7. vesi allmaarajatistes - ttu.eekiviõli põlevkivikaevanduse püstšahti ja kaevanduse hoovi...

KAEVANDAMINE JA VESI

TTÜ MÄEINSTITUUT 56

7. VESI ALLMAARAJATISTES

Margit Kolats, Ingo Valgma TTÜ Mäeinstituut

Sissejuhatus Allmaarajatised on allmaaehitised või allmaakaeveõõned, mis on rajatud e. läbindatud maapõue ning mida katab looduslik kattekivim [1, 8]. Allmaarajatisteks loetakse näiteks tunnelid, punkrid, kaevud ja teised kaevanduste kaeveõõned nagu šaht, šurf, stoll, kamber jt [9]. Eestisse on rajatud Võrumaal kaks Piusa liivakaevandust, Tartumaal Aruküla liivakaevandus, Harjumaal Maardu ja Ülgase fosforiidikaevandused, Ida- ja Lääne Virumaal on 14 põlevkivikaevandust (Kukruse, Kohtla, Käva, Käva 2, Sompa, Ahtme, Tammiku, Estonia, Viru, Ubja, Ojamaa, Kaevandus nr.2, Kaevandus nr.4), Ida-Virumaal Sillamäel on kaks uraanikaevandust. Laskemoonaladusid, punkreid ja tunneleid on rajatud üle Eesti, kuid rohkem asub neid mereäärsetel aladel seoses sõjategevusega 1900. aastate alguses (Joonis 7-1).

Joonis 7-1 Allmaarajatised Eestis See, et vesi allmaarajatistesse ja looduslikesse koobastesse koguneb, on loomulik ja erinevalt allmaarajatistest ongi enamus koopaid vee voolamise tagajärjel tekkinud. Samas on enamuse allmaarajatiste puhul siiski oluline, et need oleksid kuivad. Vaid mõnel juhul (näiteks allmaahüdroelektrijaama, kanalisatsioonikollektorite jms) on vaja, et allmaarajatises oleks vesi, kuid sedagi ajutiselt, hooldustöödeks tuleb vesi eemaldada. Enamus Eesti allmaarajatisi ei ole enam kasutuses ja uusi ei ole veel rajatud. Seega saab rääkida enamuses hüljatud või suletud rajatiste olukorrast. Samuti on kaevandustega

3.

Tuleb toonitada, et maa-alune rajatis ja kaeveõõs ei ole sama mis allmaarajatis. Maa- ja tee-alusel kaeveõõnel on tehislagi ja tihti ka tehisseinad ja põrand. Nii kujuneb maa-alustes kaeveõõntes tihti erinev olukord ja seda käesolev artikkel ei kirjelda (Joonis 7-2).

3 Kaevandus on tehnilises mäenduskeeles allmaakaevandus. Tehnilises mõttes on maa peal

paiknev kaevandamiskoht karjäär.



Joonis 7-2 Maardu maa-alune (tee-alune) tunnel, mis on vett poolenisti täis olnud selle ehitamise alustamisest alates

Ühest küljest on vee paiknemine allmaakaeveõõntes hea, kuna see takistab sinna sisenemist ja hoiab ära inimeste minemise ohtlikku, varisevasse ruumi. Kuna Eestis on tegemist lauskmaa ja kihtmaardlatega, siis ei ole meil korrustega, e. sügavustesse suunduvaid allmaakäike ja Sanctumi filmiga analoogseid olukordi ei teki (Joonis 7-3).

