Kaivostöiden aiheuttama tärinä

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi3473
Moderaattori:Tkarlsso (katso kaikki) Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa

Johdanto

Tärinä on aaltoliikettä, joka leviää ulospäin tärinän aiheuttajasta. Tärinä syntyy, kun jokin voima vaikuttaa värähtelykelpoiseen mekaaniseen systeemiin. Kaikkiin materiaaleihin voi syntyä tärinää. Tekijää, joka aiheuttaa tärinää, kutsutaan herätteeksi. Kaivosympäristössä herätteitä ovat mm. malmin louhintaan liittyvät räjäytykset ja ajoneuvoliikenne. Louhitun materiaalin murskaus saattaa tuntua murskaimen välittömässä läheisyydessä, mutta sillä yleensä ei ole ympäristövaikutuksia. (Suomen ympäristö 2010)

Tärinän kulkeutumiseen vaikuttavat käytetty räjähdeainemäärä (räjäytyksissä), havaintopisteen etäisyys räjähdyspaikasta, sekä alueen geologiset ja geotekniset ominaisuudet (Khandelwal & Singh 2007). Tärinä on pääsääntöisesti sitä suurempaa, mitä lähempänä herätelähdettä ollaan (Suomen ympäristö 2010). Kaivostoiminnan aiheuttama tärinä voidaan jakaa hetkelliseen ja jatkuvaan. Hetkellisestä aiheuttavat esimerkiksi räjäytystyöt, jatkuvaa tärinää sen sijaan raskas laitteisto, kuten moottorit.

Räjäytyksiin liittyvä tärinä

Räjäytystöiden haitallisin sivuvaikutus on luultavasti maan tärinä, muita ovat esimerkiksi äkilliset ilmanpaineen muutokset, melu, pöly ja lentävät kivet. Vaikka maan tärinä vaimenee eksponentaalisesti, vaikutukset ovat suoraan verrannollisia käytetyn räjähdysaineen määrään (Khandelwal & Singh 2007).

Louhintaräjäytyksessä poranreikään syntyy lyhytaikainen, voimakas paine, joka rikkoo kalliota. Ylimääräinen energia tuottaa lämpöä, tärinää, ääntä ja ilmanpaineaallon. Alueella, jossa kallio ei mene enää rikki, paine havaitaan tärinänä (Suomen ympäristö 2010). Räjäytyksistä syntyvä tärinä on impulssimaista ja laajakaistaista. Voimakkain tärinä kestää vaan hetken, yleensä alle sekunnin.

Maan tärinän mittayksikkönä käytetään yleensä heilahdusnopeutta mm/s (”peak particle velocity”), joka kuvaa maan suurinta liikahduksen määrää (millimetriä) tietyssä ajassa (sekunnissa). SYKE:n oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen ympäristö 2010) merkittäväksi tärinäksi siteerataan heilahdusnopeutta 5 mm/s.

Tutkittaessa louhintatöiden aiheuttamaa tärinää suurimmat heilahdusnopeuden arvot n. 250 m etäisyydellä louhinnasta ovat olleet 8-9 mm/s. Alle 5 mm/s heilahdusnopeuksia on todettu 500 m päässä louhinnasta, alle 3.5 mm/s arvoja 750 m päässä ja 1 km päässä heilahdusnopeudet ovat olleet alle 1 mm/s (Suomen ympäristö 2010). Nämä tiedot antavat osviittaa tärinän vaikutusalueen laajuudesta louhintatöissä.

Toinen tärinää tarkasteltaessa käytettävä mittayksikkö on taajuus. Tärinän vahinkovaikutuksia arvioitaessa tärinän taajuus on tärkeä huomioida kun tärinän voimakkuus on suuri (yli 10 mm/s). Louhintatärinän taajuuksina heilahdusnopeuden huippuarvon kohdalla on mitattu mm. 9-305 Hz taajuuksia (Suomen ympäristö 2010). Maan värähtelyn taajuus maanpäällisiä kaivostöitä tehtäessä on tyypillisesti 5-40 Hz (The Scottish Government 2000). Tärinän taajuus pienenee etäisyyden kasvaessa. Yli 200 m etäisyydellä tärinän taajuus on ollut 80 Hz ja yli 800 m etäisyydellä alle 50 Hz. Pienitaajuinen tärinä (4-20 Hz) on rakenteiden kannalta haitallisinta. Etäällä taajuus voi olla pieni mutta myös heilahdusnopeus on pieni ja vauriota ei enää synny. (Suomen ympäristö 2010)

Louhintaräjäytyksissä ilman värähtelystä syntyvän ilmanpaineaallon suuruuteen vaikuttavat tekijät vaihtelevat räjäytyksestä toiseen. Sen leviämiseen ympäristöön vaikuttavat mm.

