1. MEINSTITUUT Teadussuuna klass 2.4 KINNITAN Instituudi direktor Alo AdamsonTeema 574L EESTI PLEVKIVIRESSURSI KASUTAMISSUUNDADE RIIKLIKU STRATEEGIA AASTANI 2020 ALUSUURINGUD Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINETallinn november 2005

2. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINESisu1. 2.SISSEJUHATUS ................................................................................................. 7 Plevkivi kaevandamise tehnoloogilise struktuur ................................................ 8 2.1. Phimisted kesolevas ts ....................................................................... 8 2.2. Kaubaplevkivi kvaliteedi juhtimine kaevandamisel ..................................... 8 3. Kasutusel olevad ja vimalikud plevkivi kaevandamise tehnoloogiad ............. 13 3.1. Kasutusel olevad plevkivi kaevandamise tehnoloogiad............................ 13 3.2. Vimalikud plevkivi kaevandamise tehnoloogiad...................................... 13 3.3. Vimalike kaevandamistehnoloogiate kasutuselevtu kriteeriumid ............ 13 3.3.1. Pealmaakaevandamine....................................................................... 16 3.3.2. Allmaakaevandamine.......................................................................... 23 4. Plevkivi kaevandamise, kasutamise ja veo tehnoloogia mju Kaubaplevkivile ja keskkonnale.......................................................................................................... 26 4.1. Mju keskkonnale, sotsiaalsfrile ja asustusele ....................................... 26 4.2. Kaevandamise mju phjavee tasemele.................................................... 31 5. Plevkivi veoga seonduvad logistilised probleemid........................................... 36 5.1. Veoskeem .................................................................................................. 36 5.2. Veo mju .................................................................................................... 37 5.2.1. Veo keskkonnamju............................................................................ 37 5.2.2. Sotsiaalne mju................................................................................... 37 5.3. Uute veoteede rajamine ............................................................................. 38 6. Plevkivi potentsiaalsed kaeve- ja uuringuvljad aastate likes kuni aastani 2025 39 6.1. Vljade uuringu ja hlvamise ajakava ........................................................ 39 6.1.1. Prognoosi meetodid ............................................................................ 39 6.2. Vajalikud investeeringud ............................................................................ 42 7. Plevkivi kaevandamise optimaalne tehnoloogiline struktuur............................ 43 8. Lisad.................................................................................................................. 46 9. Kasutatud kirjandus ja viited.............................................................................. 47Tabelid Tabel 1 Kihindi vljamise variandid ......................................................................................................... 9 Tabel 2 Kihindi koostisosade kvaliteeditunnuste arvutustabel .............................................................. 10 Tabel 3 Kaevandamistehnoloogiate piirangud ...................................................................................... 15 Tabel 4 Plevkivi kaevandamise mju keskkonnale ............................................................................. 27 Tabel 5 Alanduslehtri raadius, km ......................................................................................................... 35 Tabel 6 Eesti Plevkivi AS veoteede pikkused 2004 aastal.................................................................. 36 Tabel 7 Kaevandamismahtude prognoosi meetodid............................................................................. 39 Tabel 8 Plevkivi vajaduse prognoos, Mt/a........................................................................................... 40 Tabel 9 Kapitali erikulu erinevate kaevandamistehnoloogiate puhul .................................................... 43 Tabel 10 Optimaalsete variantide vrdlus ............................................................................................. 45 3. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE 4. