Karjäär (mäendus)

Karjääriks nimetatakse kohta maakera pindmises kihis, kus kaevandatakse kive, liiva ja mineraale. Karjäär on avatud tüüpi kaevandus.

Harku karjäär

On ka teist tüüpi kaevandusi, mida nimetatakse maa-aluseks kaevanduseks ning mis koosneb maa-alustest tunnelitest ja kaevandusšahtidest. Ehituskivikarjääre nimetatakse ka kivimurdudeks, väikesi kruusa- või savikarjääre kruusa- või saviaukudeks.

Karjääride peamine ülesanne on kaevandada ehitusmaterjaliks vajalikke kive.

Karjäärid on kasutusel olnud juba tuhandeid aastaid. Vanad egiptlased kasutasid püramiidide ehitamiseks lähedal asuvatest karjääridest saadud hiiglaslikke lubjakivist ja graniidist plokke. Kiviplokid kaalusid tonne ja need raiuti välja käsitsi. Vanas Roomas töötasid marmori-, lubjakivi- ja graniidikaevandustes/karjäärides tavaliselt orjad ja kurjategijad, keda sunniti tegema ränkrasket tööd.

Portlandi kivimurd Portlandi saarel Inglismaal

Maailma suurim karjäär on Hull-Rusti karjäär Minnesota lähedal, kus esimene kaevamine tehti 1895. aastal. Karjäär on 8 km pikk, 3,2 km lai ja 180 m sügav. Kogu karjäär asub 8,1 km² suurusel alal. Karjääri tegutsemisaja vältel on sealt välja veetud 700 miljonit tonni kaevist.

Hull-Rusti karjäär

Ajalugu

Kivide ja muude materjalide kaevandamise meetodid on järk-järgult muutunud alates esimestest karjääridest Aswani piirkonnas Egiptuses, kus tehti kaevetöid. Algul kasutati karjäärides haamreid, kirkasid ja meisleid/peitleid, mis olid valmistatud kas kivist või sellisest metallist nagu pronks ja raud.

Karjääre loodi ka kogukondades, kus ei olnud kivist ehitisi. Näiteks Lakota kultuur ei kaevandanud selleks, et ehitada maju ja monumente, vaid et toota rahu- ja tseremooniapiipe. Rahupiip olid valmistatud metamorfsest kivimist, mille nimetus oli catlinite või pipestone. Rahupiibul oli oluline osa hõimudevahelistel koosistumistel ning otsuste langetamisel.

Karjäärisaaduste kasutamine ehitusmaterjalidena nõudis palju rohkem tööd ja energiat, kuna materjal tuli karjäärist välja vedada käsitsi. Samuti veeti kive karjääridest välja köite, puust kelkude ja palkide abil. See protsess kaasas endaga tuhandeid orje ja muid töölisi.

Näiteks Lihavõttesaare kujude valmistamiseks vajaliku kaevandamise, tahumise ja transpordiga pidi olema seotud terve kogukond. Kujude valmistamiseks saadi kivimeid saare teisest otsast, ühest ainsast karjäärist. Kõige raskem tahutud kuju kaalub 86 tonni ja teadlased püüavad ikka veel uurida, kuidas need kivid sinna transporditi.

Karjäär Jordaanias

Tänapäeval kasutatakse karjäärides mehaanilisi tööriistu, mis sisaldavad puurimistehnikat, lõhkeaineid ja suuri veokeid. Kõvade kivimite läbimiseks kasutatakse teemantotsaga tööstuslikku puuri. Mõned kaevurid kasutavad lõhkeaineid, et pääseda ligi soovitud materjalidele. Lõpuks veetakse materjal ära hiiglaslike veoautode ja kalluritega. Mõne veoauto kandevõime võib ulatuda kuni 350 tonnini.

Rajamine

Karjääri rajamisele eelnevad geoloogilised otsingud ja uuringud, maa-ala ettevalmistamine nagu näiteks metsa, võsa, hoonete jms kõrvaldamine ning teised eeltööd. Seejärel maardla avatakse ning järgnevad paljandus-, koristus- ja rekultiveerimistööd. Paljandustöödega eemaldatakse maarde peal olevad maaret piiravad kivimid (katend), koristustööd seisnevad maarde vahetus kaevamises, rekultiveerimistöödega taastatakse karjääri rajamisel rikutud maade taaskasutatavus.

Avamis-, paljandus-, koristus- ja rekultiveerimistööde tehnoloogia sõltub peamiselt kaevandatavate kivimite kõvadusest. Samuti on olulised faktorid ka maarde paiknemise sügavus ja ulatus, katenditegur ning erinevad ökoloogilised nõuded.

Puistangute ja kaevandatud alade rekultiveerimisel kujundatakse sobivad pinnavormid. Seejärel taimestatakse need, rajatakse veekogud, ehitatakse teed ja hooned.

Söekaevandus Indias

Tehnika

Tänapäeval rakendatakse karjäärides peamiselt ekskavaator-, vähem hüdrokaevandamist. Ekskavaatorkaevandamine sobib igasuguse kõvadusega kivimite, hüdrokaevandamine peamiselt kergesti uhutavate ja lõheliste kivimite puhul. Kõvad kivimid purustatakse enne väljamist lõhates või kobestitega. Rakendatakse ka teisi meetodeid nagu näiteks elektrofüüsikaline, termiline ja keemiline meetod. Avamis- ja paljandustöödel kasutatakse katendi teisaldamiseks karjääriekskavaatoreid, puistureid või hüdrotransporti, väikestes karjäärides ka autovedu. Kaevis väljatakse harilikult mehaaniliste labidate, draglain-, rootor- või kettekskavaatoritega.

