Karjäär (mäendus)

Karjääriks nimetatakse kohta maakera pindmises kihis, kus kaevandatakse kive, liiva ja mineraale. Karjäär on avatud tüüpi kaevandus. 
On ka veel teist tüüpi kaevandus, mida kutsutakse maa-aluseks kaevanduseks ning see koosneb maa-alustest tunnelitest ja kaevandusšahtidest. Ehituskivikarjääre nimetatakse ka kivimurdudeks, väikesi kruusa- või savikarjääre kruusa- või saviaukudeks.
Karjääride peamine ülesanne on kaevandada kive ehitusmaterjalide tarbeks ja karjäärid on kasutusel olnud juba tuhandeid aastaid. Vanad egiptlased kasutasid püramiidide ehitamiseks lähedal asuvatest karjääridest saadud hiiglaslikke lubjakivist ja graniidist plokke. Kiviplokid kaalusid mitmeid tonne ja need raiuti välja käsitsi. Vanas Roomas olid karjäärides töötajateks tavaliselt orjad ja kurjategijad keda sunniti tegema ekstreemselt rasket tööd marmori-, lubjakivi- ja graniidikaevandustes/karjäärides.
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.

Ajalugu

Kivide ja muude materjalide kaevandamise meetodid on järk-järgult muutunud alates esimestest karjääridest Aswani piirkonnas Egiptuses, kus tehti kaevetöid. Algselt kasutati karjäärides haamreid, kirkasid ja meisleid/peitleid, mis olid valmistatud kas kivist või mõnest sellisest metallist nagu pronks ja raud.
Karjääre loodi ka kogukondades, kus ei eksisteerinud kivist ehitisi. Näiteks Lakota kultuur ei kaevandanud selleks, et ehitada maju ja monumente, vaid et toota rahu- ja tseremooniapiipe. Rahupiibud olid valmistatud metamorfsest kivimist, mida kutsuti nimedega catlinite või pipestone. Rahupiipudel 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 kaevandamisega, tahumise ja transpordiga pidi olema seotud terve kogukond. Kujude valmistamiseks vajatavad kivid saadi teisest saare otsast, ühest ainsast karjäärist. Kõige raskem tahutud kujutis kaalub 86 tonni ja teadlased püüavad ikka veel uurida, kuidas need kivid sinna transporditi.
Tänapäeval kasutatakse karjäärides mehaanilisi tööriistu, mis sisaldavad puurimistehnikat, lõhkeaineid ja suuri veokeid. Kõvade kivimite läbimiseks kasutatakse teemant otsaga 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 erinevad 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.

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 skeepereid. Kaevise vedamiseks kasutatakse diisel-, trolli- või gaasiturbiinkallureid, lint- või plaatkonveiereid, puistureid, raudteid ja köisteid.

Mõju keskkonnale

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

Karjäärid on üleujutuste suhtes tundlikud, kuna nad on rajatud allapoole pinnavee taset. Keskkonnakaitsjad kardavad, et toksilised jäätmed võivad sattuda põhjavette, kui mahajäetud karjääri vesi puutub kokku pinnaveega. Vältimaks reostust 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 kõrgendatud ohuallikateks, 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.