Joulukuu 2017 KITTILÄN KAIVOS NP4-rikastushiekka-altaan toteuttamissuunnitelma RAPORTTI Viitenumero: 1782897-001-R-RevC-1000 Jakelu: Agnico Eagle Finland Oy Agnico Eagle Mines Ltd. Golder Associates Ltd. Golder Associates Oy
Sisällysluettelo 1.0 JOHDANTO... 1 2.0 TAUSTA... 1 3.0 SUUNNITTELUPERUSTEET... 3 4.0 POHJAOLOSUHTEET... 6 5.0 NP4-ALTAAN SUUNNITTELU... 6 5.1 NP4-altaan rakenteet... 7 5.2 Salaojat ja keruuojat... 9 5.2.1 Pohjan salaojat... 9 5.2.2 Membraanin yläpuoliset salaojat... 9 5.2.3 Suotovesien keruuojat... 10 5.2.4 Puhtaan veden ohjausojat... 10 5.3 Rikastushiekan hallinta ja varastointikapasiteetti... 10 5.4 Suotautumisanalyysi... 12 5.5 Stabiliteettianalyysi... 12 5.6 Painumisen analysointi... 13 6.0 TYÖN KUVAUS... 14 6.1 Yleinen toiminta... 14 6.2 Rakentamisvaiheet ja aikataulu... 14 6.3 Instrumentointi... 16 6.4 Laaduntarkkailu ja laadunvarmistus... 17 7.0 SULKEMISEN PERIAATE... 17 8.0 JATKOTOIMENPIDE-EHDOTUKSET... 18 8.1 Pohjatutkimukset... 18 8.2 Laboratoriotestit... 19 8.3 Vahingonvaaraselvitys... 19 8.4 Riskien arviointi sekä käyttö, ylläpito ja tarkkailu... 22 8.5 Turvallisuussuunnitelma... 22 VIITTAUKSET... 24 Projektinumero 1782897-001-R-RevC-1000 i
TAULUKOT Taulukko 1: Suunnitteluperusteet... 3 Taulukko 2: NP4 rikastushiekka-altaan varastointikapasiteetti... 11 Taulukko 3: Arvio suotovesivirtauksen nopeudesta lopullisessa padossa.... 12 Taulukko 4: NP4:n staattisen vakavuusanalyysin tuloksia.... 13 KUVAT Kuva 1: Joulukuussa 2014 päivätty ilmakuva Kittilästä (lähde: GlobalMapper,)... 2 Kuva 2: Veden kuivavarakriteerit.... 6 Kuva 3: NP4 rikastushiekan varastointikapasiteetti... 11 Kuva 4: Rikastushiekan sijoittamismäärät ja NP4 padon korotuksen vaiheet... Error! Bookmark not defined. Kuva 5: NP4 rikastushiekka-altaan Vaihe 1a:n alustava rakennusaikataulu... 16 LIITTEET LIITE I Piirustukset LIITE II Suunnitteluperusteet LIITE III Maaperäolosuhteiden kuvaus LIITE IV Rakennusmateriaalit LIITE V Vesien hallinta LIITE VI Täyttösuunnitelma ja mitoitus LIITE VII Suotovesianalyysi LIITE VIII Stabiliteettianalyysit LIITE IX Rakennusmateriaalien määrät LIITE X Laaduntarkkailu/laadunvarmistussuunnitelma Projektinumero 1782897-001-R-RevC-1000 ii
Projektinumero 1782897-001-R-RevC-1000 iii
1.0 JOHDANTO Agnico Eagle Finland Oy (AEF) toimeksiannosta Golder Associates Oy (Golder) on laatinut Kittilän kaivokselle (Kittilä) NP4-rikastushiekka-altaan toteuttamissuunnitelman. Tämä toteuttamissuunnitelma sisältää uuden altaan: suunnitteluperusteet; NP4-rikastushiekka-altaan kuvauksen; stabiliteetti- ja suotautumisanalyysit; käytettävien materiaalien tekniset tiedot; ja työn kuvauksen: rakentamisvaiheet, laiteasennukset ja laadunvarmistus. NP4:n toteuttamissuunnitelmatasoiset piirustukset on esitetty Liitteessä I (luvitusta varten). 2.0 TAUSTA Kittilän kultakaivos, jota AEF operoi, sijaitsee noin 150 kilometriä napapiiriltä pohjoiseen ja noin 900 km Helsingistä pohjoiseen. Rikastus käynnistyi Kittilässä syyskuussa 2008 ja kaupallinen tuotanto on ollut käynnissä toukokuusta 2009 alkaen. Toiminta perustui alussa avolouhintaan. Maanalainen kaivostoiminta aloitettiin vuoden 2010 alussa. Avolouhinta on lopetettu vuonna 2012 (AEM 2016). Alueen yleiskuva on esitetty Kuvassa 1. Kaivos rajoittuu luoteessa ja lännessä Seurujokeen sekä idässä Pokantiehen. Kittilän maanpäälliset laitokset ovat: kaksi käytöstä poistettua avolouhosta (Suurikuusikko ja Rouravaara), useita pienempiä louhoksia, sivukiven läjityspaikka, pintamaiden varastointialue, rikastushiekkaaltaat, vedenhallintajärjestelmät, murskauslaitteet, prosessilaitos, vedenkäsittelylaitos, toimistot ja muut tukitoiminnot. Kaivoksella on tällä hetkellä läjityskäytössä rikastushiekka-altaat CIL2 ja NP3. Altaat sijaitsevat kaivosalueen pohjoisosassa. Altaiden numerointi viittaa rakentamisjärjestyksen. CIL-nimitys viittaa CIL-piirin (carbon-in-leach) jätteenä syntyvään rikastushiekkaan. NP-altaisiin varastoitava rikastushiekka muodostuu vaahdotuksessa. Kittilässä muodostuvasta rikastushiekasta noin 80 % on NP-rikastushiekkaa ja noin 20 % CILrikastushiekkaa. Osa NP-rikastushiekasta käytetään pastatuotannossa, jota käytetään maanalaisen louhoksen täytössä. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 1
Kuva 1: Joulukuussa 2014 päivätty ilmakuva Kittilästä (lähde: GlobalMapper,) Malmi prosessoidaan paikanpäällä murskaamalla ja vaahdottamalla. Kulta erotellaan autoklaavihapetuksella ja syanidiliuotuksella CIL-piirissä (carbon in leach). Kulta pestään CIL-piiristä tulevasta aktiivihiilestä ja johdetaan elekrolyysiin ennen valamista harkoiksi (Agnico Eagle Mines Ltd. [AEM] 2016). Rikastushiekka-altaat ovat eristettyjä. Altaita ympäröi vaiheittain rakennetut maapadot. CIL1-altaaseen ei enää sijoiteta rikastushiekkaa, mutta sitä käytetään osana vesien hallintaa. CIL2-altaaseen on alussa, noin vuoteen 2011 asti, sijoitettu NP-rikastushiekkaa. Sen jälkeen kun NP3-allas valmistui, NP-rikastushiekka on sijoitettu NP3- altaaseen ja CIL-rikastushiekka CIL2-altaaseen. Joulukuusta 2016 lähtien, kun uusi vedenpuhdistuslaitos otettiin tuotantokäyttöön, kipsisakkaa on myös sijoitettu NP3:n itäreunalle louhetäytöstä rakennettuun laajennusosaan. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 2
3.0 SUUNNITTELUPERUSTEET Yhteenveto suunnitteluperusteista on esitetty taulukossa (Taulukko 1). Suunnittelulähtökohdat on kuvattu Liitteessä II, jossa käydään tarkemmin läpi mm. seuraavien kriteerien valintaperusteet sääaineisto; padon luokittelu; seismisyys; luiskan vakavuuden minimi varmuuskertoimet; ja kuivavara. Taulukko 1: Suunnitteluperusteet Varmuuskerroin Suunnitteluperusteet Arvo Lähde/kommentti Padon luokittelu Rakentamisen aikana ja lopussa, sekä nopea vedenpinnan lasku Yleinen Luokka 1 Hyvin korkea 1.3 Pitkällä aikavälillä (suotautuminen vakiotilassa, normaali vedenpinnantaso) 1.5 Seisminen rasitus (Pseudo-static) Maanjäristyksen voimakkuus (Peak Ground Acceleration, PGA) Rikastushiekkaaltaan kapasiteetti harjakorkeus +250 m Heikosti läpäisevän elementin harjakorkeus Patoharjan leveys 1.0 ½ 1:2475:n ja 1:10000:n vuotuisen todennäköisyyden välillä, tai ½ 1:2475:n vuotuisen todennäköisyyden ja suurimman uskottavan maanjäristyksen välillä 1.31 miljoonaa m 3 /vuosi +250 m Vähintään 5 m Patoturvallisuusopas Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) 17 miljoonaa tonnia NP rikastushiekkaa 14 vuoden aikana tiheydellä 1.09 tonnia/m 3 (1,11 miljoonaa m 3 /vuosi) ja 0.2 miljoona m 3 /vuosi kipsisakkaa Bitumigeomembraanieriste ja Vyöhyke 2A Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) kulkureitti padolla Tie padon harjalla ja padon juurella Vaadittu. Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 3