• säätila
• maasto
• esteet
• paineaallon tulosuunta

Ilmanpaineaalto on suurin kun räjähdysainepanos räjäytetään ilmassa tai pintapanoksena. Paineaallon huippuarvon ylittäessä 1 kPa, esimerkiksi rakennusten ikkunat alkavat rikkoutua. (Suomen ympäristö 2010)

Paineaallon aiheuttaman vaarallisen alueen suuruuden arviointiin avomaastossa on dokumentissa Räjäytysalan normeja (Sosiaali- ja terveysministeriö 1998) esitetty seuraava taulukko:

Taulukko. Paineaallon aiheuttaman vaara-alueen suuruus.

Kerralla räjäytettävä panos (kg)	Vaarallisen alueen säde (m)
0.5	100
1	150
2	200
4	300
5	400
10	500
15	600
25	800
yli 25	1000

Kaivostöistä, kuten räjäyttämisestä ja koneiden käytöstä, aiheutunut tärinä saattaa vaikuttaa haitallisesti rakennelmien lisäksi lähialueen ympäristöön. Tärinä voi esimerkiksi vahingoittaa tai tukkia lähistön pohjaveden kulkeutumisreittejä, aiheuttaa maansortumia, nostattaa pölyä, häiritä lintujen pesintää, tai karkottaa petolintujen tarvitseman pienriistan pois alueelta. Lajin herkkyydestä riippuen tärinän vaikutus voi ulottua parista sadasta metristä muutamaan kilometriin. (Khandelwal & Singh 2009, Suter & Joness 1981)

Räjäytystöiden aiheuttamia haittoja voidaan vähentää huolellisella töiden suunnittelulla, kuten oikealla räjähdysainemäärällä ja oikeanlaisella räjähteiden asettamisella (The Scottish Government 2000). Kiviainestuotantoon liittyvän tärinän vaimennukseen/poistoon (tärinän torjunta) on ohjeita mm. SYKE:n raportissa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa. (Suomen ympäristö 2010)

Ohje-arvoja:

Maaperän tärinälle on enimmäisarvoja, joita ei tulisi ylittää rakennusten vaurioitumisen estämiseksi:

Edellä olevassa taulukossa on sallitun heilahdusnopeuden arvoja, jotka on annettu dokumentissa Räjähdysalan normeja, Turvallisuusmääräykset 16:0, 1993 (Sosiaali- ja terveysministeriö, 1998).

USBM:n kriteerien mukaan (Duvall & Fogelson 1962) suurin hyväksyttävä heilahdusnopeuden arvo "vanhoille taloille" on 12,7 mm/s ja "moderneille taloille" 19,05 mm/s.

Saksalaisten DIN 4150 -kriteerien mukaan vastaavat arvot ovat 20 mm/s teollisuusrakennuksille ja 5 mm/s asutuille rakennuksille (GSO 1984).

Liikenteeseen liittyvä tärinä

Ajoneuvo aiheuttaa liikkuessaan tiehen painuman, joka saa aikaan nopean paineen muutoksen tiessä. Paineen maahan välittämä energia ilmenee tärinänä. Tärinä leviää helpoiten pehmeillä teillä. Tien epätasaisuudet lisäävät sitä. Tärinän voimakkuuteen vaikuttavat eniten

• ajoneuvon massa
• ajoneuvon nopeus
• tien kunto

Liikenteestä aiheutuva tärinä kaivosalueella ja ympäristössä on räjäytyksistä aiheutuvaa tärinää pienempää mutta pitkäkestoisempaa. Liikennetärinän taajuus on yleensä 5-20 Hz. Lähietäisyyksillä raskaat täyteen kuormatut maansiirtoajoneuvot saattavat aiheuttaa jopa 4-5 mm/s tärinän heilahdusnopeuden arvoja. Pehmeiköillä kevyemmätkin kulkuneuvot/kuormat saattavat aiheuttaa tärinää. (Suomen ympäristö 2010)

Liikennetärinän vaikutuksien arvioinnista maankäytön suunnittelussa on mm. VTT:n suositus (Törnqvist & Talja 2006). Siinä on hyödyllistä tietoa liikenteen aiheuttamasta tärinästä yleensä ja mm. laskentamalli tie- ja katuliikenteen aikaansaaman tärinän laskennalliseen arviointiin. Työmaaliikenteestä johtuvaa tärinää voidaan pienentää tekemällä kulkuväylät tasaisiksi, kantaviksi ja rajoittamalla ajoneuvojen nopeuksia.

Tärinän haittavaikutuksista terveyden näkökulmasta

Ympäristöperäiselle tärinälle ei ole terveysperusteisia raja-arvoja. Kaivostoimintaan (räjäytyksiin) liittyvän tärinän aiheuttamasta terveyshaitasta ympäristön asukkaille ei tavanomaisella haulla löydy tutkimustietoa. Alla oleva arvio perustuu pääasiassa yleiseen päättelyyn terveysriskeistä ja tärinän ominaisuuksista.

Maaperän tärinällä ei voi olettaa olevan suoria haittavaikutuksia elimistöön kaivosalueen ulkopuolella asuvilla ihmisillä. Kyseessä on ensisijaisesti viihtyvyyshaitta, mutta usein toistuvana se saattaa aiheuttaa tärinään reagoiville myös terveyshaittaa.

