"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9018
ETF9018 "Kirde-Eesti kaevandusvaringud - tuvastamine, identifitseerimine ja põhjused (1.01.2012−31.12.2015)", Ingo Valgma, Tallinna Tehnikaülikool, Energeetikateaduskond.
ETF9018
Kirde-Eesti kaevandusvaringud - tuvastamine, identifitseerimine ja põhjused
Mine collapses in NE Estonia – detection, identification and causes
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.2. MaateadusedP430 Maavarad, majandusgeoloogia 1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia50,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.2. MaateadusedP500 Geofüüsika, füüsikaline okeanograafia, meteoroloogia 1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia50,0
AsutusRollPeriood
Tallinna Tehnikaülikool, Energeetikateaduskondkoordinaator01.01.2012−31.12.2015
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.20129 912,00 EUR
01.01.2013−31.12.20139 912,00 EUR
01.01.2014−31.12.20149 912,00 EUR
01.01.2015−31.12.20159 912,00 EUR
39 648,00 EUR

Kirde-Eesti põlevkivimaardla kaldub lõunasse ja seda katab järjest paksem paekivikihistu. Maardla põhjaosas väljatakse kivimit karjäärides aga lõunas kaevandustes. Kasutusel on olnud kaks põhilist meetodit: laavakaevandamine langatustega ning kamberkaevandamine, mis maa pinda ei vajuta. Laavakaevandamine tekitab nõgusaid maastikuvorme, aga kontrollitult kaevandamise käigus ja maa on pärast stabiilne. Kamberkaevandamisest jääb põhimõteliselt järgi stabiilne maa, aga tegelikkuses võib see olla geoloogilistest nõrkustest tingitult kvasistabiilne. Varingud võivad toimuda nii tegutsevates kui ka suletud kaevandustes, isegi aastakümneid hiljem. Meie eesmärk on koostada võimalikult põhjalik andmebaas koos GIS-põhiste kaardirakendustega Kirde-Eesti vanade ja uute, varem tuntud ning nüüd tuvastatud kaevandusvaringute kohta, võttes arvesse nende iseloomu, põhjused ja olulised tegurid: katendi omadused, geoloogilised rikked ja karst, põhjavee tase, kaevandamistegevusest mõõdunud aeg, tehnikad, jne. Uued varingud asustatud aladel või tegutsevates kaevandustes on võrdlemisi lihtne üles leida. Tektooniliste nõrkusvööndide kaardistamine välitöödel paljastab potentsiaalsed alad, kust otsida tuvastamata varinguid. Süstemaatiliselt võib varinguid otsida aerofotodelt või aladelt, mil teadmised kasutatud kaevandamistehnikast näitavad potentsiaalselt kvasistabiilsed kohad. Varinguid leitakse ka juhuslikult, sõltudes sellest millised ja kui püsivad jäljed on nad maastikku jätnud. Kaks Estonia kaevanduse varingut 2008. aastal tõestasid, et seismoloogia on tõhus tööriist varingute kiireks ja usaldusväärseks tuvastamiseks, aja suhtes väga täpselt ja asukoha suhtes võrdlemisi täpselt. Kui mitu tonni kivimid järsku kukub, tekib seismilisi signaale, mis on registreeritavad isegi mitme saja kilomeetri kaugusel. Signaalid on sarnased kui lõhkamiste või maavärinate omad, aga siiski sedavõrd teistsugused, et identifitseerimine varinguks on võimalik. Eesti kolme seismojaama kombineeritud Soome, Läti ja Rootsi omadega võimaldavad varingute tuvastamise tulevikus ning vanade sündmuste retrospektiivse analüüsi. Allmaakaevandamine jätkub Kirde-Eestis aastaid ja varinguohu aluseks satub järjest suurem ala. Põhjalik arusaam mineviku varingutest aitab hoiduda uutest sündmustes. Samas võidakse põlevkivi kasutamine optimeerida sedasi, et toorme kaod on võimalikud väiksed ohutuse suhtes järele andmata nii kaevandustes kui ka ühiskonnas.