Suunnitteluperusteet Arvo Lähde/kommentti Suodattimen suunnittelu Täytyy täyttää raekokokriteerit Läpäisevyyden täytyy olla 100 kertaa suojattavan rakenteen vastaavasta Ilmasto Keskimääräinen vuotuinen sademäärä 524 mm Liite II Arvioitu vuotuinen haihtuminen 369 mm Liite II Kerran 10 000 vuodessa toistuva tulva Todennäköinen enimmäistulva (PMF) Mitoitustulva (IDF) Valuma-alue Veden kuivavara (padon harjasta korkeimmalle normaalille patoaltaan pinnantasolle) Suodatinkerrokset alavirtaan heikosti läpäisevistä elementeistä on suunniteltu suodattimiksi, liite IV Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Kanadan patoyhdistys (2013, 2014) Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) 24 tunnin 112 mm Tapahtuu kesällä. 72 tunnin 146 mm Liite II 24 tunnin 252 mm Tapahtuu kesällä. 72 tunnin 328 mm Liite II Käyttöaikana Vesitalous Todennäköinen enimmäistulva (PMF) Kerran 5 000 vuodesta kerran 10 000 vuoteen toistuvan tulvan mahduttava luokan 1 patoon. Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Kerran 10 000 vuodessa toistuva tulva mahduttava patoon, Kanadan patoyhdistys (2014) Sulkeminen Todennäköinen enimmäistulva (PMF) Kanadalainen patoyhdistys (2013, 2014) Ulkoinen valuma-alue 0.05 miljoonaa m 2 Hulevedet NP4:n sadealue 1.47 miljoonaa m 2 Rakenne patoharjan korkeudella +250 m Normaali kuivavara (CDA 2007) Vähimmäiskuivavara (CDA 2007) ynnä 24 tunnin IDF:n läpivirtaus ja 72 tunnin IDF:n varastointi Roudan syvyys 0.9 m 1.72 m (Vaihe 1b) 1.24 m (loppuvaihe) 2.5-3.5 m Kerran 1 000 vuodessa tapahtuvilla kriittisimmillä tuuliolosuhteilla syntyvistä aalloista 95 % ei ylitä padon harjaa vaikka patoaltaan pinta pinnantaso olisi korkeimmillaan (normaali tilanne) Liite II ja Kuva 2. Kerran puolessa vuodessa tapahtuvilla kriittisimmillä tuuliolosuhteilla syntyvistä aalloista 95 % ei ylitä padon harjaa vaikka patoaltaan pinnantaso olisi korkeimmillaan (mitoitustulva-tilanne, IDF) Liite II ja Kuva 2. Arvio Ei koske NP4 patoa koska käytössä geomembraanieriste ja moreeni on toissijainen eriste. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 4
Suunnitteluperusteet Arvo Lähde/kommentti Purkuaukon pohja padon harjalta 1,75 kertaa enimmäisaallon korkeus lisättynä padossa varastoituna kerran 10,000 vuodessa tapahtuva enimmäistulva Turvamarginaali (erotus ylimmän vettä pidättävän elementin ja korkeimman sallitun vedenpinnan välillä) Patoaltaan varastontitilavuus Padon ja altaan välisen kuivavyöhykkeen leveys Läjitystapa Läjitetyn rikastushiekan kuivatiheys Normaali käyttövesiraja Tavoite normaalien käyttöolosuhteiden aikana Minimi normaalien käyttöolosuhteiden aikana Äärimmäiset olosuhteet 0.85 m 0.9 m (vaihe 1b) 0.7 m (loppuvaihe) 0.4 m Minimi, joka mahdollistaa pumppauksen 100 m Vesi ei ulotu patoon 0 m Rikastushiekan ominaisuudet Tavanomainen rikastushiekka (sakeuttamaton) Suodatettu tai sakeutettu rikastushiekka Läjitetty rikastushiekka tulevaisuudessa Pasta Kiintoainepitoisuus % painon mukaan 35 % Läjityskaltevuus Keskimääräinen kuivavyöhykkeen kaltevuus Pakkasen tunkeutumisen syvyys kerran 10 vuoden aikana luokan 1 moreenipadoille. Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Aallon korkeus = 0.36 * (pyyhkäisypituus) Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Liite II ja Kuva 2. Minimikuivavaran perusteella Patoturvallisuusopas (ELY-keskukset, 2012) Perustuu minimikuivavyöhykkeen ylläpitoon altaan ja padon välissä sekä 3 m:n allassyvyyteen, joka mahdollistaa vedenoton altaasta. Osa kuivavyöhykkeestä altaan pinnan tason yläpuolella Kuivavyöhyke padosta ylävirtaan Veden sallitaan olla kontaktissa patoon äärimmäisten tapahtumien aikana (esim. todennäköinen enimmäistulva) Useita purkuhanoja ympäri allasta mikä mahdollistaa kuivavyöhykkeiden muodostumisen AEF arvioi mahdollisuutta. Suunniteltu allas mahdollistaa menetelmän käytön. AEF arvioi mahdollisuutta. Suunniteltu allas mahdollistaa menetelmän käytön. 1.09 tonnia/m 3 AEF:n konservatiivinen arvio perustuen NP3:sta saatuun tietoon. 1.0 % AEF:n olettama AEF:n konservatiivinen arvio perustuen NP3:sta saatuun tietoon. Kiintoaineksen prosenttiosuutta pyritään lisäämään. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 5
Kuva 2: Veden kuivavarakriteerit. 4.0 POHJAOLOSUHTEET Yhteenveto alueen geologiasta sekä altaan NP4 alueen maaperän ja pohjaveden olosuhteista on esitetty liitteessä III. Geobotnia Oy (Geobotnia) toteutti geoteknisen tutkimuksen NP4-allasalueen länsiosassa vuonna 2017 (Geobotnia 2017). Tutkimuksen perusteella NP4-altaan alueen korkeammilla kohdilla maan pintaosa koostui 0,1-0,2 m paksusta turpeesta ja alavammilla kohdilla turvetta oli 0.5-1 m. Turpeen alla on 1-8 m moreenia ja sen alla kallion pinta. Moreeni on suhteistunutta ja muodostuu vaihtelevasta määrästä sora-, hiekka- ja silttilajitteita. Joillain kohdin kallion pinnan päällä havaittiin kiviä ja lohkareita ja osin kallion pinta oli rapautunutta. Mitattu pohjaveden pinnan syvyys NP4:n alueella oli välillä 1,8-8,8 m. Voidaan olettaa, että NP4:n alueella pohjaveden pinnan taso on lähempänä maan pintaa alavilla alueilla ja syvemmällä kuin 8 m maan pinnasta korkeimmissa kohdissa. Uuden altaan pohjamaan geoteknisiä tutkimuksia ja pohjavesiolosuhteiden selvittämistä jatketaan detaljisuunnittelun yhteydessä. Ehdotettu geotekninen tutkimus ja pohjavesiselvitys on esitetty luvussa 8.0. 5.0 NP4-ALTAAN SUUNNITTELU NP4-rikastushiekka-altaan toteuttamissuunnitelma on esitetty piirustuksissa liitteessä I. Allas on suunniteltu kokonaan kalvotettavaksi, myös padon alapuolelta. NP4:n patorakenne on vyöhykemaapato, jota korotetaan vaiheittain alavirtaan menetelmällä. Padon ylävirran puoleisella luiskalla ensisijainen ja toissijainen vettä pidättävä rakenne koostuu bitumigeomembraanista ja vähintään 1.0 m paksuisesta kerroksesta (mitattuna luiskasta kohtisuoraan) tiivistettyä moreenia. Suunnitellut rakennusmateriaalit vähentävät suotovesivirtausta ja rikastushiekan kulkeutumista padon läpi sekä estävät padon sisäistä eroosiota. Rakennusmateriaalien yksityiskohdat esitetään liitteessä 4 ja niiden yhteenveto esitetään luvussa 5. Ennen rakentamista kasvillisuus poistetaan ja altaan pohja valmistellaan. Valmistelu käsittää haitallisten materiaalien poistamisen sekä orgaanisen kerroksen ja pintamaan poistamisen suunniteltuun moreenipintaan asti. Pohjan pintaa ja kallistusta muotoillaan padon kohdalla siten, että virtaussuunta on padon juuren suuntaan. Muuta allasaluetta muotoillaan virtauksen ohjaamiseksi tarpeen mukaan. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 6