Altisteena tärinä on hetkellinen. Se toistuu niin usein kun sitä aiheuttava toiminta toistuu.

Ihminen on hyvä havaitsemaan tärinää, mutta huono arvioimaan tärinän voimakkuutta. Havaitsemisherkkyys riippuu yksilöstä, mutta pääsääntöisesti raja on 1,5 mm/s luokkaa, mahdollisesti jopa 0,5 mm/s (White & Robinson 1995). Ihminen kokee tärinän jo huomattavasti alhaisemmilla arvoilla kuin rakennuksille määritetyt tärinäraja-arvot ovat. Tärinän haitallisuuden kokeminen on todennäköisesti hyvin yksilöllistä. Kun se havaitaan, siihen reagoidaan. Kysymys on todennäköisesti jossakin määrin samasta asiasta kuin pahan hajun tunnistaminen.

Toistuva tärinän havaitsemisen voi olettaa aiheuttavan stressiä tärinän epämiellyttävänä kokeville. Jos sitä esiintyy yöllä, se voi herättää toistuvasti unesta ja katkonaisella unella/unettomuudella voi olla terveysvaikutuksia (väsymys, keskittymiskyvyn puute, vaikutus verenpaineeseen; yleinen stressivaikutus). Jos tärinä on hyvin usein toistuvaa, se stressitekijänä saattaa vaikuttaa myös päiväaikaan.

Haitallisena koettuja tärinän tasoja ei todennökäisesti myöskään tarkasti vielä tunneta. Mm. seuraavia arvioita on esitetty.

• Oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen ympäristö 2010) on esitetty arvio ihmisen tärinäkokemuksesta eri heilahdusnopeuksilla kalliovaraisesti perustetussa rakennuksessa (alla oleva taulukko).

Kaivostöiden aiheuttama tärinä

Kaivostoimintaan liittyvää maaperän tärinää ja siihen liittyviä vaikutuksia kaivosalueen ympäristössä voidaan arvioida seuraavalla tavalla.

Kaivostoimintaan liittyvän tärinän terveyshaitoista kaivosalueen ympäristössä asuvalle väestölle ei ole tietoa, eikä asian arvioimiseen ole tiedossa vakiintunutta käytäntöä.

Kaivostoiminnasta aiheutuvan tärinän vaikutuksia kaivosalueen ympäristössä on perusteltua arvioida ensisijaisesti ympäristön rakennusten ja rakenteiden kannalta.

Tärkein tärinää tuottava toiminto kaivoksen ympäristöön on räjäytykset kaivoksella. Myös ajoneuvoliikenne saattaa tuottaa tärinää teiden välittämässä läheisyydessä.

Tärinän vaikutuksen arvioimiseksi on syytä selvittää ja kuvata

• prosessit/tapahtumat jotka aiheuttavat kaivosalueella tärinää
• tärinän voimakkuus ja vaikutusalue
• kuinka usein tärinää ilmenee (montako kertaa vuorokaudessa jne.)
• mihin vuorokauden aikaan tärinä ilmenee (nämä tiedot myös yhdistettynä)
• kuinka kauaksi ja kuinka voimakkaana tärinä välittyy ympäristöön
• tärinää kokeva väestö (asuinpaikka, lukumäärä, ikäryhmä)

Koska asiaa arvioidaan kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa erilaisin tiedoin kuin toimivan kaivoksen ympäristössä, arvio on jaettu vastaavasti

A. Kaivostoimintaan liittyvän tärinän vaikutusten arviointi kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa

B. Kaivostoimintaan liittyvän tärinän vaikutusten arviointi kaivostoiminnan aikana

A. Kaivostoimintaan liittyvän tärinän vaikutusten arviointi kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa

Keskeisimpiä arvioitavia asioita useimmiten ovat räjäytysten aiheuttama tärinä ja kaivosalueelle/kaivosalueelta suuntautuva ajoneuvoliikenne.

Räjäytystöiden aiheuttama tärinä:

• Laske räjäytystöiden aiheuttama tärinä ja erilaisille materiaaleille perustettujen rakenteiden vaurioitumisriski esimerkiksi ohessa esitetyllä tavalla.

• Määritä näiden laskelmien avulla tärinän vaikutusalue kaivoksen ympäristössä (rakenteiden vauriovaara, ihmisten todennäköisesti havaitseman tärinän vyöhyke).

• Tarkista lähistön rakennukset ennen räjäytystöiden alkamista. Merkitse muistiin rakennuksissa olevat vauriot ja arvioi niiden ja niissä olevien herkkien laitteiden tärinänkestävyys. (Hakapää, A. & Lappalainen, P. (eds.) 2009)

• Kuvaa kuinka usein tärinää syntyy (päivässä, viikossa; mihin vuorokauden aikaan).