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEPildid Pilt 1 Plevkivikihind ................................................................................................................................ 9 Pilt 2 Graafikud, mis illustreerivad vimalust rikastamisvabrikutega ettevtetel suurendada kvaliteetse peenplevkivi mki ilma lisakulutusteta. ...................................................................................... 11 Pilt 3 Kihindi energiatootluse kasutamine erinevate kaubaplevkivi kvaliteedi juhtimise variandi puhul ........................................................................................................................................................ 11 Pilt 4 Plevkivikihindi energeetilise ressursi kasutamist iseloomustavad diagrammid mningatel kaevevljadel, eri vljamisvariantide puhul .................................................................................... 12 Pilt 5 Mendustingimuste piirangud kaevandamistehnoloogiatele........................................................ 15 Pilt6 Ttavate karjride ala, katendi paksus 30 m. Vaalkaevandamine draglainiga mberkhveldamisega. H, m -krgus plevkivikihindi phjast m; L, m -kaugus kaevetranee telgjoonest m. ................................................................................................................................. 16Pilt 7 Vaalkaevandamine draglainiga, katendi tehnoloogiline piirpaksus 27m...................................... 16 Pilt 8 Vaalkaevandamine draglaini ja buldooseriga, H = 30 m.............................................................. 17 Pilt 9 Vaalkaevandamine draglaini, buldooseri ja hdraulilise ekskavaatoriga, H = 40 m. ................... 18 Pilt 10 Transportkaevandamine ekskavaatori ja kalluriga. Kogu katendi vedu kalluritega puistangusse, H = 35 m......................................................................................................................................... 18 Pilt 11 Transportkaevandamine, kaljuse katendi eemaldamine freeskombainiga ............................... 19 Pilt 12 Vaalkaevandamine konveiersilla ja draglainiga, H = 60 m......................................................... 19 Pilt 13 Lausvljamine puur-lhketdega ............................................................................................. 20 Pilt 14 Puur-lhketdega kobestatud plevkivi laadimine karjriekskavaatoriga karjrikallurile Narva karjris ............................................................................................................................... 20 Pilt 15 Selektiivne vljamine buldooser-kobestiga (ripperiga)............................................................... 20 Pilt 16 Kopplaaduriga mehaaniliselt buldooser-kobestiga raimatud plevkivi laadimine kallurile PhjaKivili plevkivikarjris.................................................................................................................. 21 Pilt 17 Krgselektiivne vljamine freeskombainiga ............................................................................... 21 Pilt 18 Freeskombaini Wirtgen 2200 krgselektiivse vljamise katsed Phja- Kivili plevkivikarjris ........................................................................................................................................................ 21 Pilt 19 Mehhaanilisel raimamisega selektiivne vljamine hdraulilise prdkoppekskavaatoriga. Laadimine sama ekskavaatoriga kallurile ...................................................................................... 21 Pilt 20 Raimamine ja laadimine ekskavaatoriga Phja-Kivili plevkivikarjris .................................. 22 Pilt 21 Kamberkaevandamine lhieekombainiga, lae hoidmisega, Hkalju (kaljuse katendi paksus) 8m ........................................................................................................................................................ 23 Pilt 22 Kamberkaevandamisel mehaanilist vljamist vimaldav kahe torganiga lhieekombain...... 23 Pilt 23 Kamberkaevandamine puur-lhketdega, Hkalju 10 m ......................................................... 24 5. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEPilt 24 Lankkaevandamine laavakombainiga, lae langetamisega. h- maksimaalne maapinna vajum 1,5 m.................................................................................................................................... 25 Pilt 25 Laustoestikuga laavakombain .................................................................................................... 