Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Kierunek Ochrona środowiska

Rok I Semestr II Grupa III

PRACA ZBIOROWA

GRUPY DZIEKAŃSKIEJ

3

Gliwice 2005

Spis treści

Charakterystyka odpadów z przemysłu węglowego, w tym węgiel brunatny.

Odpady przemysłowe to uboczne produkty działalności człowieka, powstające na terenie zakładu przemysłowego i niepożądane w miejscu ich powstawania. Są szkodliwe lub uciążliwe dla środowiska. Zalicza się do nich oleje, opakowania, żużel i popiół, odpady mineralne, odpady metaliczne. Mają bardziej jednorodny skład niż odpady komunalne. Najwięcej odpadów wytwarzają: energetyka, górnictwo i przemysł metalurgiczny Są to przede wszystkim:

• odpady górnicze, głównie skalne, z kopalń podziemnych i odkrywkowych;

• szlamy poflotacyjne i odpady popłuczkowe przetwórstwa węglowego, siarkowego, miedziowego i cynkowo-ołowiowego;

• popioły lotne i żużle z elektrowni i elektrociepłowni.

Odpady przemysłowe powstają zazwyczaj w dużej ilości i są najczęściej składowane na hałdach. Charakteryzują się w wielu przypadkach znacznym ładunkiem niebezpieczeństwa ze względu na wysoką toksyczność, palność, wybuchowość, rakotwórczość; stanowią więc istotny czynnik degradacji środowiska. Największe powierzchnie składowisk: odpadów znajdują się na terenie Krakowa. Konina. Jaworzna. Knurowa, Jastrzębia Zdroju, Gliwic, Tarnobrzegu, Turku.

RODZAJ ODPADU	w mln ton
Odpady górnicze	846,5
Odpady poflotacyjne z przemysłu węglowego, siarkowego, metali niezależnych oraz mechanicznego oczyszczania wód kopalnianych	616,7
Popioły lotne i żużle z elektrowni, elektrociepłowni i kotłowni	332,1
Osad mechaniczno-chemiczny i biologiczny z oczyszczalni ścieków	6,1
Pozostałe	218,9
Razem	2 020,3

Odpady przemysłowe masowe nagromadzone na terenie Polski 1997 roku (GUS).

Z masy odpadów przemysłowych wykorzystano około 55,8%. Największy udział w masie wytwarzanych odpadów stanowiły:

1) odpady górnicze z kopalni i zakładów przeróbczych z czego wykorzystano 63,8%,

2) odpady poflotacyjne z przemysłu: metali nieżelaznych, siarkowego, barytowego, węglowego oraz mechanicznego oczyszczania wód kopalnianych w ilości z czego wykorzystano 32%,

3) popioły lotne z elektrowni, elektrociepłowni oraz kotłowni w ilości z czego wykorzystano 64,3%.

WĘGIEL KAMIENNY:

Z eksploatacją węgla kamiennego wiąże się powstawanie olbrzymiej ilości odpadów. Średnio na jedną wydobytą tonę węgla przypada 200 - 300 kg odpadów. Odpady towarzyszące procesowi wydobycia węgla kamiennego dzielą się na dwie grupy:

• odpady skalne, pochodzące z górniczych robót przygotowawczych, udostępniających nowe partie złoża do eksploatacji. Są to z reguły duże okruchy skały płonnej, głównie piaskowców; odpady tego typu w większości pozostają na dole kopalni, wypełniając stare wyrobiska;

• odpady przeróbcze, powstające w procesach mechanicznej przeróbki węgla, w sortowniach, płuczkach urządzeniach flotacyjnych. Tworzy je mieszanina skał karbońskich, takich jak : iłowce, mułowce, piaskowce. Udział tych odpadów waha się od 36% do 80%.

 

Odpady powęglowe są uciążliwe dla środowiska zarówno ze względu na nagromadzoną już ilość na istniejących składowiskach, jak i bieżącą ich produkcję. Część odpadów jest wykorzystywana na dole przede wszystkim do:

• wypełniania pustek za pomocą podsadzki hydraulicznej i pneumatycznej;

• uszczelniania oraz izolacji zrobów i wyrobisk;

• zestaleniu gruzowiska zawałowego przy eksploatacji wielowarstwowej likwidacji zbędnych wyrobisk i starych zrobów;

• gaszenia i izolowania pożarów.