• Kuvaa, keitä tärinä sen vaikutusalueella koskee (onko asuntoja, pysyväluonteisempi oleskelu).

• Arvioi tärinän aiheuttama viihtyvyyshaitta/terveyshaitta ympäristön väestölle. Tärinään liittyvistä mahdollisista terveyshaitoista on kohdassa Taustatietoa.

Räjäytyksen aiheuttaman tärinän laskennallinen arviointi:

Räjäytystöiden aiheuttama tärinä, sekä erilaisille materiaaleille perustettujen rakenteiden vaurioitumisriski voidaan laskea seuraavalla tavalla. Malli ei sisällä erilaisten koneiden ja moottorien aiheuttamaa tärinää, joka yleensä on suhteellisen vähäistä.

Kokemusperäinen kaava räjäytyksen aiheuttaman tärinän arviointiin (Vuolio, R. 2008):

v = kv(Qm/R1,5)

jossa,

• v = odotettavissa oleva heilahdusnopeus (mm/s)
• R = havaintopisteen etäisyys räjähdyspaikasta (m)
• Qm = samanaikaisesti räjähtävä (momentaarinen) räjähdeainemäärä (kg)
• k = kallion tärinänjohtavuusluku.

k:n arvo on lähietäisyydellä (alle 5m) kovassa homogeenisessa kivessä 400 ja pienenee etäisyyden kasvaessa sitä enemmän mitä rikkonaisempaa kallio on. k:n tarkan arvon määrittämiseksi on suoritettava kohdekohtaisia tärinämittauksia. Mittaustulosten puuttuessa voidaan käyttää alla olevaa taulukkoa k:n arvioimiseksi.

Taulukko. Kallion tärinänjohtavuusluvun tilastolliset arvot eri etäisyyksillä: (KALVINIT OY. 2003)

R(m)	100	500	1000	2000	4000	6000	10000
k	50	25	15	10	6	4	2

Taulukko. Sallittu heilahdusnopeuden arvo v eri etäisyyksille erilaisille materiaaleille perustetuille rakenteille: (Vuolio, R. 2008)

	Materiaali, jolle rakenne on kiinnitetty tai perustettu
Etäisyys tarkastelun kohteena olevaan rakenteeseen tms. (m)	Löyhä moreeni, hiekka, sora, savi (mm/s)	Kiinteä moreeni, liuske, pehmeä kalkkikivi (mm/s)	Graniitti, gneissi, kova kalkkikivi, "kova" hiekkakivi (mm/s)
1	18	35	140
5	18	35	85
10	18	35	70
20	15	28	55
30	14	25	45
50	12	21	38
100	10	17	28
200	9	14	22
500	7	11	15
1000	6	9	12
2000	5	7	9

Kaaviokuva tärinän aiheuttamasta riskistä. Sovellus Newin (New, B. 1990) esittämästä kaaviosta:

Ajoneuvoliikenteestä aiheutuva tärinä:

Kaivosalueen ajoneuvoliikenteestä ei välittyne merkittävää tärinää kaivosalueen ulkopuolelle. Kaivokselle tulevan ja lähtevän raskaan ajoneuvoliikenteen aiheuttama tärinä teiden varrella tulisi arvioida, jos asia on relevantti (asuntoja aivan tien varressa ja liikenne merkittävästi lisääntyy).

Liikennetärinän vaikutuksien arvioinnista maankäytön suunnittelussa on mm. VTT:n suositus. (Törnqvist, J. & Talja, A. 2006) Siinä on tietoa liikenteen aiheuttamasta tärinästä yleensä ja mm. laskentamalli tie- ja katuliikenteen aikaansaaman tärinän laskennalliseen arviointiin.

B. Kaivostoimintaan liittyvän tärinän vaikutusten arviointi kaivostoiminnan aikana

Jo toimivalla kaivoksella tärinän esiintyvyys tiedetään ja tärinä voidaan mitata. Lisäksi tärinän laskennalliseen arvioitiin (linkki) voidaan käyttää todellista tietoa käytetyistä räjähdeainemääristä.

Räjäytystöiden aiheuttama tärinä:

Tärinän arviointiin käytetään tärinämittauksista saatavaa tietoa:

• tärinän voimakkuus arvioitavassa kohteessa
• tärinän vaikutusalue

Eri suuruisten räjähdeainemäärien aiheuttamaa tärinää voidaan ennustaa edellä kuvatulla laskentakaavalla. Laskentakaavan ennustavuus kyseisessä kaivosympäristössä tulisi tässä vaiheessa validoida tärinämittauksilla, jos kaavaa käytetään. Miten hyvin ja millä parametreilla se ennustaa tärinän voimakkuutta.

• Arvioi tärinän aiheuttama viihtyvyyshaitta/terveyshaitta ympäristön väestölle samalla periaatteella kuin kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa.

