1. WIRTGEN 2500 SM JA KILLUSTIKU TOOTMIME KARJÄÄRIDES
Jüri-Rivaldo Pastarus, Alo Adamson, Sergei Sabanov, TTÜ mäeinstituut, Erik Väli, Oleg
Nikitin, AS Eesti Põlevkivi.
Sissejuhatus
Üheks alternatiivseks võimaluseks maavara väljamisel puur-lõhketöödele on freeskombain (1, 2).
Maavarade kaevandamisel karjäärides on Saksa firma Wirtgeni poolt valmistatud freeskombainid
leidnud laialdast kasutamist nii Saksamaal kui ka USA-s, Kanadas, Austraalias jne. Firma
soovitab kombaini kasutada ka lubjakivi kaevandamiseks, kusjuures tootlikkuseks on
prognoositud 170...1500 m3/h sõltuvalt kombaini tüübist. Teda on võimalik kasutada ka nendel
aladel, kus lõhketööde teostamine on lubamatu. Arvestades kombaini suurt tootlikkust,
mobiilsust ja energiavarustuse autonoomsust, on võimalik rajada väikesi karjääre Eesti erinevates
regioonides.
Freeskombaini kasutamine maavarade raimamisel omab rida eeliseid, võrreldes puur-lõhketööde
ja kobesti kasutamisega tehnoloogiate ees (2, 3, 4):
- kaevise lahtimurdmine, laadimine ja transport toimub ühe operatsiooniga;
- töötajate hulk ee-rinnas on minimaalne;
- kõrgselektiivne kaevandamine (maavarakadude ja aherdumise vähenemine);
- lintkonveier on kasutatav maavara transpordiks;
- ei tekita seismilisi võnkeid;
- tolmu eraldumine on minimaalne;
- müra ei ole häiriv;
- ei ole vaja kasutada puur-lõhketöid.
Eestis on olemas suured kogemused kombainide kasutamisel lubja- ja põlevkivi kaevandamisel
aastatel 1970...2002. Aastatel 1989...1991 töötas Väo karjääris Wirtgen 2600SM. Vaatamata
masina headele näitajatele, tuli selle kasutamisest loobuda killustiku nõudluse puudumise tõttu.
Paar aastat hiljem katsetati freeskombaini Wirtgen 2100 SM Kurevere dolokivikarjääris. Kuid
kahjuks osutus see masin dolokivi raimamise jaoks kergeks. Paekivi raimamiseks peaks masin
kaaluma vähemalt 80...100 t. Wirtgen 2500 SM-i (kaal 100 t) katsetati 2006. aastal Põhja-Kiviõli
karjääris. Lähtudes firma Wirtgeni kontseptsioonist, et nad saavutavad oma tehnoloogilise
täiuslikkuse konkreetsetes mäenduslikes tingimustes. Kahjuks ei saavutatud freeskombain
loodetud tootlikkust. Kombaini konstruktsioon ja kaevandamise tehnoloogia vajavad
moderniseerimist ja katsetööde jätkamist, et neid siis kasutada Eesti maardlate tingimustes.
Artiklis on esitatud freeskombain Wirtgen 2500 SM kasutamise analüüs ja võimalused
lubjakivikillustiku tootmiseks Eesti põlev- ja lubjakivimaardlate tingimustes.
Freeskombaini Wirtgen 2500 SM lühikirjeldus
Freeskombainis on kasutatud vooltootmise printsiipi kivimi lahtimurdmisel trummeltüüpi
lõikeorganiga. Ta on varustatud diiselajamiga, mis tagab kombaini autonoomsuse ja mobiilsuse.
Lõiketrummel kujutab endast kahekäigulist tigutransportööri, mille harjadele on paigutatud
lõiketerad kivimi raimamiseks. Tigu transporteerib kaevise trumli keskele, kus ta laetakse
konveierile. Trummel on paigutatud kombaini keskele, mis suurendab raimamisprotsessi
efektiivsust.

2. Freeskombain Wirtgen 2500 SM trumli läbimõõduga 1,4 m ja laiusega 2,5 m on projekteeritud
tugevate kivimite väljamiseks (survetugevus 80...110 MPa). Selle kombaini modifikatsiooni
juures on ta kogu raskus (100 t) kasutatav kivimite raimamisel (maksimaalne
kaevandamissügavus 0,6 m).
Riskianalüüs
Freeskombaini Wirtgen 2500 SM evitamisprotsess viidi läbi 2007. a. AS Eesti Põlevkivi Narva
karjääris. Katsetamine toimus neljas etapis - laadimine kallurile ja vaaludesse ning nende
kombinatsioone. Viidi läbi kronometraaž erinevate tööoperatsioonide kohta ja fikseeriti kombaini
tootlikkus nii lubjakivi kui ka põlevkivi kihtides.
Freeskombain võimaldab kaevandamisel kasutada kahte laadimise tehnoloogiat (Joon. 1.):
laadimine vaaludesse ja kalluritesse.
(A)
(B)
Joonis 1. Laadimine vaaludesse (A) ja kalluritesse (B)
Laadimine vaaludesse ei ole seotud autotranspordiga ja järelikult freeskombaini tootlikkus on
suurem. Siinjuures tuleb arvestada, et hiljem tuleb vaalud laadida ja transportida lattu või
tarbijale, mis nõuab täiendavaid kulutusi. Majandusarvutused annavad sellele küsimusele vastuse.
Freeskombaini töö efektiivsus laadimisel kalluritesse sõltub tööde organiseerimisest, kusjuures
tuleb arvestada, et osa kombaini tööajast kulub paratamatult seisakuteks, mis on seotud kallurite
vahetumisega.
Joonisel 2A on esitatud erienergia kulu sõltuvus põlev- ja lubjakivi tükilisusest (3). Mida väiksem
on tüki suurus, seda rohkem on energiat vaja kivimi purustamiseks. Joonisel 2B on toodud
põlev- ja lubjakivi tükilisuse graafik (3).

