Altkaevandatud
alade kasutamine Eesti põlevkivimaardlas
Põlevkivi on Eestis kaevandatud enam
kui 90 aastat. Selle aja jooksul on maa alt välja veetud enam kui üks miljard
tonni põlevkivi, lisaks põlevkivile veel põlevkivikihindi lubjakivikihid –
neist on moodustunud aheraine mäed, mis nüüd ilmestavad Ida-Virumaa loodust.
Kui kaevanduses enam ei ole võimalik põlevkivi kaevandada (tehnoloogiliselt,
varu ammendumisel või majanduslikult), siis see suletakse vastavalt kehtestatud
korrale. Eesti põlevkivimaardlas on suletud tänaseks maardla keskosas kümme
kaevandust, viimased neist suleti 1999…2002 (Sompa, Tammiku, Ahtme ja Kohtla
kaevandus).
Põlevkivi kihind asub enamasti
põhjaveetasemest allpool. Põlevkivi kaevandamiseks tuleb alandada
põhjaveetaset. Nii on tekkinud Ida-Virumaale põhjavee alanduslehter.
Kaevandamise lõppedes kaevandusest ja karjäärist vee välja pumpamine
lõpetatakse ja põhjaveetase hakkab taastuma kaevandamise eelsele tasemele. Nii täituvadki suletud
kaevandused ja karjäärid veega. Eesti põlevkivimaardlas on suletud
kaevandustest veega täielikult täitunud Ahtme, Tammiku, Sompa ning osaliselt
täitunud kaevandus nr 4, kaevandus nr 2, Käva, Käva 2, Kohtla, Kiviõli ning
Kukruse.
Suletud põlevkivikaevanduste vee
kasutamine soojusenergia või kineetilise energia allikana on üks võimalusi
moodustunud tehnogeense veekogumi otstarbekaks kasutamiseks. Veekogumi
kasutamise hindamiseks tuleb arvutada võimalik vee maht, vee vooluhulk ja
analüüsida võimalikke kohti veevõtuks, vee pumpamiseks või soojuspumba
paigutamiseks. Analüüsiks on otstarbekas koostada mäenduslik geoinfosüsteemi
mudel, milles sisaldub kivimikihtide ja maapinna geomeetriline mudel,
kaevanduse tehnoloogiline ruumiline mudel ja vee voolu hüdrogeoloogiline
dünaamiline mudel. Mudeli abil simuleeritakse vee pumpamist soovitavatest
kohtadest. Kaevandusvee kasutamise potentsiaal on just Ida-Virumaa valdades,
seal asuvad suletud põlevkivi kaevandused. Samuti tuleb hoolikalt planeerida
selles piirkonnas ehitustegevust altkaevandatud aladel.
Ida-Virumaad hõlmavates uuringutes on
koostatud ühine uuringuala, kus asuvad töötavad ja suletud
põlevkivikaevandused. Kaevandusvee kasutamist hõlmava uuringu tulemusena koostati
kaevandusvee kasutamise potentsiaali kaart, mis baseerub veesamba survel ehk
mida kõrgem sammas, seda potentsiaalsem on sellesse kohta rajada soojuspump,
mis kasutaks kaevandusvett soojusallikana. Analüüsides veel olemasolevat
soojustrasside olemasolu võib öelda, et suurtarbijana on kõige potentsiaalsem
rajada soojuspumpjaam Ahtme soojuselektrijaama juurde. Optimaalseimaks
soojuspumba võimsuseks oleks 10MW. See tagaks aastaringse sooja kraanivee
olemasolu ning talvel saab kasutada Ahtme soojuselektrijaama vee temperatuuri
tõstmiseks soovitud temperatuurini kui soojuspump ise seda ei võimalda, sest
soojustrassis ringleva veetemperatuur oleneb suuresti välistemperatuurist.
Mäetaguse valla initsiatiivil rajati
kaevandusveel baseeruv soojuspumpjaam Ida-Virumaale, Kiikla asulasse, mis
paikneb Mäetaguse valla lääneosas. Asula ümbrusesse jäävad suletud Sompa
kaevandus, hetkel veel töötav Viru kaevandus ning Ojamaa kaevandus. Rajatud
soojuspumpjaam kasutab soojusallikana Sompa kaevanduses olevat kaevandusvett.