25 Pilt 26. Like I-I asukoht ja Keila-Kukruse phjaveekihi veetasemejooned 2005.a (Sinine-madalam, kollane-punane krgem veetase)................................................................................................... 31 Pilt 27. Lige I-I: Keila-Kukruse phjavee tase aastal 2005 (roheline-maapind, sinine-Keila-Kukruse veetase, pruun-plevkivikihindi lagi ja phi)................................................................................... 32 Pilt 28 Lige II-II asukoht ja veetasemejooned (Sinised numbrid-phjaveetase merepinnast)............ 33 Pilt 29 Lige II-II: Keila-Kukruse veetase aastal 2005 (roheline-maapind, sinine-Keila-Kukruse veetase, pruun-plevkivikihindi lagi ja phi. Punane joon nitab asukohapiire vastaval likejoone kaugusel)........................................................................................................................................ 33 Pilt 30 Alanduslehtri paiknemine kaitse- ja piirangualadel (Sinine-Keila-kukruse veekihi alanduslehter, pruunid ja kollased- kaitstavad alad).............................................................................................. 34 Pilt 31 Veoteede skeem. Vasarad- kaevandamiskoht, must joon- raudtee, punane joon- tunnel, pruunautotee............................................................................................................................................ 36 Pilt 32 Kaevandamisjaoskonnad 2004-2005 aastal. Punane-kaevevljad, sinine-kaevandatud alad, lilla- 2004-2005. aastal kaevandatud alad. Vrk 5x5km ................................................................ 40 Pilt 33 Kaevandamismahtude prognoos aastani 2025.......................................................................... 41 Pilt 34 Potentsiaalsed kaevandamiskohad, hallid alad. Arvestades kaevandamis-ja uuringulubade taotlusi 2005 aastal. ....................................................................................................................... 41 Pilt35 Mustad alad on aastatel 2006-2025 kaevandatavad alad arvestades nutavat kaevandamismahtu ........................................................................................................................ 42Pilt 36 Plevkivi kaevandamise dnaamika aastatel 2006-2025. Aastad: punane-kuni 2010, kollanekuni 2015, sinine-kuni 2020, roheline-kuni 2025............................................................................ 42 Joonised / graafilised lisad Joonis 1 Uuringuvljade paiknemine..................................................................................................... 46 Joonis 2 Kaevandusalade paiknemine.................................................................................................. 46 Joonis 3 Eesti plevkivimaardla. Keila-Kukruse prognoositud veetase 2025 aastal ............................ 46 6. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINELPPTULEMUSED JA JRELDUSED T eesmrk oli potentsiaalsete kaevandamisalade paiknemise ja ulatuse mramine. Kesolevas uuringuetapis valiti vastavalt rajoneeritud plevkivimaardla piirangutele vimalikud kaevandamistehnoloogiad. Plevkivi kaevandamismaht kasvab prognoosi kohaselt aastaks 2025 poolteist korda. Sellise nudluse rahuldamiseks jtkatakse kaevandamist praegustes kaevanduskohtades ja avatakse Kose-Tammiku, Ojamaa ning Uus-Kivili kaevandus. Lisaks kaevandatakse Viru kaevanduse kaudu Sompa, Estonia ja Ojamaa vlja plevkivi. Seli vli avatakse Estonia kaevandusest. Aastaks 2025 ammenduvad Narva karjri phjapoolsed jaoskonnad ja Kohtla-Vanakla ning Kose-Tammiku karjr. Vedu ja infrastruktuur hendatakse praeguste kaevandustega. Uus-Kivili ja Ojamaa kaevandused kasutavad stollide kaudu Aidu karjri rikastusvabrikut ja laadimisslme. Kaevandamistehnoloogia uuendusteks on lhieekombainidega kaevandamine Ojamaa ja Seli vljadel ning kaasaegsete laavakombainidega lankkaevandamine Uus-Kivili ja Usnova (Narva karjrivlja kaguosa) vljadel. 7. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE1.SISSEJUHATUSUuringu tellis Eesti Majandus- ja kommunikatsiooniministeerium. Etapi aruande koostasid prof Alo Adamsoni ldjuhendamisel prof emer Enno Reinsalu, dotsent Ingo Valgma, dotsent lo Sstra, doktorant Helena Lind, Tauno Tammeoja ja Tarmo Tohver, bakalaureuse- ja magistrilipilased Veiko Karu ja Aire Vstrik. Kaevandamislubade andmeid on kasutatud kesoleval uuringuetapil ja neid kasutatakse ka edasises, arvestades andmete edastaja poolt seatud piiranguid. Aruandes esitatud vahetulemuste, s.t kige, peale lpptulemuste ja jrelduste kasutamine ilma uuringu tellija ja teostajaga konsulteerimata vib viia ebaigetele jreldustele. T kattub osaliselt ETF grandi G5913 uuringuga Kaevandatud alade kasutamine. http://ar.va.ttu.ee/v/v/p/teadus_1.web.pandmed?PROJE=12463 Kesolev aruanne asub aadressil: http://www.ene.ttu.ee/maeinstituut/rk/ 8. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE2. 2.1.PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUUR Phimisted kesolevas tsAheraine maavarale kaasnev kivim, mis ei sisalda vi sisaldab liiga vhe kasulikku komponenti Allmaakaevandamine kaevandamine, mis toimub suletud maapues Avakaevandamine kaevandamine, mis toimub avatud maapues, paralleelvorm pealmaakaevandamine Esi raimamiskoht Kaevejrk mingi aja, tavaliselt he aasta jooksul kaevandatud ala Katendikivim maavara kattev kivim, kasutatakse avakaevandamise korral Kattekivim maavara kattev kivim, kasutatakse allmaakaevandamise korral Kihtmaardla kihiti lasuv maavara ja katendikivimid, tavaliselt settekivimid Laavakombain mehhaaniline raimamismasin pika eega kaevandamiseks, liigub kraapkonveieril, vljatud alal langevad kattekivimid alla, kaevandamise ajal hoitakse lage leval toestiku abil, mis katab laavat e. ett Lavamaardla madala ja rhtsa lasumusega, tihti haaravad suuri alasid Lhieekombain mehhaaniline raimamismasin kitsa eega kaevandamiseks, vljatud ala hoiavad leval kambrite vahele jetud tervikud PLT Puur-lhketd katendikivimite vi maavara raimamise eesmrgil Raimamine maavara kobestamine (irrutamine) massiivist kaevandamise eesmrgil Tarbija-ttleja plevkivi toormena kasutav ettevte (elektrijaam, litootja jm) Tehnoloogia kaevandamisprotsesside, masinate ja seadmete kogum Vajum maapinna langatus e. vajumine maapinna langetamisega lankkaevandamisel vi terviku purunemise korral 2.2.Kaubaplevkivi kvaliteedi juhtimine kaevandamiselPlevkivi kihind koosneb erineva kvaliteediga (kttevrtusega, mahumassiga, mineraalkoostisega, poorsusega ja sellest sltuva niiskusesisaldusega jne) kihtidest. Seejuures plevkivi ja paekihtide kvaliteeditunnuste erinevus on teadaolevalt suur, kuid erinev on ka kaevise kasuliku komponendi, s.t plevkivikihtide kvaliteet. Ettekujutuse kihindi kooslusest, kihtide kvaliteedist ja meetodist, kuidas arvutatakse kaevise keskmisi kvaliteeditunnuseid annab Tabel 2 Kihindi koostisosade kvaliteeditunnuste arvutustabel. Kaubaplevkivi kvaliteeti vib juhtida kas rikastamisega vi selektiivse (valikulise) vljamisega. Rikastamise puhul vljatakse tavaliselt kogu kihind (kihid A...Fa ) ja suunatakse rikastamisvabrikusse. Sellist, lausvljamist kasutavad Estonia ja Viru kaevandus ning Aidu karjr. Narva karjris, kus ei ole rikastamisvabrikut, vljatakse eraldi pakkidena kvaliteetsemad plevkivikihid: lemisel astangul kihid E....F ja alumisel astangul A...C, B...C vi A ning B..C eraldi. 9. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEKvaliteedi tstmisele kaasneb igal juhul ja alati kasuliku komponendi, antud juhul orgaanika kadu. Kige viksem on orgaanika kadu, kui separeeritakse paas ja plevkivi. Mrksa suurem on kadu selektiivsel vljamisel, kui kaoks jb plevkivikiht D (vt pilt krval) ja mnel juhul ka kiht A. Suhteliselt hea separeerimine saavutatakse rikastamisel. Kuigi rikastamisel jb kaubaplevkivi hulka tkke paekihtidest (toimub aherdumine) ja aherainesse satub osa vaesemate plevkivikihtide materjalist, nn suletisi ja liiteid, on hsti seadistatud rikastamise puhul orgaanika kadu aheraines enam vhem vrdne kaubaplevkivi aherdumisega. Ka vljamisel on vimalik paas thusalt separeerida, kasutades nn krgselektiivset vljamist. (Tabel 1 Kihindi vljamise variandid)Pilt 1 PlevkivikihindTabel 1 Kihindi vljamise variandid Kaubaks on kaevis VliKaubaks rikastatakseVljatud: Lauskaevis selektiivseltkrgselektiivselt (KS) A...F A...HKtte- ja likivi (K) AF AFKttekivi(KK) Aidu AF BF A+BC+EF AF Estonia AF BF AF Narva AF BF A+BC+EF A...F Ojamaa AF BF AF AF Seli AF BF AF AF Usnova AF BF A+BC+EF A...F Uus-Kivili AF BF AF AF Viru AF BF AF AF Seletused: AF ja BC mrgitud plevkivikihid vljatakse koos ja utiliseeritakse (makse) rikastamata A+BC+EF osalis-selektiivne kaevandamine, mida kasutatakse Narva karjris A...F (KS) - krgselektiivne, kihid A kuni F vljatakse eraldi, niteks kihthaaval koorides (K) lausvljatud kaevis rikastatakse likiviks ja kttekiviks (KK) sama, kuid kogu kaevis rikastatakse kttekiviks 10. Tabel 2 Kihindi koostisosade