3. (A) (B)
Joonis 2. Erienergia purustamisel (A) ja põlev- ning lubajakivi tükilisus (B)
Erienergia purustamisel (A): 1 - lubjakivi puurimine; 2 - põlevkivi puurimine; 3 - lubjakivi
soonimine; 4 - põlevkivi soonimine; 5 - B kihindi väljamine kombainiga UKR-1; 6 -
kombainkaevandamine; 7 - lubjakivi lõigatavus DKS; 8 - põlevkivi lõigatavus DKS; 9 - ripperiga
purustamine.
Wirtgen 2500SM tüki suurus (B): 1 - lõikamine põlevkivi EF (0,43 m) kompleksis; 2 - lõikamine
lubjakivi A/B (0,18 m) ja C/D (0,25 m) kihtides; 3 - lõikamine põlevkivi CB (0,36 m)
kompleksis.
Freeskombaini kasutamisel erienergiakulu raimamisel langes piirkonda 7 ja 8 (Joon. 2A).
Arvestades freeskombaini laadimisprotsessi iseärasusi, mille vältel toimub kivimite täiendav
purustamine, siis erienergiakulu suureneb ja ta liigub piirkonda 6. Selle tulemusena kombaini
liikumiskiirus ja ka tootlikkus väheneb. Selle protsessi parandamiseks tuleb modifitseerida
kombaini laadimisprotsessi.
Eesti põlevkivikihind koosneb erineva paksusega ja mehaaniliste omadustega põlevkivi ja
lubjakivi kihtidest. Põlevkivi üheteljeliseks survetugevuseks on 15...40 MPa ja lubjakivil 40...120
MPa. Karstitsoonide läheduses on lubjakivide anomaalsed piirkonnad servetugevusega kuni
100...120 MPa. Järelikult on koormused kombaini lõiketeradele ja trumlile erinevad. Lähtudes
sellest on vajalik parandada kombaini tööorganite parameetreid, mis sobivad kasutamiseks Eesti
põlevkivimaardla tingimustes.
Kõrgselektiivne lubjakivikihtide väljamine põlevkivikihindis võimaldab tagada toodangu
vastavalt tarbija vajadustele. Võimalik on ka kasutada freeskombaini katendi eemaldamiseks, mis
võimaldaks vähendada killustiku defitsiiti (4).

4. Põlevkivikihindi väljamisel oleks otstarbekas laastu paksus võtta võrdseks suletise paksusega. Sel
juhul suletised ei purune raimamisprotsessis ja peale sõelumist on neid võimalik kasutada
killustiku valmistamiseks. Vastasel juhul nad purunevad ja saadud toodang vajab rikastamist.
Järeldused
Freeskombain Wirtgen 2500 SM tööstuslikud katsetused tõestasid lubjakivi lõhketöödeta
kaevandamise võimalikkust ja otstarbekust. Tööde efektiivsuse tõstmiseks on otstarbekas
freeskombainil sisse viia konstruktsioonilised muudatused ja viia ta vastavusse kivimi
parameetritega.
Töö on teostatud ETF grandi nr. 6558 „Mäendusriskide haldamise kontseptsioon ja meetodid”
raames.
Kasutatud materjalid
1. Wilke, F.L., Spachtholz, F.X., 1993. Operational Conditions for Continuous Mining Systems
in Hard Rock Open Pit Mines. Brite EuRam II project BE 6044 of the European Commission,
www.tu-berlin.de.
2. Adamson, A., Jostov, M., Kattel, T., 2006. Perspectives for the Mining of Oil Shale and
Limestone with Surface Miner in Estonia. Proc. ISCSM Aachen 2006.
3. Nikitin, O.; Väli, E. ; Sabanov, S.; Pastarus, J.-R. (2007). The surface miner sustainable
technology introduction for oil-shale mining in Estonia. In: Environment. Technology.
Resources: Proc. 6th International Scientific and Practical Conference, Rezekne, Latvia, 20-
22 June, 2007. (Toim.) Noviks, G.; Morozov, V.; Tepfers, R.; Leal, W.; Chrzan, T.. Rezekne,
Latvia: RA Izdevnieciba, 2007, 55 - 61.
4. Adamson, A., Kattel, T. 2005. Uute tehnoloogiate juurutamise suunad (ehitus)maavarade
kaevandamisel. Ehitusmaterjalide kaevandamine ja varud. Eesti Mäekonverents 2005.
Tallinn, lk. 10 - 15.