Puur- ja lõhketööde tehniliste parameetrite juhtimise võimaluste analüüs põlevkivi allmaakaevandamisel Estonia kaevanduse tingimustel [Bakalaureusetöö. Juhendaja: T. Tomberg]

Lõputöö teema keskendus Estonia kaevandusele, kus eesmärgiks oli uurida puur-lõhketööde parameetrite juhtimise ja optimiseerimise võimalusi põlevkivi allmaakaevandamisel. Teema on tingitud sellest, et hetkel Estonia kaevanduses kasutatakse lõhkamiseks 4 m lõhkeauke, mille tõttu on tervikutes pragunenud tsooni paksus, lõhkeaine erikulu ja kogukulu ning vibratsioonide mõju suur. Suhtlesin Eesti Energia kontaktisikuga, kes saatis mulle Estonia kaevaduses kasutuses olnud lõhketööde passi, kust sain algandmed. Edasine andmete töötlus toimus kasutades Microsoft Excelit, kus algandmete töötlemiseks kasutasin kahte erinevat meetodit:

I. Enno Reinsalu „Puur- ja lõhktööd“ oli välja toodud eraldi kohandatud valemid Eesti põlevkivi tingimustes lõhkamiseks;
II. М. Ф. Друкованый raamatus „Справочник по буровзрывным работам“ olid valemid toodud üldiselt kaevandustes lõhkamise kohta.

Nende arvutusvalemitega leidsin optimaalsema meetodi, kuidas Estonia kaevanduses peaks lõhkamine toimuma. Analüüsisin kuut lõhkeaukude sügavuse varianti – 1,5 m, 2 m, 2,5 m, 3 m, 3,5 m ja 4 m. Optimaalse tulemuse välja selgitamiseks kasutasin ee edasinihet, lõhkeaine erikulu ja kogu kulu, tervikutes pragunenud tsooni paksust ja maht ning puurtööde erimahtu ja kogu mahtu. Neid arvesse võttes leidsin, et optimaalsem variant on kui lõhkamiseks kasutada 2,5 m sügavusi lõhkauke. Optimaalsem arvutusmeetod on II meetodi, sest siis on optimaalne lõhkeaine erikulu – 0,70 kg/m³, kogu kulu ee lõhkamiseks – 32 kg, tervikutes pragunenud tsooni paksus – 0,22 m, kogu pragunenud tsooni paksus ühes tervikus – 24,6 m3, puurtööde maht – 55,1 m ja erimaht – 1,2 m/m3.

Üks osa tööst oli leida võimalusi tehnoloogilise põlevkivi saagise suurendamiseks. Tehnoloogilise põlevkivi osakaalu saab tõsta puur-lõhketöödega põlevkivi raimamisel kui lõhata väiksemate laengutega kui seda praegu tehakse. Laengute paigutamisel oleks tehnoloogilise põlevkivi saagise suurendamiseks otstarbekam jäta E, C ja B kihti vähem laenguid. Nendes kihtides on kõige paksemad põlevkivi kihid, kust saab kõige paremat tehnoloogilist põlevkivi.
Lisaks tuli bakalaureusetöös tähelepanu pöörata ka kaevandamise selektiivsusele ning viia läbi majandusanalüüs. Puur-lõhketöödega selektiivselt kaevandada ei saa, sest maavara väljatakse kogu kihindi ulatuses ehk lõhketöödega purustatakse põlevkivi ja ka lubjakivi vahekihid. Majandusanalüüsi koostamisel arvestasin, et 1 m puurimiseks kulub 6 minutit, 1 t põlevkivi maksab 20 eurot ning 1 kilo lõhkeainet maksab 2 eurot. Majandusanaüüsist tuli välja, et optimaalsemad tulemused tulid siis, kui lõhata 2,5 m lõhkeaukudega ning arvutusmeetodiks kasutada vene akadeemiku М. Ф. Друкованый välja töötatud süsteemi üldiseks kaevandustes lõhkamiseks. Puurtööde mahu juures 55,1 m kulub ee puurimiseks aega 5,5 h, ühe terviku rahaline kadu on 887 eurot ning ee lõhkamiseks kuluva lõhkeaine koguse 32 kg rahaline kulu on 64 eurot.

Kõik minu tehtud arvutused on teoreetilised ning enne tulemuste kasutamist põlevkivi kaevandamisel Estonia kaevanduses tuleks kindlasti sooritada proovilõhkamised. Proovilõhkamised näitavad, kas arvutused klapivad tegelikusega ning kas tulemusi saab põlevkivi kaevandamisel kasutada.

Abstract

Blasting is an important part of mining. In North-East of Estonia drilling-blasting method is used in pillar mining. In Estonia oil shale mining there are used 6 large hole cut and 24 holes for blasting. Blast holes are drilled at 4 m deep and filled with explosive to plast oil shale with limestone layers to break them. Broken rock is transported to the surface by a conveyor where enrichment takes place.

The current method, where the blast depth is 4 m, a large amount of explosive is used, which makes a great specific charge. Quantity of explosives is huge, what makes a big explosion and damages the pillar what must uphold the ground. Because of that ~0.5 m thick zone in pillars get blemished and then pillars have to be kept bigger, which unfortunetly makes mining losses higher. Also there are problems with accuraty of pillar dimensions, because of the big quantity of explosives the exact shape is difficult to achieve. Explosion with big charges have a huge impact on the environment. Explosions generated ground vibrations affect buildings, people and nature. It is necessary to find the optimal solution to minimize pillar losses, impact to environment and blasting costs, but advance must remain.