Altaan maapohjaan asennetaan salaojitus rakentamisen yhteydessä, jotta bitumigeomembraaniin kohdistuvaa nostetta voidaan hallita altaan käytön alkuvaiheessa. Bitumigeomembraanin yläpuolelle voidaan asentaa salaojitus, (eristeen yläpuolinen salaojitus), jolla parannetaan veden suotautumista ja edistetään rikastushiekan tiivistymistä. Altaaseen asennetaan kaivoja, joiden avulla eristeen yläpuolisen salaojituksen keräämät vedet voidaan koota ja poistaa. Patojen ulkoreunalle rakennetaan kalvotetut suotovesien keruuojat suotovesien ja valumavesien keräämiseksi. Suotovesien keruuojista vesi kootaan ja pumpataan takaisin patoaltaaseen. NP4- altaan eteläreunan suuntaisesti voidaan rakentaa keruuojat ohjaamaan puhtaat pinta- ja valumavedet, joita muodostuu NP4-allasta ympäröivältä pieneltä valuma-alueelta. Suunnitelma vesienhallintarakenteista esitetään yksityiskohtaisemmin liitteessä V sekä piirroksissa 7, 8 ja 9 (Liite I). Tiivistelmä vesienhallintarakenteista on esitetty Luvussa 5.2. 5.1 NP4-altaan rakenteet Liitteen I piirroksessa 6 esitetään tyyppipoikkileikkaus NP4:n suunnitellusta rakenteesta. NP4-rikastushiekka-altaan pohja ja padon pohja muodostuvat seuraavista komponenteista, jotka on listattu alla pohjalta ylöspäin ja esitetty piirroksen 5 detaljissa 1. Olemassa oleva moreenipohja Minimissään 1.0 m:n paksuinen kerros moreenia, jonka vedenjohtavuus on enintään 1 x 10-7 m/s, mikä perustuu NP3-altaan pohjaa koskevaan lupamääräykseen. Bitumigeomembraani Bitumigeomembraani asennetaan moreenipohjan päälle koko rikastushiekka-altaan alueelle, mukaan lukien myös patorakenteiden alapuoli. Bitumigeomembraani ulottuu edelleen padosta alavirtaan suotovesien keruuojaan asti. NP4-altaan pato on suunniteltu sisältävän seuraavat rakenteet, jotka on listattu alla ylävirrasta alavirtaan ja jotka on esitetty yksityiskohtaisemmin piirroksen 6 detaljissa 2: Eroosiosuojaus / Suojaverhous Eroosiosuojaus on uloin kerros, joka on suorassa kosketuksessa NP-rikastushiekan kanssa. Kerros suojaa alempia rakennekerroksia mahdolliselta rikastehiekan läjityksen, vedenpinnan vaihtelun, aaltojen, jään ja muiden tapahtumien (esim. putkirikot) aiheuttamalta eroosiolta. Padon ylävirran puolen luiska rakennetaan suhteessa 1:2,5 (pystysuuntaan 1 ja vaakasuuntaan 2,5 ). Eroosiosuojaus rakennetaan rakeisesta materiaalista, jonka raekoko on enimmillään noin 250 mm. Raaka-aineena käytetään kaivoksen sivukiveä. Membraanin suojauskerros Bitumigeomembraanin ja eroosiosuojakerroksen välissä, padon ylävirran luiskalla käytetään vyöhykkeen 2B materiaalia suojaamaan membraania. Suojakerroksessa käytetään raekooltaan enintään 19 mm maa-ainesta, millä vähennetään membraanin vaurioitumisriskiä kerroksen asentamisen aikana. Geotekstiili Bitumigeomembraanin yläpuolelle asennetaan geotekstiili membraanin vaurioitumisriskin pienentämiseksi eristeen suojauskerroksen ja eroosiojauksen (suojaverhouksen) rakentamisen yhteydessä. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 7
Bitumigeomembraani Bitumigeomembraani on padon ensisijainen vettä pidättävä rakenne. Padon ylävirran puoleisen luiskan geomembraani hitsataan pohjan membraaniin padon ylävirran puoleisella juurella ja ulotetaan aina padon harjalle asti. Padon korotuksen yhteydessä bitumigeomembraani asennetaan ankkurikaivantoon padon harjalla, kuten on esitetty piirroksessa 10. Jokaisen korotuksen yhteydessä uusi membraani hitsataan kiinni alemman kerroksen eristeeseen. Vyöhyke 2A-moreeni/suodatin Vyöhyke 2A-moreeni/suodatin asennetaan bitumigeomembraanin alle (alavirran puolelle) sekä padon alle ylävirran puoleisen luiskan juurella. 2A-vyöhykkeen tarkoituksena on minimoida rikastushiekan kulkeutuminen suotoveden mukana, mahdollisten bitumigeomembraanin vaurioiden läpi. Vyöhyke 2A toimii toissijaisena vettä läpäisemättömänä kerroksena sekä tasaisena alustana bitumigeomembraanille. Vyöhyke 2B-suodatin Vyöhyke 2B-suodatin sijoitetaan vyöhykkeen 2A alle (alavirran puolelle) ja pitkin padon juurta bitumigeomembraanin yläpuolelle ohjaamaan suotovedet keruuojaan. Vyöhyke 2B rakennetaan happoa tuottamattomasta kiviaineksesta (OK-kivi). Vyöhykkeen 2B tarkoitus on: Toimia suhteellisen hyvin vettä johtavana rakenteena suoto- ja valumavesien kulkureittinä alavirran keruuojaan ja näin vähentää louhetäytön läpi virtaavan veden määrää. Ehkäistä membraanin mahdollisten vaurioiden läpi suotautuvan veden aiheuttamaa patovallin sisäistä eroosiota ja eroosion muodostamien onkaloiden muodostumista. Vyöhyke 3A Vyöhyke 3A sijoitetaan Vyöhykkeen 2B ja louhetäyttökerroksen väliin. Vyöhyke 3B rakennetaan happoa tuottamattomasta kiviaineksesta (OK-kivi). Vyöhykkeen 2 B on tarkoitus: Toimia suhteellisen korkean vedenjohtavuutensa ansiosta suoto- ja valumavesien kulkureittinä alavirran keruuojaan ja näin vähentää louhetäytön läpi virtaavan veden määrää. Ehkäistä eristekerrosten mahdollisten vaurioiden läpi suotautuvan veden aiheuttamaa patovallin sisäistä eroosiota ja eroosion muodostamien onkaloiden muodostumista. Louhetäyttökerros Louhetäyttökerros rakennetaan luiskaksi kaltevuuteen 1:2,5 (pystysuuntaan 1 ja vaakasuuntaan 2,5) muodostamaan pohja peittokerrokselle toiminnan loppuvaiheessa. Louhe tulee suoraan kontaktiin vyöhykkeen 3A kanssa. Louhetäyttökerros voidaan rakentaa käyttämällä potentiaalisesti happoa muodostavaa kiveä (PWR-kivi). Käytön aikana sadevesi voi suotautua ja kulkeutua potentiaalisesti happoa tuottavan louhetäytön lävitse. Membraani ja moreenipohja padon juurella ohjaa suotautuvan veden suotovesien keruuohjaan. Louhetäyttökerros muodostaa vahvan rakenteen rikastushiekan varastointia varten ja tukee patorakennetta. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 8
Peittorakenne Sulkemisvaiheessa padon alavirran puoleiseen luiskaan asennetaan peittorakenne. Peittorakenteen tarkoitus on vähentää louhetäyttöön suotautuvan veden määrä. Peittorakenne suunnitellaan altaan toiminnan aikana. NP4:n padon pohjarakenne koostuu seuraavista rakennekerroksista, lueteltuna alimmasta ylimpään: Moreenipohja Bitumigeomembraani Vyöhyke 2A moreeni/suodatin, padon ylävirran puoleisen luiskan juurella Vyöhyke 2B suodatin Vyöhyke 3A siirtymäkerros Louhetäyttökerros 5.2 Salaojat ja keruuojat 5.2.1 Pohjan salaojat Altaan maapohjaan asennetaan salaojitus rakentamisen yhteydessä, jotta bitumigeomembraaniin kohdistuvaa nostetta voidaan hallita altaan käytön alkuvaiheessa. Pohjan salaojitus rakennetaan 1 m paksun moreenipohjan alapuolelle, sekä padon, että altaan pohjan alueille, missä pohjaveden pinta on korkealla. Pohjavesiolosuhteet selvitetään tarkemmin koko NP4-altaan alueen kattavan geoteknisen tutkimuksen avulla ennen seuraavaa suunnitteluvaihetta. Tieto pohjaveden pinnan tasosta koko NP4-altaan alueella sisällytetään tarkennettuun suunnitteluun ja altaan rakennuspiirustuksiin. Rakentamisen aikana pohjan salaojien sijaintia muutetaan työn aikaisten havaintojen perusteella. Ehdotettu geotekninen tutkimus ja pohjavesiselvitys on esitetty luvussa 8.0. Suunnitelmapiirustus pohjan salaojista on esitetty piirustuksessa 7, liitteessä I. Salaojakaivannot kaivetaan 1 m paksuisen moreenikerroksen alle ja täytetään vastaavalla materiaalilla kuin vyöhyke 2B (ei happoa muodostava sivukivi). Salaojaputkena käytetään halkaisijaltaan 150 mm rei itettyä putkea, joka asennetaan em. materiaaliin. Mikäli tarpeen, kaivanto voidaan vuorata, tai putki ympäröidä geotekstiilillä. Geotekstiilin tarve arvioidaan detaljisuunnittelun aikana. Geotekstiilin tarkoituksena on estää salaojien tukkeutuminen hienoaineksella. Pohjan salaojien keräämä vesi ohjataan vesienkeruualtaisiin padon alavirran puolella ja johdetaan ympäristöön. 5.2.2 Membraanin yläpuoliset salaojat Bitumigeomembraanin yläpuolelle voidaan asentaa salaojitus, jolla parannetaan veden suotautumista ja edistetään rikastushiekan tiivistymistä. Huomioitavaa on, että stabiliteetti- ja suotautumislaskelmat toteutettiin ilman membraanin yläpuolisia salaojia, mikä tuottaa konservatiivisen arvion. Membraanin yläpuolisten salaojien suunnitelma on esitetty piirustuksessa 8, liitteessä I. Salaojitus koostuu halkaisijaltaan 150 mm rei itetystä putkesta, joka peitetään vyöhykkeen 2B-materiaalilla. Tarkennetun suunnittelun yhteydessä arvioidaan mahdollisen geotekstiilin käyttö membraanin yläpuolisessa salaojituksessa. Mikäli tarpeen, Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 9
