Maardu graniidikaevanduse püstšahti läbindamise · PDF fileKvaternaar ..... 13 3.2. HÜDROGEOLOOGILINE KIRJELDUS

Tallinna Tehnikaülikool

Energeetikateaduskond

Mäeinstituut

Magistritöö: AKG70LT

Geotehnoloogia õppekava, AAGM02

Spetsialiseerumine mäetehnika

Vivika Väizene, 040439AAGM

Maardu graniidikaevanduse püstšahti

läbindamise tehnoloogia

ID 900

Juhendaja: Ingo Valgma, tehnikateaduste doktor

Konsultant: Alo Adamson, teaduste kandidaat

Tallinn 2010

Magistritöö Maardu graniidikaevanduse püstšahti läbindamise tehnoloogia ID 900

Mäeintituut Vivika Väizene

2/50

KOKKUVÕTE

Käesolevas töös on käsitletud püstšahti läbindamise tehnoloogiaid Maardu

graniidikaevanduse näitel.

Peamiseks probleemiks šahti läbindamisel on survelised veekihid. Kuna Kambrium-Vendi

veekiht on kasutusel joogivee allikana Maardu elanike seas, siis šahti läbindamisel tuleb

tagada veehorisondi täielik isoleerimine.

Käesolevas töös on välja toodud erinevad võimalikud vertikaalse avamisšahti läbindamise

tehnoloogiad lähtudes tehnoloogiliste operatsioonide mõjust ja tootlikkusest antud koha

geoloogilisi iseärasusi arvesse võttes.

Kasutatud on maailmas läbiviidud praktiliste šahti läbindamiste kogemustel põhinevat

analoogia meetodit.

Töö tulemusena võib väita :

Tulevase Maardu graniidikaevanduse šahti läbindamine on teostatav kuna on võimalik

tõkestada vett erimeetodite abil. Keerukamad tingimused on vett sisaldavate kihtide

läbindamisel, kus tuleb enne traditsioonilist läbindamist võtta kasutusele erimeetodid.

Kessoonmeetod on kasutatav maapinnalähedastes kihtides, kuid Kambrium-Vendi kihis

ületab suruõhk lubatud piire. Vaiadega seina toestamine on samuti kasutatav

maapinnalähedastes kihtides.

Survelist vett sisaldavad kihid on praktiline läbindada kas eelnevalt tsemendiga

injekteerimisega või kattekivimite külmutamisega. Viimane on enim aeganõudev tehnoloogia,

kuid rakendatav ka väga keerulistes tingimustes.

Suure läbimõõduga puurmasinaga puurimine on küll kiire, kuid kaheldav on veeisolatsiooni

võimalikkuses läbindamise ajal.

Šahti seinad tuleb toestada masinate ja meeskonna kaitseks aga ka šahti seinte sissevarisemise

vältimiseks.

Lõpiliku lahenduse saab anda katsekaevandus.



3/50

SUMMARY

The present theses is about the vertical shaft sinking technologies for opening Maardu granite

underground mine.

The main problems are associated with artesian water during shaft sinking. As the Kambrium-

Vend water table is source of drinking water for inhabitants of Maardu then it is necessary to

isolate the whole water table.

Possible vertical shaft sinking technologies based on the impact of technical operations and

advance rates taken in account geological data are presented.

Analog method based on world wide shaft sinking practical experiences is used

As a result of the study it can be declared that:

It is possible to sink shaft in future Maardu granite underground mine as it is possible to

isolate water with spacial methods. More difficult conditions are in water bearing strata where

it is necessary to use special methods before conventional shaft sinking. The Caisson method

can be used in close to surface strata while in deeper Kambrium-Vend strata the compressed

air exceeds permitted limits. Piling can be used in close to surface strata.

It is practical to sink with previous grouting or freezing in strata with artesian water. The last

one is more time consuming technology, but can be used in very difficult conditions.

Drilling with shaft boring machine is fast, but the possibility of total isolation from water

during sinking is doubtful.

Shaft walls has to be supported with lining for supporting the crew and equipment to avoid

collapses.

The final solution can be given by test mine.



4/50

SISUKORD

KOKKUVÕTE ...................................................................................................................................................... 2

SUMMARY ........................................................................................................................................................... 3

1. SISSEJUHATUS ......................................................................................................................................... 7

1.1. ÜLESANDE PÜSTITUS .............................................................................................................................. 7

1.2. AUTORI OSALEMINE PRAKTILISTES TÖÖDES ........................................................................................... 8

1.3. PROJEKTIS KASUTATUD TARKVARAD ..................................................................................................... 8

2. TAUSTINFO JA ASUKOHT ..................................................................................................................... 9

2.1. TAUSTINFO ............................................................................................................................................. 9

2.2. MÄEERALDISE ASUKOHT JA LÄHIÜMBRUSE KIRJELDUS .......................................................................... 9

3. MAARDLA GEOLOOGILINE JA HÜDROGEOLOOGILINE KIRJELDUS .................................. 10

3.1. GEOLOOGILINE KIRJELDUS ................................................................................................................... 10

3.1.1. Aluskord ...................................................................................................................................... 11

3.1.2. Aluspõhi ...................................................................................................................................... 12

3.1.3. Kvaternaar .................................................................................................................................. 13

3.2. HÜDROGEOLOOGILINE KIRJELDUS ........................................................................................................ 13

4. MÄENDUSLIKUD TINGIMUSED ......................................................................................................... 15

5. ŠAHTI LÄBINDAMISE TEHNOLOOGIAD......................................................................................... 17

5.1. ŠAHTI RAJAMISE EESMÄRGID................................................................................................................ 17

5.2. ŠAHTI RAJAMISE ASUKOHT ................................................................................................................... 17

5.3. ŠAHTI LÄBINDAMISEKS VAJALIKUD ETTEVALMISTUSTÖÖD .................................................................. 17

5.4. LÄBINDAMISE SEADMED, VARUSTUS .................................................................................................... 18

5.5. LÄBINDAMISE MEETODID JA PROTSEDUUR ........................................................................................... 18

5.6. ŠAHTI RAJAMISE PIIRANGUD ................................................................................................................. 18

5.7. TRADITSIOONILINE LÄBINDAMINE ........................................................................................................ 18

5.7.1. Eelläbindamine ........................................................................................................................... 19

5.8. TRADITSIOONILISE LÄBINDAMISE TOOTLIKKUS .................................................................................... 20

5.9. LÄBINDAMINE KÕVAS KIVIMIS ............................................................................................................. 21

5.9.1. Puurimine ................................................................................................................................... 22

5.9.2. Lõhkamine ................................................................................................................................... 23

5.9.3. Koristamine ning laadimine ........................................................................................................ 24

5.9.4. Tõste ............................................................................................................................................ 24

5.9.5. Toestus või šahti vooderdamine .................................................................................................. 25

5.9.6. Abitööd ........................................................................................................................................ 25

5.10. TRADITSIOONILISE PUURLÕHKETÖÖDEGA LÄBINDAMISE TOOTLIKKUS ................................................ 26

5.11. ŠAHTI LÄBINDAMISE ERIMEETODID ...................................................................................................... 27

5.12. VAIADEGA TOESTAMINE ....................................................................................................................... 27

5.13. VAIADEGA TOESTAMINE MAARDUS ŠAHTI RAJAMISEL ......................................................................... 28



5/50

5.14. KESSOONMEETOD ................................................................................................................................ 28

5.14.1. Trummel läbindamine ................................................................................................................. 28

5.14.2. Jõuga surumisega läbindamine .................................................................................................. 29

5.14.3. Pneumaatiline kessoon läbindamine ........................................................................................... 29

5.15. KESSOONMEETODI KASUTAMINE MAARDUS ........................................................................................ 29

5.16. ERIMEETODID AJUTISE VÕI PÜSIVA VEEISOLATSIOONIGA ..................................................................... 30

5.17. TSEMENDIGA INJEKTEERIMINE ............................................................................................................. 30

5.18. INJEKTEERIMINE MAARDUS ................................................................................................................. 32

5.19. KÜLMUTUSPROTSESS ........................................................................................................................... 33

5.19.1. Puuraukude puurimine ja vooderdamine .................................................................................... 34

5.19.2. Jääsammaste moodustamine ja säilitamine ................................................................................ 34

5.19.3. Läbindamine ............................................................................................................................... 34

5.19.4. Jääseina sulatamine .................................................................................................................... 34

5.19.5. Šahti külmutamine ....................................................................................................................... 34

5.20. KATTEKIVIMITE KÜLMUTAMINE MAARDUS ......................................................................................... 35

5.21. ŠAHTI PUURIMINE ................................................................................................................................. 36

5.21.1. Šahti puurimine suure puurmasinaga ......................................................................................... 36

5.22. SUURE LÄBIMÕÕDUGA PUURMASINAGA PUURIMINE MAARDUS ........................................................... 37

5.22.1. Šahti puurimine väikse puurmasinaga ja pilootpuurauguga ...................................................... 38

5.23. OHUTUS ŠAHTI LÄBINDAMISEL ............................................................................................................. 40

5.23.1. Testimine ja mõõtmine ................................................................................................................ 40

6. TULEMUSED ............................................................................................................................................ 41

7. LÕPPSÕNA ............................................................................................................................................... 43

8. KASUTATUD ALLIKAD ........................................................................................................................ 44

9. LISAD ......................................................................................................................................................... 46

9.1. LISA 7 TUDENGITÖÖ ÜLESANNE ID 900 ............................................................................................... 46

9.2. LISA 8 OÜ MAARDU GRANIIDIKAEVANDUSE ETTEPANEK MAGISTRITÖÖ TEEMA KOHTA ...................... 47

9.3. LISA 1 – MAARDU GRANIIDIKAEVANDUSE MÄEERALDISE PLAAN JA PUURAUKUDE ASUKOHAD .......... 50

9.4. LISA 2 – TRADITSIOONILISE LÄBINDAMISE TSÜKKEL PUURLÕHKETÖÖDE, LAADIMISE JA TOESTAMISEGA

50

9.5. LISA 3 - EE PASS. VERTIKAALSETE TSEMENTEERIMISPUURAUKUDE ASETUS LEHT1 LEHT2 ................. 50

9.6. LISA 4 - EE PASS. ŠAHTI PÕHJAST PUURITUD TSEMENTEERIMISPUURAUKUDE ASETUS LEHT1 LEHT2 ... 50

9.7. LISA 5 - EE PASS. PINNASE KÜLMUTAMINE ŠAHTI LÄBINDAMISEL LEHT1 LEHT2 ................................. 50

9.8. LISA 6 – VÕIMALIKUD PÜSTŠAHTI LÄBINDAMISE ERIMEETODID KATTEKIVIMITE LÕIKES ..................... 50

9.9. LISA 7 – ERINEVATE MEETODITEGA ŠAHTI LÄBINDAMISE AEG ............................................................. 50



6/50

TABELID

Tabel 1 Maardu lähiümbruses toimunud praktilistest töödest osavõtt ....................................... 8

Tabel 2 Maardla kattekivimites eraldatavad veekihid ja nende omadused [1] ........................ 13

Tabel 3 Katendi paksus ja tihedus [5] ...................................................................................... 15

Tabel 4 Maardu tulevase šahti orienteeruvad parameetrid ....................................................... 20

Tabel 5 Erinevate kihtide mahumassid ja kobestunud mahud 1m pikkuse lõigu kohta .......... 20

Tabel 6 Laadimise tootlikkused ............................................................................................... 20

Tabel 7 Ekskavaatori kopa mahu valik .................................................................................... 21

Tabel 8 Laadimist mõjutavad tegurid [16 lk 1603] .................................................................. 21

Tabel 9 Puurlõhketöödega erinevate protsesside tsükliajad ..................................................... 26

Tabel 10 Vajalikud rõhud suruõhu kambris kessoon meetodiga läbindamisel ........................ 30

Tabel 11 Läbindamise kiirus eelneva injekteerimisega ........................................................... 33

Tabel 12 Injekteerimispuuraukude puurmasina parameetrid [23] ........................................... 33

Tabel 13 Liivakihtide külmutamine ......................................................................................... 35

Tabel 14 Suure läbimõõduga puurmasinaga puurimise tootlikkus erinevates kihtides ........... 38

Tabel 15 Pinnakatte ja murenemiskooriku geoloogiline kirjeldus [12] ................................... 48

Tabel 16 Šahti läbindamise erimeetodite võrdlus .................................................................... 49

JOONISED

Joonis 1 Maardu II graniidikaevanduse mäeeraldise asukohaskeem ....................................... 10

Joonis 2 Maardu graniidikaevanduse mäeeraldis puuraukudega ............................................. 16

Joonis 3 Geoloogiline läbilõige punktidest 511 ja 533 [9] ....................................................... 16

Joonis 4 Erinevad laadimisseadmed [26][29][27][erakogu] .................................................... 19

Joonis 5 Traditsiooniline läbindamine puurlõhketöödega ....................................................... 22

Joonis 6 Püramiidalgmurre [14] ............................................................................................... 22

Joonis 7 Astangalgmurre [14] .................................................................................................. 23

Joonis 8 Traditsioonilise läbindamise tootlikkuse sõltuvus puuraugu pikkusest ..................... 27

Joonis 9 Tsemendiga injekteerimine [24] ................................................................................ 31

Joonis 10 Suure puuriga šahti puurimine [16] ......................................................................... 36

Joonis 11 Šahti väike puurmasin [28] ...................................................................................... 39

Joonis 12 V-kujuline šahti puurmasin ...................................................................................... 39



7/50

1. SISSEJUHATUS

1.1. Ülesande püstitus

Ehitustegevus vajab Eestis killustikku kogu aeg. Lubjakivikillustik jääb survetugevuse poolest

graniitkillustikule alla. Graniitkillustik tagab ehituse kõrgema kvaliteedi.

Graniidikaevanduse avamiseks tuleb läbindada šaht maavarani jõudmiseks. Selleks tuleb

valida šahti läbindamiseks sobiv tehnoloogia.

Magistritöö eesmärk on valida võimaliku Maardu graniidikaevanduse vertikaalse avamisšahti

läbindamise tehnoloogia, mis tagab eduka šahti läbindamise lähtudes tehnoloogiliste

operatsioonide mõjust ja tootlikkusest.

Magistritöö teema ettepanek on tehtud OÜ Maardu Graniidikaevanduse poolt Peep Siitami

isikus [Lisa 8].