 Zagospodarowanie odpadów górniczych i energetycznych poprzez lokowanie w podziemnych wyrobiskach górniczych realizowane jest głównie przez podsadzanie hydrauliczne i pneumatyczne oraz doszczelnianie zawału, izolowanie pól pożarowych, wykonanie pasów podsadzkowych.

Ogólnie, dane o gospodarczym wykorzystaniu odpadów przemysłowych dotyczą, oprócz odpadów zużytkowanych w zakładach na własne potrzeby, sprzedanych lub przekazanych nieodpłatnie jako surowce wtórne, także odpadów wykorzystanych na cele nieprzemysłowe: (do niwelacji terenu, podsadzania wyrobisk pokopalnianych, podziemnych i wypełniania wyrobisk odkrywkowych, niecek itp.), co wiązało się z ich umiejscowieniem w środowisku.

 W przeszłości zwały odpadów były sypane u pobliżu kopalń i szybów wydobywczych. tworząc tzw. zwały przyzakładowe, o kształtach regularnych lub stożkowych, typu nadpoziomowego. W ostatnich latach unika się sypania zwałów nadpoziomowych, natomiast tworzy się zwałowiska centralne, tzn. zwały płaskie, niwelacyjne, zwane również podpoziomowymi, wypełniające najczęściej wyrobiska po eksploatacji piasku stosowanego do podsadzki górniczej.

WĘGIEL BRUNATNY:

Węgiel brunatny jest w Polsce najtańszym nośnikiem energii. Wydobywany jest w czterech zagłębiach: Bełchatów (ok.34 mln t), Turów (ok. l l mln t), Konin (ok. 13 mln t) i Adamów (ok. 5 mln t), głównie metodą odkrywkową. W ostatnich latach jego wydobycie kształtowało się na poziomie ok. 63 mln t. Przy wydobyciu 1 mln ton węgla brunatnego zajmuje się 6-8 ha nowych terenów. Górnictwo odkrywkowe powoduje potężne zniekształcenie budowy geologicznej, stosunków wodnych, rzeźby terenu, dewastację szaty roślinnej i gleby W wyniku odwadniania złoża węgla brunatnego, w otoczeniu kopalni powstaje lej depresyjny, który również jest przyczyną zaniku wody w pobliskich studniach gospodarskich

ODPADY PALENISKOWE:

Wytwarzanie energii elektrycznej w elektrowniach opalanych węglem powoduje powstanie stałych produktów spalania (popiołu i żużla), zwanymi odpadami paleniskowymi.

Udział węgla kamiennego w produkcji energii elektrycznej wynosi 55,8%, węgla brunatnego 43,7%., a paliwa ciekłego (olej opałowy - stosowany do rozpalania kotłów) ok. 0, 5%.Ilość odpadów stałych powstających w paleniskach elektrownianych zależy od jakości i kaloryczności węgla, a także zawartości w nim popiołu.

Właściwości odpadów paleniskowych zależą od rodzaju spalanego paliwa, technologii spalania oraz rodzaju transportu i składowania.

W latach 90-tych nastąpiła poprawa jakości węgla i zwiększenie wykorzystania odpadów w gospodarce, głównie w górnictwie. W wyniku wystąpienia tych korzystnych czynników w bilansie odpadów, roczna ilość wytworzonych i składowanych odpadów radykalnie się zmniejszyli.

Charakterystyka odpadów paleniskowych:

W wyniku procesu spalania węgla w kotłach, cząstki Lotne (popiół) są unoszone wraz ze spalinami i zatrzymywane w odpylaczach. Frakcje gruboziarniste, zwane żużlem, są odprowadzane spod kotła mechanicznie lub hydraulicznie, przeważnie do pompowni bagrowych. Odpady paleniskowe można składować na składowiskach lub wykorzystać gospodarczo.