The oil shale deposit in NE Estonia dips towards south, being overlain by an increasing thickness of limestone layers. In the north, oil shale is mined on surface but in the south underground. Two main methods have been used: longwall face mining with caving, and room-and-pillar method, which leaves the ground surface intact. Longwall face mining produces controlled depression landforms during mining operations, and remaining landforms are stable. Room-and-pillar method is meant to leave stable ground, but it the ground may remain in a quasi-stable state because of geological weaknesses. Mine collapses may occur both in active and closed mines, even decades afterwards. We propose to gather a circumstantial possible database, with GIS based map applications, on all mine collapses in NE Estonia, old and recent, formerly known and newly found, and their characteristics and causes – including all relevant indicators: overburden properties, potential geological fractures and karst, groundwater level, time elapsed when mining was being active, mining techniques, etc. New collapses are easily found in populated areas or active mines. Field mapping of tectonic weaknesses pinpoint areas where to search for potential areas of undetected cases. Collapses can be systematically searched from aerial photos or in areas where knowledge of used mining techniques gives clues for potentially quasi-stable locations. Collapses are also found randomly, depending on the signs on surface and their permanence. Two collapses in the operating mine Estonia in 2008 proved seismology an efficient tool for a quick and reliable detection, with very precise timing and fairly good location accuracy. A sudden fall of tons of rock creates seismic signals detectable as far as several hundred kilometres away. Signals are alike to those of mining explosions or earthquakes, but different enough to be identified as caused by a collapse. A combined network of the three Estonian seismic stations, supplemented with stations from Finland, Latvia and Sweden can be used both for detection of future collapses and retrospective analysis of past cases. Underground mining in NE Estonia will continue for years, and the area that is prone for collapses is extending. A thorough understanding of past collapses helps in preventing new ones from occurring. At the same time, exploitation of oil shale can be optimized with minimum loss of raw material but without compromising safety in mines and in the society.
Projekti uurimisobjekt oli varingud Eesti põlevkivimaardla allmaakaevandamise piirkonnas. Uuriti varingute tekkepõhjusi ja võimalikke meetmeid nende kõrvaldamiseks. Seismoloogia valdkonnas uuriti retrospektiivselt olemasolevate seismiliste sündmuste kataloogide potentsiaalseid kandidaate varingute signaalideks. Võrdlusmaterjali saamiseks analüüsiti ka Kirde-Eesti piirkonna kaevandamise käigus korraldatud lõhkamiste seismilisi andmeid. Digitaliseeriti, töödeldi ja süstematiseeriti põlevkivi kaevandatud alade mäetööde plaane, mille põhjal oli võimalik kaardistada enamus kaevanduskäike, varem varistatud ja varisenud alasid ning rikkeid. Projekti käigus tehti arvukalt välitöid kaevandatud aladel, et otsida uusi ja leida kinnitust digitaliseeritud andmete õigsusele. Lisaks uuriti ja võrreldi Saksamaa metalli ja söe kaevandamise varingute temaatikat. Uuringutulemusi esitati konverentsidel nii kodumaal kui ka rahvusvaheliselt. Kogutud materjali kasutati tudengitööde ja lõputööde koostamiseks. Projekti põhjalt ilmusid artiklid nii Eestis kui rahvusvahelistes ajakirjades. Kinnitati hüpoteesi, et varinguid saab tuvastada ja eristada lõhketöödest seismomõõtmiste abil. Kinnitati hüpoteesi, et mäetööde tehnoloogial ja kattekivimite parameetrite ning varingut toimumise vahel on tugev korrelatsioon. Kinnitati altkaevandatud alade klassifikatsiooni sobivust varingute tuvastamisel. Altkaevandatud alade klassifikatsioon ja kaardid aitavad ennustada ja põhjendada varingute toimumist. Pakuti välja ja analüüsiti põlevkivikaevandamise keskkonnamõjude hindamise metoodika, mis arvestab kaevandamise mõju maastikule, õhule ja veele. Varingute toimumine õhukese kattekivimitega aladel on peamisi tugeva keskkonnamõju põhjustajaid altkaevandatud alal. Uuringuga seotult avaldasime avalikkusele suunatud veebikeskkonna varingute teemal. See sisaldab varingute infot, võimalust varingutest informeerida ja tagasisidet saada, suurendades teadlikkust ja aitates viia varingute ja allmaainfo konteksti. http://mi.ttu.ee/varingud/