Tutkimus: Kaivosaltaiden pohjarakenteille tarvitaan ohjeistus

”Ehdottomasti tärkein tutkimuksen tulos on, ettei Suomessa ole olemassa minkäänlaista ohjeistusta kaivosaltaiden pohjarakenteille eikä vaatimuksia suojaustasosta, johon rakenteilla pitää pyrkiä”, tutkija Anne Tuomela Oulun yliopistosta sanoo.

Hän on juuri julkaistun kaivosten allasrakenteiden tiivisrakenteita koskevan selvityksen päätekijä.

Pikaselvityksen tilasi Kainuun Ely-keskus Oulun yliopiston teknilliseltä tiedekunnalta.

Selvitysryhmässä olivat Tuomelan lisäksi maa- ja pohjarakentamisen professori Kauko Kujala, hydrologian asiantuntija, yliopistonlehtori, tekniikan tohtori Anna-Kaisa Ronkanen ja pohjaveden tutkijatohtori Pekka M. Rossi. Tuomela tekee parhaillaan väitöskirjaa rikastushiekkojen läjittämisestä ilman nesteitä, sakeuttamalla ja pastana.

”Tilanne on sama myös kansainvälisesti, ohjeistus rakenteista puuttuu”, Tuomela muistuttaa.
Selvityksessä ei käyty tarkemmin läpi Terrafamen Talvivaaran ja Agnico Eagle Finlandin Kittilän kaivoksen allasrakenteita. Nyt pureuduttiin tieteellisiin tutkimuksiin.

Koko pohjarakenne ratkaiseva

Kalvo- eli geomembraanirakenteiden käyttö on lisääntynyt 1970-luvulta lähtien kaivosaltaiden tiivistyksessä. Ensin niitä käytettiin prosessi- ja haihdutusaltaiden tiivistyksessä. 1970-luvun lopulla ne alkoivat yleistyä kasaliuo­tusaltaissa, ja kaksi vuosikymmentä sitten alkoi käyttö rikastushiekka-altaissa.

Suomessa geomembraanirakenteita on Luikonlahden kaivoksella, Kittilän kaivoksella, Laivakankaan kaivoksella, Kevitsan kaivoksella ja Terrafamen Talvivaaran kaivoksella.

Tuomela korostaa, ettei oleellista ole altaiden kalvorakenteen toimivuus yksinään, vaan altaan koko pohjarakenteen toimivuus eli se, että kalvorakenne toimii ala- ja yläpuolisen maarakenteen kanssa yhteistyössä parhaalla mahdollisella tavalla.

Geomembraanin alapuolisella kerroksella on iso rooli, selvityksessä sanotaan. Alapuolisen maan on oltava vakaa ja hyvin valmisteltu pohjamaa tai rakennettu kerros. Vakaa perustus ei aiheuta geomemb­raanissa painumisista johtuvia jännityksiä tai venymiä, jotka voivat olla rakenteen toimivuuden kannalta kriittisiä. Olemassa olevien tutkimustulosten perusteella materiaalina tulisi käyttää hienoainesta sisältävää maata, eikä partikkelikoko saisi olla suurempi kuin 38 millimetriä.

Geomembraania suojaava kerros voi koostua yhdestä tai useammasta yläpuolisesta kerroksesta. Kerroksen paksuus voi vaihdella yhdestä jopa viiteen metriin.

Laadunvarmistus suojakerrokseen

”Iso osa laadunvarmistuksesta keskittyy usein testaamaan kalvojen saumojen tiiviyttä, vaikka niiden on todettu harvoin epäonnistuvan. Suurimman riskin on havaittu aiheutuvan suojakerroksen asentamisesta geomembraanin päälle. Sen vuoksi laadunvalvonnassa kannattaisi keskittyä enemmän havaitsemaan mahdollisia vuotopaikkoja”, selvitys toteaa.

Selvitys muistuttaa, että rikastushiekka-altaat ja ka­sa­liuotuksen altaat eroavat huomattavasti toisistaan, vaikka niillä on useita yhteisiä suunnitteluperiaatteita. Siksi niiden pohjarakenteille on erilaiset vaatimukset.

Tutkijoiden mukaan kasaliuotuksessa geomembraanien käyttö on perusteltua ja välttämätöntä, jotta ­metallien talteenotto on mahdollisimman tehokasta ja metallisten liuosten vuodot ympäristöön voidaan estää.

Tutkimus toimivista ratkaisuista

Selvitys päätyy siihen johtopäätökseen, että enemmän tutkimusta tarvittaisiin tiivisrakenteina käytettävien geomembraanien ja niiden alapuolisen ja yläpuolisen maarakenteen toiminnasta. Lisää pitäisi tutkia myös niitä ratkaisuja, miten luonnonmaa ja keinotekoinen eriste saadaan korkean kuormituksen alla toimimaan mahdollisimman hyvin.

”Jos geomembraaneja pyritään lisäämään kaivosten pohjarakenteissa, niiden rakentamiseen olisi oltava yhtenäisemmät ohjeet”, selvityksessä sanotaan.

Tutkijat haluaisivat saada lisää tietoa jo olemassa olevista kaivosteollisuudessa käytetyistä ratkaisuista.

”Ne ovat joko hyväksi tai huonoksi koettuja, mutta vähän löytyy tietoa onnistuneista tai epäonnistuneista ratkaisuista. Sen vuoksi olisi oleellisen tärkeää saada asianmukaista tietoa sekä hyvistä ratkaisuista että oppia virheistä, jotta rakenteet olisivat tulevaisuudessa entistä turvallisempia ja parempia.”