Töö on seotud grandiga GRANT7499 Säästliku kaevandamise tingimused

http://mi.ttu.ee/ETF7499/, Lep9005 Maardu II graniidikaevanduse tehnilis-majandusliku

eelhinnangu koostamine ja BF96 Taotluse ettevalmistamine graniiti rajatavate hoidlate,

rajatiste ja kaevõõnte rajamis- ja kasutusvõimaluste uuringuks.

http://mi.ttu.ee/ETF7499/



8/50

1.2. Autori osalemine praktilistes töödes

Lähte- ning vaatlusandmed on osaliselt kogutud välitöödelt. Maardu II graniidikaevanduse

lähiümbruses toimunud välitöödest ja analoogsete kaevanduste külastustest osavõtt on toodud

Tabel 1.

Tabel 1 Maardu lähiümbruses toimunud praktilistest töödest osavõtt

Kuupäev Koht Tegevus

talv 2010 Maardu lõuna- ja põhjakarjäär

Fosforiidi kaevandamise keskkonna

mõju hindamine

24.09.2009 Maardu põhjakarjäär

Üliõpilastele välitöö läbiviimine.

GPS mõõdistamised

kevad 2009 Rotterdami sadam, Holland

Tutvumine erinevate kaugjuhitavate

laadimismasinatega

9.12.2008 Voutila graniidikarjäär, Soome Välimõõdistused

9.12.2008 Tytyri lubjakivi kaevandus, Soome Tutvumine

30.10.2008 Maardu põhjakarjäär

Tranšee mõõdistused ja vee

kvaliteedi hindamine

9.04.2008 Saksamaa soolakaevandus-muuseum Tutvumine

8.04.2008

Saksamaa GEOMIN Marmori

kaevandus Tutvumine

13.03.2008 Maardu altkaevandatud ala

Altkaevandatud ala mõju

maapinnale hindamine

Maardu lõhkeaineladu Lõhkeainelao külastus

suvi 2007 Maardu lõuna- ja põhjakarjäär

Puuraukude kaardistamine, vee

sügavuse mõõdistamine

14.09.2006 Maardu lõunakarjäär

Geoloogia suvekursus Tehnogeense

maa-ala kujundamine

17.02.2006 Maardu lõunakarjäär

Kaevandamise mõjud Maardu

fosforiidilevilas

1.3. Projektis kasutatud tarkvarad

Projekti koostamisel on kasutatud järgnevaid tarkvarasid:

1. MapInfo Professional 9.0

2. Vertical Mapper 3.1

3. Microsoft Office 2007 (Word, Excel, Access, Power Point)

4. AutoCAD Civil 3 D



9/50

2. TAUSTINFO JA ASUKOHT

2.1. Taustinfo

1979-1982 teostati Eesti NSV geoloogiavalitsuse poolt geoloogilised uuringud graniidivarude

hindamiseks ning füüsikalis-mehaaniliste omaduste määramiseks, aktiivse tarbevaru maht 1,3

mlrd.m3

80.ndate lõpus jõuti järeldusele, et graniidi kaevandamine on piirkonna (Eesti, Läti, Loode-

Venemaa) tarbimist arvestades mõistlik, koostati äriplaanid

Moodustati Eesti Graniidifond, väljastati maavara kasutusluba, hangiti tarvilikud

kooskõlastused

Projekt soikus, kuna turg kadus, ehitusmahud vähenesid [1].

2.2. Mäeeraldise asukoht ja lähiümbruse kirjeldus

Graniidimaardla asub Maardu linna ja Jõelähtme valla territooriumil ja piirneb lõunast

Tallinn-Narva maanteega, läänest Kroodi ojaga, põhjast Soome lahega ning idast Jägala

jõega. Reljeef on üldiselt tasandikuline. Piki Ihasalu lahe kallast kulgeb Põhja-Eesti klint, mis

kohati (Ülgase lähedal) eendub ligi 20m kõrguse astanguga. Klindist lõunasse jääb enam kui

40m absoluutkõrgusega Põhja-Eesti platoo. Maardu linnast idasse jääval endise Maardu

fosforiidikarjääri alal on reljeef tehnogeense iseloomuga. Veekogudest on idas Jägala jõgi,

lõunas Maardu järv ja läänes Kroodi oja oma ovraagoruga. Maardla vahetus läheduses asuvad

Muuga sadam, Iru elektrijaam, sadamasse ja Maardusse viivad raudteeharud, Maardu

Keemiatehas koos karjääri ja selle infrastruktuuriga [3].

Käsitletaval alal on mitmeid kivikalmeid ja ta jääb kogu ulatuses Rebala muinsuskaitse ala

alla. Taotletava Maardu II graniidikaevanduse mäeeraldise pindala on 1 167,28 ha, jäädes

absoluutkõrguste vahemikku -160 kuni -225 m. Kuna taotletavale mäeeraldisele jäävad

tundlikud objektid, nagu Maardu linn, Kallavere, Rebala, Võerdla külad koos muinsuskaitse

objektidega, Tallinn - Narva maantee ja Jõelähtme prügila, jäetakse ettevaatusprintsiibist

lähtudes neile suure varuteguriga hoidetervikud [8][Joonis 1] [LISA 1 Asukohaskeem.wor].

MapInfo/Asukohaskeem/Asukohaskeem.WOR



10/50

Joonis 1 Maardu II graniidikaevanduse mäeeraldise asukohaskeem

3. MAARDLA GEOLOOGILINE JA HÜDROGEOLOOGILINE KIRJELDUS

3.1. Geoloogiline kirjeldus

Maardu graniidimaardlas on geoloogilised uurimistööd tehtud 1979…1982. a.

Geoloogiavalitsuse poolt. Oma geoloogilise uurituse poolest kuulub ala Eesti ühe paremini

uuritavate hulka. Neeme graniidimassiivi piires on geoloogiliste tööde käigus puuritud 36

graniidimassiivi avavat puurauku üldmetraažiga 8412m, millest 2130m ulatuses on läbitud

graniite. Kõigis puuraukudes viidi läbi puuraukude geofüüsikalised uuringud (kamma-

karotaaz) ja hüdrogeoloogilised vaatlused [3].

Eesti Maavarade Komisjoni 25.10.1994. a otsusega nr 221 kinnitati kristalliinse ehituskivi

aktiivne tarbevaru abs kõrguste vahemikus -160 kuni -225 m.

Graniidimaardla piirkonda iseloomustab kahekorruseline jaotus. Sügavalt denudeeritud

kristallilisel aluskorral lasub monoklinaalselt (kallakusega 2...4 m/km) settekivimeist koosnev

aluspõhi [4].



11/50

3.1.1. Aluskord

Aluskord kujutab endast Lõuna-Soome svekofeenia kurrutusvöötme otsest jätku. Aluskorras

võib välja eraldada kaks suurt, nii geneesilt, vanuseliselt kui ka struktuurilt erinevat

kompleksi:

- alamproterozoilise vanusega svekofeenia kurrutusvootme moonde- ja magmakivimid -

Jägala kihistu;

- alamproterozoikumi lõpuaegsed platvormse arengustaadiumi intrusiivsed kivimid - Neeme

massiivi porfüürilaadsed kaaliumgraniidid [1].

Jägala kihistu ühendab endas alamproterozoilisi, algselt settelisi ja settelisvulkanogeenseid

metamorfiseerunud ning tugevasti kurrutatud ja migmatiseerunud moondekivimeid, mis

kujutavad endast katkendlikke loode- kagusuunalisi vöönde.

Maardu – Jõelähtme – Neeme piirkonnas on Jägala kihistu kivimeist läbi murdnud

magmakivimite keha – Neeme porfüürilaaadsete kaaliumgraniitide massiiv, mis on sarnane

nii teiste analoogsete Põhja – Eesti kui ka Lõuna – Soome väikeste rabakivilaadsete graniitide

massiividega. Porfüürilaadsetele kaaliumgraniitidele on iseloomulik küllaltki ühtlane

kiirgusfoon – 60…100 MKR/h _ – karotaaž järgi ja 20...25 MKR/h puursüdamike mõõtmisel.

Massiivi piires esineb kaht eri tüüpe graniite:

- porfüürilaadsed kaaliumgraniidid on keskkuni jämeterise põhimassi ja tahveljate 1-5 cm

kaaliumpäevakivi porfüürsete eraldistega tardkivim;

- peenterised apliiditaolised kaaliumgraniidid on peeneteralise põhimassi ja kohati nõrgalt

välja kujunenud väikeste (2-5 mm) kaaliumpäevakivi eraldistega soonkivimid.

Peenterine apliiditaoline kaaliumgraniidi erim esineb porfüürilaadsete graniitide põhimassis

mõnekümne sentimeetriste kuni kümnekonna meetri paksuste subvertikaalsete soontena.

Soonte ja põhikivimi kontaktid on teravad ja selgelt lõikava iseloomuga. Apliitsed sooned

kujutavad endast ilmselt graniidimassiivi kristallisatsiooni hilisema faasi produkti, mis

tunginud juba tarduda jõudnud massiivis tekkinud lõhedesse.

Neeme massiivi graniitides, nagu teisteski aluskorra kivimeis esinevad sekundaarsed

muutused võib oma olemuselt jaotada kahte gruppi:

− hüpergeensed muutused graniidimassiivi ülaosas – murenemiskoorik;

− hüdrotermaalsed muutused rikketsoonides.

Neeme massiivi graniitide murenemiskoorik on pindalalist tüüpi keskmiselt 5 m paksune.

Tektoonilistes rikketsoonides on murenemiskoorik tunduvalt paksem. Murenemise

intensiivsuse järgi võib välja eraldada murenemiskooriku kolme astet.



12/50

III astme ehk pude murenemiskoorik levib graniidimassiivi kõige pindmises osas, olles

esindatud pudeda või nõrgalt tsementeerunud helehalli, põhiliselt kvartsist koosneva

jämeterise poorse kivimiga. Primaarse kivimi (graniidi) kõik kivimit moodustavad mineraalid

(kaaliumpäevakivi, plagioklass, biotiit) peale kvartsi on selles täielikult lagunenud ja

suuremalt jaolt ka välja leostunud. Esialgse kivimi struktuurid ja tekstuurid ei ole jälgitavad.

II astme murenemiskoorik ehk savikas murenemiskoorik koosneb juba tunduvalt püsivamatest

punakaspruunidest savikatest kivimitest. Primaarse kivimi (graniidi) struktuurid tekstuurid on

hästi jälgitavad. Kivimit moodustavaist mineraalidest on säilinud kvarts ja osaliselt ka

kaalium päevakivi. Plagioklass on pea täielikult lagunenud ja asendunud kaoliniidi ning

hüdrovilguga, mis eralduvad valgete või punakaspruunide pesadena. Biotiit on asendunud

valdavalt kloriidiga.

Mäetehnilisest seisukohast lähtudes võiks III ja II astme murenemiskoorikut vaadelda koos,

kuna mõlemad koosnevad suhteliselt pudedaist kivimeist. Kokku moodustavad III ja II astme

murenemiskoorikud kogu murenemiskooriku üldmahust 80 %, keskmiselt 4 m.

I astme murenemiskoorik, mille paksus on keskmiselt 1 m (vahemikus 0,2 – 10,2 m), on

esindatud suhteliselt kõvade kaljukivimitega. Selle osa murenemiskooriku graniitides on

kaaliumpäevakivi värske, plagioklass aga osaliselt asendunud kaoliniidiga või siis tugevasti

pelitiseerunud ja seritiseerunud ning biotiit nõrgalt kloritiseerunud. I astme murenemiskooriku

alumine piir on ühtlasi kogu murenemiskooriku alumiseks piiriks.

Hüdrotermaalsed sekundaarsed muutused on tavaliselt seotud rikketsoonidega, kus nad väga

tihedalt põimuvad hüpergeenset laadi muutustega. Samas ka kohati täiesti värskete kivimite

massiivis võib jälgida 10 – 20 cm intervalle, mille piires kivim on tugevasti murenenud [1].

3.1.2. Aluspõhi

Aluspõhi on graniidimassiivi piirkonnas esindatud ülemproterozoikumi, alamkambriumi ja

alamordoviitsiumi terrigeensete ja kesk- ning alamordoviitsiumi karbonaatsete

settekivimitega. Settekompleksi kogupaksus suureneb ühtlaselt põhjast lõuna suunas.

Graniidimassiivi murenemiskoorikul lasuv Vendi kompleks on esindatud põhiliselt eriteraliste

kvartsliivakividega. Kompleksi keskmine paksus on 50 m, suurenedes üsna seaduspäraselt

idast lääne suunas. Vendi kompleksi ülemist piiri markeerib glaukoniiti sisaldavate

terrigeensete kivimite (savide, aleuroliitide, liivakivide) ilmumine.

Alamkambriumi kompleks on graniidimassiivi piirkonnas esindatud Lontova, Lükati ja Tiskre

kihistu terrigeensete kivimitega, mille üldpaksus on ligi 100 m. Alumine Lontova kihistu

keskmine paksus 70 m on esindatud savi- ja liivakivikihtidega. Põhilise osa Lontova kihistust

moodustab, keskmiselt 36 m paksune, suhteliselt ühetaolistest massiivsetest kirjuvärvilistest

karpliku murdega tihedatest savidest.



13/50

Lükati kihistu, keskmise paksusega 17 m, lasub basaalkonglomeraadiga Lontova kihistu

kulutatud pinnal. Kihistus vahelduvad õhukesekihilised rohekashallid peliitaleuroliidi ja

aleuriitsavid jämeterise helehalli aleuroliidi suhteliselt õhukeste vahekihtidega. Kihistu

ülaosas valdavad savikivimid aga alumises aleuroliidid. Lükati kihistul lasub ligi 13 m

paksune Tiskre kihistu, mis koosneb põhiliselt helehallidest keskmiselt tsementeerunud

jämeteristest aleuroliitidest, harvade rohekashallide peliitaleuroliidi vahekihtidega, eriti

kihistu alaosas. Aleuroliidid sisaldavad vähesel määral peent püriiti ja glaukoniiti.

Alamordoviitsiumi setteid võib üldjoontes jaotada kaheks – alumiseks terrigeenseks

(Kallavere, Türisalu ja Leetse kihistu) ning ülemiseks karbonaatseks (Toila kihistu) lasundiks.

Alamordoviitsiumi kivimikompleksi kogupaksus on keskmiselt 20 – 22 m, millest valdava

osa moodustavad terrigeense kompleksi kivimid.