kvaliteeditunnuste arvutustabel ESTONIA KAEVEVLI Plokk I Kihid A...F Geoloogilised lhteandmed Kuiv kaevis Osalus- Paksus Kttevrtus li Org. Mahu- Massi- liOrg. Kiht tegur algne vljatav saagis sisald. mass tootlus tootlus tootlus 3 2 2 2 t/m t/m t/m t/m kaevises m m kcal/kg GJ/t % % Muld 0 0,4 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 Kvaternaar 0 2 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 Kalju 0 54 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 G/H H 0 0,2 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 komp- H/G 0 0,2 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 leks G 0 0,15 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 G/F3 0 0,1 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 F3 0 0,3 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 F3/F1-2 F/G 0 0,13 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 komp- F1-2 0 0,18 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 leks ebalagi 0 0,17 0 0 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 Flem 0,5 0,28 0,14 1145 4,79 8,60 12,87 1,96 0,27 0,02 0,04 Falum 1 0,38 0,38 2028 8,49 15,22 22,79 1,73 0,66 0,10 0,15 F/E 1 0,00 0,001 0 0,00 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 E 1 0,53 0,53 2533 10,60 19,01 28,46 1,63 0,86 0,16 0,25 E/D 1 0,04 0,04 589 2,47 4,43 6,62 2,14 0,09 0,00 0,01 Tootus D 1 0,09 0,09 2144 8,97 16,09 24,09 1,71 0,15 0,02 0,04 kihind D/C 1 0,27 0,27 0 0,00 0,01 0,00 2,36 0,64 0,00 0,00 C 1 0,41 0,41 2734 11,44 20,51 30,72 1,59 0,65 0,13 0,20 C/B 1 0,11 0,11 608 2,55 4,57 6,83 2,13 0,23 0,01 0,02 B 1 0,44 0,44 4394 18,39 32,96 49,37 1,35 0,59 0,20 0,29 B/A 1 0,16 0,16 0 0,00 0,01 0,00 2,36 0,38 0,00 0,00 A' 1 0,11 0,11 1578 6,61 11,84 17,73 1,84 0,20 0,02 0,04 A'/A 1 0,03 0,03 590 2,47 4,43 6,63 2,14 0,06 0,00 0,00 A 1 0,11 0,11 3250 13,60 24,38 36,52 1,50 0,17 0,04 0,06 Phi 0 1 0 0 0,00 0,01 0,00 2,36 0,00 0,00 0,00 Kokku / keskmine 61,79 2,82 1942,1 8,13 14,574 21,822 1,76 4,97 0,72 1,08 3 2 2 2 t/m t/m t/m t/m m m kcal/kg GJ/t % %Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE1,27 1,27 7,380,00 0,00 1,320,00 0,00 9130,000,0010,27 1612 1,27 0 11,20 2011 4,75 589 10,53 1703 1,27 0 11,43 2171 4,85 608 10,17 3614 1,27 0 8,99 1257 4,75 590 11,64 2594 1,27 0 8,31 1605,4 % kcal/kg1,270,005,59 0,00 9,14 0,21 1,38 0,00 7,46 0,60 10,93 0,00 1,34 0,16 2,25 0,00 40,37 2 GJ/m1,270,006,75 0,00 8,42 2,47 7,13 0,00 9,09 2,55 15,13 0,00 5,26 2,47 10,86 0,00 6,72 GJ/t0,00 0,00 3,820,000,001,93 2,39 1,83 2,25 1,91 2,39 1,79 2,24 1,50 2,39 2,02 2,25 1,70 2,39 1,92 3 t/m2,39 2,39 2,122,392,390,73 0,00 0,97 0,09 0,17 0,65 0,74 0,25 0,66 0,38 0,22 0,07 0,19 0,00 5,42 2 t/m0,00 0,00 0,300,000,004,95 0,00 8,17 0,22 1,22 0,00 6,69 0,63 10,01 0,00 1,17 0,17 2,03 0,00 36,39 2 GJ/m0,00 0,00 1,130,000,00Looduslikult niiske kaevis Energia- Arvut. Kttevrtus Mahu- Massi- Energiatootlus niiskus mass tootlus tootlus 2 3 2 2 t/m GJ/m t/m GJ/m % kcal/kg GJ/t 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 0,00 1,27 0,00 0,00 2,39 0,00 0,00 11. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINELaus- ja selektiivse vljamise tehnoloogia on kirjeldatud kesoleva t tehnoloogilises osas. Lausvljatud kaevise rikastamine kas kaheks vi heks kaubaliigiks vajab lhemat selgitamist. Kesoleval ajal kaubastavad rikastamisvabrikutega ettevtted kahte kaubaliiki. Tegelikult olidki rikastamisvabrikud ehitatud litstuse toormega varustamiseks. Kuna krge kvaliteediga kauba (likivi) tootmisele kaasneb suurem orgaanika kadu ja protsess ise pole odav, siis on ksitletud ka varianti, et rikastamisvabrikud viksid jda ainult selleks, et varustada elektrijaamasid (vi teisi peenplevkivi tarbijaid) kvaliteetse ktusega. (Pilt 2 Graafikud, mis illustreerivad vimalust rikastamisvabrikutega ettevtetel suurendada kvaliteetse peenplevkivi mki ilma lisakulutusteta.) Aidu karjrEstonia kaevandus 9383,5 372 1,5 12,56Kogused, mln t2,5 Kogused, mln tKogused, mln t3,5Viru kaevandus5 4 32 1,5 120,50,510 likivi ja kttekivi0Ainult kttekivi0likivi ja kttekiviAinult kttekivilikivi ja kttekiviTurustamise variandidTurustamise variandid likivi ja kttekivi likiviRikastamisjkKttekivilikiviAinult kttekiviTurustamise variandidRikastamisjkKttekivilikiviRikastamisjkPilt 2 Graafikud, mis illustreerivad vimalust rikastamisvabrikutega ettevtetel suurendada kvaliteetse peenplevkivi mki ilma lisakulutusteta. Viies rikastamisvabrikud le ainult peenplevkivi turustamisele vheneb ladustatava aheraine