geotekstiiliä voidaan käyttää estämään rikastushiekan hienoaineksen kulkeutuminen salaojaputkiin ja vyöhykkeen 2B-materiaaliin, mikä vähentää salaojien tukkeutumista. Altaaseen asennetaan kokoojakaivoja, joiden avulla salaojien keräämää vettä voidaan poistaa. 5.2.3 Suotovesien keruuojat NP4-altaan patojen ulkoreunalle rakennetaan suotovesien keruuojat. Suotovesien keruuojat keräävät padon läpi suotautuvat vedet sekä patoalueen valumavedet. Suotovesien keruuojista vedet kootaan selkeytysaltaisiin, joista vesi pumpataan takaisin NP4-altaaseen tai muuhun vedenhallintajärjestelmään. Selkeytysaltaiden tilavuus, joka perustuu kerran 200 vuodessa toistuvaan 24 h mitoitustulvaan, on esitetty liitteessä V. Suotovesien keruuojien suunnitelma on esitetty liitteessä V ja piirustuksessa 9 liitteessä I. Suotovesien keruuojat kalvotetaan bitumigeomenbraanilla. Membraani peitetään vyöhykkeen 2B ja 3A materiaaleilla membraanin suojaamiseksi ja eroosion estämiseksi. 5.2.4 Puhtaan veden ohjausojat Valuma-alue NP4-altaan eteläpuolella on verrattain pieni, noin 3 % NP4-rikastushiekka-altaan suorasta valumaalueesta. Puhtaan veden ohjausojien tarve arvioidaan detaljisuunnittelun yhteydessä. On mahdollista, että NP4-rikastushiekka-altaan käytön alkuvaiheessa on tarpeen rakentaa väliaikaisia ojia puhtaan veden ohjaamiseksi pois altaan läheisyydestä. Näiden tarve arvioidaan myös detaljisuunnittelun yhteydessä. 5.3 Rikastushiekan hallinta ja varastointikapasiteetti Uuden NP4-altaan suunnittelu perustuu rikastushiekan läjittämiseen lietteenä (suunnitelma mahdollistaa rikastushiekan läjittämisen altaaseen myös sakeutettuna ja suodatettuna), jonka kiintoainespitoisuus on noin 35 painoprosenttia. Rikastushiekka läjitetään spigotoimalla padolta sekä altaan etelä- ja itäreunoilta kunnes etelän ja idän puoleiset padot on rakennettu valmiiksi. Rikastushiekan arvioidaan muodostavan veden ylä- ja alapuolisen pinnan keskimäärin noin 1% kaltevuudella. Läjitystavan tarkoituksena on ylläpitää vapaa vesi etäällä patorakenteista, altaan keskiosassa. Normaalin käytön aikana rikastushiekan läjitys suunnitellaan siten, että vapaan veden ja padon väliin jää arviolta noin 100 m levyinen kuivavyöhyke. Rikastushiekan läjitystä mallinnettiin Golderin kehittämän Goldtail ohjelman (versio 4.67) avulla. 25.4.2017 päivättyä topografista tutkimusta ja NP4-padon suunnitelmaa käytettiin pintamallina, mille läjitys mallinnettiin. Läjitysmallissa käytetään yksinkertaistettuja pintoja määrittämään läjitettävän rikastushiekan määrää. Läjitettävän rikastushiekan määrän tarkkuus riippuu pintamallin tarkkuudesta. Läjityksen kesto arvioidaan läjitysnopeuden ja lopullisen rikastushiekan kuivatiheyden perusteella. Kuvissa VI-1 ja VI-2 liitteessä VI esitetään läjitysmallin tulokset rikastushiekka-altaan korotuksen vaiheissa 1a-9. Vaiheissa 1a ja 1b käytetään vesitilavuutta 50,000 m 3, mutta vesitilavuus pyritään pitämään käytön alkuvaiheessa mahdollisimman pienenä kuivavyöhykkeen muodostamiseksi. NP4-rikastushiekka-altaan varastointikapasiteetti (2,0 Mt/v tuotannolla) ja läjitysaikataulu on esitetty yhteenvetona taulukossa 2 sekä esitetty kuvassa 3. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 10
Taulukko 2: NP4 rikastushiekka-altaan varastointikapasiteetti Padon korotusvaihe ja harjakorkeus (m) Rikastushiekan enimmäiskorkeus (m) Vaiheen varastointikapasiteetti (miljoona m 3 ) Kumulatiivinen varastointikapasiteetti (miljoona m 3 ) Vaihe 1a +231.5 +230 0.92 0.9 Vaihe 1b +234.0 +232.5 0.98 1.9 Vaihe 2 +237.0 +235.5 1.72 3.6 Vaihe 3 +240.0 +238.5 2.21 5.8 Vaihe 4 + 242.0 +240.5 1.76 7.6 Vaihe 5 + 244.0 +242.5 1.93 9.5 Vaihe 6 + 246.0 +244.5 2.18 11.7 Vaihe 7 + 248.0 +246.5 2.37 14.1 Vaihe 8 + 250.0 +248.5 2.52 16.6 Kuva 3: NP4-altaan varastointikapasiteetin kehittyminen tulevina vuosina kasvatetulla tuotantomäärällä (2,0 Mt/v). NP4-rikastushiekka-altaan varastointikapasiteetin arvioidaan loppuvan vuoteen 2036 mennessä. Nykyisellä 1,6 Mt/v vuosituotannolla altaan kapsiteetin arvioidaan myös ehtyvän vuonna 2036, mutta tällöin altaan patorakenteita ei tarvitse nostaa tasoa +246 ylemmäksi. NP4-rikastushiekka-altaan vesitase on esitetty liitteessä V. Vesitasemallin simuloinnissa käytettiin aikayksikkönä vuorokautta ja mallinnus tehtiin 15 vuodelle. Mallinnuksen perusteella NP4-rikastushiekka-altaaseen kertyy vettä (vesitase on positiivinen). Jotta haluttu kuivavyöhyke voi muodostua, vettä pitää poistaa pumppaamalla. Tarvittava pumppausmäärä on esitetty liitteessä V. Esitetyt poistopumppausmäärät tarvitaan sen vesimäärän lisäksi, mikä altaasta otetaan takaisin prosessiin. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 11
5.4 Suotautumisanalyysi NP4-rikastushiekka-altaasta tapahtuvaa suotovesivirtausta tasapainotilassa (steady state) arvioitiin yleissuunnittelutasolla. Arvio sisältää mahdolliset asennuksen yhteydessä tapahtuvat membraanin vauriot. Lisäksi tehtiin herkkyystarkastelua ilman membraania, jos membraanissa on reikiä sekä oletuksella, että pohjan alla oleva kallio on rapautunutta ja paremmin vettä johtavaa. Yhteenveto lopullisessa patorakenteessa eri vedenjohtavuuksilla tapahtuvista suotovesivirtauksista on esitetty taulukossa 3. Tuloksia tarkastellaan lähemmin liitteessä VII. Taulukko 3: Arvio suotovesivirtauksen nopeudesta lopullisessa padossa. Kuivavyöhyke (m) Virtaus padon läpi (eri vedenjohtavuuksilla riippuen asennuksen aikana tapahtuvien vaurioiden määrästä) (L/s) [m 3 /h] Virtaus padon läpi ilman bitumigeomembraania (L/s) [m 3 /h] 0 0.1 8.3 [0.4 29.9] 277 [997] 100 0.1 6.0 [0.4 21.6] 15.9 [57] Herkkyystarkastelun perusteella suotoveden virtausnopeus lopullisen patorakenteen läpi ilman eristekalvoa, kun kuivavyöhykkeen leveys on 100 m, on alle 16 l/s, mikä on hallittavissa oleva nopeus. Vastaavassa tapauksessa, jossa vapaa vesi on padolla asti (kuivavyöhyke 0 m), suotovesivirtauksen hallinta on haasteellisempaa, mutta edelleen hallittavissa. Tällainen tilanne ei kuitenkaan ole todennäköinen, koska tätä luokkaa oleva suotovesivirtaus havaittaisiin jo rikastushiekka-altaan käyttöönoton alkuvaiheessa. Padon ylävirran puolen luiskaa vasten tuleva rikastushiekka on avaintekijä suotovesien hallinnassa. Suunnittelukriteerinä onkin, että vain lyhyinä ajanjaksoina, kuten esim. huomattavan runsaiden sateiden yhteydessä, vapaa vesi ulottuu padolle asti. Normaalin toiminnan aikana padon ylävirran puolella ylläpidetään kuivavyöhykettä. 