Variseb?

• Varinguvideod
• Varingupildid

Kaevandusvaringutest

Põlevkivist ja varingutest


 

txt: SEISMOLOOGID seiravad maakoo- res toimuvaid kõikumisi, nii loodus- likke maavärinaid kui ka inimtegevu- sest, näiteks lõhkamisest põhjustatud sündmusi. Digitaalsignaali põhjaliku analüüsi abil on võimalik üsna usal- dusväärselt määrata, kas põrutuse on tekitanud maavärin, plahvatus või varing. Viimase võima- luse kohta on allpool näitena toodud kaks sündmust, mis toimu- sid mullu Estonia põ- levkivikaevanduses. SEISMILINE SÜNDMUS JA SELLE SÕRMEJÄLG Seismomeeter mõõ- dab maa võnkumise kiirust pendli abil. Ajakohastes seismo- meetrites on kolm komponenti: üks mõõdab vertikaal- suunas ja kaks ho- risontaalselt (orien- teeritud põhja-lõuna ja ida-lääne suunas). Seismogramm ku- jutab seismilise sündmuse lainesisal- dust ajavaldkonnas. Seismilisi lained on kolme tüüpi. Kõige kiiremini liiguvad pikilained (P – pri- maarlained) ja pärast neid jõuavad kohale ristlained (S – se- kundaarlained). P-laine kiirus maa- koores on tüüpiliselt 2–6 km/s (sõltu- des geoloogiast ja sügavusest), S-laine on sellest umbes 1,7 korda aeglasem. Piki- ja ristlaine kohalejõudmise vahe- lise aja järgi on võimalik hinnata, kui kaugel seismojaamast sündmus toi- mus. Ristlainetest aeglasemalt liiguvad veel pinnalained, mida on kahte liiki. Registreeritud seismilisi signaa- le analüüsides saab määrata, millise sündmusega on tegemist. Maavärin toimub murrangus, kus kaks kivimi- plokki nihkuvad teineteisest mööda. Vaatluspunkti asukohast olenevalt on maavärina tekitatud esimese võnke suund kas tõmme või tõuge. Plahva- tuse puhul on aga esimene võnge igas vaatlussuunas tõuge. Seismoanalüüsi käigus vaadeldakse signaale ka sagedusvaldkonnas. Sarna- selt valgusega või mis tahes lainekuju- lise signaaliga on seismogrammile või- malik arvutada spekter, mis toob esile signaali sagedus- sisalduse. Tavaliselt koos- tatakse spektrogramm, signaali „sõrmejälg”, mis kujutab, kuidas spekt- ri sagedused ja tippude amplituudid aja jooksul muutuvad. Maavärina ja plahvatuse spektrogram- mid erinevad üksteisest. Kohalik väike maavärin sisaldab tüüpiliselt iga- suguseid sagedusi um- bes 2–20 Hz vahemikus. Plahvatuse spektro- gramm näeb aga välja „triibuline”, koosnedes peamiselt mõnest tera- vast kõrge amplituudi- ga tipust. MIS EESTIT KÕIGUTAB? Eesti loetakse seis- miliselt nõrgalt aktiivseks piirkon- naks. Keskmiselt re- gistreeritakse Eesti territooriumil üks väike maavärin kahe aasta jooksul. Seis- moloogile jätkub aga vaatlusmaterjali ka siin, sest meie alal tehakse ühe kuu jooksul kindlaks kesk- miselt 70 seismilist sündmust. Peami- selt on tegemist põlevkivi- ja paekivi- karjäärides toimuvate lõhkamistega. Sellist tegevust registreeritakse ena- SEISMOANALÜÜSIGA VÕIB TUVASTADA KAEVANDUSVARINGUID HEIDI SOOSALU Eesti Geoloogiakeskus, Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut INGO VALGMA Tallinna Tehnikaülikooli mäeinstituut Joonis 1. Eesti seismojaamad ning meie seismoanalüüsis regulaarselt kasutatavad Soome ja Läti seismojaamad. Märgitud on Aidu (A) ja Narva (N) karjääri asukohad seismovõrgu suhtes. Üldjuhul rahuldava lokaliseeringu tingimuse kohaselt asuvad sündmused võrgu sees, s.t kõige suurem kahe jaama vaheline nurk on 30–35 m) kaevanduse puhul. Määrav tähtsus on väljatud paksusel (1,6–3,2 m) ja kasutuses olnud