Odpady elektrowniane są transportowane na składowisko w sposób mechaniczny - (wagonami, samochodami, taśmociągami), pneumatycznie albo hydraulicznie. Rodzaj transportu zależy od położenia składowiska w stosunku do elektrowni. Wszystkie składowiska ze względu na położenie dzieli się na:

• podpoziomowe (wgłębne) - budowane w wyrobiskach kopalń odkrywkowych w4gla brunatnego, piasku lub materiałów budowlanych;

• nadpoziomowe (terenowe) - budowane na terenach o małej wartości użytkowej.

Węgiel przed podaniem do komory paleniskowej kona jest mielony na pył o wymiarach cząstek mniejszych niż 200 ppm. W komorze paleniskowej zmielony węgiel jest spalany w temperaturze 900 - 1600°C. Cząstki pyłu węglowego w komorze są poddane różnej temperaturze. Z tego powodu proces spalania węgla ma wpływ na właściwości popiołu. Na kształtowanie się właściwości popiołu mają również wpływ:

• skuteczność urządzeń odpylających (elektrofiltry. filtry tkaninowe. cyklony);

• rodzaj transportu odpadów (hydrauliczny. pneumatyczny. mechaniczny).

 

Ze względu na ochronę środowiska największe znaczenie ma zawartość siarki. Średnio tlenki siarki stanowią 2 - 4% odpadów paleniskowych z węgla kamiennego, a 1 - 5%. odpadów z węgla brunatnego.

Nie spalony węgiel, zwany stratami prażenia, jest jedynym organicznym składnikiem popiołu, którego zawartość w odpadach zmienia się w dużych granicach, przeciętnie od 2 - 5% masy popiołu w komorze paleniskowej.

Skład chemiczny i właściwości fizyczne są silnie zróżnicowane i decydują one o klasyfikacji odpadów oraz ich przydatności do celów utylizacyjnych.

Ze spalania węgla kamiennego powstają głównie popioły krzemieniowe i glinowe, z węgla brunatnego zaś popioły siarczanowo-wapniowe i glinowe. Zawartość krzemionki (SiO) w popiołach lotnych ze spalania węgla kamiennego wynosi okuto 47".., natomiast w żużlach 47-65%.

HAŁDY KOPALNIANE:

Zwały odpadów kopalnianych, zwane hałdami kopalnianymi, usypane z materiałów wydobytych z głębi ziemi, są to twory młode, liczące najczęściej kilka lub kilkanaście lat. Zwały mające ponad 50 lat należą do rzadkości, a starszych prawie się już nie spotyka.

Z punktu widzenia przemysłu węglowego na hałdy wywożony jest bardzo różnorodny materiał, np.:

• odpady skalne pochodzące z szybów i przekopów prowadzonych w czasie robót przygotowawczych; są to skały karbońskie, składające się przeważnie z mieszaniny łupków ilastych i pyłowych oraz piaskowców z niewielką zawartością węgla detrytycznego i siarczków żelaza

• odpady skalne pochodzące z zakładów przeróbczych oddzielone od wegla w czasie procesów wzbogacenia (sortowania, flotacji itp.); głównymi skałami są łupki węglowe zwane w technologii przeróbczej przerostami, następnie łupki kaolonitowe, piaskowce lub pyłowce z różną ilością węgla detrytycznego

• muł i szlam węglowy wypełniający odstojniki wód płuczkowych; składa się on z bardzo drobnych cząstek węgla z różnorodną domieszką pyłu i iłu łupków węglowych;

• żużel kotłowy i popiół pochodzący z palenisk urządzeń energetycznych kopalń węgla oraz gruz budowlany, kawałki drewna, tarciny itp. Ogólnie biorąc, zwały kopalniane zbudowane są głównie z różnorodnych skał karbońskich, natomiast muł, żużel i inne stanowią tylko domieszkę uboczną. Skały te są materiałem macierzystym lub podłożem dla tworzących się lub mających powstać gleb.