Joonis 7-3 Vesi koobastes [11] Kaitserajatised Suur osa Eestisse rajatud kaitserajatisi jäi lõpuni tegemata ning need jäeti maha või hävitati. 20. sajandi alguses haaras poliitilisest pingetest vaevatud Euroopat enneolematu võidurelvastumise laine. Kõikjal ehitati sõjatehaseid, sadamaid, teid ja kindlusehitisi. Esimese Maailmasõja eel ja ajal rajati Vene tsaariimpeeriumi poolt hiiglaslik mere- ja rannakaitsesüsteem, mis paiknes Soome lahe mõlemal kaldal. Esialgne projekt nägi ette kaevata tunnellaod, kas Lasnamäe paekaldasse Kadrioru ja Varsaallika vahele, Nõmmele Mustamäe järsakusse või Viimsi pealava alla. Esimesed neli proovitunnelit pikkusega 30 m raiuti Lasnamäe paekaldasse praeguse Purde tee tõusu ja Maarjamäe vahel. Mingil põhjusel seal tööd ei jätkunud ja seiskusid. Pärast prooviladude rajamist alustati kesklaotunneleid rajama paekaldasse Kadaka küla ja Tabasalu vahele. Umbes 10-meetrise paekihi alla lõhati U-kujulised tunnelid kõrgusega 7 m, põrandalaiusega 9 m ja pikkusega 200 m (Joonis 7-4). Tunneli väljapääsud on teineteisest 50 m kaugusel. Igas tunnelis pidi olema kaks kõrvuti vagonetiteed. Lamedat gooti võlvi meenutavate lagede-seinte 0,9 m. paksust kivivooderdist pidi niisketest kihtidest eraldama plekkisolatsioon. Kivivooderdis pidi kaetama betoonkihiga. Transpordiks rajati eraldi raudteeharu, mis Rahumäe kalmistu lähistel ühines sõjasadama suunas kulgeva kindlusraudteeliiniga. Tunneliehituse projektis oli ette nähtud 33-39 U-tunnelit, aga rajati ainult 6 tunnelit. 1916. a. alustati klindiesise puhastamist eemaldades puud-põõsad ja varisenud paas. Põhilised ehitustööd algasid 1917. a. varakevadel. Tunnelid tähistati numbritega loetuna Kadaka tee poolt. 1917 aasta keskel jäeti töö objektil pooleli raha puuduse tõttu. Tunnelitel 1-3 oli vooderdis seintel-lagedel enam-vähem olemas, ent põrandad olid viimistlemata. Tunnelis 4 oli tehtud ainult toortööd, vooderdamiseni polnud jõutud. Tunnelid 5 ja 6 seisid algjärgus ehk polnud lõhatud kogu sügavuses. Pärast teist maailmasõda ehitati kahele tunnelile 1 ja 2 ette betoonist kaarjate külgkoridoridega tuumavarjendi sissepääsehitised [3, 6].



Joonis 7-4 Maailmasõja-aegse Peeter Suure Merekindluste maapoolsete kindlustuste joonised (Arhivaal ERA.642.1.336)

Tänapäeval on tunnelite ümbrus tugevalt võsastunud ja prahti täis. Tunnelite sissepääsude ees on varemetes paekivist laotud abi- ja laohooned. Hoonete ümber on nendega samakõrgused vallid. Tunnelite sissepääsude ees on tiikide rida, milles on rohekas reostunud vesi (Joonis 7-10). Tunnel 1 mõlemal suudmel on hästi säilinud betoonist kaarjate külgkoridoridega varjendid. Tunneli põrandas on näha keskel raudteerööpa süvendeid. Tunnelis pole vett. Tunneli suudmete ümber on astang varisenud. Tunnel 2 esimene suue on viimistlemata ja on näha laotud võlvi, millest on juba mõned kiviplokid välja poole surutud. Põrand, seinad ja lagi on viimistlemata. Tunneli põrandat katab enamus aega vesi (Joonis 7-9). Umbes 100 m suudmest on toimunud varing ning edasiminek on takistatud. Tunnel 2 teine suue on kinni varisenud. Tunnel 3 mõlemal suudmel on hästi säilinud betoonist kaarjate külgkoridoridega varjendid. Tunnelis pole vett. Tunnel 4 mõlema suudme esised on varisenud ja tunnelisse on tekkinud neli maa peale ulatuvat varinguauku. Tunnelis pole vett. Kui eelnevate tunnelite kattekivimite paksus oli 10-15 m, siis selle tunneli suudmete juures on see ainult 3-5 m. Tunneli 5 mõlemad suudmed on varisenud. Kattekivimite paksus on 6-10 m paksune. Tunnelis pole vett. Tunnelit 6 kumbagi suuet pole enam näha, need on arvatavasti kinni varisenud. Tunnelite uurimiseks mõõdistati Mäeinstituudi uuringute raames, digitaliseeriti ja modelleeriti tunneleid ja varinguid nii makettide kui digitaalmudelitena (Joonis 7-5).