laekäitlustehno- loogial (langetamine, osaline täitmine, tavalised tugitervikud, „igavesed“ tugi- tervikud, hoidetervikud). Kuid suurima määramatuse tekitavad raskelt tuvasta- tavad mõjurid, nagu maapõuelõhed ja karst, ee liikumise suund, laava (pikk koristusesi) sulgemise tehnika (pika või Joonis 1. Maa Kukruse kaevanduse kohal. Taamal heki taga Narva maantee Kukruse–Jõhvi lõik. Esiplaanil – strekitervikute peal olev kvaasistabiilne maa, mida iseloomustavad põllukividega täidetud kohtvaringud. Kivikuhila taga näha olev vajum on ohtlik ala (tabel 1). Sellest kaugemal on langetatud maa, mis taamal toetub suhteliselt hästi laotud täiteriitadele 10 KESKKONNATEHNIKA 3/2009 mäendus lühikese konsoo- liga). Lisaks veel subjektiivsed, kuid kindlalt ilmsiks tulnud mõjurid, nagu mäetöö va- hetu juhi julgus ja ausus, kaevuri- te kahenädalane palgaperiood ja paaniline plaani täitmine kuu lõ- pus. Täiesti kindel, et sügavad vett täis vajumid, nn Täku- metsa lombid Kuk- ruse kaevanduse lõunaosas tekkisid ajal, kui tööle hakkavale Eesti Elektri- jaamale võis müüa nii viletsat kütust, et kaevandatud ala täitmiseks ei jätkunud paasi. Altkaevandatud maa oluline oma- dus on mitmekesisus. Eesti põlevkivi- maardla põhjaosas valdab langetatud maa – ristkülikukujulise plaaniga mol- lid ja allmaakäikusid hoidvate tervikute kohale jäänud vallid. Sellist maastikku nimetatakse vahvelmaa(stiku)ks. Lan- gatused katavad kogu Jõhvi valla lää- ne- ja lõunaosa, Kohtla valla lõunaosa, Mäetaguse valla põhja- ja kirdeosa maa, ning väiksemaid alasid Maidla ja Sonda vallast ning Kohtla-Järve linnast. Langa- tuse sügavus on kuni 1,3–1,4 m. Eran- diks on maa Maidla valla põhjaosas, kus Kohtla kaevandus rakendas lausvälja- mist ja langatused on kuni 2 m sügavu- sed. Langatusmoldide perve nõlvanurk on vahvelmaa lõunaosas 8o ning põhja pool, kus mäetöö toimus madalamal, kuni 12o . Maardla lõunaosas, kus võeti kasutusele kamberkaevandamine, on maa stabiilne või kvaasistabiilne. Kvaa- sistabiilsele alale on ilmunud vajumeid, mille sügavus on 1–1,5, erandjuhul 2 m. Sügavamad neist tekkisid erineva- te kaevandamismooduste katsetamisel Ahtme, Tammiku ja Viru kaevanduses aastail 1970–1980, mil eesmärgiks oli seatud maavara kao vähendamine. Kuna erinevaid kaevandamisviise ka- sutati ja katsetati kõikjal, ei saa maardla põhjaosa mitte mingil juhul käsitleda üheselt langetatud maana. On põhjen- datud kartus, et Jõhvi linnast läänes, alal, kus eelmise sajandi keskel katsetati mit- meid laekäitlustehnoloogiaid, võib olla üsna suuri veel varisemata tühemikke. Kõige keerukam ongi määrata altkae- vandatud maa püsivusomadusi seal, kus kõrvuti on erineva laekäitlusviisiga kae- veõõned, näiteks osalise täitmisega laavad, tervi- kute vahel olevad käigud ja nende taga püsiva laega kambrid. Kuna mõjuala levib kaeveõõnest eemale, siis kõrvutiste kaeveõõnte mõjualad kattuvad. Sa- mas on naaberkaeveõõn- te mõju oluliselt erinev (joonis 1). Sellises olukor- ras saab hinnangu anda vaid mäetehnilise eriha- ridusega vilunud ekspert (joonis 2). SOOVITUSED Vajunud, stabiilsele ja kvaasistabiilsele maale võib ehitada kaevanda- misseaduse mõistes vastutava isiku tehtud ekspertiisi alusel. Avakaevandamisega kaevandatud ala peab ehitusinsener käsitlema kui eri- pinnast või tehnogeenset puistet. Kaevandatud alale ehitisi projekteeri- des ei tohi piirduda eeluuringuga.