Keskordovitsiumi ladestik levib maardla lõunaosas, kus ta paksus küündib 4,5 meetrini.

Ladestiku alumine osa on esindatud Aseri kihistu raudoiide sisaldavate lubjakividega ja

ülemine osa on esindatud Väo kihistu alumise osa tihedate, keskkuni paksukihiliste

helehallide lubjakividega [1].

3.1.3. Kvaternaar

Pinnakatte paksus ja koostis antud alal on väga erinev. Klindipealsel alal ületab selle paksus

harva 1 m olles esindatud beeži liivsavi moreeniga. Klindieelsel alal pinnakatte paksus

suureneb järsult ja Ihasalu lahe põhjas ning maetud orgude piirkonnas küünib see 20...50 m-

ni, olles esindatud mereliste ja jääjärveliste liivade, aleuriitide ja savidega. Ala keskosas,

ammendatud fosforiidikarjääri alal, moodustavad pinnakatte tehnogeensed setted- puistangus

segipaisatud lubjakivid, diktüoneemakiht, glaukoniitliivakivi ja kvaternaarsed setted [1].

3.2. Hüdrogeoloogiline kirjeldus

Maardu graniidimaardla ala asub Balti arteesiabasseini põhjapiiril. Maardla kattekivimite osas

on eraldatavad järgmised veekihid Tabel 2:

Tabel 2 Maardla kattekivimites eraldatavad veekihid ja nende omadused [1]

Veekiht

Keskm

paksus,

m Survelisus

Deebet,

l/sek

Looduslik

piesomeetriline

abs tase, m

Tegelik

piesomeetriline

abs vee tase, m

Pinnakatte veekompleks 20…50

Ordoviitsiumi veekompleks 12…17

Ordoviitsium-Kambriumi

veehorisont 18…22 surveline 0,2…0,5

Vendi veekompleks 53 surveline 10…20 1…3 -16…-8

Aluskorra

murenemiskooriku ja

lõhetsoonide veed 1…4



14/50

Pinnakatte veekompleks levib klindieelsel tasandikul, Ihasalu lahe põhjas ja maardla ida- ning

läänepiirile jäävates maetud orgudes ja on seotud kas kaasaegsete mereliste või siis

ülemkvaternaarsete limnoglatsiaalsete liivadega. Vettandvate kvaternaari setete paksus

maetud orgudes võib küündida 20 – 50 meetrini. Pinnasevee lamavaks veepidemeks on kas

limnoglatsiaalsed savikad setted või siis klindieelsel alal alamkambriumi savid. Aladel, kus

veepide puudub on pinnasevesi otseses ühenduses lamavate ordoviitsium-kambriumi või

vendi vetega.

Pinnakatte vesi on looduslikes tingimustes valdavalt vesinikkarbonaatne kaltsiumiline.

Tingituna piirkonna intensiivsest tööstuslikust tegevusest ja eeskätt fosforiidi kaevandamisel

tekkinud puistangutest, kus vette satuvad diktüoneemaargilliidi oksüdeerumise produktid, on

vesi tugevalt reostunud nii raskete metallide kui ka radioaktiivsete elementidega.

Ordoviitsiumi veekompleks levib üksnes maardla lõunaosas klindipealsel alal. Kompleksi

vettandvateks kivimiteks on kesk- ja alamordoviitsiumi kavernoossed ja lõhelised

karbonaatkivimid, mille paksus neil aladel on 12 – 17 m. Veekompleksi lamavaks

veepidemeks on Türisalu kihistu 2,5 meetrine diktüoneemaargilliidi lasund, mille pealispinda

mööda toimub klindi joonel ka vee väljakiildumine.

Ordoviitsium-kambriumi veehorisont on seotud alamordoviitsiumi Kallavere kihistu ja

alamkambriumi Tiskre kihistu jämeteriste aleuroliitide ja peenteriste kvartsliivakivide 18 – 22

m paksuse lasundiga. Suuremal osal maardla territooriumil on horisondi vesi surveline.

Puurkaevud annavad horisondi erideebetiks 0,2 – 0,5 l/sek.

Allpool lasuvat vendi kompleksi eraldab ordoviitsium-kambriumi veehorisondist 85 – 90 m

paksune alamkambriumi lükati ja Lontova kihistu valdavalt argilliidilaadsetest savidest

koosnev veepide.

Vendi veekompleks levib kogu maardla alal, olles seotud enam kui 50 m (keskmiselt 53 m)

paksuse vendi kompleksi Kroodi kihistu eriteraliste kvartsliivakivide lasundiga. Lasundi sees,

eriti selle ülemises 15 meetrises osas, esineb üksikuid suhteliselt õhukesi ja pindalaliselt mitte

eriti väljapeetuid savika aleuroliidi vahekihte, mis arvestamisväärset veepidet ei moodusta.

Kompleksi vesi on surveline. Kompleksi vee looduslik piesomeetriline tase on +1 - +3 m,

kuid tingituna Tallinna ja kohaliku Maardu veehaarde poolt põhjustatud depressioonist on

veetase langenud kuni 16 m. Ida suunas depressiooni suurus väheneb küllaltki kiiresti.

Aluskorra tihe massiivne kaljukivim vett ei sisalda. Küll aga sisaldab vett aluskorra

murenemiskooriku kõige ülemisem osa ehk III astme murenemiskoorik. Vett sisaldava

pudeda murenemiskooriku paksus jääb vahemikku 1 – 4 m, keskmiselt 2 m.

Hüdrogeoloogiliselt moodustavad pudeda murenemiskooriku ja vendi kompleksi veed ühtse

veekompleksi.

Pude III astme murenemiskoorik läheb allpool sujuvalt üle savikaks II astme

murenemiskoorikuks, mille keskmine paksus on 2 - 3 m. Rikketsoonides võib selle paksus

kündida kümne meetrini või üle selle. Hüdrogeoloogiliselt võib savikat murenemiskoorikut

vaadelda kui vendi veekompleksi ja aluskorravahelist nõrka veepidet.



15/50

I astme murenemiskoorik, mille paksus kõigub mõnekümnest sentimeetrist paari meetrini, ei

erine oma hüdrogeoloogiliste omaduste poolest massiivsest kaljukivimist.

Rikkumata graniit ega massiivis esinevad harvad suletud eralduslõhed, vett ei sisalda. Samuti

on katsetustega tehtud kindlaks, et vett ei sisalda ka laialdasemad, mõnest kuni mõnekümne

sentimeetrini ulatuvad lõhetsoonid. Ilmselt moodustab II astme savikas murenemiskoorik

õhukese isoleeriva kihi praktiliselt veetu aluskorra ja väga veerikka vendi veekompleksi vahel

[1].

Eritingimuseks mäetoode läbiviimisel on graniidimassiivi katendis (lasumis) oleva

põhjaveeladestu täielik isoleerimine kaeveõõntest, vältimaks vee reostamist ja varu

vähenemist. Selleks jäetakse kaeveõõnte kohale vähemalt 25 m paksune aluskorra kivimeist

(graniidist) kaitsetervik ja kaeveõõned ning tervikud dimensioneeritakse nii, et oleksid

välditud deformatsioonid, mis ulatuksid vendi veeladestu kivimitesse. Avamiskaeveõõnte

läbindamisel kasutatakse erimeetodeid ja kaeveõõned toestatakse vettpidavalt [3].

4. MÄENDUSLIKUD TINGIMUSED

Mäenduslikud tingimused maavara allmaa kaevandamiseks hüdrogeoloogilisest seisukohast

on keerulised. Seda eelkõige kaevanduse avamise etapil, kuna läbindada tuleb aluspõhja

pudedaid ja veerikkaid kihte. Läbindatavad veehorisondid kuuluvad Tallinna ja Maardu

veehaarete hulka, mistõttu tuleb tingimata vältida nende reostumist või ulatusliku

alanduslehtri tekkimist. Samuti tuleb vältida juba reostunud pinnasevee läbitungimist

alumistesse veekihtidesse.

Maavara kaevandamise seisukohast on mäenduslikud tingimused suhteliselt lihtsad.

Kaevandatav massiiv on ühtlase ehitusega ja heade püsivusomadustega. Mistõttu on võimalik

kaevandada suurte kambritega, vajadus kasutada lisatoestust on seejuures minimaalne [4].

Katendi kihtide keskmised paksused ja tihedused on toodud Tabel 3.

Tabel 3 Katendi paksus ja tihedus [5]

Paksus, m Tihedus, kg/m3 Kivimitüüp

Min Max Min Max

10 15 1700 1850 lubjakivi

9.8 11.2 2260 2260 liivakivi

85 90 2050 2300 savikivi

48.4 54.4 2120 2200 liivakivi

1.2 11.4 2600 2650

graniidi

murenemiskoorik



16/50

Joonis 2 Maardu graniidikaevanduse mäeeraldis puuraukudega

Joonis 3 Geoloogiline läbilõige punktidest 511 ja 533 [9]

Q – tehnogeenne sete

Q2 (Ca1ts) – lubjakivi

E1 (ts-lk) - liivakivi

E1 (ln-S) savi

PR2 – liivakivi

murenemis-koorik



17/50

5. ŠAHTI LÄBINDAMISE TEHNOLOOGIAD

5.1. Šahti rajamise eesmärgid

Šahti rajatakse erinevatel eesmärkidel:

Maavara kaevandamiseks

Reovee ajutiseks hoidmiseks ja puhastamiseks

Silla ja teiste sügavate ehitiste tegemisel

Hüdrauliline tõstešaht

Puuraugud

Šahti läbindamine on spetsiaalne operatsioon, mis vajab treenitud ja oskustega meeskonda.

Šahti suuruse, kuju ja asukoha valikul tuleb arvestada šahti eesmärki [14].

5.2. Šahti rajamise asukoht

Šahti rajamise asukoha valikul tuleb silmas pidada järgnevaid asjaolusid:

Maavara geomeetriline paiknemine.

Peašaht, mida kasutatakse ka maavara tõsteks maapinnale, on soovitatav rajada

geomeetriliselt maavara keskkohta, äärtest võrdsetele kaugustele. Suuremate kaevanduste

korral rajatakse peašahtist eemale abišahte, milles toimub inimeste tõste, tuulutus jne [14].

Kuigi šahti rajamine maavara keskkohta põhjustab mõningasi maavarakadusid šahti toestavate

tervikute tõtt, siis šahti rajamine äärealale võib tõsta transpordi- ja arenduskulusid ligi 50%

[16].

Maapinna topograafia

Šahti krae peab olema vähemalt 5 m kõrgemal kõrgeimast tõusuvee tasemest antud alal ning

eemal veekogudest. Eelistatunult peaks olema soodne juurdepääs avalikele infrastruktuuri

vahenditele nagu sõidu- ja raudteed, energia ning sidevahenditele. Lähikonnas peab olema

piisavalt ruumi vajalikele infrastruktuuri ehitistele.

Geoloogiline rikutus, veetase ja maapinna seisund

Enne šahti rajamist tuleb eelnevalt teha uuringuid konkreetsete mäendustingimuste, survevee,

geoloogiliste rikete jt väljaselgitamiseks[14]. Maardus on antud piirkonnas tehtud 36

puurauku geoloogiliste uuringute raames.

5.3. Šahti läbindamiseks vajalikud ettevalmistustööd

Lisaks šahti asukoha, orientatsiooni, suuruse, kuju ja toestiku tüübi detailidele tuleb

projekteerimisel ka teiste parameetrite ja võimalusega arvestada. Näiteks juurdepääsuteed,

laod, hoovid, energia juurdepääs, joogivesi, esmaabi, side- ja kommunikatsioonivõimalused,

kontorid, tõsteruumid, surveõhk, puurimise vesi jne. Mõned neist on ajutised ning pärast šahti

rajamise töid eemaldatavad [14].



18/50

5.4. Läbindamise seadmed, varustus

Osad seadmetest on renditavad, kuid tellimustöö korral toob need töövõtja. Vajaliku varustuse

hulka kuuluvad: tõste koos tõstetorni ja -süsteemiga, telling koos rippuva platvormi või

töötasandiga, toober, läbindusekskavaatorid, šahti tsentreerimisseadmed, lõõtsuks ja aheraine

eemaldamiseks laadimisrennid ja punkrid, jäiga ja elastse tuulutustoruga ventilaatorid, ee- ja

peapumbad imemis- ja kohaletoimetamistoru, suruõhu- ja veetorud, betooni segumasinad,

lõhkamise kaablid, vintsid jne. energiavarustus, veevarustus, transport, hoidlad,

remonditöökoda, majutus, sotsiaalelu jne [14].

5.5. Läbindamise meetodid ja protseduur

Läbindamismeetodid on klassifitseeritud tehnoloogia põhjal järgnevalt kolme gruppi:

Traditsiooniline läbindamine

Läbindamine kõvas kivimis

Kattekivimite läbindamine eritingimustes või rasketes tingimustes erimeetodite

kasutamisel [14].

5.6. Šahti rajamise piirangud

Šahti rajamise piirangud tulevad tehnoloogiale seatud piirangutest ning keskkonna

piirangutest.

Keskkonna seisukohast ei ole šahti rajamine ulatusliku veetaseme alandamisega vee

väljapumpamisega Maardu graniidikaevanduse avamise seisukohast mõeldav variant kuna

Kambrium-Vendi veehorisont on kasutusel joogiveeallikana Maardu ja Tallinna elanike seas.

Tehnoloogilised piirangud tulenevad tehnoloogiale ette seatud sügavuste, kihi paksuste,

kivimi parameetrite, vee sissevoolu, inimestele seatud sobiliku töökeskkonna jt piirangutest.

5.7. Traditsiooniline läbindamine

Maavarani jõudmisel võidakse läbida veehorisondist ülespoole jäävaid kihte liiva, savi,

kruusa või liikuva pinnasega. Sellistes oludes kasutatakse enamasti ekskavaatorit või greiferit

Joonis 4. Kui maapind on piisavalt tihe, kasutatakse tõstmiseks kraanasid. Kui see ei osutu

tasuvaks, tihendatakse pinnas eelnevalt või kasutatakse erimeetodeid läbindamiseks. Kivimite

omatugevuse säilitamiseks ei tohi lõhata [14].