5.5 Stabiliteettianalyysi NP4-rikastushiekka-altaan padolle tehtiin yleissuunnittelutasoinen stabiliteettianalyysi rajatilamenetelmällä. Stabiiliuden vähimmäisvaatimukset on esitetty yhteenvetona taulukossa 1 sekä liitteessä VIII. Suunnittelun turvallisuuskertoimina rakentamisen lopputilanteelle, nopealle alenemiselle sekä pitkän aikavälin staattiselle kuormitukselle käytettiin suomalaisen patoturvallisuusoppaan (ELY-keskuksen raportteja 2012) sekä Kanadan patoyhdistyksen oppaan (Canadian Dam Association, Dam Safety Guidelines) mukaisia suosituksia. Pseudostaattisen kuormituksen turvallisuuskertoimen suunnittelukriteerinä käytettiin Kanadan patoyhdistyksen suosittelemaa arvoa (2013). Staattisen vakavuusanalyysin yhteenveto on esitetty taulukossa 4 ja liitteessä VIII. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 12
Taulukko 4: NP4:n staattisen vakavuusanalyysin tuloksia. Patorakenne - skenaario Turvallisuuskerroin Minimi turvallisuuskerroin Vaihe 1b-pato (+234 m) Lopullinen pato Rakentamisen lopussa 1.71 1.3 Täysi alenema 1.31 1.3 Pitkällä aikavälillä 1.94 1.5 Rakentamisen lopussa 2 m:n korotus 10 m:n osittainen alenema 1.83 1.3 1.39 1.3 Pitkällä aikavälillä 1.98 1.5 NP4:n vaiheen 1b pato sekä lopullinen patorakenne ylittää stabiiliuden vähimmäisvaatimuksen staattisessa kuormituksessa. Pseudo-staattisen tilanteen analyysillä määritettiin järistysvoimakkuus (maan horisontaalinen kiihtyvyys), jonka ylittyessä pseudo-staattinen turvallisuuskerroin on 1.0. Analyysin perusteella kerran 10 0000 vuodessa tapahtuvan suurimman seismisen aktiivisuuden ei arvioida vaikuttavan NP4-patorakenteeseen. Siten suunniteltu patorakenne on seismisen aktiivisuuden kannalta vähimmäisvaatimusten mukainen. 5.6 Painumisen analysointi Moreenipohja voi painua sekä padon rakentamisen alkuvaiheessa että patoa korotettaessa. Painumisanalyysi tehtiin sekä vaiheen 1a padon että lopullisen patorakenteen mahdollisesti aiheuttaman painuman arvioimiseksi. Koska NP4-patoa korotetaan vaiheittain, jokaisen vaiheen rakentamisen aiheuttama mahdollinen painuma sisältyy lopulliseen suunniteltuun harjakorkeuteen. Korkeimmat pato-osuudet arvioidaan tehtävän vaiheessa 1a (11,5 m korkea) sekä lopullisessa vaiheessa (30 m korkea). Huomioitavaa kuitenkin on, että toteutettavia vaiheita voi todellisuudessa olla tässä esitettyä vähemmän eli ensimmäinen vaihe voidaan rakentaa suoraan tasolle +234. Arvioinnissa oletetaan, että kaikki pintamaa ja turve poistetaan padon alapuolelta pohjan valmistelun yhteydessä. Arvioinnissa oletetaan, että moreenipohja koostuu yhdestä kerroksesta tiivistyvää, homogeenista, elastista materiaalia ja että moreenipohjan paksuus on pieni verrattuna padon pituuteen ja leveyteen. Kohteesta saadun tutkimustiedon (Geobotnia 2017) perusteella moreenikerroksen paksuudeksi oletetaan 8 m, mikä on konservatiivinen arvio. Moreenipohjan elastisuudeksi arvioidaan Youngin moduuliarvo 200 000 kpa, mikä vastaa Geobotnian (2015) esittämää arvoa sekä tiiviin moreenin arvoa. Arvioitu moreenipohjan painuma on noin 9 mm padon alkuvaiheessa ja noin 23 mm loppuvaiheessa. Arviota kokonaispainumasta tarkennetaan detaljisuunnittelun yhteydessä, kun koko NP4:n alueen tutkimus on valmistunut. Painumista voi tapahtua myös padon louhetäytössä padon korotusten myötä. Koska korotukset tehdään vaiheittain, kunkin patovaiheen painuma sisältyy myös seuraavaan korotukseen kunnes suunniteltu harjakorkeus on saavutettu. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 13
6.0 TYÖN KUVAUS 6.1 Yleinen toiminta NP-rikastushiekat sekä vedenpuhdistuslaitoksen tuottama kipsiliete sijoitetaan NP4-rikastushiekka-altaaseen. Tällä hetkellä rikastushiekka ohjataan NP3:een lietteenä, jonka likimääräinen kiintoainespitoisuus on 35 painoprosenttia. NP4:n suunnittelussa oletetaan sijoitettavan rikastushiekan olevan edelleen lietettä ja vastaavan kiintoainespitoisuudeltaan nyt NP3:een sijoitettavaa lietettä. NP-rikastushiekat levitetään rikastushiekka-altaaseen padonharjalle sijoitetuilla spigoteilla, millä pyritään säilyttämään patoaltaaseen kertyvä vesi keskellä patoallasta. NP4:n käytön alkuvaiheissa patovallien rakentaminen ei ole tarpeellista padon itä- ja eteläreunoilla, koska patoallas sijaitsee tällä suunnalla ympäröivää maata alempana. Valleja ja huoltoteitä saatetaan joutua rakentamaan rikastushiekkalietteen levittämisjärjestelmän rakentamisen takia. Rikastushiekan levittämisessä pyritään sekä lyhyellä että pitkällä tähtäimellä ylläpitämään rikastushiekkavyöhykkeitä patovallin edessä ja pitämään patoaltaassa oleva vesi keskellä patoallasta. Patoaltaasta pumpataan pintavesi pohjoiseen tekoaltaaseen, josta se joko puhdistetaan ja lasketaan ympäristöön, tai käytetään uudelleen tuotannossa. AEF tutkii mahdollisuuksia NP4-rikastushiekka-altaaseen sijoitettavan lietteen kiintoainespitoisuuden kasvattamiseksi. Tavoitteena on tuottaa tiivistettyä, suodatettua tai tahnamaista rikastushiekkaa suodattimien tai muiden menetelmien avulla. Kiintoainepitoisuudet edellä mainituille rikastushiekkalajikkeille vaihtelevat 50%... 80% välillä. Rikastushiekka-allas on suunniteltu vastaanottamaan kaikkia edellä mainittuja rikastushiekkalajikkeita sekä niiden erilaisia yhdistelmiä. On otettu huomioon, että rikastushiekan kuljettamiseen ja sijoittamiseen käytetyt menetelmät voivat vaihdella. Rikastushiekka sijoitetaan joka tapauksessa padolta ylävirran suuntaan ja patoaltaaseen kertyvä vesi pumpataan takaisin käyttöön. Rikastushiekan sijoittamissuunnittelussa pyritään optimoimaan rikastushiekka-altaan hyödyllisyys sijoittamalla siihen myös vedenkäsittelylaitoksella syntyvä liete. Rikastushiekka-altaan kokonaistilavuus tulee säilymään samana, mutta kiintoaineen ja veden suhde tulee määräytymään siihen sijoitettavan rikastushiekan ominaisuuksien mukaan. Tämä johtuu siitä, että tyypillisesti rikastushiekan huokostilaan sitoutuu enemmän vettä, kun rikastushiekan kiintoainepitoisuus on sijoitettaessa matala. Tästä seuraa, että rikastushiekka-altaaseen sijoitettavan rikastushiekan tonnimäärä kasvaa, kun rikastushiekkalietteen kiintoainespitoisuus kasvaa. 6.2 Rakentamisvaiheet ja aikataulu NP4:n patovalleja korotetaan vaiheittain kaivoksen tuotannossa syntyvän rikastushiekan varastointitilan tyydyttämiseksi. Korotusvaiheet on suunniteltu toteutettavan alla lueteltujen vaiheiden mukaisesti. Kuten on jo mainittu rakentamisen lopullinen vaiheistus määräytyy kuitenkin tarpeen mukaisesti. Eli osa alla esitetyistä vaiheista voidaan tarvittaessa sivuuttaa rakentamalla suoraan seuraavan vaiheen patokorkeuteen. Olennaista on, että uuden NP4-altaan patorakenteet ovat korkeimmillaan tasolla +250. Joitakin alla luetelluista toiminnoista voidaan suorittaa yhtäaikaisesti. 1) Pohjamaan valmistelu pitää sisällään kasvillisuuden ja pintamaan poistamisen padon ja patoaltaan alueelta. Pintamaan poiston yhteydessä poistetaan myös moreeni siltä osin kun se ei täytä pohjamoreenille asetettuja vaatimuksia. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 14
