitys. Tielaitoksen selvityksiä 38/1993. Tielaitos, Geokeskus, Helsinki.

Posiva Oy 1996. Käytetyn polttoaineen loppusijoitus Suomen kallioperään, Tekniikka­tutkimukset vuosina 1993- 1996. Raportti POSIVA-96-14. Helsinki.

Pusch, R. 1995. Consequences of using crushed crystalline rock as ballast in KBS-3 tun­nels instead of rounded quartz particles. SKB Technical Report 95-14. SKB, Stockholm.

Riekkola, R. & Salo, J-P. 1996. Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilat, Tekniikkatutki­mukset vuosina 1993- 1996. Työraportti TEKA-96-09. Posiva Oy, Helsinki.

RIL 1988. Pohjarakennusohjeet 1988. RIL 121-1988. Suomen Rakennusinsinöörien

Liitto.

RIL 1987. Talonrakennuksen maatöiden työselitys. RIL 132-1987. Suomen Rakennus­insinöörien Liitto RIL r. y.

Salo, J-P., Kukkola, T., Pöllänen, L., Riekkola, R. & Saanio, T. 1990. KPA-loppusijoi­tustilat, esisuunnitelma. Teollisuuden Voima Oy (TVO), Helsinki.

Tielaitos 1995. Asfalttiasemien, kivenmurskaamojen ja öljysora-asemien pöly- ja melu­mittaukset. Uudenmaan yleisten teiden ympäristön tila. Tielaitos, Uudenmaan tiepiiri, Helsinki.

Tielaitos 1994a. Kalliomurskeiden tiivistyminen ja hienoneminen, Loppuraportti. Tie­laitoksen selvityksiä 53/1994. Tielaitos, Geokeskus, Oulun kehitysyksikkö.

Tielaitos 1994b. Asfalttiasemien ja kivenmurskaamojen ympäristölupa. Tuotannon yleisohjeet Tuotannon palvelukeskus, Helsinki.

Tielaitos 1994c. Asfalttiasemien ja kivenmurskaamojen ympäristönsuojelu 1994. Tuo­tannon yleisohjeet Tuotannon palvelukeskus, Helsinki.

36

Tielaitos 1993. Tutkimus pölyntorjunnasta murskaamoilla. Tielaitoksen selvityksiä 83/1993. Keskushallinto, Helsinki.

Tielaitos 1991a. Murskaustyöt Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimukset ja työseli­tykset Tiehallitus, Helsinki.

Tielaitos 1991b. Penger-ja kerrosrakenteet Tienrakennustöiden yleiset laatuvaatimuk­set ja työselitykset Tiehallitus, Helsinki.

LIITTEET

LIITE 1 Murskauslaitoksen 3D visualisointi; piirtänyt Ari Gardemeister. 1-1 Nelivaiheinen murskauslaitos, vastaava kuin kuvassa 5-2, s. 24. 1-2 Track-alustainen esimurskausyksikkö; välppäsyötin + leukamurskain. 1-3 Track-alustainen karamurskainyksikkö. 1-4 Täryseula.

Liite 1, kuva 1-1

Liite 1, kuva 1-2

Liite 1, kuva 1-3

Liite 1, kuva 1-4

AG 12.3.1998