Artikkel: Tšiili kaevandusvaring – 2010. aasta kaevandusõnnetus ja meediasündmus

San Jose kaevanduses Copiapós, Tšiilis kaevandati vasemaaki. Maagikeha asub 700 m sügavusel ning selleni viib spiraalne kaldkäik, mida nimetatakse rambiks. Mööda rampi sõidavad maasturid inimeste ja kaevanduskallurid kaevise vedamiseks, samuti laadurid. Rambi kaudu minnakse kaevandusse ja tullakse kaevandusest, seda kaudu veetakse kaevis välja ja kõik tööks vajalik alla. Ohutuse ja tuulutuse eesmärgil peab kaevanduses olema mitu väljapääsu. Nii nagu paljudes teistes, oli ka San Jose kaevanduses kulude kokkuhoiu eesmärgil vaid üks väljapääs. 

 
 

Tšiili kaevandusvaring – 2010. aasta kaevandusõnnetus ja meediasündmus 

Ingo Valgma, Vivika Väizene 

San Jose kaevanduses Copiapós, Tšiilis kaevandati vasemaaki. Maagikeha asub 700 m sügavusel ning selleni viib spiraalne kaldkäik, mida nimetatakse rambiks. Mööda rampi sõidavad maasturid inimeste ja kaevanduskallurid kaevise vedamiseks, samuti laadurid. Rambi kaudu minnakse kaevandusse ja tullakse kaevandusest, seda kaudu veetakse kaevis välja ja kõik tööks vajalik alla. Ohutuse ja tuulutuse eesmärgil peab kaevanduses olema mitu väljapääsu. Nii nagu paljudes teistes, oli ka San Jose kaevanduses kulude kokkuhoiu eesmärgil vaid üks väljapääs. Kuna San Jose kaevanduse rambi lagi ei olnud piisavalt toestatud, siis see varises ja ummistas rambi. Nii jäid kaevanduses töötanud kaevurid lõksu. Lae ebastabiilsuse tõttu hakkas see varingu puhastamise käigus veel rohkem varisema ja muutis ka päästjate töö ohtlikuks. Varingukoha korrastamine muutus võimatuks nii alt- kui ülaltpoolt. Pärast varingu avastamist algasid päästetööd. Meediakanalid tekitasid õnnetusest suursündmuse, tänu millele tõttasid appi kõik kes tundsid lõksujäänutele kaasa ja nägid head võimalust ennast pildile sättida. Kaevurite leidmiseks ja nendeni pääsemiseks hakati puurauke puurima. Pärast korduvaid katseid leiti lõpuks kamber, kus kaevurid viibisid. Esialgsetel otsimistöödel puuriti väikese läbimõõduga puurauke, mille puurimine käib kiiresti, kuna puurpuru on vähe ja jõud, mida puurimiseks vajatakse, on väike. Selle töö jaoks on olemas sobiv masin. Selliseid auke puuritakse mäenduses väga palju ja väga tihti, peamiselt lõhkamiseks, uuringuteks või pumpamiseks. Selleks, et inimesed 700 m sügavuselt maapinnale tuua, tuli puurida inimesest suurema läbimõõduga auk. Sellist auku nimetatakse šurfiks ehk antud juhul päästešurfiks, mis on oma olemuselt väikese läbimõõduga šaht, teisisõnu, suure läbimõõduga puurauk. Šurfi puurimine nõuab võrreldes puuraukude puurimiseks kasutatavate masinatega tunduvalt võimsamat tehnikat. Šurfe puuritakse suhteliselt vähe ja seetõttu ei ole nende puurimise tehnoloogiat niivõrd arendatud