2) Pohjarakenteen ojitus ja tarvittaessa salaojien asentaminen alueilla joilla pohjaveden pinta on liian korkealla. 3) Moreenin ottopaikkoja perustetaan rikastushiekka-altaan alueelle padon rakentamisessa ja pohjarakenteen valmistelussa tarvittavan moreenin saamiseksi. 4) Tarvittaessa moreenia lisätään ja tiivistetään NP4-patoaltaan pohjaan, jotta saavutetaan pohjarakenteelle asetettu 1m pohjamoreenikerroksen paksuusvaatimus ja vaaditut veden johtavuusominaisuudet. 5) Pohjarakenteen kaltevuudet toteutetaan bitumigeomembraanin asentamiselle soveltuviksi. Padon pohjan alueella pohjarakenteen kaltevuuksilla edistetään mahdollisten suotovesien virtauksen ohjautumista padon alavirran puoleiselle juurelle. Muuten pohjan kaltevuuksilla edistetään salaojituksen ja eristeen yläpuolisen salaojituksen toimivuutta. 6) Bitumigeomembraanin asentaminen NP4-patoaltaan pohjaan ja padon pohjaan. 7) Mahdollinen tiivistekalvon yläpuolisen salaojituksen asentaminen. Salaojitus tulee koostumaan rei itetystä putkesta joka tarvittaessa päällystetään geotekstiilisukalla ja ympäröidään Vyöhykkeen 2B materiaalilla. 8) Vyöhyke 2A materiaalin asentaminen ja tiivistäminen bitumigeomembraanin päälle padon ylävirranpuoleiselle juuren alueella. 9) Vyöhykkeiden 2B ja 3A materiaalien sijoittaminen padon pohjan alueella bitumigeomembraanin päälle sekä padon ylävirranpuoleisen juuren alueella Vyöhyke 2A materiaalin päälle. 10) Louhetäyttökerros rakennetaan kerroksittain padon alkukorkeuteen asti (Vaihe 1a) ja louhetäyttökerroksen luiskat muotoillaan kaltevuuteen 1:2,5 (korkeus 1 ja leveys 2,5). 11) Vyöhyke 3A materiaalin sijoittaminen ja tiivistäminen louhetäyttökerroksen ylävirran puoleiselle luiskalle. 12) Vyöhyke 2B materiaalin sijoittaminen ja tiivistäminen Vyöhyke 3A:n päälle ylävirran puoleisella luiskalla 13) Vyöhyke 2A materiaalin sijoittaminen ja tiivistäminen Vyöhyke 2B:n päälle ylävirran puoleisella luiskalla. 14) Bitumigeomembraanikalvon ja geotekstiilin asentaminen padon ylävirran puoleiselle luiskalle. Bitumigeomembraani hitsataan kiinni pohjan bitumigeomembraaniin padon juurella. Bitumigeomembraani ja geotekstiili ankkuroidaan padon harjalle ankkurikaivantoon jokaisen padon korotuksen yhteydessä. Bitumigeomembraani hitsataan kiinni edellisen korotuksen bitumigeomembraaniin korotuksen yhteydessä. 15) Vyöhyke 2B materiaalin ja eroosiosuojaverhouksen levittäminen geotekstiilin päälle padon ylävirranpuoleiselle luiskalle. Näitä kerroksia ei tiivistetä. 16) Huoltotien pintakerrokset tehdään padon harjalle jokaisen korotusvaiheen jälkeen. Tien pintakerrokset poistetaan ennen seuraavaa korotusta siten, että edellisen korotuksen Vyöhyke 2A materiaali tulee suoraan kosketukseen seuraavan korotusvaiheen Vyöhyke 2A materiaalin kanssa. Rakentamisen myöhemmissä vaiheissa louhetäyttökerroksen, vyöhyke 3A, vyöhyke 2B, vyöhyke 2A, bitumigeomembraanin, geotekstiilin, tiivistekalvon suoja- ja eroosiosuojaverhoukset rakennetaan, kuten yllä on kuvattu. Bitumigeomembraani hitsataan edellisessä korotuksessa asennettuun geomembraaniin padon harjalla, kuten liitteen 1 piirustuksessa 10 on esitetty. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 15
Rikastushiekan sijoitusaikataulu ja padon korotusvaiheiden aikataulu on esitetty kuvassa 3. Rikastushiekan sijoittaminen voidaan aloittaa NP4 padon saavutettua harjakorkeuden +231,5 m. Tulevat padon korotusvaiheet padon lopulliseen korkeuteen +250 m asti ovat alustavia ja niitä saatetaan muuttaa rikastushiekan sijoittamisen vaatimusten mukaan. NP4-rikastushiekka-altaan toteuttamissuunnitelmassa tarvittavien rakennusmateriaalien määrälliset arviot esitetään Liitteessä IX. NP4-padon Vaihe 1a:n alustava rakennusaikataulu on esitetty kuvassa 4. Työvaiheiden kesto ja ajoitus perustuu Golderin kokemuksiin vastaavista projekteista ja aikataulu tähtää rikastushiekka-altaan käyttöönottoon vuoden 2020 ensimmäisellä neljänneksellä. 2018 2019 2020 Työvaihe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q1 Vaihe 1A Puuston raivaaminen Pintamaan poisto Pohjamaan valmistelu / moreenin otto Pohjamaan salaojituksen rakentaminen Pohjamoreenikerroksen tarkistaminen / moreenin sijoittaminen Rikastushuhiekka-altaan pohja Tiivistekalvon asennus Tiivistekalvon yläpuolisen salaojituksen rakentaminen Padon rakentaminen Pohjan tiivistekalvon asentaminen Vyöhykkeiden 2A, 2B ja 3A rakentaminen padon pohjalle Louhetäyttökerroksen ja Vyöhykkeiden 3A, 2B ja 2A rakentaminen Padon ylävirranpuoleisen tiivistekalvon asentaminen Geotextiilin asentaminen ja Vyöhyke 2B:n (tiivisekalvon suoja) rakentaminent Eroosiosuojaverhouksen asentaminen Rikastushiekkaputkien / purkuputkien asentaminen Veden talteenottojärjestelmän asentaminen Rikastushiekka-altaan käyttöönottolupa viranomaiselta Kuva 4: NP4 rikastushiekka-altaan Vaihe 1a:n alustava rakennusaikataulu 6.3 Instrumentointi Painumista mittaavia laitteita ja värähdyslankahuokospainemittareita käytetään NP4 rikastushiekka-altaan toiminnan seuraamiseen. Seurantalaitteiden sijainti esitetään Liitteen I piirroksessa 10. Painumista mittaavat laitteet asennetaan padon harjalle, luiskan keskikohtaan ja alavirran puoleisen luiskan juurelle. Painumista mittaavat laitteet siirretään jokaisen korotuksen yhteydessä uusille paikoilleen. Painumista mittaavat laitteet mahdollistavat painumisen sekä padon vakavuuden yhden komponentin seurannan. Värähdyslankahuokospaineantureita asennetaan pohjamoreenikerrokseen padon ylävirranpuoleisen luiskan juuren alle sekä lähelle. Huokospaineanturit mahdollistavat suotoveden painetason seuraamisen padon pohjarakenteissa. Värähdyslankahuokospainemantureita asennetaan myös Vyöhykkeen 2B materiaalin sisään padon pohjalle bitumigeomembraanin yläpuolelle padon ylävirran puoleisen luiskan juuren lähettyville ja padon keskilinjalle. Huokospainemittareiden avulla seurataan suotoveden painetasoa padon sisällä. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 16