Aurelia Bober

Marzena Rak

Zuzanna Nocoń

Składowiska odpadów kopalnianych-warunki prawne, geologiczne i ekologiczne

Miejsce, w którym ma w przyszłości zaistnieć składowisko odpadów górniczych, czy to pod ziemia czy na jej powierzchni, musi spełniać szereg warunków prawnych, geologicznych, ekologicznych, ekonomicznych a nawet klimatycznych. Poniżej pokrótce omawiamy te czynniki.

Działalność produkcyjna człowieka, powodująca powstanie większości odpadów przemysłowych, związana jest bezpośrednio lub pośrednio z przetwarzaniem surowców mineralnych wydobytych z wnętrza Ziemi. Zatem naturalnym miejscem ich składowania powinny być wyrobiska podziemne. Przez wieki odpady przemysłowe składowane były na powierzchni, co spowodowało nie tylko degradację środowiska naturalnego, ale także zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych, powietrza atmosferycznego i gleby.

UWARUNKOWANIA PRAWNE

W zakresie składowania, lokowania odpadów we wnętrzu ziemi oraz gospodarki odpadami przemysłowymi obowiązuje szereg aktów prawnych. Zliczyć do nich można następujące ustawy:

• O ochronie gruntów rolnych i leśnych- DzU nr 101 poz. 444z 1991r.

• O ochronie i kształtowaniu środowiska (prawo ochrony środowiska)- DzU nr 49 poz.. 196 z 1994r.

• O ochronie przyrody- DzU nr 114 poz. 492 z 1991r.

• O odpadach- DzU nr 96 poz. 592 z 1997r.

• O zagospodarowaniu przestrzennym- DzU nr 89 poz. 415 z 1994r.

• prawo atomowe- DzU nr 12 poz. 70 z 1986r.

• prawo budowlane- DzU nr 89 poz. 414 z 1994r.

• prawo geologiczne i górnicze- DzU nr 27 poz. 96 z 1994r

• prawo wodne- DzU nr 38 poz. 230 z 1974r.

Do lokowania i składowania odpadów, a także do gospodarczego ich wykorzystania w górnictwie odnoszą się zasadniczo dwie ustawy: prawo geologiczne i górnicze oraz ustawa o odpadach. Podstawowy akt prawny w zakresie gospodarki odpadami, czyli ustawa o odpadach, określa zasady postępowania z odpadami, a w szczególności działania dotyczące zapobiegania powstawaniu odpadów lub minimalizacji ich ilości, usuwani odpadów z miejsc ich powstania, a także4 wykorzystywania lub unieszkodliwiania odpadów w sposób zapewniający ochronę życia lub zdrowia oraz ochronę środowiska. W myśl przepisów ustawy ODPADEM jest kamień wydobywczy wraz z węglem oraz produkty uboczne procesów mechanicznej przeróbki węgla, jeżeli warunki i sposób jego zagospodarowania nie są określone w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego lub w decyzji o ustaleniu warunków zabudowy. Do czasu uzyskania dokumentów określających przeznaczenie odpadów górniczych będą one odpadami w rozumieniu ustawy. Wiąże się to z następstwami prawnymi zwłaszcza w odniesieniu do ich składowania i gospodarczego wykorzystania. Przepisy prawa geologicznego i górniczego, odnoszące się do wydobywania kopalin podstawowych, obejmują swym zakresem także magazynowanie substancji w górotworze oraz składowanie odpadów w podziemnych wyrobiskach górniczych. Ustawa „Prawo geologiczne i górnicze” określa uprawnienia Państwa odpowiedzialnego za prawidłowe wykorzystanie bogactw wnętrza Ziemi, uprawnienia społeczności lokalnych, narażonych bezpośrednio na skutki działalności geologicznej i górniczej, a także uprawnienia podmiotów, prowadzących taką działalność. W przeciwieństwie do dotychczas obowiązujących przepisów ustawa ta jest aktem wybitnie proekologicznym. Zawiera wiele przepisów nakazujących uwzględnienie wymogów ochrony środowiska, począwszy od etapu wszczęcia postępowania koncesyjnego aż do zakończenia eksploatacji włącznie.