kui puuraukude oma. Šurfi puurimiseks kasutatakse näritspuuri, mis surub kõvasulamist puurpea kivimisse, samal ajal seda pöörates. Puurpea küljes on nukid, mis muljuvad kivimi pulbriks. Tekkinud pulber ehk puurpuru pumbatakse pulbina maapinnale. Puurpea kuumenedes võib kõvasulam sulama hakata ja nukid puurpea küljest lahti tulla. Nii puuri pööramine kui surumine kivimisse nõuab jõudu. Võimsus, mida teisaldav puurmasin avaldada 111 suudab, on kuni 600 kW. Seega piirab puurimiskiirust puurnäritsa materjali kõvadus võrreldes puuritava kivimi kõvadusega, puurpea pöörlemiskiirus, millest on tingitud puuri ettenihkekiirus, pulbi väljapumpamise tootlikkus, šurfi seina tsementeerimise ehk betoneerimise tootlikkus, puuri kinnikiilumine või šurfi külgede varisemine, puurvarraste vahetamise kiirus ehk puuri august väljatõmbamise ja allalaskmise kiirus. Meedias valitses õnnetuse toimumise ajal suur segadus. Kuna Tšiili riigikeel on hispaania keel ja info tõlgiti kõigepealt inglise ning seejärel eesti keelde, oli tulemuseks terminoloogiline segadus. Enne kui hakkasid ilmuma joonised ja skeemid toimuvast, polnud võimalik aru saada, kus kaevurid asuvad ja mida nende päästmiseks tehakse. Põhilised väited, mida Eesti meedia edastas, olid järgmised: „kaevurid on maa-aluses kaevanduses varjendis“, „nende päästmiseks puuritakse tunnelit ja kaevatakse puurauku“, „puuraugu puurimiseks kasutatakse raise borerit“, „puurmasin kaevab“, „kaevureid varitseb gaasiplahvatuse oht“, „esialgse šahti läbimõõt on 13 sentimeetrit“. „Maa-aluse“ kaevanduse korral oleks olnud asi lihtne, sest see oleks pealt kaetud ja seega ilmselt madal, pigem 7m kui 700m sügavune allmaakaevandus. Ka "varingukindel varjend" oleks olnud hea lahendus, sest see oleks viidanud kaevanduse kõrgele ohutuse tasemele, mis oleks tähendanud ka korralikult toestatud rampe ja šurfe. Reaalsuses oli ilmselt tegu tavalise kambriga, mida kaevanduses kasutatakse näiteks masinate hooldamiseks. "Tunneli puurimine" tähendaks läbinduskilbiga horisontaalse käigu läbindamist, mis võtab aega kuid või aastaid ja antud juhul tähendaks stolli rajamist mäenõlvalt kaevandusse. Antud kohas sellist nõlva ei olnud. Ka jutt „puuraugu kaevamisest“ on arusaamatu, kuna puurauk on auk, mis on puuritud, kaevamine on aga kaevise raimamine ja väljamine puurimisest erineva tehnoloogiaga. Väite "kaevureid varitseb sügaval gaasiplahvatuse oht" analoog on võetud kivisöekaevandusest, kus kivisöest eraldub metaan, mis on kergesti plahvatav gaas. Maagikaevanduses plahvatavat gaasi ei ole. Raise Boreri (puurmasin suure diameetriga puuraukude puurimiseks, mille puurpea liikumissuund on alt üles; hõõrits e. otsetõlkes "tõusev või tõusuoherdi") kasutamise väide on siiani selgusetu, kuna hõõritsa