LENTOKIVI, TÄRINÄ JA IL- MAPAINEAALTO

Transkriptio

1 LENTOKIVI, TÄRINÄ JA IL- MAPAINEAALTO Projekti Hannukaisen kaivos, lupahakemuksen täydennys, Asiakas Hannukainen Mining Oy Päivämäärä Johdanto Hannukainen Mining Oy:n Hannukaisen ja Rautavaaran kaivoshankkeen ympäristö- ja vesilupahakemus (Dnro PSA- VI/3224/2015) on tullut vireille Pohjois-Suomen aluehallintovirastossa. Lupahakemuksen käsittelyn etenemiseksi lupaviranomaisena toimiva Pohjois-Suomen aluehallintovirasto on pyytänyt täydentämään lupahakemusta mm. louhintaan liittyvien riskien osalta, koska hyvin lähellä suunniteltua louhosta sijaitsee asuinrakennuksia. Päivämäärä 09/11/2016 Ramboll Niemenkatu LAHTI P F Lentokiviriskien osalta Hannukainen Mining Oy kehittää etenemisstrategian, jolla voidaan projektin aikana varmistaa lentokiviriskin minimointi. Tämä etenemisstrategia kehitetään osana maankäyttösuunnittelua ja sen on määrä valmistua tämän vuoden aikana. Lisäksi käsitellään tässä muistiossa ilmapaineaallon sekä tärinän vaikutukset lähikiinteistöihin. 2. Kohdekuvaus Hannukaisen suunnitellun kaivoksen eteläisin kärki sijaitsee lähimmillään noin 330 metrin etäisyydellä lähiasutuksesta ja noin 230 metrin etäisyydellä Ylläksentieltä. Lähin vakituinen asunto sijaitsee noin 400 metrin etäisyydellä idässä louhoksen reunalta mitattuna ja lähin loma-asunto noin 360 metrin etäisyydellä kaakossa. Lähimmät häiriintyvät kohteet on esitetty liitteessä 1. Kairaustietojen perusteella louhoksen alueella peruskallion pinta sijaitsee keskimäärin noin metriä maapinnan alapuolella. Poistettavat pintamaat hyödynnetään louhoksen ja asutuksen väliin suunnitellun noin metriä korkean suojavallin rakentamisessa, joka on suunniteltu toteutettavan ennen louhinnan aloitusta. 1/6 Ramboll Finland Oy Y-tunnus , ALV rek. Kotipaikka Espoo

2 Kuva 1. Leikkauspiirustus lähimmän asunnon kohdalla Alustavan louhintasuunnitelman mukaan, eteläkärjen alueella on tarkoitus aloittaa louhinta noin vuotta kaivoksen avaamisen jälkeen. Ensin louhitaan Hannukaisen louhosalueen keskiosa noin 150 metrin syvyyteen, ennen siirtymistä eteläosaan. 3. Lentokivi ja louhinta Hannukaisen kaivos louhitaan pengerlouhintana, jossa louhinta etenee penkerein eli tasoittain ylhäältä alaspäin. Kallio pyritään irrottamaan ja rikkomaan kohteessa niin, että kivet putoavat tason viereen, eivätkä lennä liian kauas seinämästä. Lentokivi on kivi, joka lentää odotetun räjäytyskentän ulkopuolelle. Lentokivien on todettu lentävän satoja metrejä ja lentokivet ovat yksi merkittävimmistä turvallisuusriskeistä varsinkin työturvallisuusnäkökulmasta. Lentokivien syntyyn vaikuttavat lukuiset tekijät ja niiden syntymistä ei voida täysin ennalta ehkäistä. Panoskoot ja louhintatekniikka määritetään monien parametrien perusteella kaivoksen suunnittelun yhteydessä ja tarkennetaan ennen toiminnan aloittamista laadittavalla louhinta- ja räjäytyssuunnitelmalla. Alueen geologiset olosuhteet tarkentuvat jatkuvasti myös toiminnan aikana, jolloin käytettäviä työtapoja, panoskokoja ja muita toimenpiteitä voidaan päivittää, esimerkiksi tarvittaessa panoskokoa pienentää. Maailmalla on kaivoksia hyvin lähellä asuttuja alueita, mm. Australiassa, jossa turvalliseksi luokiteltu etäisyys on jopa 150 m ja 200 m. Näissä tapauksessa on hyödynnetty pitkäaikaisia monitorointituloksia riskinarvion perusteena ja mallinnuksen kalibroinnissa. 3.1 Lentokiven syntymekanismit Lentokivien synty voi johtua monista eri tekijöistä. Tärkeätä lentokivien ehkäisyssä on perusteellinen suunnittelu, geologian tunteminen ja räjäytysharjoittelu. Lentokivien minimointi on työturvallisuussyistä kiinteä osa päivittäistä louhintatyötä ja räjäytyssuunnittelua. Latausvaiheessa tulee välttää räjäytysreiän ylilataus, joka johtaa ylimääräisen energian syntymiseen suhteessa räjäytettävään materiaaliin, mikä aiheuttaa mahdollisesti lentokivien 2/6