Sompa kaevandus, mis jääb Kiikla asula kirdeossa, suleti 12.02.2000. Kaevandus
piirneb põhjas endise kaevanduse nr 4 kaevandatud alaga, idas Tammiku, lõunas
Viru ja läänes Ojamaa kaevandusega. Peale kaevanduse sulgemist hakkas kaevandus
täituma veega, mille tase tasakaalustus paari aasta jooksul kõrgusmärgil 42…48
m (abs) vahel. Soojuspumpjaama võimsus on 500 kW, mis kasutab maksimaalselt 74
m3/h kaevandusvett.
Võttes arvesse võimalikke piiranguid
näeb Kiiklas rakendatud tehnoloogia ette, et kaevandusvesi pumbatakse maa
peale, mööda torustikku juhitakse see soojuspumbani (umbes 1000 m), soojuspumba
soojusvahetis alandatakse vee temperatuuri võimalusel kuni nelja kraadi võrra
ning seejärel suunatakse mööda torustikku jahenenud vesi uuesti Sompa
kaevanduse veebasseini tagasi, umbes 300 m kaugemale väljapumpamiskohast, nii
jõuab tagasi suunatud vesi kaevanduses uuesti ülesse soojeneda. Torustik on
rajatud külmumispiirist allapoole, et minimaliseerida talvise ilma mõju välja
pumbatavale ning tagasi suunatavale kaevandusveele.
Suletud kaevanduste veetaseme
stabiliseerimiseks on rajatud mitu väljavoolu. Neist suurimas Ahtme väljavoolus
voolab kaevandusvesi aastaringselt Sanniku ojja. Väljavoolu läheduses asub Kose
asula. Potentsiaalne on rajada soojuspump Sanniku oja lähedusse, mis aitaks
kütta Kose asulat.
Eesti Energia Kaevandused AS lähimate
aastate plaanid näevad ette Viru kaevanduse ja Aidu karjääri sulgemise. Seni
veel kui kaevanduse käigud ei ole täitunud veega saab rajada maa alla
soojuspumba jaoks soojakogumisekontuur. Kontuuri kasutades, jääb ära
kaevandusvee pumpamine läbi soojuspumba soojusvaheti.
Lühikokkuvõte inglise keeles
Potential
usage of underground mined areas in Estonian oil shale deposit
Underground oil shale mining has
been applied for ninety years in Estonian deposit in the middle-north part of
Baltic oil shale deposit. The underground mining method of oil shale creates
underground free space and the mine workings fill with water after closing, which
make the issues of land stability topical. It is not possible to give general
recommendations and permissions for building, road construction or other land
usage, as every specific case has to be solved separately, depending on the
mining conditions and method.
Underground water pools or
technogenic water bodies with all-year stable temperature emerge in the filled
underground of oil shale mines. These water bodies have a potential use as a
heat source for heat pumps and reduction of winter-time heating costs. The aim
of this research is to calculate the amount of mine water in closed or
abandoned oil shale mines in the central part of Estonian oil shale deposit and
offer solutions for usage of undermined areas.
A 3D-model of the mined
underground area has been created by applying geometric data from mine plans,
acts of closed mines, borehole and land survey data. The main tools chosen for
spatial modelling were spreadsheets and Microsoft Access databases for
systemising and querying data, MapInfo Professional for georeferencing,
Vertical Mapper for interpolating and grid calculations and MODFLOW for pumping
simulation. Each step involved analysis and decision on what values to use to obtain
the modelling results. Layer thicknesses and required properties were
calculated with the help of interpolated grids and surface elevations.
Using mine water as a heat
source for heat pump complexes is unique in the world. The first pilot pump in
Estonia was launched in 2011 in Kiikla settlement. The best solution for such
systems is a heat pump complex near the Ahtme power plant. The optimal size for
the Ahtme heat pump is 10 MW heat production. Different methods of heat
collection for heat pump plants can be applied when other mines are closed in
future.
Postitused doktoriuuringutest
Valminud doktoritööga saab tutvuda TTÜ raamatukogu digikogus, klikates siia või lugedes nutitelefoniga QR-koodi.