Joonis 7-5 Astangu U-tunneli makett

Vesi Allmaarajatistes kogunev vesi on kas pinna-, pinnase- või põhjavesi. Põhjavesi tungib nendesse allmaarajatistesse, mis ulatuvad allapoole põhjavee taset. Pinnasevesi liigub allmaarajatistesse kas avade, lõhede või vettjuhtiva kivimi kaudu. Enamuses ligipääsetavatest kaeveõõntest on olmejäätmed või ka rajatise sisemusest, toestusest või konstruktsioonist pärinev materjal. Kuna paljuski vesi seisab, siis on see seetõttu reostunud. Vesi on veidi happeline ja roiskunud. Samas on vee temperatuur allmaakaeveõõnele ja maapõuele kohaselt vaid 5-8 C° ja seega ei ole hapendumise protsess aktiivne. On ka mitmeid kohti, kus vesi on läbipaistev, puhas ja lubjakivi sees kas neutraalne või nõrgalt aluseline. Kohtades, kus põhjavee või pinnavee tase paikneb allpool rajatise põhja, sõltub vee kogunemine õõnde ka drenaažist e. vee ärajuhtimisvõimalusest. Nii on näha, et 1930. aastal oli Astangu betoontunnelis vesi. (Joonis 7-6) Praegu, pärast Nõukogude armee tegutsemist selles rajatises ja vee ärajuhtimissüsteemi rajamist ei ole seal vett. Kaeveõõs on olnud viimased aastakümned praktiliselt kuiv ja püsiv (Joonis 7-7, Joonis 7-8).



Joonis 7-6 1930. aastatel oli Astangu betoontunnelis vesi [63]

Joonis 7-7 Kuiv betoontunnel 2011. aastal



Joonis 7-8 Kuiv betoontunnel 2011. aastal

Joonis 7-9 Astangu lubjakivivõlviga vesine tunnel



Joonis 7-10 Klindiesiste kanalite vesi

Humala allmaarajatiste süsteem rajati 20. sajandi algul ning neid oli ilmselt kaks ehk süsteemid 1 ja 3 olid siis ühendatud ja süsteem 2 oli eraldi. Käikude kinniajamise tõttu on hiljemalt 1960ndate algusest peale olnud Humalas kolm süsteemi ehk 1 ja 3 pole ühenduses seega on teada Humalas kolm suurt allmaakäikude süsteemi. Süsteemid on tähistatud numbritega 1, 2 ja 3, iga süsteem koosneb pikast tunnelist. 1 tunnel on pikkusega 340m, 2 tunnelit on pikkusega 660m ja kolmas tunnel on pikkusega 340m ning iga tunneli alguses on betoonist varjendid mille pikkuseks on 80m. Varjendis on ruumide laius ja kõrgus vahemikus 3-4m. Lisaks kolmele süsteemile on Humalas üks väiksem eraldi asuv betoonvarjend pikkusega 12 m. Maa-aluste käikude kogupikkus Humalas on ca 1340 m, millest 630m käike on läbitavad. Käikudes on vesi ja veetud prügi [4]. Kolmanda tunneli juures oleva varjendi ümbrusesse on toodud prügi. Tunnelis on näha paaris kohas vees vedelevat prügi kuigi vesi on selge ja puhas (Joonis 7-11, Joonis 7-12).