3 syntymisen. Ylilataamista voi syntyä räjäytysaineen joutuessa ladattaessa reiässä oleviin halkeamiin tai tyhjiöihin. Tästä syystä on tärkeää latauksen aikana seurata räjähdysaineen määrää, jotta räjäytysreikään osataan annostella oikea määrä räjäytysainetta. Kuvassa 1 on esitetty yleisimmät lentokivien syntymekanismit. Kuva 1. Yleisimmät lentokivien syntymekanismit. Yleinen haaste räjäytystöissä on geologisen materiaalin tunnistaminen ja sen laatuvaihtelut. Kalliossa saattaa olla heikompia liitoskohtia, rapautuneita saumoja tai tyhjiöitä, jotka aiheuttavat heikomman räjäytysvastuksen. Huonosti määritetty räjäytysvastus on ensisijainen syy lentokivien syntymiseen seinämien louhinnassa. Tietoa kallion laatuvaihteluista tulee hankkia riittävästi ennakkotutkimuksilla ennen räjäytystyötä. Kallion pinnasta on hyvä esimerkiksi tutkia laserprofiili, jotta pinnasta saadaan selville heikkoudet ja epäkohdat. Erityisesti etuseinämän vastuksen väärä mitoitus voi johtaa lentokivien syntyyn (Face bursting) Mikäli seinämä ei ole säännöllinen, ladatulle porareiälle ei ole jokaiseen kohtaan riittävää vastusta, mikä tulee ottaa huomioon räjäytyssuunnittelussa. Etutäyte estää korkeapainekaasujen karkaamisen porareiästä. Liian lyhyt etutäyte voi aiheuttaa lentokivien syntymisen, jolloin korkeapainekaasut ampuvat etutäytteen sekä reiän ympäriltä materiaalia ilmaan. Etutäytteen materiaalin tulee olla tarpeeksi laadukasta. Heikkolaatuista etutäytettä käytettäessä voi jäädä rakoja reiän seinämien ja täytteen väliin, jolloin saattaa aiheutua lentokiviä. Riittämättömästä etutäytteestä seuraa myös rajua pirstaloitumista ja edelleen lentokiviä (Kuva 3). 3/6