Jos tärinän vaikutuspiirissä asuu ihmisiä, paras tapa selvittää tärinän haitallisuutta on kysyä siitä tärinän vaikutuspiirissä asuvilta ihmisiltä itseltään, dokumentoidulla kyselyllä:

• tunnistavatko he tärinän
• kokeeko joku sen haitallisena
• millaista haitta on

• Tärinän aiheuttamat vaikutukset ympäristön rakennuksille on tarkastettavissa vertaamalla tilannetta havaintoihin ennen kaivostoiminnan aloittamista.

Ajoneuvoliikenteestä aiheutuva tärinä:

Ajoneuvoliikenteestä aiheutuva tärinä arvioidaan, jos asia on relevantti, samalla periaatteella kuin kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa.

Arviointiin käytetään todellista tietoa ajoneuvoliikenteestä:

• kalustotyypit
• liikennemäärät
• liikenteen ajankohta vuorokaudessa, viikossa jne.

Taustatietoa

Tärinä

Tärinä on aaltoliikettä, joka leviää ulospäin tärinän aiheuttajasta. Tärinä syntyy, kun jokin voima vaikuttaa värähtelykelpoiseen mekaaniseen systeemiin. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Kaikkiin materiaaleihin voi syntyä tärinää. Tekijää, joka aiheuttaa tärinää, kutsutaan herätteeksi.

Kaivosympäristössä herätteitä ovat mm. malmin louhintaan liittyvät räjäytykset ja ajoneuvoliikenne. Louhitun materiaalin murskaus saattaa tuntua murskaimen välittömässä läheisyydessä, mutta sillä yleensä ei ole ympäristövaikutuksia. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Tärinän kulkeutumiseen vaikuttavat käytetty räjähdeainemäärä (räjäytyksissä), havaintopisteen etäisyys räjähdyspaikasta, sekä alueen geologiset ja geotekniset ominaisuudet (Khandelwal, M. & Singh, T.N. 2007).

Tärinä on pääsääntöisesti sitä suurempaa, mitä lähempänä herätelähdettä ollaan. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Kaivostoiminnan aiheuttama tärinä voidaan jakaa hetkelliseen ja jatkuvaan. Hetkellisestä aiheuttavat esimerkiksi räjäytystyöt, jatkuvaa tärinää sen sijaan raskas laitteisto, kuten moottorit (Vulcanhammer.net. 19.12.2012).

Räjäytyksiin liittyvä tärinä:

Räjäytystöiden haitallisin sivuvaikutus on luultavasti maan tärinä, muita ovat esimerkiksi äkilliset ilmanpaineen muutokset, melu, pöly ja lentävät kivet. Vaikka maan tärinä vaimenee eksponentaalisesti, vaikutukset ovat suoraan verrannollisia käytetyn räjähdysaineen määrään (Khandelwal, M. & Singh, T.N. 2007).

Louhintaräjäytyksessä poranreikään syntyy lyhytaikainen, voimakas paine, joka rikkoo kalliota. Ylimääräinen energia tuottaa lämpöä, tärinää, ääntä ja ilmanpaineaallon. Alueella, jossa kallio ei mene enää rikki, paine havaitaan tärinänä. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Räjäytyksistä syntyvä tärinä on impulssimaista ja laajakaistaista. Voimakkain tärinä kestää vaan hetken, yleensä alle sekunnin.

Maan tärinän mittayksikkönä käytetään yleensä heilahdusnopeutta mm/s (”peak particle velocity”), joka kuvaa maan suurinta liikahduksen määrää (millimetriä) tietyssä ajassa (sekunnissa).

SYKE:n oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen Ympäristökeskus. 2010) merkittäväksi tärinäksi siteerataan heilahdusnopeutta 5 mm/s.

Tutkittaessa louhintatöiden aiheuttamaa tärinää suurimmat heilahdusnopeuden arvot n. 250 m etäisyydellä louhinnasta ovat olleet 8-9 mm/s. Alle 5 mm/s heilahdusnopeuksia on todettu 500 m päässä louhinnasta, alle 3.5 mm/s arvoja 750 m päässä ja 1 km päässä heilahdusnopeudet ovat olleet alle 1 mm/s. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Nämä tiedot antavat osviittaa tärinän vaikutusalueen laajuudesta louhintatöissä.

Toinen tärinää tarkasteltaessa käytettävä mittayksikkö on taajuus. Tärinän vahinkovaikutuksia arvioitaessa tärinän taajuus on tärkeä huomioida kun tärinän voimakkuus on suuri (yli 10 mm/s).