Joonis 7-11 Humala kolmanda tunneli varjendi ümbrus

Joonis 7-12 Vesi Humala kolmandas tunnelis



Joonis 7-13 Vesi Vääna-Posti käigus Kaevandused Käesoleva artikli kontekstis on kaevanduste kaeveõõned samasugused allmaarajatised nagu kirjeldatud kaitserajatisedki. Vesi siseneb, voolab ja väljub samuti ja samasugused on ka probleemid. Peamine erinevus on siiski see, et allmaarajatis on rajatud mingiks pikemaajaliseks otstarbeks ja/või inimeste viibimiseks seal. Seetõttu on allmaarajatis püütud rajada kuivale kõrgusele ilma vajaduseta sundveekõrvalduseks. Kaevanduse kaevõõs on rajatud siiski maavara sisse, maavara väljamiseks ja vaid ajutiseks kasutamiseks. Nii on see koristuskaeveõõntega. Magistraal-, teenindus-, tuulutus-, veekõrvaldus-, pääste- jm kaeveõõned on rajatud siiski ka väljapoole maavara lasukohta ja on suure tõenäosusega alles siiani ja ligipääsetavad inimestele. Näitena võib tuua mitmeid artikli alguses loetletud kaevandusi. Nii näiteks voolab Maardu fosforiidikaevanduse strekist mudavett tranšeesse ja madala veetaseme korral on sinna kaeveõõnde võimalik siseneda, mis on äärmiselt varisemis- ja uppumisohtlik (Joonis 7-14, Joonis 7-15).

Joonis 7-14 Maardu fosforiidikarjääri tranšeed kuhu vesi siseneb kaevanduse strekist



Joonis 7-15 Maardu fosforiidikaevanduse streki suue Piusa kaevanduste käigustik on veelgi parem näide varisemisohu tõttu, kuigi sealgi, kuivas kohas pääseb vihma ja pinnavesi kambriteni ja õõnestab tervikuid. Vesi on olulisim Piusa kaevanduste käikude ohtlikkuse põhjustaja, kuigi käigud on sisuliselt kuivad (Joonis 7-16, Joonis 7-17).



Joonis 7-16 Muuseumikoopana kasutatavas Piusa klaasiliivakaevanduses voolav vihmavesi

Joonis 7-17 Piusa liivakaevanduse vee, jää, tuule ja mäerõhu koosmõjul õgvendatud tervikud Põlevkivikaevanduste olukord sarnaneb osaliselt eelnimetatutega, osaliselt on aga erinev, kuna käigud paiknevad allpool põhjavee taset ja on mittetöötavates kaevandustes täidetud veega. Põhjapoolsed, e. kõrgemal lasuvat põlevkivi kaevandanud kaevandused on kuivad, e. sinna ei ulatu põhjavesi, vaid kohati pinna- ja pinnasevesi. Kuna sel juhul on käigud maapinna lähedal, siis jõuab mõnda kohta ka külmumis- ja sulamistsükkel, mis lõhub nii lae-, kui tervikute kivimit. Kukruse



kaevanduse strekkide põhjas on veekihi paksus 0 kuni 10 cm, mis on pärit sademetest (Joonis 7-18). Vesi on põlevkivimudane ja kaeveõõne laest tilgub vett [10].

Joonis 7-18 Kukruse põlevkivikaevanduse põhjapoolne kaeveõõs Kaevanduste veekõrvaldusstollid töötavad kogu maailmas dreenidena. Nii ka meil Ubja kaevanduses, kogudes läbi õhukese kattekivimi sademevett, põhjavett ja reovett, juhtides selle väljavoolustolli kaudu vooluveekogusse. Sellise vee sulfaatsus on suhteliselt kõrge (Joonis 7-19).