Ustawa odstępuje od dotychczasowego modelu odpowiedzialności za szkody górnicze przewidując, że w sprawach tych orzekają sądy. Uzależnia jednakże skierowanie sprawy na drogę sądową od wyczerpania obligatoryjnego postępowania ugodowego miedzy poszkodowanym a podmiotem odpowiedzialnym za szkodę. Do ustawy o odpadach wydano szereg rozporządzeń wykonawczych w zakresie szczegółowych uregulowań dotyczących gospodarki odpadami. Jednym z nich jest rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 24 grudnia 1997 roku, które reguluje sprawę klasyfikacji odpadów. Przyjęto następujące kryteria klasyfikowania odpadów:

• żródło powstania odpadów-ze względu na to kryterium odpady podzielono na grupy, podgrupy i rodzaje,

• stopień uciążliwości bądź też stwarzania zagrożenia dla zdrowia lub życia ludzi oraz środowiska- ze względu na to kryterium, z całości wyodrębniono odpady niebezpieczne. Wszystkie odpady podzielono na 20 grup. Poszczególne grupy identyfikują pierwsze dwie cyfry z sześciocyfrowego oznaczenia kodowego, podgrupy identyfikowane są kolejnymi dwiema cyframi- trzecią i czwartą, natomiast rodzaje odpadów identyfikuje się w obrębie podgrupy cyframi; piątą i szóstą(tabela). Odpady wytwarzane przez górnictwo węgla kamiennego to odpady grupy pierwszej, podgrupy pierwszej i czwartej.

Nr katalogowy	Rodzaj odpadu
01 01 02	Odpady z wydobywania innych minerałów
01 04 07	Odpady przeróbcze ze wzbogacania węgla
01 04 08	Odpady z flotacji węgla

SKŁADOWANIE ODPADÓW W PODZIEMNYCH WYROBISKACH GÓRNICZYCH

Składowanie odpadów lub wylewanie odpadów płynnych może się odbywać tylko w miejscach do tego celu wyznaczonych w trybie przepisów o zagospodarowaniu przestrzennym, zaś jego budowa wymaga pozwolenia.

Za składowisko odpadów nie jest uważane, a tym samym nie istnieje konieczność uiszczania opłat, miejsce gromadzenia odpadów przez wytwarzającego, które spełnia warunki:

- dotyczy odpadów przeznaczonych do wykorzystania

- wytwarzający ma tytuł prawny do terenu, na którym odbywa się składowanie.

- wynika z procesów technologicznych lub organizacyjnych i nie przekracza czasu uzasadnionego tymi pracami.

Kierunkiem szczególnie preferowanym jest lokowanie odpadów kopalnianych na dole. W wyrobiskach górniczych, a także stosowanie ich do podsadzki. Deponowanie odpadów na dole jest skutecznym sposobem zmniejszenia osiadania i deformacji powierzchni oraz sposobem ich gospodarczego wykorzystania. Ilość odpadów lokowanych na dole to ok. 10% wszystkich odpadów wytwarzanych w górnictwie węgla kamiennego.

Świadomość ujemnego wpływu, jaki wywierany jest na środowisko naturalne w wyniku produkcji węgla kamiennego, powoduje, że poszukuje się rozwiązań zagospodarowania kamienia pod ziemią. Brak miejsca i ciągle rosnące koszty składowania odpadów na powierzchni, a także przyjęta strategia rozwoju gospodarczego kraju, stawia przed górnictwem wysokie wymagania ekologiczne.

Analizując problematykę kosztów zagospodarowania kamienia dołowego, racjonalne wydaje się być lokowanie w najbliższym miejscu jego powstania. Oznacza to, że selekcja skały płonnej od węgla powinna się odbywać, o ile to możliwe, na dole kopalni. Metody lokowania odpadów w wyrobiskach podziemnych zależne są od tego, czy docierają one do pustki w stanie suchym czy mokrym.

