KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄ EINSTITUUT 3 4

10. KILLUSIKU TOOTMISE FÜÜSIKALINE KESKKONNAMÕ J U J A SELLE SEIR E J a n J o h a n s o n , Ma r tin Ka lju s te , Er k i Niitla a n Eh itu s k illu s tik u to o tja d s e is a v a d s ilm its i m itm e te jä rje s t k a rm is tu v a te k e s k k o n n a n õ u e te g a . Ku id n ii ü lla ta v , k u i s e e k a p o le , k u m m ita v a d n e e d a lu s ta v a id e tte v õ tte d s a g e li m ä rk s a ro h k e m , ju b a s iis k u i to o tm is t e i o le v e e l a lu s ta tu d - te g e v u s lu b a d e ta o tle m is e l n in g s e lle ra a m e s a lg a ta tu d k e s k k o n n a m õ ju h in d a m is e k ä ig u s . Ku ig i e n a m u s e s ja te ra v a m a lt p u u d u ta b s e e k a rb o n a a tk iv im ite k a e v a n d a ja id o n s a m a d p ro b le e m id k a k ru u s a k a rjä ä rid e s . Ü s n a s a g e li o n p ro b le e m id e tõ s ta ta ja k s k o h a lik k o g u k o n d , m is o n k a lo o g ilin e , s e s t ta v a lis e lt o n n e n d e e lu -o lu k õ ig e e n a m o h u s . Su u rim a d k a rtu s e d o n s e o tu d fü ü s ik a lis te m u u tu s te g a k e s k k o n n a s - p õ h ja v e e ta s e m e a la n e m in e ja re o s tu s , to lm u s a a s te , m ü ra n in g lõ h k e tö ö d e m a a v õ n k e d . Kõ ig i n e n d e te g u rite e s in e m is t o n k a rb o n a a tk iv im ite k a e v a n d a m is e l a la ti k a tä h e ld a tu d n in g n e n d e o lu lis u s t e i s a a a la h in n a ta . Sa m a s p e a b k a h ju k s tu n n is ta m a , e t k o h a lik e s õ n a v õ tu d o n s a g e li e m o ts io n a a ls e d ja p õ h je n d a m a ta n in g m is v e e l k u rv e m , e i p ü ü a g i s ü v e n e d a p ro b le e m i o le m u s s e , e t s e d a o b je k tiiv s e lt h in n a ta . Ku id o n s e lg e , e t in im e s te v a s tu s e is o n s u u re s ti tin g itu d te a d m a tu s e s t a re n g u te s t m ä e tö ö s tu s e s ja v a s tu m e e tm e te n in g s e ire e fe k tiiv s u s e s . Mu u tu s te e e s o n h irm .

Kõ ig is n im e ta tu d v a ld k o n d a d e s o n õ ig u s a k tid e g a k e h te s ta tu d lu b a tu d p iirn o rm id , m ille d e s t k in n ip id a m is e e e s t k a e v a n d a ja v a s tu ta b . Ke h tiv a d n o rm a tiiv id o n v ä lja tö ö ta tu d s e llis e lt, e t n a d ta g a v a d ig a l ju h u l in im e s te te rv is e ja v a ra s ä ilim is e . P ro b le e m ik s k u ju n e b a g a e tte v õ tte m a h tu m in e o le m a s o le v a s s e k e s k k o n n a ru u m i. Kü s im u s te , k a s in im e s i h ä iriv a m ü ra p e a m in e a llik a s o n k a rjä ä r v õ i lä h e d a lt m ö ö d u v tih e d a liik lu s e g a m a a n te e (n ä it. Vä o k a rjä ä r versus P e te rb u ri m n t) v õ i k a s to lm u te k ita ja k s o n k a rjä ä r v õ i k ru u s a te e , v a s tu s e d e i o le a la ti ü h e s e d . Ku iv õ rd k e s k k o n n a m õ ju h in d a m in e o m a o le m u s e lt ra ja n e b e k s p e rd i k o g e m u s te l ja te a d m is te l p õ h in e v a te h in n a n g u te (m itte tõ e s tu s te ) a n d m is e l, s iis o n a rg e s s iiv s e v a s tu s e is u g a v õ im a lik p ro ts e s s i h a lv a ta ja m õ ju ta d a , e riti v e e l o ru k o rra s , k u s o ts u s ta ja ja jä re le v a lv e te o s ta ja o n p ig e m p a s s iiv s e d p e a ltv a a ta ja d , k u i a k tiiv s e d p ro ts e s s is o s a le ja d . Se lle k s , e t h in n a n g u te a n d m is e l tu g in e d a fa k tid e le ja k o n k re e ts e te le a rv u d e le o n v a ja ro h k e m te h a k e s k k o n n a m õ õ tm is i n in g s e ire t. Ku ig i e n a m ik e l ju h tu d e l k ä s itle ta k s e s e ire t, k u i k o n s ta te e riv a t te g e v u s t, o n s e lle l m ä e tö ö s tu s e s s e lg e lt p re v e n tiiv n e ro ll, s e s t m ä e tö ö s tu s e k e s k k o n n a m õ ju k u ju n e b re e g lin a v ä lja a a s ta te jo o k s u l n in g e i a v a ld u k o h e s e lt ja õ ig e l a ja l s a a b ra k e n d a d a p iis a v a id v a s tu m e e tm e id . Tu le b k ü ll tu n n is ta d a , e t k o h a lik e k a rtu s , e t ü le n o rm a tiiv s e k e s k k o n n a m õ ju k o rra l e i o le