19/50

Joonis 4 Erinevad laadimisseadmed [26][29][27][erakogu]

5.7.1. Eelläbindamine

Eelläbindamine on vajalik šahti piisava sügavuse saavutamiseks, et paigaldada

läbindamistasand. Veel oluliseks nõudeks on šahti põhja ja peatumise tasandi vaheline

koristamine, et tagada ohutud lõhketööd töötasandit kahjustamata. Ideaalne oleks šahti põhi

kuni 90m sügavuseni, see lubaks jätta 70m šahti põhja ja greiferi ajami vahele. Kui

utoopilistes tingimustes eelläbindamisega nii sügavale ei minda, siis tuleb väiksemate

kogustega lõhata kuni piisav ohutu sügavus on saavutatud.

Põhierinevus puurkrae ehitamisel ja eelläbindamisel on, et eelläbindamisel tugirakke võru on

riputatud ning toestamine toimub distantsilt ülalpool šahti põhja, et läbindamine ja toestamine

saaks toimuda üheaegselt [14]. Šahti krae peab olema tugevamalt toestatud kui ülejäänud šaht,

sest see peab ära kandma tõstetorni surve ning temperatuuri muutustest tingitud koormused

[16].

Töötasand on vajalik šahti põhja kaitseks ning sulguri juurde pääsemiseks. Kivimite

raimamisel kasutatakse käsipuuri ja lõhketehnikat ning see on kui treeningperiood

läbindamismeeskonnale. Koristatakse enamasti ekskavaatoriga. Kui eelläbindamise sügavus

on saavutatud, alustatakse läbindamisega ning läbindamise töötasand viiakse šahti põhja šahti

kõrvalt suure kraanaga eelnevalt tugevdatud maapinnalt. Tasand on üles vinnatud ja tõstetud,



20/50

kinnitusköisajam paigaldatud, tööle seatud ja šaht vabastatud eelläbindusseadmetest ning

asendatud torude ning teiste põhiläbindusseadmetega. Eelläbindamise jooksul peab olema

ideaalselt saavutatud:

1. Meeskonna majutus organiseeritud

2. Vesi, elekter, suruõhk jt teenused rajatud

3. Eelläbindamine on lõpetatud ja tehnokompleks koos varustusega kõrvaldatud

4. Põhiläbindamise toober ja tõste platvorm püstitatud ja tööle seatud

5. Šahti betoontoestuse kompleks püstitatud ja tööle seatud

6. Tõstetorn, pööramis- ja laadimisseadmed korraldatud, kongtõstekabiin püstitatud ja

tööle seatud

7. Kontorid, garaažid, laod jt ehitised ehitatud ja asustatud

8. Tasand, koristusseadmed ja kõik šahtisisesed seadmed töövalmis

9. Varustuse materjalid kindlustatud ja tellimused plaanitud

10. Töökoht varustatud tööjõu ja seadmetega [14].

5.8. Traditsioonilise läbindamise tootlikkus

Tabel 4 on välja toodud tulevase šahti orienteeruvad parameetrid ning Tabel 5 erinevate

kihtide kobestunud mahud ühe meetri pikkuse massiivi lõigu kohta. Tabel 6 on eelnevate

kobestunud mahtude laadimise tootlikkused, mis on nähtavad graafiliselt Joonis 8. Tabel 8 on

välja toodud laadimist mõjutavad tegurid.

Tabel 4 Maardu tulevase šahti orienteeruvad parameetrid

Šahti läbimõõt 10 m

Šahti põhja pindala 79 m2

Sügavus kattekivimites 190 m

Tabel 5 Erinevate kihtide mahumassid ja kobestunud mahud 1m pikkuse lõigu kohta

Kiht

Mahumass,

t/m3 Kobestustegur

Kobestunud

maht, Lm3/1m t/1m

Lubjakivi 2.3 1.2 94 181

O-K liivakiht 2.26 1.1 86 177

Savi 2.18 1.2 94 171

K-V liivakiht 2.16 1.1 86 170

Tabel 6 Laadimise tootlikkused

Lõigu pikkus 2 2.5 3 4 5 m Maht

Laadimise aeg 605 545 525 550 640 min/1m

Laadimise

tootlikkus 0.16 0.17 0.18 0.17 0.15 Lm3/min

94 Lm3

Laadimise

tootlikkus 9.3 10.4 10.8 10.3 8.8 Lm3/h

Laadimise

tootlikkus 0.14 0.16 0.16 0.16 0.13 Lm3/min

86 Lm3

Laadimise

tootlikkus 8.6 9.5 9.9 9.4 8.1 Lm3/h



21/50

0,2 m3 kopamahuga ekskavaator (Tabel 7) on valitud tunnitootlikkuse põhjal [14 Fig 6.4].

Vajadusel on võimalik asendada antud laadur ka suurema tootlikkusega laaduri vastu tsükliaja

vähendamiseks.

Tabel 7 Ekskavaatori kopa mahu valik

Kopa maht 0.2 m3

Tsüklite arv tunnis 40 tk/h

Minuteid tunnis 60 min

Tsükli arv minutis 0.7 tk/min

Tsükli kestus 1.5 min

Tabel 8 Laadimist mõjutavad tegurid [16 lk 1603]

Sügavus kuni, m 150 150…300 300..500 500…

Faktor 1 0.9 0.85 0.8

Kivimi tugevus, f 12…15 10…12 6…10 3…6 2…3 0.5…2

Laadimise faktor 0.85 0.89 0.92 1 1.1 1.4

Šahti põhja pindala, m2 …0.4 4…8 8…12 12…16 16…20 20

Faktor 0.65 0.75 0.85 0.9 0.9 1

Vee sissevool, l/min …100 100…200 200…300 300

Faktor 1 0.9 0.8 0.75

[Tehnoloogiad.xls Leht―Traditsiooniline―]

5.9. Läbindamine kõvas kivimis

Läbindamisprotsessi tsükkel koosneb alljärgnevatest operatsioonidest:

1. Puurimine

2. Lõhkamine

3. Koristamine ning tõste

4. Šahti toestamine või vooderdamine

5. Abitööd

Veekõrvaldus

Tuulutus

Valgustus

Šahti tsentreerimine [14].

tehnoloogiad.xls



22/50

Joonis 5 Traditsiooniline läbindamine puurlõhketöödega

5.9.1. Puurimine

Puurimise pikkus on vahemikus 1,5 … 3 m läbindusmasinate kasutusel või kuni 5 m

puurseadmeid kasutades. Joonis 5 etapp 2 ja 4.

Joonis 6 Püramiidalgmurre [14]



23/50

Joonis 7 Astangalgmurre [14]

Kiil-, püramiid- ja astangalgmurde puurimine on enim kasutatavad. Kiilalgmurre on

populaarne ristküliku kujuliste šahtide rajamisel ning püramiidalgmurre Joonis 6 ringjate

šahtide rajamisel. Astangalgmurre on kasutatav suure veeanni puhul või kui šahti ristlõige on

suur, et tööesi oleks võimalik jaotada kahte eraldi osasse, et tagada pidev veekõrvaldus Joonis

7. Puuraukude arv lõhkevõrgus sõltub puuraugu läbimõõdust, šahti läbimõõdust ning kihi

omadustest.

5.9.2. Lõhkamine

Läbindamise ajal on šahti põhjad tavaliselt vett täis, mis nõuab veekindla nitroglütseriinil

põhineva lõhkeaine kasutamist. Vee ning liiva-savi segu saab kasutada topismaterjalina.

Tehakse paralleelühendused, et ühendada detonaatorid ees ning see ring on ühendatud

lõhkekaabliga šahtis, mis on veetud maapinnale. Esi lõhatakse pärast ettevaatusabinõude

kontrollimist.

Alumiiniumil põhinevaid vesigeel lõhkeaineid ja kõrgsageduslikke elektromagnetilisi

initsiaaldetonaatoreid on edukalt kasutatud Põhja-Aafrika šahtides ning nende head

omadused on:

Keskkonna tingimuste seisukohalt vähene nitraatgaaside eraldus

Tõestatud ohutus, parema löögitundlikkuse karakteristikud ja immuunsus uitvoolule

Lahtiste detonaatorite kasutamise lihtsus ja lõhkeskeemi toroidide ühendamise lihtsus

Esialgsed katsed on näidanud majanduslikke eeliseid

Viimase aja saavutus Nitro- Nobel on võimendiga/kiirendiga lõhkeaine emulsioon ja Nonel

detonaator. Ringis asetsevad puuraugud on 50 mm läbimõõduga ja algmurde lõhkeauk

196 mm läbimõõduga silindrilises algmurde võrgus. Ringi sügavusega 412 mm saab edukalt

teha. Selle katse tulemused:

Vähem lõhkeainet võrreldes padrunlõhkeainega

Kiirem laadimine võrreldes padrunlõhkeainega

Võimaldab terve puuraugu ühendamist

Vähendab puurimistöid kuna vajalikud puuraugud on suurema läbimõõduga kui

padrunlõhkeainega

Parem tükisus



24/50

5.9.3. Koristamine ning laadimine

Koristamine on lõhatud aherkivimi laadimine kõrvaldamiseks. Koristusühik sisaldab tõstet,

pööramist, radiaaljoone mehhanisme greiferi käsitlemiseks, mis lõpetavad koristussüsteemi.

Laadimisseadme paigaldamine on aeganõudev tegevus vee olemasolu ja piiratud ruumi tõttu.

Laadimine nõuab 50-60% läbindamise ajast. Kuhjamise tootlikkus sõltub kivimi

tükisuurusest, tõste sügavusest, šahti läbilõikest ning vee juurdevoolust. Erinevad

laadimisseadmed on:

Laadurid: kahe vastastikuse kopaga laadur, kaktus greifer

Hüdraulilised ekskavaatorid: nt Eimco – 630

Skreeperid – kasutatakse ülisuure läbimõõduga šahtide korral

Põhja-Aafrika kaevandustes kasutatakse 0.56 m3 greifereid 6-8 m läbimõõduga šahtides ja

0,85 m3 greifereid suuremates šahtides. Väga väikestes šahtides kasutatakse käsitsi laadimist,

mis on aga kulukas, vähekasutatav ja ebapopulaarne tänapäeval ning läbindamisel võetakse

eesmärgiks kasutada vähemalt miinimum läbimõõtu, mille korral oleks võimalik kasutada

mehhaniseeritud masinaid kasuteguri ja tasuvuse tõttu.

5.9.4. Tõste

Tööliste, materjali ja aherkivimi tõsteks-langetuseks on kaks meetodit: kasutada ajutist tõstet,

tõstetorni ja teisi lisaseadmeid Joonis 5 etapp 3 ja 6 või paigaldada püsitõsteseade ja selle

lisaseadmed. Enamasti on esimene variant eelistatunum. Seda enam kui läbindamistööd on

tellitud teiselt ettevõttelt ning läbindustööde lõppedes kaevanduse omanikul pole kohustust

seadmete hooldamiseks. Tõste operatsiooni seadmed:

Tõstetorn koos rihmratastega – kaks rihmratast on mõeldud läbindamistoobrite üles

kerimiseks ning ülejäänud kaks tellingute sh töötasandi üles kerimiseks.

Ajam – võimaldab tellingu köitel töötada juhtköitena toobri sujuval liikumisel šahti tipust

töötasandini šahtis.

Alumine lõõtsuks – et katta šahti ülemist otsa

Ülemine lõõtsuks koos toobri tühjendamise seadmega – aherkivimi mahalaadimiseks

Toobrid – osad toobrid hoitakse vabana, et kiirendada aherkivimi laadimist, tööliste, materjali

allalaskmiseks ning mõnikord ka vee tõstmiseks.

Töötasand või telling – tavaliselt mitmeotstarbeline tekk šahti vooderdamiseks, toestuseks ja

teisteks kiirelt tehtavate tööde jaoks.

Lisaks õhutorustik, suruõhu- ja veeliinid, kaablid jne on vajalikud töö teostamiseks



25/50

5.9.5. Toestus või šahti vooderdamine

On olemas kahte tüüpi vooderdamist: ajutine või püsiv. Nende kahe vahel valimisel saab

otsustavaks veeand ning kihi tugevus. Osades tingimustes pole vajadust kasutada ajutist

toestust, kuid teistes tingimustes muutub see vajalikuks meeskonna ja seadmete kaitseks

külgvaringute tekkimisel. Olenevalt tingimustest, võib ajutise toestuse pikkus olla vahemikus

6 … 40 m. Kui ajutise toestuse pikkus on saavutatud, paigaldatakse püsitoestus Joonis 5 etapp

5. Enne püsitoestuse paigaldamist tasuvuse korral liigutatakse ajutine toestus mujale. Ajutine

vooderdus võib olla tellistest, betoonplokkidest, raudbetoonist, pritsbetoonist, monoliitsest

betoonist. Monoliitset betooni kasutati varasemalt kuivades ja madalates tingimustes, kuid

praegusel ajal kasutatakse piisava tugevuse saavutamiseks. Terasest tüübinguid kasutatakse

külmutamisega läbindamise korral.

5.9.6. Abitööd

Vee kõrvaldamine

Läbindamisel veehorisondini jõudmisel on vee juurdevool vältimatu. Eelneva tööd:

1. Ee-pumbad: kui vee juurdevool on piiratud, saab ee-pumba toobriga põhja lasta.

Membraan pump on sobivaim mudase vee jaoks.

2. Uputatud pump. Kui ee-pumbad ei ole piisava tootlikkusega, saab šahti langetada

uputatud pumba koos kaabli, mootori, imemis- ning veoseadmetega. Pumbad on

turbiinitüüpi, et vee tõusu korral oleks võimalik lisada tiivikrattaid. Kompaktsena on

võimalik pumpa hõlpsalt tõsta või alandada.

3. Vahepealse veekoguri ja pumba vajadus. Kui šahti sügavus kasvab ja vee juurdevool

on piisav, on alati kasulik omada vahepealseid veekoguriga pumba kambreid 250 m

ulatuses. Šahti eest pumbatakse vesi edasi maapinnale veekogurisse.

Tuulutus

Värske õhk on läbindusees tagatud jäiga ja elastse ventilaatori toruga, mis on paigaldatud

maapinnale šahti kõrvale. Jäik ventilatsioonitoru lõpeb vähemalt 6 m kõrgemal šahti põhjast

kahjustuste vältimiseks lõhkamisel. Värske õhu läbindamisette toimetamiseks liidetakse

elastne purjeriidest ventilatsioonitoru jäigaga. Kogu šaht toimib tagastajana. Tänapäeval

kasutatakse läbindamisel maapinnale paigaldatud vastupöörlevat ventilaatorit. See lülitatakse

sisse vahetult pärast lõhkamist, et puhastada õhk heitgaasidest ning kui gaasid on eraldatud,

lülitatakse see uuesti ventilaatori režiimi.