6.4 Laaduntarkkailu ja laadunvarmistus Laaduntarkkailun ja laadunvarmistuksen vaatimukset esitetään kootusti Liitteessä X. Laaduntarkkailu- ja - varmistussuunnitelma sisältää seuraavat asiat jokaiselle vaiheelle ja materiaalille: Materiaali tai tehtäväkohtaiset vaatimukset sekä spesifikaatiot tai arvot; Koe- tai mittausmenetelmä; Laaduntarkkailun ja -varmistuksen tarkastus- tai testaustaajuus. Laaduntarkkailun ja -varmistuksen tulosten dokumentointi. Urakoitsijan tulee harjoittaa riittävää laaduntarkkailua, joka kattaa alla luetellut: Laaduntarkkailusta vastaa kokenut ja pätevä henkilökunta; Laaduntarkkailutarkastukset, joilla varmistetaan suunnitelmapiirroksien ja Liitteen X noudattaminen; Kaikki vaaditut laaduntarkkailun kokeet suoritetaan; Sopivat ja hyvässä kunnossa olevat testauslaitteet (kaikissa tilanteissa); ja Soveltuvat laboratorio-olosuhteet ja -laitteistot tarvittavien kokeiden suorittamiseen. Laaduntarkkailusuunnitelma laaditaan kullekin työn vaiheelle. Laadunvarmistuksesta vastaavan henkilön tulee olla paikalla merkittävien maarakennustöiden aikana sekä bitumigeomembraanin asentamisen aikana. Laadunvarmistuksesta vastaavan henkilön tulee toteuttaa suunnitelmallista ja systemaattista tarkkailua, joka tyydyttävällä varmuudella osoittaa laaduntarkkailun toteutuvan tehokkaasti ja siten, että padon rakentaminen tapahtuu suunnitelman mukaisesti, vastaa suunnittelupiirroksia, suunnittelun spesifikaatioita ja Liitteessä X esitettyä. 7.0 SULKEMISEN PERIAATE Kaivoksen sulkeminen on ympäristönsuojelulain sekä kaivoslain nojalla säänneltyä. Kittilän kaivoksen sulkemissuunnitelmassa (Pöyry Finland Oy, 2012) on yhdistetty jälkihoitosuunnitelma (Lapivesitutkimus Oy, 2011) ja sivukivialueen maisemoinnin yleissuunnitelma. Kittilän kaivos tulee noudattamaan sulkemisvaiheessa yhtiön sisäistä sulkemissuunnitelmaa ja ympäristölupaehtoja. Sulkemistoimet ovat luokiteltu standardissa neljään vaiheeseen lakkauttaminen, käytöstäpoisto, maatyöt ja sulkemisen jälkeinen vaihe. Sulkemisen jälkeisessä vaiheessa laaditaan valvontasuunnitelma ja jatkotoimet, joilla arvioidaan maatöiden tehokkuutta ja määritetään mahdolliset tarvittavat korjaavat toimenpiteet. Suunnitellun uuden NP4-altaan sulkemistoimet on esitetty toteuttettavaksi nykyisen NP3-altaan sulkemisvelvoitteiden mukaisesti. NP3-rikastushiekka-altaan peiterakenne on suunniteltu kuperaksi niin, että Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 17
sade- ja sulamisvedet valuvat pois. Tiivis pintarakenne estää sadeveden pääsyn rikastushiekkaan. NP3-allas peitetään lupaehtojen (PSAVI 72/2013/1) mukaisesti pintarakenteella, joka koostuu vähintään 0,5 m paksusta tiivistyskerroksesta ja jonka materiaalin vedenläpäisevyys on enintään 1.0 10-9 m/s. Tiivistyskerroksen päälle levitetään vähintään 0,3 m paksu, hyvin vettä läpäisevä kuivatuskerros ja 0,5 m paksu kasvukerros. Sadevedet virtaavat rikastushiekka-altaan reunoille ja edelleen alueen ympärysojiin ja alapuoliselle suoalueelle. Puustoksi istutetaan alueella luontaisesti viihtyviä lajeja. Määräykset suunnitellun uuden NP4-altaan sulkemisen osalta tarkentuvat kuitenkin NP4-altaan ympäristölupamenettelyn yhteydessä. Sulkemistoimien tavoitteena on toteuttaa kaivostoimintojen sulkemis- ja maisemointitoimet minimoimalla riskit ympäristön pilaantumiselle. Sulkemistoimien jälkeisiä vaikutuksia seurataan ympäristötarkkailuohjelman mukaisesti myös kaivostoiminnan loputtua. Sulkemistoimenpiteet ajoittuvat altaan osalta aikaisintaan vuoden 2035 jälkeiseen aikaan, kun kaivostoiminta Kittilän kaivoksella nykyisen tuotantosuunnitelman mukaisesti päättyy. 8.0 JATKOTOIMENPIDE-EHDOTUKSET Nyt tehdyssä suunnittelussa on käytetty erilaisia oletuksia, jotka aiheuttavat epävarmuutta. Ennen seuraavaa suunnitteluvaihetta tarvitaan lisätietoja epävarmuuden vähentämiseksi. Seuraavissa luvuissa esitetään yleispiirteiset suositukset jatkotoimenpiteistä. 8.1 Pohjatutkimukset Ennen tarkennettua suunnittelua, koko NP4:n pohjan ja padon alueella tehdään geotekninen tutkimus. Tutkimus kohdistuu erityisesti itäosaan, jota ei ole vielä tutkittu aiemmin. Tutkimus tehdään, kun maanomistukseen liittyvistä seikoista on sovittu maanomistajien kanssa kaivostoimituksen yhteydessä. Tutkimus tehdään Kanadan kaivosyhdistyksen (CDA) ja eurooppalaisten ohjeistusten mukaisesti. Geotekniset lisätutkimukset sisältävät seuraavaa: Kallioon ulotettavat kairaukset padon keskilinjan kohdalla. Kairauspisteiden rakenne kirjataan ylös. NP4:n maapohjan ominaisuuksia tutkitaan määräsyvyyteen asti painokairalla tai vastaavalla, tai muulla in situ tiiveyden testausmenetelmällä. Koekuoppien kaivu NP4:n alueelle pohjan materiaalin karakterisointia varten. Koekuoppien avulla määritetään myös alueet, joilla pohjaveden pinnan taso on korkealle. Maapohjan suotoveden painetason selvittämistä varten asennetaan asennetaan antureita, kuten huokospaineputkia ja värähdyslankahuokospaineantureita. Pohjan maa-aineksen ja kallioperän vedenläpäisevyyden in situ-testausta moreenin ja kallion vedenjohtavuuksien kuvaamiseksi sekä pohjan läpäisevyyden minimivaatimusten arvioimiseksi. Maa- ja kallioperänäytteiden otto kairaamalla ja koekuopista geoteknisiä laboratoriotestejä varten. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 18
Kenttätutkimusten ja luvussa 8.2 esitettyjen laboratoriotestausten avulla saadaan tietoja NP4:n yksityiskohtaiseen suunnitteluun. Lisäksi saadaan tietoa moreeninottopaikkojen sijainnista ja tarvittavasta pohjan valmistelun laajuudesta. Pohjaveden pinnan tasoa esitetään tarkkailtavaksi myös aiemmin, vuonna 2017 tehdyn geoteknisen tutkimuksen yhteydessä asennetuista pinnantason tarkkailupisteistä. Pohjaveden pinnan tason vaihtelusta esitetään kerättäväksi tarkkailutietoa. 8.2 Laboratoriotestit Kohdetutkimuksen yhteydessä otettavista maa- ja kivinäytteistä esitetään tehtäväksi geoteknisiä laboratoriotestejä tarkennetussa suunnittelussa tarvittavien parametrien määrittämiseksi. Laboratoriotestit käsittävät: Luokittelukokeet pohjan maa-aineksen yleisten ominaisuuksien kuvaamiseksi (kosteus, raekokoko, Atterbergin rajat ja Parannettu Proctor -tiivistyskoe) Kokeet pohjan maa-aineksen lujuuden ja käyttäytymisen arviointia varten (riippuen maa-aineksen laadusta), sisältäen: Konsolidoitu suljettu kolmiaksiaalikoe lujuuden määrittämiseksi Suoran leikkauslujuuden testaus suuritehoisella koelaitteistolla Painumatesti jos koheesiomaita todetaan. Geoteknisiä laboratoriotestejä tehdään liitteessä IV esitettyjä rakennusmateriaaleja edustaville näytteille kantavuuden ja hydraulisten parametrien määrittämistä varten. Rakennusmateriaalien laboratoriotestit voivat sisältää: Vedenjohtavuuden testaus Suoran leikkauslujuuden testaus suuritehoisella koelaitteistolla Parannettu Proctor -tiivistyskoe. 8.3 Vahingonvaaraselvitys Patoturvallisuusviranomaisen (KAI-ELY) kanssa käydyn keskustelun pohjalta patoturvallisuusoppaan (ELYkeskuksen raportteja 2012) mukainen vahingonvaaraselvitys ei ole tarpeen vielä NP4-altaan lupavaiheessa. Kaivosyhtiö on toteuttanut NP3-altaan vahingonvaaraselvityksen. Vahingonvaaraselvityksessä on tarkasteltu sekä patoaltaissa olevan veden (tulva-aallon) leviämistä että rikastushiekan leviämistä. Rikastushiekan leviämistä on selvitetty erikseen plastisena juoksettuneena massana ja advektioleviämisenä tulva-aallon mukana. Suunniteltu uusi NP4-allas tulee vastaaman rakenteeltaan muutamaa eroavaisuutta lukuun ottamatta nykyistä NP3-allasta. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 19