4 Kuva 3. Riittämättömän etutäytteen johdosta aiheutuvaa pirstaloitumista. Myös liian pitkä räjäytysten välinen aika tai muuten väärä ajoitus voi aiheuttaa lentokivien syntymisen. Sopivan lyhyt räjäytysaika aiheuttaa vähemmän seismisiä vaikutuksia, ääntä ja vähemmän lentokiviä. Lisäksi räjäytysjärjestyksen tulee olla oikea. Epätarkka poraus saattaa aiheuttaa ongelmia. Porauskulma voi inhimillisistä syistä johtuen olla suunnitelmista poikkeava. Pienikin poikkeaminen suunnitellusta porauskulmasta voi aiheuttaa merkittäviä eroja etuvastuksessa. Erityisesti syvien porareikien kohdalla tämä on erittäin tärkeää. Myös räjäytettävän kallion pinnalla olevat irtokivet voivat aiheuttaa lentokivien syntymisen. Tämän vuoksi kallion pinta tulee puhdistaa irtokivistä ja lohkareista ennen räjäytystyötä. Lentokiven syntymekanismista seuraa, että hyvin suuri osuus lentokivitapahtumista on seurausta huonosta valmistelusta tai toteutuksesta. Louhintaurakoitsijan henkilökunnan ammattitaidolla onkin suuri merkitys lentokivien synnyn estämisessä. 3.2 Lentokiven mallintaminen ja riskinarvio Kirjallisuudessa on yritetty ennakoida odotettavissa olevan lentomatkan pituus sekä teoreettisesti, että empiirisesti. Lentomatkojen ennakoimiseksi on kehitetty erilaisia malleja sekä monitorointimenetelmiä mallien kalibrointia varten. Mallien käyttäminen edellyttää hyviä ja tarkkoja lähtötietoja, jotta tulokset olisivat luotettavia. Tämä korostuu varsikin vaativissa kohteissa, esimerkiksi lähellä asutusta. Yleensä lentokiviriskin varmuuskertoimena käytetään ihmisille kerrointa 4. Tämä tarkoittaa sitä, että mikäli laskennallinen, mallinnettu tai havaittu lentokiven maksimaalinen lentämismatka on 50 metriä, suoja-etäisyydeksi määritetään 200 metriä. Tällöin arvioidaan, että lentokiviriski on tällä etäisyydellä hyväksyttävä. Reikäkoko, panosmäärä, etutäytön pituus ja muut tekijät määritetään tilanteen mukaan, huomioon ottaen lentokiviriskit ja haluttu turvallisuusetäisyys. Lähempänä asutusta voidaan 4/6

5 käyttää pienempää panoskokoa, etuvastus jne. kuin keskellä louhosta. Panoskokoa voidaan myös suurentaa, kun kaivos syvenee ja lentokiviriski asutukselle pienenee. 4. Hannukaisen kaivos ja lentokiviriski Yleisesti ottaen voidaan todeta, että Hannukaisen kaivoksen louhintatyöt voidaan toteuttaa turvallisesti myös lähellä asutusta. Tämä vaatii huolellista suunnittelua, hyvää paikallisgeologian tuntemusta ja vastuullisia työskentelytapoja. Projektin louhintatöiden vaiheistus mahdollistaa lentokiviriskeihin liittyvän tiedon keräämisen ja analysoinnin toiminnan ensimmäisen kymmenen vuoden aikana, jonka jälkeen louhintatyö siirtyy lähemmäksi asutusta. Ensimmäisten vaiheiden aikana on mahdollista laatia yksityiskohtainen riskitarkastelu, joka perustuu toiminnan aikaisiin mittauksiin ja seurantaan. Louhinnan alkuvaiheessa voidaan kehittää menetelmiä ja työtapoja, joilla on mahdollista osoittaa toiminnan turvallisuus kaikissa olosuhteissa. Tässä vaiheessa hankkeessa voidaan todeta, että Hannukaisen kaivoksen osalta lähtötilanne on suosiollinen lentokiviriskin hallintaan. Hannukaisen kaivoksen alueella keskimääräinen peitemaakerroksen paksuus on metriä e Ensimmäinen louhintataso sijaitsee hyvin syvällä maan sisällä (50-60 metriä) Lisäksi alueen eteläpuolelle rakennetaan noin metriä korkea suojavalli, jonka yhtenä tehtävänä on pienentää lentokivien sinkoutumisen riskiä louhoksesta etelän suuntaan. Louhintapenkereiden suunta on poispäin asutuksesta, mikä pienentää asutukseen kohdistuvia riskejä, sillä etuseinämästä mahdollisesti syntyvät lentokivet sinkoutuvat asutuksesta poispäin. Määräävänä tekijänä ovat sitten mm. etutäytön oikea mitoitus ja materiaali sekä tason puhdistaminen ennen räjäytystyötä. Louhinnan edettäessä, louhintataso syvenee ja lentokiviriski pienenee, koska louhinnassa syntyneet seinämät estävät lentokivien lentämisen kaivosalueen ulkopuolelle. Alle 500 metrinetäisyydellä asutuksesta ja tiestä tehtävä louhintatyö kestää vain muutaman vuoden ajan. 5. Tärinä YVA-vaiheessa on Hannukaisen kaivoksen tärinän vaikutukset tarkistettu laskennallisesti ja tulokset verrattu ohje-arvoihin (Taulukko 1) Laskennassa on käytetty seuraava laskentakaava: v = k * (Q/(R 1,5 ) 0,5, jossa v = heilahdusnopeus (mm/s), k = kallioperän tärinänjohtavuutta kuvaava kerroin, Q = räjähtävä räjähdysmäärä ja R = etäisyys räjähdyskohteesta (m). Sosiaali- ja terveysministeriö on määrittänyt ohjearvoja tärinälle jotka riippuvat rakennuksen alle olevan maaperän ominaisuuksista ja etäisyys tärinän lähteestä. (Taulukko 1). Hannukaisen kaivoksen alueella, maaperä on pääosin moreeni. Kun lähimmän etäisyys louhinnan reunasta on 330 m, on sallittu tärinän voimakkuus 8 mm/s. 5/6