Valgustus

Pneumajuhtimisega veekindel 4-6 elektripirnist koosnev valgustuskimp on paigaldatud

puurimise, laadimise, vooderdamise, toestamise ja teiste operatsioonide jaoks läbindamisette.



26/50

Šahti tsentreerimine

Enne šahti läbindamist paigaldatud viitepunkte kasutatakse šahti keskpunkti fikseerimiseks.

Šahti keskpunkti ja suunda/kallet kontrollitakse pidevalt maapinnale paigaldatud

tsentreerimisseadme abil.

Õue konstruktsioon ja esialgne arendus

Kaevandamistasandile ja šahtiõue tasandile jõudmisel hakatakse arendama šahtiõu. Šahtiõu

arendamine ja läbilõike algmurded, ventilatsiooni tõusud on püstitatud šahti läbindamise

faasis. Kui seadmed on paigaldatud, tuleb alustada kohe šahtiõu arendustöödega. Šahti

süsteem on kui hästi saavutatud tuum kaevandusele.

Šahtiõu esimene sisselõige puuritakse šahti põhjast kuna see eelneb kaevandamisele. Šaht on

tavaliselt kaks lõhkamise tsüklisammu madalamal nõutavast õu põrandast, et töötada

veekogurina. Veekogur võib täituda aherkivimiga, mis on töötasandiks kui kaevandamise

tasandit alles saavutatakse. Šaht vooderdatakse kuni šahti suudmeni. Olenevalt projektist ning

kivimite omadustest, võib kogu õu välja kaevandada või kaevandada limiteeritult kuni

vajaliku arenduse väljatöötamise ligipääsemiseks.

Roomikutega ekskavaatoreid kasutatakse koristamisel. Nad järelkoristavad šahti alal, kus

greifer tõstab aherkivimi toobrisse lõplikuks kõrvaldamiseks. Nii jätkub töö kuni on

saavutatud ohutu parkimisala laadurveokitele. Laadurveokid mahuvad läbi toobri suudme

tasandile ning seejärel tuleb asemele ekskavaator koristamiseks ja laadimiseks. Nad annavad

ette greiferile šahti alal. See meetod tagab kõrge tootmistaseme.

Olukorras, kus on plaanis läbi viia samaaegselt laiaulatuslik arendamine ja šahti läbindamine,

tasub mõelda keskšahti laadimisele. Sellisel juhul šahti sektsioon varustatakse skipi tõstega

laadmiskastist, et arendamise ja läbindamise tööd saaksid toimuda üksteisest sõltumatult.

5.10. Traditsioonilise puurlõhketöödega läbindamise tootlikkus

Tabel 9 Puurlõhketöödega erinevate protsesside tsükliajad

Liiva-

kivimid

Karbonaatsed

kivimid

Allikas

Puuraugu pikkus 2 2.5 3 4 5 m SME lk 1595

Laadimine 71.4 79.3 82.3 78.5 67.5 m/kuus

Laadimine 605 545 525 550 640 min/1m SME Fig 17.4.22

Puurimine 90 55 50 65 105 min/1m SME Fig 17.4.22

Puuraugu laadimine

lõhkematerjaliga 125 115 110 90 65 min/1m SME Fig 17.4.22

Tsükli aeg kokku 820 715 685 705 810 min/1m SME Fig 17.4.22

Tsükli aeg kokku 0.019 0.017 0.016 0.016 0.019 kuud/1m

Tsükli aeg kokku 52.7 60.4 63.1 61.3 53.3 m/kuus



27/50

[Tehnoloogiad.xls Leht―Traditsiooniline―]

Joonis 8 Traditsioonilise läbindamise tootlikkuse sõltuvus puuraugu pikkusest

5.11. Šahti läbindamise erimeetodid

Šahti läbindamisel võib vajalikuks osutuda erimeetodite ja -tehnika kasutuselevõtt kui

kivimid, mida läbindatakse on pudedad või ebastabiilsed nagu liiv, muda, kruus või setted. Ka

juhul kui ülemäärane kogus vett šahti tungib, mida pole võimalik uputatud pumbaga

kõrvaldada. Samuti ka olukorras, kus esinevad mõlemad eelpool toodud olukorrad.

Erimeetodid nende situatsioonidega toimetulekuks on:

Vaiadega toestamine

Kessoonläbindamine

Tsemendiga injekteerimine

Külmutamine

Šahti puurimine puurmasinaga [14].

5.12. Vaiadega toestamine

Vaiadega toestamine on sobiv ainult pudeda kivimi läbindamiseks maapinna ligidal.

Kasutatakse 2-5 m pikkuseid, 50-70 mm paksuseid ja 150-200 mm laiuseid puit- või

terasvaiasid. Terasvaiad on puitvaiadest tugevamad. Puitvaiad on jalustatud rauaga põhjast, et

tungida maasse. Vaiad lüüakse maasse raske puuvasaraga ning on paigutatud külg vastu külge

tehnoloogiad.xls



28/50

nii, et moodustuks terve ringikujuline toestus. Neid hoitakse paigal ringikujulise võruga,

asetatud intervalliga 0,8-1 m. Pärast esimese vaiakomplekti panemist kaevandatakse suletud

kattekivimid välja kuni 0,6 m-ni maapinnast. Seejärel paigaldatakse järgmised vaiakomplektid

ning samaaegselt kaevandatakse kattekivimid välja. Nii toimitakse kuni pude ja ebastabiilne

kivimi kiht lõpeb. Kui on jõutud püsiva kivimini, ehitatakse püsivooderdis tellistest, terasest

torudest või betoonist. Vooderdise ja vaiadevaheline ala täidetakse täitematerjaliga.

Viimasel ajal on betoonvaisein saanud populaarseks. Seda tehakse kas 500 mm terastorusid ja

vaiamasinat kasutades või puuritakse 500 mm – 1 m augud ja siis valatakse betoon sinna

sisse. Need torud või augud pannakse šahti ümbermõõduks. Kui seinad, kuhu puuritakse

sobivad õõnestamiseks, siis töödeldakse muda või mördiga [14].

5.13. Vaiadega toestamine Maardus šahti rajamisel

Vaiadega seina toestamine šahti läbindamise algfaasis on kasutatav kvaternaarisetetes ja

puistangutes läbindamiseks. Lisaks on võimalik kasutada lubjakivi ja savikihi vahele jääva

liivakihi läbindamisel, kus on võimalik vaiad lüüa hermeetilise savikihi sisse. Vettjuhtiva kihi

paksus 10 m ja sügavus vastab maksimaalsetele lubatud väärtustele. Läbindamise kiirus on

piiratud kuni 10 m/kuus.

5.14. Kessoonmeetod

Tavaliselt kasutatakse kessoonmeetodit ehitustöödel kui peab jõesängist läbi ehitama. Selle

meetodiga saab läbindada liikuvas kivimites sügavamale kui vaiadega toestades. Meetodi saab

jagada kolme alaklassi:

1. Trummel läbindamine

2. Jõuga surumisega läbindamine

3. Pneumaatiline kessoon läbindamine [14].

5.14.1. Trummel läbindamine

Mõlemast otsast lahtine trummel surutakse maasse planeeritava šahti kohale. Eelnevalt

vooderdatud seinas võivad olla tellised, betoon- või terastüübingud, mis on sobitatud

teraslõike otsaga põhjas.

Trummel läbindab oma raskusega ja samaaegselt eemaldatakse kattekivimid perimeetri seest

käsitsi või ekskavaatoritega. Kui trummel on jõudnud põhjani, lisatakse ülevalt sellele

järgmise toestuse struktuurid. Jälgida tuleb, et trummel läbindatakse vertikaalselt ning

mõnikord kasutatakse lisaraskusi sujuvaks läbindamiseks.

Eelised:

See protsess välistab ajutise toestuse paigaldamist, mis omakorda säästab tööjõukulu,

materjali ja aega

Püsitoestus on ehitatud maapinnal, kus seda on lihtsam, kiirem ja ohutum teha



29/50

Läbindamistrumli omakaal on piisav kivirahnude kõrvale lükkamiseks, mis vaiadega

toestamisel võib olla problemaatiline.

Piirangud:

Mõnikord on keeruline hoida trumlit vertikaalsena

Trumli kile hõõrdumine suureneb sügavuse kasvades, mõnikord võib osutuda

keeruliseks edasi läbindada sõltumata ülevalt kaalu lisamisest [14].

5.14.2. Jõuga surumisega läbindamine

Seda meetodit kasutatakse siis kui tavaline trumli protsess ebaõnnestub [pt 5.14.2] või kui on

oodata pudedat ja sitket kihti. Igal juhul tuleb esmalt ehitada šahti ülemisse ossa tellistest või

betoonist sein. Seda nimetatakse algseks kessooniks. Läbi sellise struktuuri karastatud rauast

sisemiste ääristega tüübingutrummel läbindatakse kivimites. Trumlit surutakse allapoole

hüdrauliliste rammerite ja puurvasaratega.

Alumine trumli äär on varustatud lõikeäärega läbindamisprotsessi lihtsustamiseks. Trumli

sees olev kattekivim eemaldatakse käsitsi või ekskavaatoritega. Kui ühe segmendi ulatuses on

läbindatud, lisatakse ülevalt uus segment otsa ning protsess kordub kuni on läbindatud pude ja

liikuv kivim või trummel takerdub kihti sisse ega ole võimalik edasi läbindada.

Selle meetodi eelis võrreldes ainult gravitatsioonil töötava trumliga läbindamisel on

lõikamisega sügavamale läbindamine. 60 m sügavus on selle meetodi piiranguks [14].

5.14.3. Pneumaatiline kessoon läbindamine

Selle meetodi leiutas Triggeri nimeline mees. Läbi vett täis imbunud liivade või muda

läbindades kasutatakse suruõhku. See on modifikatsioon trummel protsessi läbindamisest kui

liikuvad liivad ja muda hoitakse minimaalselt kogunevana šahti põhjas ees. 2-3 m ülalpool

šahti põhja ringleb suruõhk. Eraldusmembraan on paigaldatud sellele tasandile, et moodustada

suruõhu kamber. Suruõhu rõhk hoitakse suurem kui kihist tuleva vee rõhk. Õhulukk on

paigaldatud membraani ülemisse ossa, et võimaldada tööliste ja materjali läbipääsu.

Kessoonkamber läbindatakse nagu tavalise trumli protsessi käigus gravitatsioonijõuga [14].

Meetodit on kasutatud idapoolsetes riikides nagu Venemaa ja on tavaliselt piiratud 30 m

sügavusega kuna suruõhk on piiratud 350 kPa suuruse rõhuga. Venemaal läbiviidud šahti

läbindamise kiirus selle meetodiga oli 20 m/kuus ning maksimaalselt 45 m/kuus [16 pt 17.4].

See meetod on kulukas. Suruõhukambris töötamine tekitab terviseriske. Meetodil on

piirangud ning vähe praktilisust [14].

5.15. Kessoonmeetodi kasutamine Maardus

Kessoonläbindamine oleks otstarbekas Maardu piirkonnas kasutada vettjuhtivates pudedates

liivakihtides suruõhukambriga. Ülemises puistangu ja kvaternaarisetete kihis on võimalik

läbindada kessoonmeetodiga, kuid meetod on antud juhul vähe praktiline. Ordoviitsium-



30/50

Kambriumi vesises liivakihis suruõhu kambriga läbindamine oleks variant kuna liivakihi

paksus keskmiselt 10 m [Joonis 3] jääb piiratud 30 m [Tabel 16] vahemikku tekitades

vajaduse vähemalt 1 atm suuruse rõhukambri kasutamise. Sügavamal Kambrium-Vendi

liivakihis tuleks suruõhukambris rakendada rõhku 0,8 – 1,3 MPa (7,5 – 13 atm), kuid see

ületab inimesele lubatud 0,4 MPa (3,5 atm) lubatud rõhu [Tabel 16].

Tabel 10 Vajalikud rõhud suruõhu kambris kessoon meetodiga läbindamisel

Kambrium-Ordoviitsiumi liiv

Kihi paksus 10 m

Vajalik rõhk kambris 1 atm

0.1 MPa

Kambrium-Vendi liiv

Kihi paksus 55 m

Rõhusamba kõrgus liivakihi laes 75 m

Vajalik rõhk kambris 7.5 atm

0.8 MPa

Rõhusamba kõrgus liivakihi põhjas 130 m

Vajalik rõhk kambris 13 atm

1.3 MPa

[Tehnoloogiad.xls Leht―Kessoon―]

5.16. Erimeetodid ajutise või püsiva veeisolatsiooniga

Veeisolatsiooni tegemiseks kasutatakse erinevate segude injekteerimist või külmutamist.

5.17. Tsemendiga injekteerimine

Selle šahti läbindamise erimeetodi puhul surutakse vedel tsemendipulp puuraukude kaudu

kihivahelistesse tühemelisusesse, et täita praod, õõnsused, lõhed ja poorid. Tsement tugevdab

vahesid ning lõpuks teeb ta need veele läbitungimatuks LISA 3 ja LISA 4.

Seda meetodit kasutatakse kui kivimid on püsivad, kuid lõhelised. Seda ei kasutata liikuva

liiva tüüpi tingimustes. Selle meetodi eeliseks on, et paljudes kohtades, kus kõrge

veetaluvusega aladel pumpamine tootlikkusega 2270 m3/h (10 000 gpm) ebaõnnestus, kuid

tsementeerimisega õnnestus. Tsement surutakse survega 0,5-27 MPa (80-4000 psi). Tehakse

järgnevad sammud:

1. Puurimine

2. Tsementeerimine

3. Läbindamine ja seina tegemine [14].

Puurimine

Kasutatakse pika puuraugu teemantpuurmasinaid. Puuraukude arv sõltub kivimite poorsusest:

kui kivim on poorne, siis puuritakse rohkem puurauke vastupöördunult (risti-rästi).

tehnoloogiad.xls



31/50

Puuraugud on puuritud LISA 3 ja LISA 4 näidatud viisil, kõik šahti augu äärealal. Esimene

aukude seeria algab kuivast ülalpool veetaset. Eelistatunult mõned puuraugud peaksid olema

radiaalselt või tangentsiaalselt kallutatud 1:10 või 1:15 tagamaks, et puuraugud haaraksid

lõhed terves pikkuses ning ala kus puuraugud lõpevad oleks eemal tegelikust kaevandamise

perimeetrist.