Katend tõstetakse ekskavaatoriga või veetakse puisturi, konveieri või veokitega kaevandatud alale või karjääri piirest välja. Katendi paigutamisega seoses olevaid töid nimetatakse puistetöödeks. Puistangu kujundamiseks kasutatakse peamiselt puistangusahku, buldoosereid, ekskavaatoreid ja skreepereid. Kaevise vedamiseks kasutatakse diisel-, trolli- või gaasiturbiinkallureid, lint- või plaatkonveiereid, puistureid, raudteid ja köisteid.

Draglainekskavaator

Suuremõõtmelised kivid ja agregaadid

Eri tüüpi kivimeid kaevandatakse eri eesmärkidel. Kaks peamist tüüpi on suuremõõtmelised kivid ja agregaadid. Suuremõõtmelisi kivisid kasutatakse majade ja monumentide ehitamisel või siis majade kaunistamisel. Samuti valmistatakse neist ka köögimööblit ja majade katuseid. Agregaatideks kutsutakse liiva, kruusa või muud suurematest kividest purustatud materjali. Agregaate kasutatakse tavaliselt ehitustel, kus on vaja saavuta stabiilne aluspind nagu näiteks teede või raudteede ehitusel. Agregaate kasutatakse samuti asfaldi- ja betoonitööstuses. Et materjal oleks kättesaadavam, rajatakse tavaliselt asfaldi- ja betoonitehased karjääride juurde. Asfalti kasutatakse teede ehitamisel; see on õline materjal, mis on segatud kokku agregaatidega. Betoon, mis leiutati vanas Roomas, on segu kleepuvast tsemendist ja agregaatidest. Roomlased kasutasid betooni ja agregaate, et ehitada tohutuid teid ja akvedukte, millest paljud on veel tänini säilinud.

Tammemäe liivakarjäär

Maavarasid, mida kaevandatakse karjäärides:

• fosforiit,
• graniit,
• kaoliniit,
• kilt,
• kips,
• kivisüsi,
• kriit,
• kruus,
• liiv,
• liivakivi,
• lubjakivi,
• maagid,
• marmor,
• põlevkivi,
• pruunsüsi,
• savi.

Mõju keskkonnale

Kunda-Aru karjäär

Karjäärid muudavad nende ümberkaudset keskkonda suurel määral. Nad hõivavad suure osa pinnasest ja taimestikust ning sunnivad loomad sealsetest paikadest lahkuma. Mahajäetud karjäärides ei pruugi elutegevus enam taastuda, kuna pinnas muutub elamiskõlbmatuks. Kaevandamisest tingitud keskkonnamõju ei lõpe mäetööde lõpetamisega ja kaevanduse sulgemisega, vaid jätkub reeglina ka pärast seda, kuigi mõningases uues kontekstis ning suunitlusega loodusliku olukorra taastumise suunas. Kaevetööde lõpetamisel ja karjääri sulgemisel tuleb eelkõige hinnata kaevandamisjärgse pikaajalise keskkonnamõju olulisust kaeveväljal ja leida võimalikke lahendusi selle leevendamiseks.

Jääkreostus

Karjääre võivad ohustada üleujutused, kuna karjäärid on rajatud allapoole pinnavee taset. Keskkonnakaitsjad kardavad, et toksilised jäätmed võivad sattuda põhjavette, kui mahajäetud karjääri vesi puutub kokku pinnaveega. Reostuse vältimiseks peavad kaevurid aeg-ajalt karjääridest vett välja pumpama.

Jääkreostuse allikateks võivad olla suletavate kaevanduste tootmisterritooriumil asuvad kütuste, määrdeõli ja kemikaalide laod või hoidlad (nii maapealsed kui ka maa-alused). Seal võib olla säilinud või pinnasesse imbunud jääkmaterjale. Samuti võib jääkreostuse allikateks veel olla kaevanduste territooriumile rajatud prügilad ning kasutusest väljaminevad jõutrafod ja trafoõlid. Prügilates võib olla saepuru, puidujäätmeid, vanarehve, ehitusprahti, koristusjäätmeid ja teisi loodust reostavaid elemente. Taolised prügilad on pinnasereostuse suhtes keskmisest suurema ohu allikad, kust võib vette sattuda mitmesuguseid kemikaale, õlisid, diislikütust jne. Sellepärast tuleb nad sulgeda ja reostunud pinnas puhastada.

Karjäärijärved

Mahajäetud karjääridest võivad veega täitumise korral saada tehisjärved. Mahajäetud karjääride peamisteks veega täitumise allikateks on põhjavesi ja sademetevesi. Paljud sellised tehisjärved on selgeveelised ja sügavad, pakkudes ujumisvõimalusi nii inimestele kui ka veeloomadele (konnad, linnud). Mõnikord on mahajäetud karjääride põhjas kaevandamistehnikat, mille tõttu on nad ujumiseks ohtlikud.

Mahajäetud paekivikarjäär Rummus