v a s tu m e e tm e te ra k e n d a m in e v õ i te k k in u d k a h ju k o m p e n s e e rim in e p iis a v a lt o p e ra tiiv n e , o n ilm s e lt p õ h je n d a tu d . Ü h e lt p o o lt p u u d u b s e lle k s jä re le v a lv e n ä o l p iis a v h a ld u s s u u tlik u s a g a k a v a ja lik u p a in d lik k u s e g a õ ig u s ru u m n in g te is e lt p o o lt a re n d a ja te s o o v o p e ra tiiv s e k s k o o s tö ö k s . P a lju s k i m õ ju ta b

J o o n is 10-1 Tü ü p ilin e to lm u a llik a s k illu s ik u to o tm is e l [F o to : Ma rtin Ka lju s te ]

KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄEINSTITUUT 35

tänaseid otsuseid varasem, sageli aastakümnete tagune, negatiivne kogemus, mis annab uute arenduste elluviimisel valusaid tagasilööke. Kuid võttes eelduseks, et neis valdkonnas toimub mingigi edasiminek, on konkreetsed keskkonnamõõtmised ja seire garantiiks nii kohalikele elanikele kui loa andjale keskkonnanõuetest kinnipidamisel ning arendajale alusetute süüdistuste kaitseks. Loomulikult on kõige selle eelduseks läbimõeldud seire kava, sellest kinnipidamine ning normaalne inimlik suhtlemine. Järgnevalt püüamegi analüüsida tolmu, müra ja maavõngete seire korraldamist ja selle tehnilisi võimalusi, et sellest rohkem kasu sünniks, kui ainult vormitäide. Toodud soovitusi on võimalik rakendada nii keskkonnamõju hindamisel, tegevuslubade keskkonnanõuete kehtestamisel kui ka juba töötavatele karjääride seire ja kontrollmõõtmiste korraldamisel.

Müra

Normatiividega kehtestatud piirväärtusteülene müra on üks olulisemaid tervistkahjustavaid füüsikalisi tegureid ning helirõhutaseme määramine, kas prognooskaardi koostamise või seire läbi on esimene samm negatiivsete tagajärgede ennetamisel ning nende parendamisel. Üheks möödapääsmatuks osaks karjääride keskkonnamõju hindamisel on müra leviku prognoosimine. Kõige täpsemini on võimalik seda teha müra kaardistamisega. Kaardistamiseks kasutatakse arvutusmudelit (näit. SoundPLAN 6 .4 või C adna A jt), mis võtab arvesse müraallikate fikseeritud tasemed, juhul, kui arvutuseks vajalikud andmed puuduvad, kasutatakse reaalset müratasemete mõõtmist ning müra levikut takistavate objektide toimet. Selle põhjal koostab mudel plaani, millel esitatakse müra leviku prognoos, leviku ulatus ja ohustatud objektide paiknemine piirkonnas. Kuna mürakaardile märgitakse müraindikaatorite arvsuuruste järgi kindlaksmääratud müravahemikud, on selle järgi lihtne hinnata müra areaalis paiknevatele inimasumitele, üksikelamutele ja tundlikele objektidele avalduvat mõju. Kaardil kuvatakse kavandatava tegevuse poolt põhjustatud müra ja selle hajumine, millelt lihtsalt on näha objektid, millele avalduv mõju on lubatud tasemest suurem. Mürakaart annab võimaluse ülenormatiivse müra teket vältida ning seda juba keskkonnamõju hindamise käigus. See võimaldab müra aspektist välja pakkuda optimaalse lahenduse. Samuti on mudeli abil võimalik kavandada leevendusmeetmeid ja kontrollida nende efektiisust. Näiteks leida parim koht katendi puistangute (müra tõke) moodustamiseks või statsionaarsetele müraallikatele. Lähtuvalt seire preventiivsest olemusest, tuleb regulaarselt läbi viia ka helirõhutaseme mõõtmisi. Eestis on Sotsiaalministeeriumi pool kehtestatud määruses piirtasemed määratletud A-korrektsiooniga ekvivalenttasemel (LpA,eq ,T). See iseloomustab püsiva tasemega müra, mille akustiline energia on sama kui muutuva tasemega müra korral kindla mõõtmisaja jooksul. Kuna normatiiv dokumendis on lubatud väärtused selliselt sätestatud, tuleb ka mõõtmised läbi viia A-filtriga ekvivalentsel tasemel.