Metody suche to najbardziej rozwinięta grupa technologii umożliwiających lokowanie odpadów w pustkach podziemnych. Posiada, niestety, dwie generalne wady. Pierwsza z nich to stosunkowo mała „masowość”, druga - to wysokie koszty. Nie są więc stosowane do odpadów „obcych”, które należało by transportować z powierzchni. Jedynym wdrożonym i stosowanym przez kilka lat rozwiązaniem metody „suchej” było połączenie rurociągiem Elektrowni „Łaziska” z KWK „Bolesław Śmiały”, gdzie zastosowano transport pneumatyczny popiołów lotnych bezpośrednio do zrobów. Rozwiązanie to nie znalazło szerszego zastosowania ze względu na rozwój metod lokowania odpadów w postaci ich wodnej zawiesiny.

Posadzki suche niezwykle rzadko stosowne są do lokowania własnych odpadów górniczych. W kopalniach węgla stosowana była posadzka pneumatyczna, czyli pneumotransport skały płonnej, w tak zwanym „układzie zamkniętym”. Polegał ona na tym, że materiał z robót kamiennych był transportowany do podziemnej kruszarni, gdzie go do granulacji umożliwiającej pneumatransport. Do miejsca lokowania, czyli najczęściej do zrobów ścianowego wyrobiska eksploatacyjnego, transportowano go rurociągami z zastosowaniem jako dozownika maszyny posadzkowej. Inne rozwianie zastosowano w kopalni KWK „Piast”. W kopalni tej twórcy technologii lokowania kamienia pod ziemia wykorzystali do tego celu pustkę poeksploatacyjną powstającą podczas eksploatacji systemem posadzkowo-zawałowym, który polegał na prowadzeniu ściany z zawałem stropu z ta różnicą, żę przed wywołaniem zawału zroby były wypełniane skałą płonna. Prostym i najtańszym, a zarazem gwarantującym porządną wydajność, sposobem transportu skały płonnej do zrobów był transportowany przenośnikami. Wzdłuż ściany kamień był transportowany przenośnikiem taśmowym podwieszonym do stropnic obudowy w polu podsadzanym i zasypywany w dowolnym punkcie za pomocą wózka rozładowczego. Kamień przeznaczony do lokowania został przebadany i spełniał wymogi stawiane materiałom posadzkowym oraz nie stwarzał zagrożenia radiologicznego, nie wymagał również dodatkowego kruszenia. Transportowany był w wozach do oddziału zakładu przeróbczego na powierzchni. Na stacji materiałowej zlokalizowany był wywrót, skąd kamień był transportowany za pomocą przenośnika zgrzebłowego oraz taśmociągiem. W chodniku ścianowym zabudowany był przenośnik z ruchomym wysięgnikiem, który podawał kamień na przenośnik taśmowy odzawałowy. Wypełnienie zrobi kamieniem odbywało się podczas urabiania lub zjazdu kombajnu poprzez ustawienie w żądanym miejscu wózka rozładowczego na przenośniku odzawałowym transportującym kamień. Po wypełnieniu zrobów kamieniem wykonywana była przekładka przenośnika w polu odzawałowym uzależniona od przyjętej organizacji urabiania, jedno - lub dwukierunkowej. Wypełnienie zrobów kamieniem przy postępie dobowym ściany 3m wynosiło minimum 15 % wybranej przestrzeni przy spagu utworzonym z piaskowca lub 28% przy spagu utworzonym z łupku. W przypadku mniejszego postępu dobowego stopień wypełniania wynosił odpowiednio 35% lub 49%.

Metoda „mokra” lokowania odpadów polega na sporządzeniu hydromieszaniny (ciało stałe i woda), która po wprowadzeniu do pustki podziemnej odsącza się, a woda zawracana jest układem odwadniania kopalni na powierzchnię. Materiały stosowane do sporządzenia mieszaniny nie mogą być palne i toksyczne, oraz powinny się charakteryzować rozmywalnością nie większą niż 20%. Powyższe warunki spełnia skała płonna. Metodę „mokrą” stosuje się również do lokowania zawiesin drobnofrakcyjnych opartych na popiołach elektrownianych.