kogus ja orgaanika kadu selles. Nagu eelpool mainitud, kaasneb kvaliteedi tstmisele kasuliku komponendi mningane kadu. Teisisnu, vheneb ressursi kasutamise mr (vljamistegur, vljamise kasutegur). Vttes kokku kik vimalikud tabelis (Tabel 1 Kihindi vljamise variandid) esitatud kihindi vljamise ja lauskaevise rikastamise variandid kaeve- ja uuringuvljadel (millele on esitatud kaevandamisloa taotlus) [12], vib ressursi kasutamist iseloomustada alljrgneva graafikuga.Ressursi kasutamine, %100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 1,01,11,21,31,41,5Kauba ja kihindi kttevrtuse suhePilt 3 Kihindi energiatootluse kasutamine erinevate kaubaplevkivi kvaliteedi juhtimise variandi puhul Pildil (Pilt 3 Kihindi energiatootluse kasutamine erinevate kaubaplevkivi kvaliteedi juhtimise variandi puhul) toodud graafik on kirjeldatav seosega = (Qk / Qo) 0,5 , kus on kihindi energiatootluse kasutamist iseloomustav tegur, Qk - kauba kttevrtus ja Qo kihindi kttevrtus. Graafik ja valem 12. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE70Vljamise variandidNARVA90USNOVA80BFAFA+CB+EF70Vljamise variandidEnergiaressursi kasutamine, %100A...F (KS)Energiaressursi kasutamine, %Vljamise variandid110BFBFAF (K)AF (KK)A+CB+EFA...H (KS)A...F (KS)6080AF (K)70VIRU110 100 OJAMAA 90SELI UUS-KIVILI80 70BF80ESTONIA90AF (KK)90100AF100110AF110AFEnergiaressursi kasutamine, %AIDUEnergiaressursi kasutamine, %on ldise iseloomuga. Igal kaevevljal on vimalikud mitmed vljamisvariandid ja mitmesugused tehnoloogilised lahendused (3), mistttu igal konkreetsel juhul tuleb teha vastavad arvutused. Siiski vib siin toodud seadusprasus aidata hinnata kaubaplevkivi utiliseerimisvariante, mis teatavasti erinevad nii nuetelt toorme (ktuse) kvaliteedile kui ka protsessi kasuteguri poolest.Vljamise variandidPilt 4 Plevkivikihindi energeetilise ressursi kasutamist iseloomustavad diagrammid mningatel kaevevljadel, eri vljamisvariantide puhul 13. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE3.KASUTUSEL OLEVAD JA VIMALIKUD PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGIADPlevkivi kaevandamisel kasutatakse traditsioonilisi lavamaardlate tehnoloogiad. Sarnased tehnoloogiad on kasutuses kihtmaardlates e. peamiselt kivise ja kaalisoola kaevandamisel. Tehnoloogia kasutuspiirid on mratud avakaevandamisel katendi paksusega ja katendikivimite tugevuse ning psivusega. Allmaakaevandamisel on tehnoloogia piiratud kattekivimite psivusega. Plevkivi raimamise tehnoloogia on piiratud peamiselt aheraine e. paekivi kvadusega. 3.1.Kasutusel olevad plevkivi kaevandamise tehnoloogiadPlevkivi kaevandatakse karjrides vaalkaevandamisviisiga. Katend teisaldatakse draglainidega sisepuistangusse. Plevkivikihind vljatakse buldooserkobestiga selektiivselt vi puur- lhketdega kogu kihindi ulatuses e. mitteselektiivselt. Plevkivi laetakse karjrikalluritesse kopplaadurite, mehaaniliste labidate vi hdrauliliste ekskavaatoritega. Kalluritega veetakse plevkivi mda veotraneesid ja veoteid kas rikastusvabrikusse vi purustus- sorteerimis- laadimisslme. Tarbijale veetakse plevkivi rongiga. Kaevandustes vljatakse plevkivi puur-lhketdega kamberkaevandamisviisiga. Lagi hoitakse leval tulptervikutel. Kaevis laetakse kopplaaduritega punkerpurustisse ja transporditakse kraapkonveieri ning vagonettide abil kaevanduse hoovi. Maapinnal asuvasse rikastusvabrikusse tstetakse kaevis kaldkonveieril. 3.2.Vimalikud plevkivi kaevandamise tehnoloogiadPraegused kaevandamistehnoloogiad sltuvad nende kasutuskoha traditsioonidest ja sltuvad kapitalimahutustest. Pidevalt otsitakse ja katsetatakse uusi tehnoloogiaid. Kui mendustingimused muutuvad, siis on otstarbeks uute avatavate kaevanduste puhul kaaluda ka teiste, vimalike kaevandamistehnoloogiate kasutamist. Peamised muudatused on seotud paksema katendi, ebepsivamate kattekivimite ja tehnoloogia arenguga niteks kombainkaevandamise puhul. Avakaevandamisel eristatakse katendi eemaldamise ja kihindi vljamise tehnoloogiat mida vib muuta ksteisest oluliselt mjutamata. Plevkivikarjrides saaks kasutada katendi eemaldamist Khveldamisega (ekskaveerimisega) Veoga kombineeritult, s. h puistangusildadega Allmaakaevandamisel vib kasutada kamberkaevandamist, valdavalt maa hoidmisega lankkaevandamist (pikkade etega kaevandamine, laavakaevandamine) maa langetamisega Vljamise meetodid lausvljamine rikastamisega, mille hulka kuulub ka li utmine selektiivne / krgselektiivne (kihtide freesimine ehk koorimine), esmajoones avakaevandamisel Raimamine: puur- ja lhketdega mehhaniseeritult (kombainidega) 3.3.Vimalike kaevandamistehnoloogiate kasutuselevtu kriteeriumidPeamised kaevandamistehnoloogiate kasutuselevtu kriteeriumid on avakaevandamise puhul lasumi (katendi) paksus ja allmaakaevandamise korral lasumi (philae) psivus. Psivus sltub lubjakivi kihi paksusest, kuna Ordoviitsiumi lubjakivi loetakse psivaks kattekivimiks. Ttavate ja projekteeritavate 14. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEkaevanduste tehnoloogiate valikukriteeriumid on erinevad. Kamberkaevandamisele loetakse sobivaks ala, kus psivate kattekivimite paksus on vhemalt 8 m linttervikutega ja 10 m tulptervikutega kamberkaevandamise korral (Tabel 3 Kaevandamistehnoloogiate piirangud). Katenditeisaldustehnoloogia uuendamine on vajalik karjride lunaosas, kus tehnoloogiline katendi piirpaksus draglainidega teisaldamisel on 21 kuni 27m. Topeltekskaveerimisel saab teisaldatava katendi paksust suurendada, samuti suureneb vimalik kaevandamissgavus abimasinate kasutamisel. Peamised abimasinad vivad olla Draglain Buldooser Mehaaniline labidas Hdrauliline ekskavaator Kallur Puistangusild Abimasinate kasutamine thendab sama koguse plevkivi paljandamiseks tehtavaid suuremaid kulutusi, kuna ldjuhul ei suurene mitte paljandatava plevkivi kogus e. tootlikkus vaid teisaldatava katendi maht e. kaevandamissgavus. Projekteeritavate karjride puhul ei piira valikut olemasolev masinapark, seetttu vib seal alustada ka niteks hdrauliliste ekskavaatorite ja kalluritega katendi eemaldamist (nt. Phja-Kivili karjr) vi uute ssteemidega, nagu puistangusildadega vi kombineeritud ssteemidega. Olenemata kuludest, on igal ssteemil oma mistlikud tehnoloogilised kasutuspiirid. (Tabel 3 Kaevandamistehnoloogiate piirangud) Traditsiooniline ja plevkivikarjride projekteerimisel arvesse vetud kriteerium oli 0...30 m paksune katend (Pilt 5 Mendustingimuste piirangud kaevandamistehnoloogiatele). Nimetatud katendi pakus 30 m on piirpaksus planeeritud draglainidele E30/120 (Pilt 6 Ttavate karjride ala, katendi paksus 30 m. Vaalkaevandamine draglainiga mberkhveldamisega. H, m -krgus plevkivikihindi phjast m; L, m -kaugus kaevetranee telgjoonest m.). Neid aga ei ostetud ja siiani ttavad draglainid E15/90 ja E10/70 (Pilt 7 Vaalkaevandamine draglainiga, katendi tehnoloogiline piirpaksus 27m). lejnud ala oleks sobilik allmaakaevandamiseks tulptervikutega, kui psiva kattekivimi paksus oleks piisav (Pilt 23 Kamberkaevandamine puur-lhketdega, Hkalju 10 m). See ala on aga piiratud ja seega on Narva karjrist lunas vimalik vaid lae langetamisega laavakaevandamine (Pilt 24 Lankkaevandamine laavakombainiga, lae langetamisega. h- maksimaalne maapinna vajum 1,5) 15. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE0102030L, km 5040607080900 AvakaevandamineAllmaakaevandaminePehme katend20 Kamberkaevandamine lae lal hoidmisegaH, m40 Lankkaevandamine lae langetamisegaKaljune katend6080 Plevkivi100120Pilt 5 Mendustingimuste piirangud kaevandamistehnoloogiatele Tabel 3 Kaevandamistehnoloogiate piirangud Katendi minimaalne paksus, mKatendi maksim. paksus, mHmin, mHmax, mPraegune karjride ala0Vaalkaevandamine draglainidega Vaalkaevandamine draglainidega mberkhveldamisega Vaalkaevandamine draglainidega mberkhveldamisega ja/vi buldooseritega Vaalkaevandamine draglainidega mberkhveldamisega ja/vi buldooseritega, + ekskavaator + kallur102723272535Konveiersildadega katendi teisaldamine3060Ekskavaator + kallur030PLT tulptervik-kamberkaevandamine10150Viide pildile3325Kaljuse katendi minimaalne paksus, m Hord_min, m30Kaevandamisviiside kasutamise piirangud TehnoloogiaLankkaevandamine laavakombainiga Kombainkaevandamine lhieekombainiga1Pilt 6 Pilt 7 Pilt 8 Pilt 8Pilt 9Pilt 12 Pilt 10 10Pilt 235?1Pilt 248Pilt 21Lankkaevandamise korral on kaljuse kattekivimi piirpaksus vaieldav, vajab tstuslikku katsetamist laustoestikuga100 16. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE3.3.1.Pealmaakaevandamine 50Draglain ES 30/12045 40Maapind35 Pehme katend puistangus30H, mPehme katend25 20 15 Kaljune katend puistangusKaljune katend10 5-150,00-100,00Plevkivi0 0,00-50,0050,00100,00L, mPilt 6 Ttavate karjride ala, katendi paksus 30 m. Vaalkaevandamine draglainiga mberkhveldamisega. H, m -krgus plevkivikihindi phjast m; L, m -kaugus kaevetranee telgjoonest m.4540 Draglain ES 15/90Maapind35 Pehme katend puistangus30 Pehme katendH, m252015 Kaljune katend puistangus10Kaljune katend5-150,00-100,000 0,00-50,00PlevkiviL, mPilt 7 Vaalkaevandamine draglainiga, katendi tehnoloogiline piirpaksus 27m50,00100,00 17. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEBuldooserite kasutamine abimasinatena annab juurde paljandamise tootlikkust vi vimalikku kaevandamissgavust kui buldooser paljandab pehmet katendit vi lhatud lubjakivi (Pilt 8 Vaalkaevandamine draglaini ja buldooseriga, H = 30 m). Kui buldooser ttab puistangus, siis annab see juurde puistanguruumi, e. vimalikku paljandussgavust. Nimetatud td on vimelised tegema vaid suurima klassi (100+t) buldooserid. Neid on katsetatud ja osaliselt kasutatud nii Aidu kui Narva karjris. Kui topeltekskaveerimisest, mitme draglaini paralleelkasutamisest ja buldooseritest ei jtku kaevandamissgavuse suurendamiseks, saab kasutada abiprotsessina transportkaevandamist e. katendi eemaldamist hdrauliliste ekskavaatoriteta ja kalluritega veo abil (Pilt 9 Vaalkaevandamine draglaini, buldooseri ja hdraulilise ekskavaatoriga, H = 40 m.). Nii vib kaevandamissgavust suurenda 40 meetrini. Konveiersildade abil vib suurendada puistanguruumi, mis on sisuliselt draglaini noole pikendamine (Pilt 12 Vaalkaevandamine konveiersilla ja draglainiga, H = 60). Kuna lhatud katendikivimite vedu toimub sel juhul konveieriga, tuleb kasutada purustamist ja ekskavaatoriga laadimise korral on vajalik punker-toitur. Kaevandamissgavus vib seetttu kasvada 60 meetrini. Puistangusild liigub raudteel ja tde organiseerimine kaevetranees on keeruline. Sellist kaevandamistehnoloogiat kasutatakse peamiselt pruunsekarjrides. Tehnoloogia otstarbekus sltub majandusnitajatest.45 40 Maapind35H, m30 25Pehme katend puistangusPehme katend20 15Kaljune katend10Kaljune katend puistangus5-250,00-200,00-150,00-100,00-50,00 L, mPilt 8 Vaalkaevandamine draglaini ja buldooseriga, H = 30 mPlekivi 0 0,00 50,00100,00150,00 18. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE70 Puistangusse 6050Maapind40H, mPehme katend puistangus30 Pehme katend20 Kaljune katend puistangusKaljune katend10-200,00-150,00-100,000 0,00-50,00Plevkivi50,00100,00L, mPilt 9 Vaalkaevandamine draglaini, buldooseri ja hdraulilise ekskavaatoriga, H = 40 m.70 Puistangusse60Maapind5040H, mPehme katend puistangusPehme katend3020 Kaljune katend puistangus10Kaljune katendPlevkivi0 -400-300-200-1000100200300L, mPilt 10 Transportkaevandamine ekskavaatori ja kalluriga. Kogu katendi vedu kalluritega puistangusse, H = 35 m Projekteeritavate karjride puhul on vimalik valida kigi tehnoloogiate vahel. Seetttu on variantidena kasutatavad nii transportkaevandamine (Pilt 10 Transportkaevandamine ekskavaatori ja kalluriga. Kogu katendi vedu kalluritega puistangusse, H = 35) kui ka mehaaniline katendi raimamine (Pilt 11 Transportkaevandamine, kaljuse katendi eemaldamine freeskombainiga). 19. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINE353025 Pehme katend puistangusPuistangusse20H, mMaapindPehme katend1510 PuistangusseFreeskombainKaljune katend puistangus5Plevkivi0 -400-300-200-100Kaljune katend0100200300L, mPilt 11 Transportkaevandamine, kaljuse katendi eemaldamine freeskombainigaKonveiersild120 100 80H, mPehme katend puistangusPehme katend60 40 Kaljune katend puistangusKaljune katend20 0-600-500-400-300-200-100 L, m0100200300PlevkiviPilt 12 Vaalkaevandamine konveiersilla ja draglainiga, H = 60 m Kihindi vljamise tehnoloogiad ei ole otseselt seotud paljandustehnoloogiatega. Vljamistehnoloogia muutmisega saab juhtida kaevisevoogusid ja nende kvaliteedinitajaid. Traditsiooniline plevkivi vljamine toimub puur-lhketdega (Pilt 13 Lausvljamine puur-lhketdega). 20. Teema 574L Etapp 574L.1.1. PLEVKIVI KAEVANDAMISE TEHNOLOOGILISE STRUKTUURI OPTIMEERIMINEPilt 13 Lausvljamine puur-lhketdegaPilt 14 Puur-lhketdega kobestatud plevkivi laadimine karjriekskavaatoriga karjrikallurile Narva karjris Mehaaniline, selektiivne vljamine toimub buldooser-kobestiga (Pilt 15 Selektiivne vljamine buldooser-kobestiga (ripperiga)). Tulemuseks on krgem kaevise kvaliteet, kuid ka suurem kadu. Mehaaniline raimamine on veel vimalik ekskavaator-kobestiga (Pilt 19 Mehhaanilisel raimamisega selektiivne vljamine hdraulilise prdkoppekskavaatoriga. Laadimine sama ekskavaatoriga kallurile) ja freeskombainiga vi frontaalkombainiga. Esimest kasutatakse Ubja karjris ja on katsetatud Aidu karjris. Freeskombainiga on vimalik vljata kiht-kihilt e. krgselektiivselt (Pilt 17 Krgselektiivne vljamine freeskombainiga) [11].Pilt 15 Selektiivne vljamine buldooser-kobestiga (ripperiga)