Esmalt puuritakse 5 m pikkused 70-80 mm läbimõõduga puuraugud ja seejärel sobitatakse see

seisva toruga. Seisev toru projekteeritakse 0.15-0.3 m puuraugust ülespoole, et puurimisel

sissetulev vesi sulgurklapiga kontrolli all hoida. Puurauk diameetriga 35-45 mm puuritakse

kuni ebatavalise vee juurdevooluni kuni 5 m-ni. Puurvardad tõmmatakse välja ning puurauku

surutakse vedel tsemendipulp kasutades elastset voolikut. Sama protseduuri korratakse iga

puurauguga.

Injekteerimine

Tsementeerimise tehnokompleks sisaldab: kõrge tootlikkusega topelt tampimispumbad,

tsemendi segamise tankid, torud ning teised seadmed kemikaalide silikaatsooda või

alumiinium sulfaadi lisamiseks kui eelsilikaat on adopteerunud Joonis 9.

Esialgu valatakse 2,5% tsemendipulpi, hiljem võib kogus 50%-ni tõusta sõltuvalt kihi

tingimustest ning veekogusest. Puuraugud on jaotatud kolme gruppi: A, B ja C. A puuraugud

on põhilõhede kinnipitseerimiseks. Puuraugud B on pealõhede- pragude jaoks. C puurauke

kasutatakse samuti kui B puurauke, kuid väiksemate tsemendi kogustega. Pulbi (tsemendi,

liiva ja vee segu) tiheduse valik sõltub puuraugu vee absorbeeruvusest.

Et vähendada absorbeeruvust ja vähendada töökulu, segatakse mõnikord pulbile savi

vahekorras 1:2 kuni 1:4. Tsementeerimine on mõttekas kui kontrollpuuraugud tõestavad, et

vee absorbeeruvus tsementeeritud kivimis on vähem kui 0,5 l/min.

Joonis 9 Tsemendiga injekteerimine [24]

Injekteerimine šahti põhjast kaldpuuraukudega on ebapraktilisem võrreldes maapinnalt

vertikaalsete puuraukudega injekteerimisega järgnevatel põhjustel:



32/50

Läbindamise edasiminek on katkestatud injekteerimise tõttu pikaks perioodiks ning

edasiminek väheneb

Protsess viiakse läbi madala tootlikkusega varustusega ning on vajalik kõrge täpsusega

meeskonda

Suur kogus käsitsi tööjõudu on vajalik

Kõrgendatud oht tööjõule kõrge survega injekteerimistöödes

Vertikaalse injekteerimisega on võimalik:

Garanteerida vee sissevoolu alanemine

Tagada šahti kiire läbindamise tingimused

Meeskond ei pea viibima läbindusees

Viia läbi operatsioon maapinnalt kasutades kõrge tootlikkusega injekteeimise varustust

[18]

Probleem tekib kui tsemendipulbi tsemendi osad ei suudeta suruda pooridesse [19].

Šahti põhjast mõõdetakse siibriga suletava puuraugu kaudu vajalikud parameetrid ning

arvutatakse välja sobiva koostisega pulbisegu ning antakse märku maapinnal segu

meeskonnale segu kokku segada. Mitme puuraugu samaaegsel injekteerimisel vajaliku rõhu

tagamiseks, kui pulbiseguri tootlikkus on vajalikust väiksem, on võimalik siibriga sulgeda

mõne haru sissevool. 10-15 minutit on kahe teineteisele järgneva pulbisegu kokkusegamise

vahe. Juhul kui tekib viivtus šahti põhjas, siis hiljemalt 2 minuti möödudes avatakse siibrid

ning lastakse pulbisegu šahtipõhja kogumiskaevu vältimaks injekteerimissüsteemi

ummistumist ning süsteem loputatakse veega [22]. Vahetult enne injekteerimist lisatakse

pulbile plastifikaatoreid.

Läbindamine ja seina tegemine

Pärast tsementeerimist kindla pikkusega kattekivimite lõik kaevandatakse välja. Lõhkamisel

ringi sügavus on piiratud 1,5 m-ni ja lõhkeainekogus lühikese puuraugu peale tuleb hoida

minimaalne.

Tsementeerimisel sõltuvalt läbindatavatest kivimitest, veehulgast ja lõhede suurusjärgust

valitakse toestuse tüüp kas betoontoestus või terastüübingud. Betoontoestus on odavam ning

laialdasemalt kasutatav.

5.18. Injekteerimine Maardus

Tsemendiga injekteerimine Maardus on otstarbekas kasutada kvaternaarisetete ja puistangute

ning vett sisaldavate liivakihtide läbindamisel. Tsemendiga injekteerimise kiirus on toodud

Tabel 11 ning injekteerimispuuraukude puurmasina parameetrid Tabel 12. Vahetult enne

injekteerimist lisatakse pulbile plastifikaatoreid tugevuse kiiremaks saavutamiseks.



33/50

Tabel 11 Läbindamise kiirus eelneva injekteerimisega

Injekteerimispuuraukude puurimine 2.3 m/h

Injekteerimine 1.7 m/h

Injekteerimise surve 1000.0 psi

Injekteerimise surve 6.9 MPa

Tugevuse saavutamine 72 h

Läbindamine 82 m/kuus

Toestamine 300 m/kuus

10m paksuse liivakihi injeteerimine

koos läbindamsiega 1.0 kuud

Kihi paksus 10 m

Injekteerimise, toestamise ja

läbindamise kiirus liivakihis 10 m/kuus

Tabel 12 Injekteerimispuuraukude puurmasina parameetrid [23]

Aeg terve ringi puurukude

puurimiseks 1 m kohta 0.4 h/m

Puurimise kiirus kõikide puur 2.3 m/h

Puuraugu läbimõõt 40 mm

Puuraugu maksimaalne sügavus 120 m

Puurmasina mootori võimsus 116 kW

Surve 20 kN

Pöörete arv maksimaalne 2200 p/min

Pöördejõud maksimaalne 250 Nm

[Tehnoloogiad.xls Leht―Injekteerimine―]

5.19. Külmutusprotsess

See meetod on sobiv suure veehulgaga kihtide ja liiva läbindamise puhul. See toimib isegi

kõige keerukamate mäendustingimuste korral. Protsessi käigus külmutatakse silindrikujuline

osa kivimitest ning keskelt läbindatakse šaht tavaliselt LISA 5.

Puuritakse ringikujuliselt puuraugud väljapoole vajaliku šahti ringjoont. Nendes puuraukudes

lastakse terastorudesse külmutuslahus ringlema. Lahus imeb endasse soojuse puuraugust ning

seejärel kivimid külmubad ning jääsein saavutab piisava paksuse. See tehislik jääsein takistab

vee sissevoolu šahti. Neli väljakujunenud sammu:

Puuraukude puurimine ja toestamine

Jääsammaste moodustamine ja säilitamine

Läbindamistööd

Jääseina sulatamine [14].

tehnoloogiad.xls



34/50

5.19.1. Puuraukude puurimine ja vooderdamine

150 mm läbimõõduga puuraugud puuritakse ümber šahti ümbermõõdu. Kõik puuraugu seinad

toestatakse terastorudega külgvaringu ennetamiseks.

5.19.2. Jääsammaste moodustamine ja säilitamine

Puuraukudesse paigaldatakse kaks kontsentrilist (ühise keskpunktiga) jäätamise toru. 150 mm

puuraugu korral välimine toru 125 mm ja sisemine 50 mm läbimõõduga. -20oC kraadi juures

külmutuslahus pumbatakse läbi sisemise toru. Seejärel tõuseb lahus üles mööda sisemise ja

välimise toru vahelist ala ning imeb kivimi kihtide soojuse endasse ja see kogutakse

külmutuslahuse paaki, läbi spiraalikujulise mähise, kus ammoniaak jahutussegu ringleb.

Ammoniaakgaas pumbatakse läbi kompressori veepaaki, mis võimaldab selle taas muuta

vedelasse faasi. Nii jätkub tsükkel.

Selle protsessi teostamiseks on maapinnal tehnokompleks, mis sisaldab:

Ammoniaagi kompressor

Pumbad külmutuslahuse ja vee ringluseks

Torustik vee, külmutuslahuse ja ammoniaagi ringluseks

Külmutuslahuse ringlus puuraukudes võib toimuda üheaegselt; jääseinad moodustuvad

aeglaselt ümber iga külmutava toru ning lõpuks ühinevad üksteisega moodustades jäätunud

silindri. Jääseina moodustamiseks vajalik aeg sõltub kihindi suurusest, sügavusest ja tüübist

ning antud ala kliimast, kus töid läbi viiakse. See võib kesta 2-6 kuud. Jääsilindri paksuse

arvutamiseks valemit pole, kuid arvestatakse varasemaid töid.

5.19.3. Läbindamine

Külmutatud kihi läbindamine toimub traditsiooniliselt, kuid kasutatakse madala

külmumistemperatuuriga lõhkeainet. Lõhkamine ei tohi kahjustada külmutuslahuse

terastorusid. Läbindamistsükli jooksul viiakse läbi ka šahti toestamine, paigaldatakse

terastüübingud üles ja allapoole veetaset. Betoonsein peatab lekke tüübingu taga.

5.19.4. Jääseina sulatamine

Kui külmutatud kivimid on lõplikult läbindatud, tuleb seinad üles sulatada. Selleks pannakse

terastorudesse jahutava külmutuslahuse asemel ringlema kuum lahus.

5.19.5. Šahti külmutamine

Kui šaht on täielikult veekihist isoleeritud, tuleb põhjas topistus külmutada, mis tähendab

torud koos südamikuga. Et vältida soovimatut südamiku külmutamise raiskamist, saab torud

isoleerida ülalpool topistustasandit. Erinevate/segamini kihtide korral saab torud isoleerida

tasandil, kus külmutamine pole vajalik.



35/50

Kaldšahte saab külmutada kallutatud tüübingute kasutamisel paralleelselt šahti teljega või

hoolikalt planeeritud vertikaaltüübingute võrguga. Kaldpuuraukude puurimine nõuab

erivarustust ning oskust vajaliku täpsuse saavutamiseks.

Kivimid tuleb hoida külmutatud seni kuni toestus, mis suudab nõutud koormusele vastu

pidada, on lõplikult paigaldatud. Igasugune avarii külmutuse tehnokompleksis põhjustab

sulamise alguse, üleujutuse ohtu ning varinguid.

Külmutatud kattekivimitest väljaspool olev veevool toimib kui soojendaja. Rusikreegel

külmutuslahuse ringlemiskiirus soolalahusel on vähem kui 2 m/päevas ja nitrogeenil 4..6

m/päevas [17].

5.20. Kattekivimite külmutamine Maardus

Külmutamise vajadus on mõlemas liivakivi kihis. Kuna enamus aega kulub külmutamisele,

siis on otstarbekas 55 m paksuses Kambrium-Vendi liivakihis kasutada vertikaalpuuraukude

kaudu külmutamist. Selleks laiendatakse šahti läbimõõt savikihi alumises osas nii, et

puurmasina tööorgan mahuks puurukude puurimiseks laiendatud osasse. Laiendus toestatakse

koheselt laiendamise ajal. Külmutamiseks kuluv aeg ning terve tsükli kiirus on toodud Tabel

13.

Tabel 13 Liivakihtide külmutamine

Seadme paigaldus ja

külmutuspuuraukude puurimine 7 päeva kuni Kihi paksusega, m 30

Seadme paigaldus ja

külmutuspuuraukude puurimine 14 päeva kuni Kihi paksusega, m 80

Külmutusprotsess 2 4 kuud Sügavusel kuni, m 250

Külmutusprotsess 9 10 kuud Sügavusel kuni, m 500

Külmutusjaama võimsus 330

kW

Külmutuslahuse temperatuur -35

C

Läbindamine külmunud

massiivis

50 m/kuus

Toestamine

300 m/kuus

Toestamine toimub

samaaegselt läbindamisega

Kogu tsükli aeg

2.4 kuud

Kihi paksus, m 10 Kiirus

4.1 m/kuus

Kogu tsükli aeg

5.6 kuud

Kihi paksus, m 55 Kiirus

9.9 m/kuus

[Tehnoloogiad.xls Leht―Külmutamisega―]

tehnoloogiad.xls



36/50

5.21. Šahti puurimine

Šahti puurimisel on kaks meetodit: suure ja väikse läbimõõduga puurimine, mida saab

kasutada ilma lõhkeaineteta šahti läbindamisel. Läbindamine on kaevandamise juures kõige

ohtlikum protsess läbides vett, õõnsusi või pehmeid kivimeid. Puurimise eeliseks šahti

läbindamisel on asjaolu, et meeskond ei pea sisenema ohtlikku tsooni. See meetod on ohutu ja

on majanduslikult tasuv tingimustes, kus traditsiooniline läbindamine ei ole rakendatav [14].

5.21.1. Šahti puurimine suure puurmasinaga

Keerdpuurimist kasutatakse laialdaselt gaasi ja õli puuraukudes. Seda tehnoloogiat

kasutatakse peamiselt veesoonte või õõnsustega profiilide läbindamiseks, mille korral

traditsiooniline läbindamine oleks majanduslikult ebapraktiline. Selle tehnoloogiaga

puuritakse 1,5 – 8m ja suurema läbimõõduga ja kuni 2000m sügavuseni puuraugud. Tavaliselt

saab nii ventilatsiooni ja avarii väljapääsu šahti läbindada, kuid erandkorras läbindatakse ka

peašahte sellisel viisil [14].

Joonis 10 Suure puuriga šahti puurimine [16]

Selle meetodiga kasutatakse raskes õlis puurseadet, millele on monteeritud puurvarras ja

puurotsik Joonis 10. Puurotsik on varustatud näritspuuridega, mille hambad lõikavad kivimi



37/50

laaste šahti põhjast. Puuride arv sõltub puuraugu suurusest. Stabilisaatoreid kasutatakse

kõrvalekallete kontrollimiseks. Suure läbimõõdu korral puuritakse aeglasemalt. Kobedates

kivimites on vajalik tuhandeid kilogramme kaaluks seadme peale, kuid rasketes tingimustes

rohkem kuni 15 tonni. Emulsioonpuurvedelik (veepõhine betoniitgeel) toestab šahti seinu,

jahutab puurseadet ning kõrvaldab puurpuru. Suure läbimõõduga šahti korral puurpuru ei ole

võimalik kõrvaldada tavaliselt, seepärast on kasutusel ümberpööratud ringlusega topeltseinaga

toru. Maapinnal eraldavad traatvõrksõelad puurpuru puurvedelikust, mida taastöödeldakse.