Louhintatärinän taajuuksina heilahdusnopeuden huippuarvon kohdalla on mitattu mm. 9-305 Hz taajuuksia. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Maan värähtelyn taajuus maanpäällisiä kaivostöitä tehtäessä on tyypillisesti 5-40 Hz. (The Scottish Government. 2000)

Tärinän taajuus pienenee etäisyyden kasvaessa. Yli 200 m etäisyydellä tärinän taajuus on ollut 80 Hz ja yli 800 m etäisyydellä alle 50 Hz. Etäällä taajuus voi olla pieni mutta myös heilahdusnopeus on pieni ja vauriota ei enää synny. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Pienitaajuinen tärinä (4-20 Hz) on rakenteiden kannalta haitallisinta. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Louhintaräjäytyksissä ilman värähtelystä syntyvän ilmanpaineaallon suuruuteen vaikuttavat tekijät vaihtelevat räjäytyksestä toiseen. Sen leviämiseen ympäristöön vaikuttavat mm. (Suomen Ympäristökeskus. 2010):

• säätila
• maasto
• esteet
• paineaallon tulosuunta

Ilmanpaineaalto on suurin kun räjähdysainepanos räjäytetään ilmassa tai pintapanoksena. Paineaallon huippuarvon ylittäessä 1 kPa, esimerkiksi rakennusten ikkunat alkavat rikkoutua. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Paineaallon aiheuttaman vaarallisen alueen suuruuden arviointiin avomaastossa on dokumentissa Räjäytysalan normeja (Sosiaali- ja terveysministeriö. 1998) esitetty seuraava taulukko:

Taulukko. Paineaallon aiheuttaman vaara-alueen suuruus.

Kerralla räjäytettävä panos (kg)	Vaarallisen alueen säde (m)
0.5	100
1	150
2	200
4	300
5	400
10	500
15	600
25	800
yli 25	1000

Kaivostöistä, kuten räjäyttämisestä ja koneiden käytöstä, aiheutunut tärinä saattaa vaikuttaa haitallisesti rakennelmien lisäksi lähialueen ympäristöön. Tärinä voi esimerkiksi vahingoittaa tai tukkia lähistön pohjaveden kulkeutumisreittejä, aiheuttaa maansortumia, nostattaa pölyä, häiritä lintujen pesintää, tai karkottaa petolintujen tarvitseman pienriistan pois alueelta. Lajin herkkyydestä riippuen tärinän vaikutus voi ulottua parista sadasta metristä muutamaan kilometriin. (Khandelwal, M. & Singh, T.N. 2009) (Suter, G.W. & Joness, J.L. 1981)

Räjäytystöiden aiheuttamia haittoja voidaan vähentää huolellisella töiden suunnittelulla, kuten oikealla räjähdysainemäärällä ja oikeanlaisella räjähteiden asettamisella (The Scottish Government. 2000). Kiviainestuotantoon liittyvän tärinän vaimennukseen/poistoon (tärinän torjunta) on ohjeita mm. SYKE:n raportissa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Ohje-arvoja:

Maaperän tärinälle on enimmäisarvoja, joita ei tulisi ylittää rakennusten vaurioitumisen estämiseksi:

Edellä olevassa taulukossa (LINKKI) on sallitun heilahdusnopeuden arvoja, jotka on annettu dokumentissa Räjähdysalan normeja, Turvallisuusmääräykset 16:0, 1993 (Sosiaali- ja terveysministeriö, 1998).

USBM:n (Duvall, W.I. & Fogelson, D.E. 1962) kriteerien mukaan suurin hyväksyttävä heilahdusnopeuden arvo "vanhoille taloille" on 12,7 mm/s ja "moderneille taloille" 19,05 mm/s.

Saksalaisten DIN 4150 -kriteerien mukaan vastaavat arvot ovat 20 mm/s teollisuusrakennuksille ja 5 mm/s asutuille rakennuksille (German Standards Organization (GSO). 1984).

Liikenteeseen liittyvä tärinä:

Ajoneuvo aiheuttaa liikkuessaan tiehen painuman, joka saa aikaan nopean paineen muutoksen tiessä. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Paineen maahan välittämä energia ilmenee tärinänä.

Tärinä leviää helpoiten pehmeillä teillä. Tien epätasaisuudet lisäävät sitä. Tärinän voimakkuuteen vaikuttavat eniten

• ajoneuvon massa
• ajoneuvon nopeus
• tien kunto

Liikenteestä aiheutuva tärinä kaivosalueella ja ympäristössä on räjäytyksistä aiheutuvaa tärinää pienempää mutta pitkäkestoisempaa. Liikennetärinän taajuus on yleensä 5-20 Hz. (Suomen Ympäristökeskus. 2010)

Lähietäisyyksillä raskaat täyteen kuormatut maansiirtoajoneuvot saattavat aiheuttaa jopa 4-5 mm/s tärinän heilahdusnopeuden arvoja. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Pehmeiköillä kevyemmätkin kulkuneuvot/kuormat saattavat aiheuttaa tärinää.

Liikennetärinän vaikutuksien arvioinnista maankäytön suunnittelussa on mm. VTT:n suositus. (Törnqvist, J. & Talja, A. 2006) Siinä on hyödyllistä tietoa liikenteen aiheuttamasta tärinästä yleensä ja mm. laskentamalli tie- ja katuliikenteen aikaansaaman tärinän laskennalliseen arviointiin.

Työmaaliikenteestä johtuvaa tärinää voidaan pienentää tekemällä kulkuväylät tasaisiksi, kantaviksi ja rajoittamalla ajoneuvojen nopeuksia.