6 Taulukko 1. Ohjearvot tärinälle v(ve) metrin etäisyydellä tärinän lähteestä erityyppisessä maaperässä (mm/s) (Sosiaali- ja terveysministeriö 1998). Etäisyys [m] Savi, Hiekka, Sora ja Löyhä moreeni Kiinteä moreeni, liuske, pehmeä kalkkikivi Kallio Graniitti, Gneissi, kova kalkkikivi Hannukainen Mining Oy on arvioinut että louhoksen eteläkärjen alueella käytettävä porauksen reikäkoko on 140 mm ja louhintatason korkeus 20 metriä. Tämän karkean tarkastelun perusteella 330 metrin etäisyydellä odotettavissa oleva tärinän nopeus on 6,5 s/mm joka alittaa ohjearvot. Tämä laskennallinen tarkastelu on alustava ja tärinä seurataan toiminnan aikana tärinämittauksien avulla. Näin voidaan määrittää K-arvo kohdekohtaisesti ja sopeuttaa louhintatyöt tuloksien mukaan. 6. Ilmapaineaalto Louhintatyö synnyttää tärinän lisäksi myös ilmapaineaallon. Suomessa ei ole määritetty ohje- tai raja-arvoja ilmapaineaallon voimakkuudelle. Ilmapaine-aallon voimakkuuden ennustaminen on vaikea kun sen määrittää lukuiset parametrit kuten räjähdemäärä, etutäytön pituus, etäisyys kohteesta sekä alueen topografia ja mahdolliset esteet. Hannukaisen kaivoshankkeen YVA-vaiheessa on Sahavaara kaivoksen selvityksen perusteella (Nitro Consult Ab, 2009) todettu, että Ruotsin ohje-arvojen ylitys ei ole odotettavissa yli 300 metriä räjäytyskohdasta. Hannukaisen kaivoksen kohdalla pintamaakerroksen paksuus sekä suojavallin estevaikutus vaimentaa todennäköisesti paineaallon voimakkuus hyvin tehokkaasti lähimpien asuntojen kohdalla. Kuten tärinän kohdalla, myös ilmapaineaallon voimakkuuden monitorointi ja räjäytyssuunnitelman kehittäminen havaintojen perusteella on olennainen osa hankkeesta. Louhinnan vaiheistuksen mahdollistaa kattavan aineiston kerääminen ennen eteläisen kärjen louhintatöiden aloitusta. Nathan Gaasenbeek projektipäällikkö Ville Nikkilä ryhmäpäällikkö LIITTEET 1/ Kartta lähimmistä häiriintyvistä kohteista 6/6

7 Liite X/ MK 1:7500 W:\1388\Hannukainen_Mining\ _Hannukainen_Selvitykset\Suunnitelmat\Lentokiviselvitys\Lähimmät_häiriintyvät_kohteet.dwg Etäisyys 360 m 18 0m Etäisyys 330 m Pintamaan läjitysalue 5C Asuinrakennus Lomarakennus Liike- ja yleinen rakennus m Tehdas-, talous- ja varastorakennus