Tehnoloogia nõuab opereerimist maapinnalt, efektiivset toimetulekut pinnaveega, õõnestamist

ja pudedate tingimustega toimetulekut. Piiranguteks võivad olla kõrge kapitalikulu ning

raskused tugevamate kihtide läbindamisel [14].

Šahti puurimise tootlikkus sõltub:

Geoloogiast: kivimi tugevusest, kõvadusest, abrasiivsusest

Puurimisest: lõikepea tüüp, suurus, tihedus, pöördejõud

Eraldatud laastu eemaldamise süsteemist [16]

5.22. Suure läbimõõduga puurmasinaga puurimine Maardus

Suure läbimõõduga puuriga puurimise tootlikkused ning läbindamiskiirused kihtide kaupa on

toodud Tabel 14.

Suure läbimõõduga puuriga puurides oleks täidetud kogu eelnevalt läbindatud šahti osa veega.

Puurimisega samaaegselt ülalt lisatav toestus takistaks otsest segunemist Kambrium-Vendi

veehorisondi joogiveega, kuid kahtluse alla jääb piisav isoleeritus läbindusveest. Kiire

läbindusprotsess annab sellele tehnoloogiale eelise, kuid keskkonna seisukohalt vajaks

põhjalikumat tõestamist.



38/50

Tabel 14 Suure läbimõõduga puurmasinaga puurimise tootlikkus erinevates kihtides

Suure puurmasinaga läbindamine

erinevates kihtides

Liivakivis,

kvaternaarisetetes,

puistangus

Lubja-

kivis Savi

Graniidi

murenemis-

koorik

Puurimise teoreetiline kiirus,

jalga/tunnis 7.0 5.0

4.0


m/tunnis 2.1 1.5 2.6 1.2

Puurimise teoreetiline kiirus, m/kuus 1536 1097 1872 878

Puuri ajami võimsus, hp 900 2400

2000

Puuri ajami võimsus, kW 671 1790

1491

Lõikepea pöörlemiskiirus, p/min 6.7 3.9

5.0

Ühe pöördega edasiminek, m/p 0.005 0.006 0.005 0.004

Ühe pöördega edasiminek, mm/p 5.3 6.4 5.0 4.0

Surve, lb 1274000 2570000

2565000

Surve, kg 577886 1165752

1163484

Lõikepäid, tk 55 55 55 55

Surve ühele lõikepeale, kg 10507 21195

21154

Puurimise teoreetiline kiirus, m/h 2.1 1.5 2.6 1.2


m/päevas 51 37 62 29

Puurimise teoreetiline kiirus, m/kuus 1536 1097 1872 878

Puurimise tegelik kiirus, m/h 0.3 0.2 0.3 0.2

Puurimise tegelik kiirus, m/päevas 8.3 5.9 10.1 4.8

Puurimise tegelik kiirus, m/kuus 250 178 304 143

Keskmine kihi paksus kokku, m 80.0 15 80 6

Kihi läbindamiseks kuluv aeg, kuu 0.32 0.08 0.26 0.04

Seadme paigaldus, kuu 0.1

Toestamine, kuu 0.2

Hooldus, kuu 0.0

Kõikide kihtide puurimise aeg

kokku, kuu 0.71

Kokku läbindusaeg, kuu 0.97

Läbindamise kiirus, m/kuu 186

[Tehnoloogiad.xls Leht―Suure puurmasinaga―]

5.22.1. Šahti puurimine väikse puurmasinaga ja pilootpuurauguga

Šahti läbindamismasinad tulid kuuekümnendatel kasutusele, kuid pole laialdaselt levinud

kuna rasketes tingimustes läbindamisel tuleb kivimi kihti enne töödelda või tihendada.

Teiseks puuduseks on suuremahulise aherkivimi kõrvaldamine, mis pilootpuuraugu ja

alumisele tasandile juhtimise puudumisel on tüütu tegevus. Meeskond peab liikuma koos

varustusega.

tehnoloogiad.xls



39/50

Süsteem koosneb puurpingile monteeritud lõikerattast ning greiferist Joonis 11. Puurpink on

monteeritud šahti vertikaaltelje ümber pöörlevale struktuurile. Selle fikseerimiseks

kasutatakse šahti greifereid. Aherkivim tõstetakse punkrisse, mis tühjendatakse

läbindustoobritesse, mis tühjendatakse maapinnal. Karboniajastu kivimid on kõige sobivamad

läbindamismasinale. Suure veehulgaga kihid tuleb enne läbindamismasinaga puurimist

sulgeda tsemendiga injekteerimisega või külmutamisega.

Läbindusmasin sisaldab šahti toestuse paigaldamise varustust, lasernoolt ja mehaanilisi

suunakontrolli vahendeid, vee käsitlemis- ja ventilatsiooni süsteeme, lihtsustatud ligipääs

lõikepeade vahetuseks ja hoolduseks.

Joonis 11 Šahti väike puurmasin [28]

Šahti laiendamisega puurimise tehnoloogia uudsus seisneb pilootpuuraugu puurimises 1,2m

tulevase šahti keskelt Joonis 12. See pilootpuurauk annab teavet ettetulevate kihtide kohta ja

lihtsustab järgnevat laiendamist. Šahti läbindamisel pole vaja puurvarrast ning šahti

vertikaaltäpsus säilib. Ebastabiilse pinna ülalpool masina paigaldust saab toestada kasutades

seinatoestamise platvormi. Aherkivim kukub läbi pilootpuuraugu. See süsteem on tuntud kui

V-kujuline šahti puurimine (V-mole). See süsteem on Saksa ettevõtte Wirth poolt arendatud

ning kasutusel Euroopas [14]. See tehnoloogia eeldab juba vähemalt ühe šahti olemasolu,

millega on rajatud ligipääs tulevase šahti põhja tasandile.

Joonis 12 V-kujuline šahti puurmasin



40/50

5.23. Ohutus šahti läbindamisel

Šahti läbindamine on ohtlikumaid töid erinevate operatsioonide poolt põhjustatud karmi

töökeskkonna, kõrge mürataseme, kontrollitud äkilisuse ja gravitatsioonijõu tõttu.

Enam pole see probleemiks. On väljakujunenud spetsialistide koolkond ohutuse alal.

Tänapäeval on šahte valminud ilma surmajuhtumiteta. Õnnetusjuhtumite arv on tänapäeval

üldiselt võrreldav allmaakaevandamise tööstusega. See on iga meeskonnaliikme isikliku

valvsuse, kujutlusvõime, pingutuste ja koostöö tulemus. Põhilised ohutuse ettevaatusabinõud

šahti läbindamisel on:

Karm distsipliin, koostöö ja inimeste vastastikune kaitsmine

Standard protseduuride kasutamine, aruandluse koostamine, töövahetuste vaheline

võistlus

Läbindusjuhtide omavaheline koostöö, valvsus ja tähelepanelik reageerimine ohule

Seadmete põhjalik hooldus ja kontroll

Kohene õnnetuse lahendamine ning ennetavate abinõude kasutuselevõtt [14].

5.23.1. Testimine ja mõõtmine

Šaht on allmaakaevanduse „elujoon―. Toestuse kahjustamise tulemusena võib tekkida

külgekivimite liikumist, tõsiseid tootmiskadusid, seab ohutuse ohtu ning nõuab suuremahulisi

parandustöid. Paljudes riikides viiakse läbi juba testmõõtmisi massiivi liikumise,

betoontoestuse tõmbe- ja survepinged, palkide, teraskomplektide ja polttoestike

telgkoormused. Andmed kogutakse ning analüüsitakse.

Mõõtmistel kasutatakse :

Puuraugu multipositsioneerimise ekstensomeeter (MPBX) – massiivi deformatsiooni

mõõtmiseks

Surveandureid (PC) ja deformatsiooni mõõtur (SG) – toestuse tangentsiaalpinge mõõtmiseks

Lame kokkusurumiskoormuse andur (FCLC) – šahti toestiku raami koormuse mõõtmiseks.

Termistore – temperatuuri mõõtmiseks vahemikus 60-160 C [14].



41/50

6. TULEMUSED

Tuginedes maailmas läbiviidud praktilistele šahti läbindamise kogemuste analoogiale ning

Maardu graniidikaevanduse asukoha geoloogilistele, hüdrogeoloogilistele ja mäenduslikele

tingimustele, on tulemused järgnevad:

Läbindamise tehnoloogiliste operatsioonide võrdluse tulemused:

Kuna kattekivimites on esindatud liiva-, savi kui ka lubjakivid, siis šahti seinad tuleb toestada

masinate ja meeskonna kaitseks aga ka šahti seinte sissevarisemise vältimiseks. Külmutamise

korral liiva kihtides toestada armatuuriga betoonrõngastega, seest katta asfalt- või polümeer-

veekindla kattega, tihendatakse betooni segu või saviga. Vajadusel terastüübingud. Savi kihis

toestatakse betoonrõngastega.

Otstarbekas oleks läbindada traditsioonilise läbindamise meetodiga, vajadusel kasutada

puurlõhketöid ning erimeetodeid. Vältida tuleb Kambrium-Vendi veekompleksi rikkumist

ning sellest tulenevalt on välistatud alanduslehtri moodustamine.

Antud probleemi geoloogilis-geofüüsikaliste töödega lõplikult lahendada ei ole võimalik.

Lõpiliku vastuse sellele probleemile saab anda katsekaevandus.

Vaiadega seina toestamine šahti läbindamise algfaasis on kasutatav kvaternaarisetetes ja

puistangutes läbindamiseks. Lisaks on võimalik kasutada lubjakivi ja savikihi vahele jääva

liivakihi läbindamisel, kus on võimalik vaiad lüüa hermeetilise savikihi sisse. Vettjuhtiva kihi

paksus 10 m ja sügavus vastab maksimaalsetele lubatud väärtustele. Läbindamise kiirus on

piiratud kuni 10 m/kuus.

Kessoonläbindamine oleks otstarbekas Maardu piirkonnas kasutada vettjuhtivates pudedates

liivakihtides suruõhukambriga. Ülemises kvaternaarisetete kihis on võimalik läbindada

kessoon meetodiga, kuid meetod on antud juhul vähe praktiline. Ordoviitsium-Kambriumi

vesises liivakihis suruõhu kambriga läbindamine tekitab vajaduse vähemalt 1 atm suuruse

rõhukambri kasutamise. Sügavamal Kambrium-Vendi liivakihis tuleks suruõhukambris

rakendada rõhku vähemalt 0,8 – 1,3 MPa (7,5 – 13 atm), kuid see ületab inimesele lubatud

0,4 MPa (3,5 atm) lubatud rõhu piiri.

Tsemendiga injekteerimine Maardus on otstarbekas kasutada kvaternaarisetete ja puistangute

ning vett sisaldavate liivakihtide läbindamisel. Vahetult enne injekteerimist lisatakse pulbile

plastifikaatoreid tugevuse kiiremaks saavutamiseks.

Kui tsemendiga injekteerimise erimeetod ei õnnestu, tuleb rakendada kattekivimite

külmutamist. Kuna tsüklis kulub enamus aega külmutamisele, siis on otstarbekas 55 m

paksuses Kambrium-Vendi liivakihis kasutada vertikaalpuuraukude kaudu külmutamist.

Selleks laiendatakse šahti läbimõõt eelneva kihi alumises osas nii, et puurmasina tööorgan



42/50

mahuks puurukude puurimiseks laiendatud osasse. Laiendus toestatakse koheselt laiendamise

ajal. Külmutatud kihis läbindatakse traditsiooniliselt.

Suure läbimõõduga puuriga puurides oleks täidetud kogu eelnevalt läbindatud šahti osa veega.

Puurimisega samaaegselt ülalt lisatav toestus takistaks otsest segunemist Kambrium-Vendi

veehorisondi joogiveega, kuid kahtluse alla jääb piisav isoleeritus läbindusveest. Kiire

läbindusprotsess annab sellele tehnoloogiale eelise, kuid keskkonna seisukohalt vajaks

põhjalikumat tõestamist.

Alt üles puurmasinaga teise šahti puurimine pilootpuuraugu olemasolul antud tingimustes

pole võimalik kuna puudub toestamise võimalus, mis antud tingimustes on vajalik. Mõeldav

on alt üles puurimine eelnevalt külmutatud kivimites.

Võimalikud šahti läbindamise tehnoloogiad kihtide kaupa on toodud LISA 6

Erinevate meetoditega šahti läbindamise aeg on toodud LISA 7 [Tehnoloogiad.xls

Leht―KOOS―].

tehnoloogiad.xls

tehnoloogiad.xls



43/50

7. LÕPPSÕNA

Avaldan tänu juhendaja Ingo Valgmale tehnoloogiate ja tööprotsesside selgitamise ning

suunamise eest. Avaldan tänu ka konsultant Alo Adamsonile, kes juba pikemat aega ootab

šahti rajamise algust, infomaterjalide ning teadmiste jagamise eest. Samuti avaldan tänu

kõikidele kolleegidele, kes olid valmis vastama ootamatutele ja seoseta näivatele küsimustele.

Tunnustan ka kannatlikke tuttavaid, kes olid valmis oma ajagraafikuid ümber tegema ning ka

autojuhte.