Tärinän haittavaikutuksista terveyden näkökulmasta

Ympäristöperäiselle tärinälle ei ole terveysperusteisia raja-arvoja. Kaivostoimintaan (räjäytyksiin) liittyvän tärinän aiheuttamasta terveyshaitasta ympäristön asukkaille ei tavanomaisella haulla löydy tutkimustietoa.

Alla oleva arvio perustuu pääasiassa yleiseen päättelyyn terveysriskeistä ja tärinän ominaisuuksista.

Maaperän tärinällä ei voi olettaa olevan suoria haittavaikutuksia elimistöön kaivosalueen ulkopuolella asuvilla ihmisillä. Kyseessä on ensisijaisesti viihtyvyyshaitta, mutta usein toistuvana se saattaa aiheuttaa tärinään reagoiville myös terveyshaittaa.

Altisteena tärinä on hetkellinen. Se toistuu niin usein kun sitä aiheuttava toiminta toistuu.

Ihminen on hyvä havaitsemaan tärinää, mutta huono arvioimaan tärinän voimakkuutta. Havaitsemisherkkyys riippuu yksilöstä, mutta pääsääntöisesti raja on 1,5 mm/s luokkaa, mahdollisesti jopa 0,5 mm/s (White, T.E. & Robinson, P. 1995). Ihminen kokee tärinän jo huomattavasti alhaisemmilla arvoilla kuin rakennuksille määritetyt tärinäraja-arvot ovat.

Tärinän haitallisuuden kokeminen on todennäköisesti hyvin yksilöllistä. Kun se havaitaan, siihen reagoidaan. Kysymys on todennäköisesti jossakin määrin samasta asiasta kuin pahan hajun tunnistaminen.

Toistuva tärinän havaitsemisen voi olettaa aiheuttavan stressiä tärinän epämiellyttävänä kokeville. Jos sitä esiintyy yöllä, se voi herättää toistuvasti unesta ja katkonaisella unella/unettomuudella voi olla terveysvaikutuksia (väsymys, keskittymiskyvyn puute, vaikutus verenpaineeseen; yleinen stressivaikutus). Jos tärinä on hyvin usein toistuvaa, se stressitekijänä saattaa vaikuttaa myös päiväaikaan.

Haitallisena koetteuja tärinän tasoja ei todennökäisesti myöskään tarkasti vielä tunneta. Mm. seuraavia arvioita on esitetty.

• Oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen Ympäristökeskus. 2010) on esitetty arvio ihmisen tärinäkokemuksesta eri heilahdusnopeuksilla kalliovaraisesti perustetussa rakennuksessa (alla oleva taulukko).

Taulukko. Arvio ihmisten tärinäkokemuksista kalliovaraisesti perustetussa rakennuksessa. (Vuolio, R. 1991)

Ihmisen alttius	Heilahdusnopeus (mm/s)
Tuskin huomattava	2...5
Havaittava	5...10
Epämiellyttävä	10...20
Häiritsevä	20...35
Erittäin epämiellyttävä	35...50

• VTT:n julkaisussa Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa (Törnqvist, J. & Talja, A. 2006) on esitetty kriteereitä liikennetärinästä asuinmukavuudelle aiheutuvasta haitasta.

Suosituksessa rakennusten värähtelyluokituksesta todetaan, että

• • ihmiset eivät yleensä havaitse liikenteestä rakennuksessa aiheutuvaa tärinää (värähtelyn tunnusluku v_w,95, määritelty ko. julkaisusssa), joka on alle 0.10 mm/s
  • ihmiset voivat havaita tärinän, joka on alle 0.15 mm/s, mutta se ei ole yleensä häiritsevää
  • keskimäärin 15 % asukkaista pitää tärinää häiritsevänä ja voi valittaa häiriöstä kun se on alle 0.30 mm/s
  • keskimäärin 25 % asukkaista pitää tärinää häiritsevänä ja voi valittaa häiriöstä, kun se on alle 0,60 mm/s

• Tärinän havaitsemisherkkyydelle on esitetty myös raja 1,5 mm/s, sen olevan mahdollisesti jopa 0,5 mm/s (White, T.E. & Robinson, P. 1995)

Tärinään liittyy usein kaivostoimintaan liittyen samanaikainen melu (räjäytykset, liikenne). Jos räjäytysäänet ovat voimakkaat, luultavasti syntyvä melu on tärkeämpi asia arvioitavana asiana kuin samanaikainen tärinä.

Tärinä voi rakennuksin perustuksiin ja runkorakenteisiin siirtyessään aiheuttaa myös runkomelua. Rakenneosien värähtelyn synnyttämä paineaalto huonetilan pinnoista havaitaan äänenä. Runkomelua aiheuttavaa värähtely on niin pientä, että sitä ei tavanomaisin mittauksin havaita rakennuksen tärinänä. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Jos kaivoksen lähellä olevissa asunnoissa tärinä havaitaan, sitä tulisi arvioida myös runkomelun näkökulmasta.