Joonis 7-19 Vee väljavool Ubja põlevkivikaevanduse veekõrvaldusstollist Kiviõli põlevkivikaevanduse püstšahti ja kaevanduse hoovi kaeveõõntes on üks tüüpilistest juhtumitest, kus vesi koguneb betoneeritud kaeveõõne põhja (Joonis 7-20). Selle taga aga jätkub sügavuse suunas kuiv šaht. Selline olukord on mitmetes korruselistes kaevandustes ja rajatistes.

Joonis 7-20 Kiviõli põlevkivikaevanduse šahtiõu

Vesi mõjub kahjustavalt nii looduslikule kivile, tehiskivile kui ka ehitiste sideainetele muutes neid nõrgemaks. Vees sisalduvad lisaaineid nagu süsinikdioksiid, vääveldioksiid, väävelhapped ja



lahustunud soolad, võivad aeglaselt lahustada sideainet, mis annab võimaluse ka teistel kahjustustetekitajatel pinda mõjutada. Lisaks veele mõjutab ehitiste olukorda temperatuuri muutumine. Kivimid koosnevad erinevatest mineraalsetest ainetest, mis temperatuurimuutuste tõttu paisuvad ja tõmbuvad kokku erinevalt. Paisumine ja kokkutõmbumine tekitab materjalis pingeid, mille tagajärjel tekivad mikropraod. Mikropragudesse koguneb vesi, mis jäätudes suurendab oma mahtu [2]. Üle Eesti on rajatud allmaarajatisi, milles on vesi sees, kuna need on rajatud allapoole põhjavee taset või maapinna lähedale, kus jookseb kaeveõõntesse sisse pinnavesi. Enamus allmaarajatistest on ohtlikud ja reostunud. Artikkel on seotud uuringutega “Säästliku kaevandamise tingimused”, GRANT7499 -mi.ttu.ee/ETF7499 ning „Täitmine ja jääkide (jäätmete) haldamine Eesti põlevkivitööstuses“, GRANT8123 - mi.ttu.ee/ETF8123. Viited

1. Reinsalu, E. (2011). Maapõuetühjuse arukas kasutamine. In XIX aprillikonverentsi „Eesti mere- ja maapõu ning nende arukas kasutamine. (Toim) Suuroja, K. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2011

2. TT Tarmatrade - http://www.tarmatrade.ee/tooted.php?cat=24 – 20.03.2011

3. Valgma, I.; Karu, V.; Reinsalu, E.; Anepaio, A.; Robam, K.; Väizene. V.; Kolats, M. (2010). Peeter Suure Merekindluse laskemoonalaod teadus- ja õppekeskuse muuseumi projekti ettevalmistamine. Mäeinstituut.

4. Masing, M.; Lutsar, L. 2008. Nahkhiirte talvituspaikade inventuur Humalas veebruaris 2008. Sicista Arenduskeskus. Tartu. 1. osa (tekst ja joonised 1-14): 21 lk. (Masing-Lutsar2008-0320-Humala1.pdf)

5. Reinsalu E., Piusa muuseumikoobastiku vaatlus 22.02.2011. Mäeinstituut

6. Gustavson. H. 1993. Merekindlused Eestis 1913-1940. Tallinn „Olion“

7. Heinsalu. Ü. 1987. Eesti NSV koopad. Tallinna „Valgus“

8. Mäeõpik - http://mi.ttu.ee/opik/ - 20.03.2011. Mäeinstituut

9. Maa-aluse maailma saladused - http://mi.ttu.ee/all - 20.03.2011. Mäeinstituut

10. Kolats, M., Valgma, I. 2010. Täitmatu kaevandus. Aprillikonverentsi teesid. (Toim) Suuroja, K. Tallinn: Eesti Geoloogiakeskus, 2010

11. Sanctum. Mängufilm. (2011). Austraalia

7. vesi allmaarajatistes - ttu.eekiviõli põlevkivikaevanduse püstšahti ja kaevanduse hoovi...

Documents