Joonis 10-2 Väljavõte Trinity College väljatöötatud müra mudeli kaardist [w w w .mme.tc d.ie]

KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄEINSTITUUT 36

Uute, tööd alustavate karjääride korral tuleb mäetöödele eelnevalt mõõta piirkondlik müra foon. Fooni mõõtmised tuleb läbi viia eelkõige tundlike objektide vahetus läheduses, näiteks inimasulate piiril tulevase karjääri suunal. Usaldusväärsema teabe saamiseks on soovitav mõõtmisi kuni kolm korda korrata. Saadud teave võimaldab tööde alustamisel objektiivselt hinnata karjääri avamisega kaasnevat piirkonna mürasaaste kasvu. Juhul, kui ei ole tehtud eelnevat helirõhu kaardistamist, annab fooni tasemega võrdlemine täiendavad võimalused õigeaegsete vastumeetmete rakendamiseks. Müra õigeaegsel mõõtmisel ei ole hilisem pidev seire kuigi oluline, kui kasutatavas tehnoloogias ei toimu olulisi muudatusi. Mingil määral tuleb siiski arvestada müra leviku sesoonseid erinevusi. Näiteks levib müra talvel ja eriti kevad-talvel paremini, sest sile lumekoorik ei summuta seda niivõrd kui taimkate. Samas levib müra jällegi kaugemale tuulevaiksetel suveõhtutel, kui see peegeldub tagasi erineva temperatuuriga õhukihtidelt. Piisavaks seire sageduseks võib lugeda 1 -2 korda aastas. Üksikute mõõtmistena on võimalik registreerida ka erinevate müratekitajate poolt põhjustatud helirõhutaseme muutusi ning hinnata ka isegi üksikute tehnoloogiliste protsesside või mäemasinate töötsüklite müra tasemeid. Mõõdetud tulemusi on võimalik kasutada mürakaartide koostamisel, nii konkreetse objekti suhtes kui ka analoogses situatsioonis. Samuti on tehtud mõõtmise põhjal võimalik hinnata konkreetse masina sobivust mürast lähtuvalt konkreetsesse karjääri. Vastavalt vajadusele on võimalik määrata nii A kui C filtriga miinimum, maksimum ja ekvivalentset helirõhu taset (LpA,max ; LpA,min; LpA,eq,T; LpC,max ; LpC,min, LpC,eq,T).

Joonis 10-3 Freeskombaini Vermeer T1255 töörežiimide müra graafik [Inseneribüroo STEIG ER]

Tolm

Inim-, loodus ja töökeskkonna õhu kvaliteedi üheks olulisemaks parameetriks on tahkete osakeste sisaldus. Peaaegu igasuguse mäendusliku ja muu tööstusliku tegevuse tulemusel paiskub õhku tolmuosakesi, mis atmosfääris ringi liikudes mõjutavad ka inimeste elukvaliteeti. Kaevandamisel on peamiseks tolmu tekitajaks kivimi purustamine ja karjäärisisene transport. Sellest lähtudes on üha karmistuvate Euroopa Liidu nõuete tõttu tekkinud paljudel ettevõtetel kohustus korraldada nende tegevusest õhku paisatud saasteainete seiret. Tolmu koguste mõõtmisel tuleb anda ülevaade ettevõtte poolt põhjustatud summaarse ja PM1 0 tolmu heitest (PM1 0 - tolm, mille osakeste aerodünaamiline läbimõõt on võrdne või väiksem kui 1 0 µm). Lisaks on oodata, et peagi tuleb hakata mõõtma ka tolmu PM2 ,5.

KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄEINSTITUUT 37

Suur tolmu teke on üks enim mäenduse arendamise vastu kasutatavatest argumentidest. Ettevõte millel on tolmu tekitamise seisukohast hea ülevaade hetke olukorrast ehk teostab pidevaid mõõtmisi (joonis 10-4) ning suudab tolmu levikut ohjes hoida, on kindlasti paremas kirjas nii kohalike kui ka riiklike asutuste silmis. Uute arenduste keskkonnamõju hindamisel on oluline osata prognoosida kavandatava arenduse saastekoormusi. Tolmu saaste leviku täpseks hindamiseks on võimalik koostada tolmu hajuvuse kaart (joonis 5). Selleks on loodud erinevate arvutusalgoritmide põhjal mitmeid tarkavara programme. Samuti on loodud küllalt hea andmebaasi põhjal erinevate protsesside heitekoguste arvutusvalemid, mis on mudelite koostamise sisendiks. Maailmas enamlevinud on USEPA (United States Environmental Protec tion Agenc y ) poolt välja töötatud arvutusvalemid ja mudelid (PR IME, ADMS, AER MO D, ISC), mida kasutatakse ka Eestis. Siiski peab arvestama, et tolmu hajuvust oluliselt mõjutavaks teguriks on ilmastik, mis on pidevas muutumises ning teeb prognoosimise keeruliseks. H etke seisuga on parimate arvutusmudelite täpsuseks

~ 60% , mis on võrreldes näiteks mürakaartidega on küllaltki madal. Siiski on nende täpsus piisav ülevaate andmiseks ja võimaliku mõju prognoosimiseks. Tolmu kaart võimaldab ennetada võimalikke ohte ning vajadusel kavandada leevendusmeetmeid. Lisaks sellele saab mudeliga simuleerida erinevaid võimalikke olukordi ning valida selle põhjal tolmu leviku seisukohalt väikseima mõjuga lahendus. Tööd alustavas ettevõttes tuleks täpsemad tolmu hajuvusmõõtmised teostada kahes etapis: tootmise alustamisel ja täisvõimsuse saavutamisel. Mõõtmiste teostamisel peab kindlasti arvestama ilmastikuoludega. Mõõtmispunktid peab valima alla tuult, võimalusel ohustatud objekti ligiduses, kuid see ei ole tingimata vajalik ning töö teostama kuiva ilmaga, kui ka eelnevalt ei ole paaril päeval olnud olulisi sademeid. Saadud tulemuste alusel on võimalik anda hinnang koostatud mudelarvutustele ning täpsustada leevendusmeetmete rakendamise kava. H ilisem seire, näiteks 1-4 korda aastas, ei anna reeglina sisulisi tulemusi. Kordusmõõtmised on vaja teha, kui tehakse muudatusi tootmistehnoloogias, oluliselt on suurenenud tootmismahud või on esitatud konkreetseid kaebusi.

Joonis 10-4 Tolmu analüsaator D ustTrak 8 520 [Foto: Martin Kaljuste]

Joonis 10-5 Väljavõte AERMOD B REEZ E GIS pro 6 tolmu hajumismudelist [Inseneribüroo STEIG ER ]

KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄEINSTITUUT 38

Maavõnked

Olulisim maavõnkeid põhjustav tegevus kaevandamisel on lõhkamine. Lõhketöödega kaasneb kolme tüüpi lainete teke, mis liitudes moodustavad summaarsed maavõnked. Nende levikut väljapoole mäeeraldist on oluline arvestada mitmetel põhjustel. Lisaks üldtuntud ohule mistahes rajatiste suhtes, võib sellest lähtuv keskkonnamõju avalduda ka näiteks loomastikule aga eriti just roomajatele. Kuna maavõngete levikut mõjutavad paljud erinevad tegurid (pinnase tihedus, lõhelisus, põhjavee tase jms) on lisaks prognoosile vajalik hiljem teostada ka otseseid mõõtmisi. Lõhketööde seire kavandamisel on oluline suurem mõõtesagedus just objekti käivitamise algfaasis. Esiteks võidakse algmurde rajamisel kasutada suurendatud laenguid ning teiseks on enamikel juhtudel põhjavee tase hilisemast kõrgem ehk teisisõnu on oht lainete paremaks levikuks. Just esimeste lõhkamiste mõõtmine on vajalik ka sellepärast, et kiiresti oleks võimalik tuvastada projekteerimisvead, kui neid peaks esinema. Soovitavalt tuleks mõõta esimesed 5-10 lõhkamist ning nende põhjal teha vastav analüüs. Hilisem mõõtmiste sagedus võib jääda 1-2 korra peale aastas, tingimusel, et lõhketööde tüüpprojekti vahepeal ei muudeta. Ee parameetrite olulisel muutumisel on soovitav teha iga kord kontrollmõõtmine, jälgima peab, et ühes viites lõhatav lõhkeaine kogus ei ületaks lubatut. Mõõtmiskoha valikul peab lähtuma riski suurusest. Kindlasti on vaja mõõtmisi teha enamohustatud objektide juures (varisemisohtlikud hooned, arheoloogia mälestised või lõhkamiskoha vahetusläheduses paiknevad hooned ja rajatised). Korduvate mõõtmiste korral on soovitav mõõta maavõngete levikut erineval kaugusel, et saada usaldusväärsemad tulemused hilisemaks analüüsiks. Lõhketööde seismika mõõtmisel tuleks kasutada ainult kolme vektorkomponenti mõõtvaid seismograafe nagu on näidatud Joonis 10-6 Seismograaf B lastmate Series II DS-277 [Foto: Ole Sein]. Ainult siis on võimalik registreerida tegelikke maksimaalseid võnkekiirusi ning saadud andmete põhjal teha kontrollarvutusi. Enne uue objekti käivitamist, enne esimesi lõhkamisi, saab varasemate mõõtmisandmete olemasolul analoogsetes tingimustes, kasutada ohutute lõhkeaine koguste arvutamiseks taandatud kauguste võrrandit / 1 /:

ds = d / Q -½ , m x kg-½ (1) kus: d – objekti kaugus lõhkamise kohast, m Q – ühes viites korraga lõhatav lõhkeaine kogus, kg millest saame objektile lubatava maksimaalne võnkekiiruse teadmisel avaldada ohutu laengusuuruse:

Q = (d / ds)2, kg (2)

Andmebaasi puudumisel saab lubatud lõhkeaine koguste arvutamiseks kasutada ka teist valemit / 2 /:

Q = (d2 x r2,7)/K2, kg (3) kus:

Joonis 10-6 Seismograaf Blastmate Series II DS-27 7 [Foto: Ole Sein]

KILLUSTIKU KAEVANDAMINE JA KASUTAMINE

TTÜ MÄEINSTITUUT 39

v – kaitstava objekti suurim lubatav võnkekiirus, cm/s d – objekti kaugus lõhkamise kohast, m K – kaitstava objekti aluse pinnase seismilisuse tegur (200 – 600) Siinjuures on oluline märkida, et mistahes karbonaatkivimi karjääri avamisel on nii arendajale kui kohalikele elanikele kasulik ohutsooni jäävate hoonete pragude kaardistamine. Need tuleks pildistada ja mõõta ning võimalusel paigaldada mõõtereeperid hilisemaks kontrolliks. See aitab ära hoida mistahes asjatuid vaidlusi. Kokkuvõte Kokkuvõtvalt võib öelda, et pöörates kaevandamise keskkonnamõjule suuremat ning innovatiivset tähelepanu, on võimalik tekkivate füüsikaliste mõjude kohta saada senisest palju täpsemat teavet ning neid vajalike meetmete rakendamisega ohjata. Näidates välja suuremat huvi keskkonnaprobleemidega tegelemisel on võimalik mõnevõrra parandada ühiskonna arusaamu ning mäetööstuse olemust tervikuna, mis peaks oleme meie kõigi hüvanguks. Artikkel on seotud uuringutega ETF Grant ETF749 9 „Säästliku kaevandamise tingimused” ja SF014009 3s08 „Maavarade säästva ja talutava kaevandamiskeskkonna loomine“. Viited 1. Charles H. Dow ding. 19 85. Blast vibration monitoring and control, lk 28, 29 2. Tomberg T. 19 9 8. Lõhketööd, lk 62