NP4-altaan sortumatilanteen ympäristövaikutukset voidaan näin karkeasti arvioida edellä mainitun NP3-altaan vahingonvaaraselvityksen perusteella. NP3-altaan vahingonvaaraselvitys toteutettiin oletuksella, että altaassa on maksimissaan 2,0 Mm 3 vettä. Vuosien 2015 ja 2016 aikana altaan vapaan veden määrä on vaihdellut altaassa välillä 300 000-800 000 m 3 ollen huomattavasti vahingonvaaraselvityksessä käytettyä vesimäärää alhaisempi. NP3-altaan tarkasteluissa selvitettiin kahta erilaista murtumahypoteesia: a. Vuotolähtöinen murtuma (todennäköisempi): Patoon syntyy paikallinen ylivuoto tai sisäinen vuoto, joka laajenee murtumaaukoksi, josta altaan koko vapaan veden määrä purkautuu ulos. Murtumaaukosta purkautuu veden mukana rikastushiekkaa, joka sekoittuu virtaavaan veteen ja kulkeutuu pääasiassa vesivirtauksen mukana. Murtuma-aukon koko ja sen syntymisnopeus määräytyy padon korkeuden ja rakenteen perusteella. b. Sortumalähtöinen murtuma (epätodennäköisempi): Patopenger sortuu liukupintana pitemmältä matkalta, jonka seurauksena altaassa oleva rikastushiekkamassa juoksettuu. Juoksettunut massa valuu sortuneen padon yli jähmeän nesteen tavoin. Valuvan massan nopeutta säätelee massan viskositeetti ja sen paksuutta sisäinen leikkauslujuus. Massan liikkuminen päättyy, kun sen paksuus on alentunut niin, että se saavuttaa tasapainon sisäisen leikkauslujuutensa kanssa. Sortuman seurauksena vapaa vesi purkautuu ulos, mikä kuljettaa osan rikastushiekasta advektion kautta kauemmas. Vuotolähtöinen murtuma on tilastollisesti tarkasteltuna selvästi todennäköisempi kuin laaja-alainen padon sortuma. Tätä puoltavat myös patorakenne ja pohjamaa, jotka eivät ole alttiita esimerkiksi huokosveden ylipaineen aiheuttamalle koko patopenkereen leikkauslujuuden heikkenemiselle, eivätkä padon ali tapahtuvien liukupintojen syntymiselle. Vahingonvaaraselvityksen liitteenä olevassa Insinööritoimisto Pekka Leiviskän patosortumaa simuloivassa tulva-aaltolaskennassa on lähtötietoina käytetty seuraavia murtumahypoteesiin liittyviä lähtöolettamuksia: vuotolähtöinen murtuma murtuma-aukko muodostuu niin korkeaksi, että kaikki vapaa vesi purkautuu altaasta altaan tyhjentymiseen kuluva aika on noin 50 min purkautuva vesimäärä on 2 000 000 m3, josta vesistöön purkautuva vesimäärä on noin 1,3 milj. m 3 maksimivirtaama vuodon aikana on 670 m 3 /s murtuma-aukko sijaitsee pääpadon pohjois-eteläsuuntaisella laidalla Laskennan tulosten mukaan tulva-aalto leviää Seurujoen yli ja Seurujoessa vesi lähtee purkautumaan sekä vastavirtaan pohjoiseen että myötävirtaan etelään. Vesi leviää joen molemmin puolin noin 100 200 metrin päähän uomasta. Osa vedestä, alle 10 %, purkautuu Leppäojan kautta suoraan Loukiseen. Leppäoja sijaitsee kaivoksen itäkaakkoispuolella. Seurujoessa tulvaveden korkeus saavuttaa maksimikorkeutensa noin 4,4 tunnin kuluttua murtumasta. Syntyvän tulva-altaan muoto ja koko on esitetty kuvassa (Kuva 5). Huomioitavaa toki on, että mallinnuksessa on NP3-altaan vesimääräksi oletettu selvästi siellä vuosina 2015 ja 2016 mitattua vesimäärää suurempi tilavuus. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 20
Kuva 5: Esimerkkikuva NP3-altaan patomurtumasta syntyvästä tulva-altaasta ja sen laajuudesta. Murtumakohta on esitetty kuvassa punaisella nuolella NP4-altaan luoteispuolen pato sijaitsee lähimmillään noin 250 metrin etäisyydellä Seurujoen pääuomasta (Kuva 1). Padon murtuma tällä osalla NP4-altaan ensimmäiseen vaiheen patoa johtaa altaassa olevan veden leviämiseen mitä todennäköisimmin myös Latovuoman sekä Paskapetäjänpalon suuntaan. Tulva-allas ulottuisi purkautuvasta vesimäärästä riippuen mitä todennäköisimmin myös Rouravuoman suuntaan ja sieltä myös Leppäojan valuma-alueelle. Rikastushiekan osalta NP-hiekan leviämisalue voi äärimmäisen patomurtuman sattuessa ulottua myös Seurujoen pääuomaan. Patoturvallisuuslain 5 luvun 24 :n mukaisesti padon omistajan Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 21
on ryhdyttävä padosta aiheutuva vahingonvaara huomioon ottaen tarpeellisiin toimiin pato-onnettomuuden ehkäisemiseksi ja onnettomuudesta aiheutuvien vahinkojen rajoittamiseksi. NP4-altaan pato tullaan luokittelemaan 1-luokan padoksi (494/2009, luku 3, 11 ). 8.4 Riskien arviointi sekä käyttö, ylläpito ja tarkkailu NP4:n rakentamiseen ja käyttöön liittyvät riskit tulee arvioida. Riskinarvioinnin tulokset tulee sisällyttää rikastushiekka-altaan käyttö-, ylläpito- ja tarkkailuohjelmaan ennen altaan käyttöönottoa. Käyttö-, ylläpito- ja tarkkailuohjelma dokumentoidaan ohjeeksi ja sitä noudatetaan NP4:n rakentamisen ja käytön aikana kaikissa vaiheissa. Ohjelma ja ohje tarkistetaan vuosittain ja mikäli tarpeen, siihen tehdään päivityksiä. Ohjelma laaditaan siten, että se on soveltuvien ohjeiden, mukaan lukien patoturvallisuusopas (ELY-keskuksen raportteja 2012) ja Kanadan kaivosyhdistyksen ohjeet (2013, 2014), mukainen. 8.5 Turvallisuussuunnitelma Vahingonvaaraselvityksen ja riskinarvion tulokset huomioidaan Kittilän kaivosta koskevassa turvallisuussuunnitelmassa, jota päivitetään siten, että se sisältää myös NP4-rikastushiekka-altaan. Suunnitelma tarkistetaan säännöllisesti ja sitä päivitetään tarpeen mukaan. Turvallisuussuunnitelma tulee olemaan patoturvallisuusohjeen (ELY-keskuksen raportteja 2012) mukainen. Report No. 1782897-001-R-RevC-1000 22
Allekirjoitussivu GOLDER ASSOCIATES LTD. Germán Pizarro, M.Eng. Geotechnical Engineer Fiona Esford, Associate, Senior Geotechnical Engineer JH/GP/FE Golder, Golder Associates and the GA globe design are trademarks of Golder Associates Corporation. c:\users\jhindmarsh\desktop\02 oct 2017\1782897-001-r-revc-1000-np4 fs design_fi_b0.docx Report No. 1782897-001-R-RevC-1000
VIITTAUKSET Agnico Eagle Mines Ltd. (AEM) 2016. Annual Information Form for the year ended December 31, 2015. Dated 15 March 2016 Canadian Dam Association. 2013. Dam Safety Guidelines. Canadian Dam Association. 2014. Technical Bulletin: Application of Dam Safety Guidelines to Mining Dams. Geobotnia Oy. (Geobotnia). 2015. Cil2-Altaan Ylävirtaan Korotusten, Stabiliteettitarkastelut Korjatuilla, Rikastushiekkaparametreilla, Laskentaraportti. Prepared for Agnico Eagle Finland Oy. Project Number 11464. Dated 25 March 2015. Geobotnia Oy. (Geobotnia). 2017. Kittilän Kaivoksen Rikastushiekka-Altaan, NP4 Pohjatutkimukset. Prepared for Agnico Eagle Finland Oy. Project Number 11464. Dated 9 May 2017. Hämeen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen patoturvallisuusopas (ELY-keskuksen raportteja 89/2012). Report No. 1782897-001-R-RevC-1000
Golder Associates Ltd. Suite 200-2920 Virtual Way Vancouver, BC, V5M 0C4 Canada T: +1 (604) 296 4200