VTT on esittänyt runkomelutasolle raja-arvot maaliikenteeseen liittyen. (Talja, A. & Saarinen, A. 2009). Asuinhuoneistolle annetaan siinä runkomelutasolle L_prmraja-arvoksi 30/35 dB.

Tärinän tuottamaa haittaa voi vähentää keskittämällä räjäytykset päiväsaikaan. Myös tärinää (ja melua) tuottava liikenne tuottanee vähiten haittaa päiväsaikaan.

Tärinän aiheuttama muu haitta

SYKE:n oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen Ympäristökeskus. 2010) merkittäväksi tärinäksi siteerataan heilahdusnopeutta 5 mm/s.

Tutkittaessa louhintatöiden aiheuttamaa tärinää suurimmat heilahdusnopeuden arvot n. 250 m etäisyydellä louhinnasta ovat olleet 8-9 mm/s. Alle 5 mm/s heilahdusnopeuksia on todettu 500 m päässä louhinnasta, alle 3.5 mm/s arvoja 750 m päässä ja 1 km päässä heilahdusnopeudet ovat olleet alle 1 mm/s. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Nämä tiedot antavat osviittaa tärinän vaikutusalueen laajuudesta louhintatöissä.

Tärinän vahinkovaikutuksia arvioitaessa tärinän taajuus on tärkeä huomioida kun tärinän voimakkuus on suuri (yli 10 mm/s).

Louhintatärinän taajuuksina heilahdusnopeuden huippuarvon kohdalla on mitattu mm. 9-305 Hz taajuuksia. (Suomen Ympäristökeskus. 2010) Pienitaajuinen tärinä (4-20 Hz) on rakenteiden kannalta haitallisinta.

Tärinän taajuus pienenee etäisyyden kasvaessa. Yli 200 m etäisyydellä tärinän taajuus on ollut 80 Hz ja yli 800 m etäisyydellä alle 50 Hz. Etäällä taajuus voi olla pieni mutta myös heilahdusnopeus on pieni ja vauriota ei enää synny.

SYKE:n oppaassa Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa (Suomen Ympäristökeskus. 2010) on käsitelty myös tärinävaikutusten mittaamista ja arviointia.

Katso myös

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi

Viitteet

• Duvall, W.I. & Fogelson, D.E. 1962. Review of criteria for estimating damage to residences from blasting vibration. US Bureau of Mines R.I. 5968.
• Hakapää, A. & Lappalainen, P. (eds.) 2009. Kaivos- ja louhintatekniikka. Kaivannaisteollisuusyhdistys ry ja opetushallitus.
• Khandelwal, M. & Singh, T.N. 2007. Evaluation of blast-induced ground vibration predictors. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 27, 116-125.
• Khandelwal, M. & Singh, T.N. 2009. Prediction of blast-induced ground vibration using artificial neural network. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 46, 1214-1222
• New, B. 1990. Ground vibration caused by construction works. Tunneling and Underground Space Technology 5, 179-190.
• Suter, G.W. & Joness, J.L. 1981. Criteria for golden eagle, ferruginous hawk, and prairie falcon nest site protection. J. Raptor Res. 15, 12-18.
• Talja, A. & Saarinen, A. 2009. Maaliikenteen aiheuttaman runkomelun arviointi. Esiselvitys. VTT Tiedotteita-Rsearch Notes 2468. Available at:http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2009/T2468.pdf
• Törnqvist, J. & Talja, A. 2006. Suositus liikennetärinän arvioimiseksi maankäytön suunnittelussa. VTT Working Papers 50. Espoo. http://www.vtt.fi/inf/pdf/workingpapers/2006/W50.pdf
• Vuolio, R. 1991. Räjäytystyöt. Suomen maanrakentajien keskusliitto ry, Helsinki.
• Vuolio, R. 2008. Räjäytysopas 2008. SML:n Maarakentajapalvelu Oy
• White, T.E. & Robinson, P. 1995. The Use of Explosives in Quarrying. The Institute of Quarrying.
• German Standards Organization (GSO). 1984. Vibrations in building construction. DIN 4150, Berlin.
• KALVINIT OY. 2003. KÄLVIÄN ILMENIITTI-KAIVOSHANKKEEN YMPÄRISTÖVAIKUTUSTEN ARVIOINTIOHJELMA, 28.7.2003
• The Scottish Government. 2000. PAN 50 Annex D.: Controlling the Environmental Effects of Surface Mineral Workings.
• Sosiaali- ja terveysministeriö. 1998. Räjähdysalan normeja, Turvallisuusmääräykset 16:0.
• Suomen Ympäristökeskus. 2010. Paras käyttökelpoinen tekniikka (BAT). Ympäristöasioiden hallinta kiviainestuotannossa. Suomen Ympäristö 25 / 2010. http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=123012&lan=fi
• Vulcanhammer.net. 19.12.2012. Available at: http://www.vulcanhammer.net/svinkin/vibration.php