44/50

8. KASUTATUD ALLIKAD

1. Eesti Geoloogiakeskus. 1992. Seletuskiri Maardu graniidimaardla varude

kinnitamiseks. Tallinn

2. Siitam, P. 2008 Maardu graniidikaevandus – unustatud vana uues kuues.

Mäekonverents 2. mai 2008, Tallinn

3. Maardu II graniidikaevanduse kaevandamise loa taotlus. OÜ J. Viru

Markšeideribüroo, 2007

4. Maardu II graniidikaevanduse mäetööde tehnilised lahendused. I köide. 2008 Töö nr

08/0339. OÜ Inseneribüroo Steiger. Tallinn

5. Pastarus J-R.,1996. Large Gavern Stability in the Maardu Granite Deposit. Theses of

Tallinn Technical University, Tallinn

6. Suuroja K. 1979. Graniidi uuringud Maardu uuringuväljas. Osa I Aruande tekst ja

tekstilisad. Geoloogia Ministeerium, Keila

7. Suuroja K. 1982. Graniidi eeluuring Maardu uuringuväljas

8. Väizene, V. 2009. Mäeettevõtte projekteerimise projekt. Graniidikaevanduse rajamine

Maardu graniidimaardlas (ID 908). Tallinn

9. Väizene, V. 2010. Mäendusanalüüsi ainetöö. Geoloogilise mudeli põhjal Maardu II

graniidikaevanduse sobivaima avamiskoha leidmine. ID 1040

10. Mäeinstituut. 2009. Maardu II graniidikaevanduse tehnilis-majandusliku eelhinnangu

koostamine

11. Kaisla, E. 1996. Soft rock tunneling alternatives for an Access tunnel to the Maardu

granite deposit. Tallinn

12. Maa-amet. 2009. Juhend Eesti geoloogiliseks digitaalkaardistamiseks mõõtkavas 1:

50 000 (versioon 2.1) Tartu

13. Maa-amet. Baaskaart nr 6343 Litsentsi nr: BK-86

14. Tatiya, R. R., 2005. Surface and Underground Excavations – Methods, Techniques

and Equipment.Balkema Publishers, London

15. Donald Louis Vieth, U.S. National Committee on Tunneling Technology, U.S.

National Committee for Rock Mechanics, National Research Council (U.S.).

Commission on Engineering and Technical Systems. 1987. Advances in Technology

for the Construction of Deep-Underground Facilities: report of a workshop, December

12-14, 1985.

16. Howard L. et al eds Hartman, Scott G. ed Britton, Jan M. ed Mutmansky. 1992.

Mining engineering-handbook.

17. Smoltczyk, U. 2003. Geotechnical Engineering Handbook: Procedures, Vol 2

18. Kipko, E.Ja.1984 International Journal of Mine Water. Vol 3(4) Experience in sealing

water bearing strata during deep shaft sinking, Spain. 55-62

19. Polozov, Ju. A. 1985. International Journal of Mine Water.Vol 4. Grouting of porous

aquifers during shaft sinking. Spain. 25-31

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22Donald+Louis+Vieth%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22U.S.+National+Committee+on+Tunneling+Technology%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22U.S.+National+Committee+for+Rock+Mechanics%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22U.S.+National+Committee+for+Rock+Mechanics%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22National+Research+Council+(U.S.).+Commission+on+Engineering+and+Technical+Systems%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.ee/books?q=+inauthor:%22National+Research+Council+(U.S.).+Commission+on+Engineering+and+Technical+Systems%22&hl=en&source=gbs_metadata_r&cad=5

http://books.google.com/books?q=+inauthor:%22Howard+L.+et+al+eds+Hartman%22

http://books.google.com/books?q=+inauthor:%22Scott+G.+ed+Britton%22

http://books.google.com/books?q=+inauthor:%22Jan+M.+ed+Mutmansky%22

http://books.google.com/books?q=+subject:%22Mining+engineering-handbook%22



45/50

20. Schultz, M. 2008. Tunnels and Tunneling International.Ground freezing – Principes,

applications and practices

21. Donovan Jacobs, J. 1968. Rapid Excavation—Problems and Progress, Tunnel and

Shaft Conference Proceedings. Tunnel and Shaft Systems: Today and Tomorrow

22. White, P. Grouting and shaft sinking through water-bearing ground. Multiurethanes

23. AtlasCopco. 2008. Mining Methods in Underground Mining. 3rd Edition.

24. Layne GeoConstruction

http://www.laynegeo.com/limitedmobilitygrouting_technical.html [28.03.2010]

25. Shaft Sinkers Ltd http://www.shaftsinkers.co.za/ [02.05.2010]

26. Deilmann-Haniel Shaft Sinking http://www.dh-shaftsinking.com/ [01.04.2010]

27. Deilmann-Haniel Mining Systems http://www.dh-ms.com [01.04.2010]

28. Herrenknecht http://www.herrenknecht.com/meta-navigation/home.html [01.04.2010]

29. Terex Corporation http://www.terex-cmt.com/ [29.05.2010]

http://www.laynegeo.com/limitedmobilitygrouting_technical.html

http://www.shaftsinkers.co.za/

http://www.dh-shaftsinking.com/

http://www.dh-ms.com/

http://www.herrenknecht.com/meta-navigation/home.html

http://www.terex-cmt.com/



46/50

9. LISAD

9.1. Lisa 7 Tudengitöö ülesanne ID 900

l�hte�lesanne.pdf



47/50

9.2. Lisa 8 OÜ Maardu Graniidikaevanduse ettepanek magistritöö teema kohta

TT�-magistrit��%20teema.pdf



48/50

Tabel 15 Pinnakatte ja murenemiskooriku geoloogiline kirjeldus [12]

Mudelik

ihi tähis

Maa-ameti

kihi tähis

Nähtusklass Definitsioon

Q Q Pinnakate aluspõhja

läbilõikel

Quaternary deposits on the

bedrock crosssection

Pinnakatte levik (e Kvaternaari setted)

läbilõikel.

Q2

(Ca1ts)

O2tl-kn Toila, Sillaoru, Pakri,

Loobu, Rokiškise ja Kandle

kihistu

Toila, Sillaoru, Pakri,

Loobu, Rokiškis and Kandle

formations

Alam- ja Kesk-Ordoviitsiumi ladestiku

Toila, Sillaoru, Pakri, Loobu, Rokiškise ja

Kandle kihistu glaukoniitlubjakivi,

ooidlubjakivi, lubjakivi, liivakas lubjakivi

ja lubiliivakivi.

O1tr-lt Türisalu, Varangu ja Leetse

kihistu

Türisalu, Varangu and

Leetse formations

Alam-Ordoviitsiumi ladestiku Türisalu,

Varangu ja Leetse kihistu

glaukoniitlubjakivi ja glaukoniitliivakivi,

diktüoneemakilt, aleuroliit ning savi.

E1(ts-

lk)

Ca3ül-O1kl Ülgase, Tsitre,

Kallavere kihistu

Ülgase, Tsitre,

Kallavere formations

Kambriumi ladestu Furongi ladestiku

Ülgase ja Tsitre kihistute ning Furongi ja

Alam-Ordoviitsiumi ladestike Kallavere

kihistu biodetriitne liivakivi, liivakivi,

aleuroliit, esinevad õhukesed savi- ja

argilliidi vahekihid.

Ca1ts Tiskre kihistu

Tiskre formation

Alam-Kambriumi ladestiku Tiskre kihistu

hele väga peene ja peeneteraline

polümineraalne liivakivi, rohekashallide

savikate vahekihtidega (Põhja-Eesti

struktuur-fatsiaalses vööndis);

polümineraalne väga peenteraline liivakivi

(Lääne-Eesti struktuur-fatsiaalses vööndis)

E1(ln-S) Ca1lk Lükati kihistu

Lükati formation

Alam-Kambriumi ladestiku Lükati kihistu

rohekashall aleuriitne savi ja aleuriitne

liivakivi (Põhja-Eesti struktuur-fatsiaalses

vööndis); rohekashall savi ja hall aleuroliit

(Lääne-Eesti struktuurfatsiaalses vööndis).

Ca1ln Lontova kihistu

Lontova formation

Alam-Kambriumi Lontova kihistu

rohekashall, violetne või kirju savi

aleuroliidi ja liivakivi vahekihtidega;

Kagu-Eesti vööndis esineb lasumis

murenemiskoorik.

PR2 V2kt-vr Kotlini ja Voronka kihistu

Kotlin and Voronka

formations

Ediacara ladestu (Vendi kompleksi) Kotlini

ja Voronka kihistu liivakivi, aleuroliit,

aleuriitne savi, savi.

V2gd Gdovi kihistu Gdov

formation

Ediacara ladestu (Vendi kompleksi) Gdovi

kihistu segateraline polü-mineraalne

liivakivi, kirju aleuroliit, savi.

murene

mis-

koorik

MP Mesoproterosoiliste

kivimite avamus

merepõhjas Meso-

proterozoic outcrop on sea

bottom

Mesoproterosoiliste tardkivimite avamus

akvatooriumis.


Mäeintituut Vivika Väizene 49/50

Tabel 16 Šahti läbindamise erimeetodite võrdlus

Meetod Kivimi tüüp

Vettjuhtiva

kihi paksus, m Vee sissevool Sügavus, m

Ligikaudne

edasiminek,

m/kuus Märkused

1 Vai sein Vesiliivad, veega küllastunud

kivideta pinnased 2..6 Limiteeritud 6…15 2…5 Nõuab hermeetilise savikihi olemasolu,

kuhu vaiad lüüakse, et lukustada vesi

ülalpool veega küllastunud kihte.

a) puidust

b) terasvaiadest 6…10

Kuni 30 6…10

2 Puuritud või vai betoonsein Vesiliivad, pude materjal (liiv,

kruus), veega (ka kividega)

küllastunud savi

10…20 Igasugune 25…30 8…10 Betoonist vaiseina kasutatakse šahti

tõstetorni vundamendis

3

Kessoonmeetod

Ühtsetes liikuvates kivimites

või pudedates kivimites

(liivkruusas), savid ilma kaljuse

kivimi või rahnude

intrusioonideta

10…15 Limiteerimata

Kuni 30,

erijuhtudel 10…20

Vajab lauget kihti või väikest kallet. 2-3m

paksune savikiht allpool veega

küllastunud ala a) vee pumpamiseta

liikuvates kivimites

Kuni 0,3

m3/min

rohkem kui

kasutatakse

vibraatoreid ja

surveõhku b) pideva pumpamisega

nõrkades ja pudedates veega

küllastunud kivimites

4 Kessoonmeetod suruõhuga Pude või mittesidus vettkandev

kiht

8…30 Mõõdukas Kuni 40 20…30 Maksimaalne õhurõhk ee kambris 3…3,5

atm

5 Depressioon pinnavee

tasemes

Kesk- ja jämedateraline pinnas

ja kruus filtratsiooni-

koefitsiendiga 10-100m/päevas.

20…30 Suur 100…150 15…20 Mitte kasutada savikivimis, vesiliivades ja

vahelduvates läbilaskvates ja

mitteläbilaskvates kivimites

6 Keemiline injekteerimine Liivad savi sisaldusega vähem

kui 10-15%. Filtratsiooni

koefitsient 2-80m/päevas.

Vähene Mõõdukas Limiteerimata Tavaliselt kasutatakse kui

lisasekkumisega meetodit

7 Tsemendiga injekteerimine Püsivad kivimid veega,

lõhedega (liivakivimid, muda,

lubjakivi) ja jämedateraline liiv

ja kruus

Limiteerimata Keskmine ja

suur, kuni

10m3/min

Igasugune 10-15, heades

tingimustes

20-30

Mitte soovitatav liikuvates kivimites või

vesiliivades, vee kiirus suurem kui 80

m/päevas,või õõnsuste ja suurte tühimike

olemasolul

8 Saviga injekteerimine Veega küllastunud kivimid

suurte lõhede ja tühimikega

Limiteerimata Limiteerimata Limiteerimata 10...15 Kasutatakse agressiivse vee olemasolul.

Tavaliselt kasutatakse koos tsemendiga

krohvimisel.

9 Bituumeniga katmine Püsivad kivimid suurte lõhede

ja tühimikega, ka kruusad

20...30 Keskmine ja

suur

Kuni 40 Kasutatakse abimeetodina kohal

tihendamiseks kõrge voolukiirustega

kivimites ja agressiivses vees.

10 Massiivi külmutamine Kõigis veega küllastunud

kivimitüüpides

10...1000 Limiteerimata Kuni 1000 Erinevused

sõltuvalt

sügavusest,

läbindamine

külmutatud

kivimis kuni

50m

Kõige usaldusväärsem meetod, kuigi

kulukas ja aega nõudev kuna kallid ja

aeganõudvad ettevalmistustööd

(külmutuspuuraukude puurimine).

11 Šahti puurimine Nõrkades, veega küllastunud

kihtides

Mõned

tuhanded

Limiteerimata Kuni 600 Püsivate kivimite paksus ei tohi ületada

10% veega küllastunud kihi

kogupaksusest



50/50

9.3. Lisa 1 – Maardu graniidikaevanduse mäeeraldise plaan ja puuraukude asukohad

[Asukohaskeem.wor]

9.4. Lisa 2 – Traditsioonilise läbindamise tsükkel puurlõhketööde, laadimise ja

toestamisega

[Traditsioonline läbindamine.dwg]

9.5. Lisa 3 - Ee pass. Vertikaalsete tsementeerimispuuraukude asetus Leht1 Leht2

[Vertikaalsed tsementeerimispuuraugus.dwg]

9.6. Lisa 4 - Ee pass. Šahti põhjast puuritud tsementeerimispuuraukude asetus Leht1

Leht2

[Šahti põhjast puuritud tsementeerimispuuraugud.dwg]

9.7. Lisa 5 - Ee pass. Pinnase külmutamine šahti läbindamisel Leht1 Leht2

[Külmutamine.dwg]

9.8. Lisa 6 – Võimalikud püstšahti läbindamise erimeetodid kattekivimite lõikes

[Tehnoloogiad.dwg]

9.9. Lisa 7 – Erinevate meetoditega šahti läbindamise aeg

[Aeg.dwg]

MapInfo/Asukohaskeem/AsukohaskeemWOR.pdf

MapInfo/Asukohaskeem/Asukohaskeem.WOR

Joonised%20AutoCAD/Traditsiooniline%20l�bindamine.pdf

Joonised%20AutoCAD/Traditsiooniline%20l�bindamine.pdf

Joonised%20AutoCAD/Traditsiooniline%20l�bindamine.dwg

Joonised%20AutoCAD/Lisa3_1.pdf


Joonised%20AutoCAD/Vertikaalsed%20tsementeerimisaugud2.dwg



Joonised%20AutoCAD/Sahti%20p�hjast%20tsementeerimisaugud2.dwg



Joonised%20AutoCAD/K�lmutamine2.dwg

Joonised%20AutoCAD/Lisa6.pdf

Joonised%20AutoCAD/Tehnoloogiad2.dwg

Joonised%20AutoCAD/Lisa7.pdf

Joonised%20AutoCAD/Aeg.dwg

Documents

Maardu graniidikaevanduse püstšahti läbindamise · PDF fileKvaternaar ..... 13 3.2. HÜDROGEOLOOGILINE KIRJELDUS