kasutamine eeldab, et suure läbimõõduga puurpea e. hõõrits asub kaevanduskäigus ja kinnitatakse puurvarda otsa, kui pilootpuurauk on ülalt alla käiguni puuritud. Seega saab seda masinat kasutada vaid kaeveõõnest ülespoole auku puurides nii, et puurpuru kukub alla. See muudab puurimise kiireks, kuna puurpuru pole vaja üles pumbata ja pole vaja puurida puru sees, mistõttu on puurimise takistus väike. San Jose kaevanduses kasutati šurfi puurimiseks siiski näritspuurpinki (drill rig) mis asus maa peal. Tegu polnud ühelgi juhul ka šahtiga, vaid rambi, puuraugu ja šurfiga. Šurf on vertikaalne ehk püstkaeveõõs, mis 112 avaneb ülemisest otsast maapinnale. Šaht on aga nn. kapitaalkaeveõõs, mis on toestatud, varustatud tõstemasinatega ja on seega suure läbimõõduga. Üldjuhul šahte ja tunneleid läbindatakse, puurauke ja šurfe aga puuritakse. Mõningatel juhtudel suuremaid šurfe ka läbindatakse. Puuritud šurfi paigutati päästekapsel või päästekong, mida kaevandusõnnetuste puhul ikka kasutatakse ja kaevurid tõmmati ükshaaval välja. Suurim oht, mis kapsliga tõmbamisel varitses, oli kapsli kinnikiilumine. Kui kivikild oleks surfi seinast ebasobivalt välja kukkunud, oleks kapsel võinud kinni kiiluda, tuues kaasa traagilised tagajärjed. Mõni aeg pärast õnnetust pandi internetti üles temaatiline arvutimäng, mille abil iga soovija saab ise kaevureid kaevandusest päästa ning mis võimaldab saada parimaid selgitusi toimunud sündmuste kohta. Selle aasta maikuus toimunud üle-eestilise muuseumiöö raames oli võimalik Mäeinstituudi Mäemuuseumi külastajatel San Jose kaevanduses toimunut ise kogeda. Selleks oli valmis ehitatud liikuv makett, mis võimaldas igal soovijal ka ise kaevurite päästmisel „osaleda“. Esmalt anti taustinfot toimunud varingust, maa alla jäänud kaevurite seisukorrast ning tingimustest. Sündmuste järjestuse mõistmiseks olid välja toodud ajaskaalad koos skeemide ja kaeveõõnte paigutustega. Kaevanduse sügavusest parema ettekujutuse saamiseks oli toodud sügavuse võrdlus Eesti kõrgeima ehitisega. Seejärel tuli osalejatel päästa Tšiili kaevur. Selleks saadeti mööda väiksema läbimõõduga puurauku kaevandusse väike pudel vett ( LISA foto 1). Kui kaevur oli vee kätte saanud, oli ta valmis päästmiseks. Sügaval kaevanduses pandi kaevur päästešurfist väiksema läbimõõduga kapslisse, seejärel võis päästja hakata tõstetorni ratast keerama, mis tõstis kapsli läbi šurfi maapinnale (LISA foto 2). Nii päästeti õhtu jooksul sadu kaevureid ning loodetavasti tekkis osalejatel parem arusaam sellest, kuidas päästmine tegelikult toimus. Seekord läks kõik hästi, õnnetus San Jose kaevanduses lõppes kaevurite jaoks pääsemisega ning Tšiili kaevandusõnnetuse tulemusel sai suur osa inimkonnast teada, et maaki kaevandatakse kaevanduses.