SKŁADOWANIE ODPADÓW NA POWIERZCHNI ZIEMI

Składowanie odpadów stwarza znaczne uciążliwości dla środowiska przyrodniczego, głównie ze względu na:

- zajmowanie terenu, którego w skutek tego nie można wykorzystać do innych celów gospodarczych,

- zanieczyszczenie wód podziemnych, powierzchniowych oraz gleb solami wymywanymi przez wody opadowe i podziemne,

- zamulanie pobliskich cieków powierzchniowych,

- zapylenie pobliskich terenów materiałem z hałd, możliwość samozapłonu składowanego materiału.

Przy określaniu potencjalnych zmian środowiska wodnego w wyniku deponowania odpadów na składowiskach wyróżnia się trzy etapy badań:

1. przedeksploatacyjny (projektowanie składowiska)

2. eksploatacyjny (deponowanie odpadów na składowisku)

3. poeksploatacyjny ( rekultywacja składowiska)

Ocena wpływu odpadów na środowisko uzależniona jest od wiarygodności parametrów hydrogeologicznych i hydrogeochemicznych uwzględnianych w obliczeniach prognostycznych w poszczególnych etapach działalności środowiska. Szczególnie ważne SA badania laboratoryjne (testy wymywalności) prowadzone prze w fazie przedeksploatacyjnej. Stanowią one podstawę do klasyfikacji odpadów oraz projektowania odpowiednich zabezpieczeń w trakcie budowy składowiska z uwzględnieniem właściwości odpadów i trunków hydrogeologicznych w rejonie składowiska. W praktyce stosowane SA dwa rodzaje testów: statyczne i dynamiczne. Ocena krótkotrwałego oddziaływania odpadów na środowisko opiera się na badaniach statycznych wykonywanych zgodnie z normami. Długotrwałe oddziaływanie na środowisko szacuje się na podstawie badań dynamicznych (kolumnowych) prowadzonych w naturalnym wieloletnim cyklu hydrologicznym. W okresie eksploatacyjnym, gdzie mamy do czynienia z potencjalnym lub realnym zagrożeniem dla środowiska, prowadzony jest monitoring poszczególnych elementów środowiska, tzn. atmosfery, litosfery i hydrosfery.

W etapie poeksploatacyjnym, z uwagi na ciągłość procesów fizykochemicznych zachodzących w bryle składowiska, badania monitoringowe poszczególnych elementów środowiska musza być w dalszym ciągu kontynuowane. W krajach Wspólnoty Europejskiej badania monitoringowe po zakończeniu eksploatacji składowiska musza być prowadzone przez co najmniej 30 lat.

Ponadto składowanie ma oprócz ww. niekorzystnych oddziaływań również wymierne konsekwencje finansowe w postaci opłat ekologicznych. Biorąc pod uwagę powyższe oraz fakt, że wytwarzane odpady powęglowe nie należą do odpadów niebezpiecznych, główny kierunek gospodarce odpadami to: rekultywacja terenów zdegradowanych działalnością górniczą, a także roboty hydrotechniczne i drogowe, obejmujące miedzy innymi:

- budowę dróg

- budowę obwałowań zbiorników wodnych,

- likwidację zalewisk

- niwelację terenu - w tym także usuwanie szkód górniczych,

- rekultywacje terenu,

- budowę składowisk.

Problem zagospodarowania odpadów górniczych, ze względu na ich olbrzymią masę oraz ograniczona powierzchnie do bezpiecznego składowania, ma istotne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania kopalń. Coraz szerzej stosuje się odpady z robót górniczych do prac profilaktycznych, polegających na odtwarzani rzeźby terenu zagrożonej znacznymi deformacjami powstającymi pod wpływem eksploatacji górniczej. Tereny przekształcone wskutek eksploatacji górniczej podlegają obowiązkowi rekultywacji.

Podstawową masą odpadów składowana w górnictwie jest skała płonna oraz odpady flotacyjne. Gromadzone są one najczęściej na składowiskach lub osadowych stawach nadpoziomowych. Przy niesprzyjających warunkach emisji, zależnych od cech składowanego materiału, warunków składowania oraz warunków klimatycznych, następuje zanieczyszczenie powietrza pyłami ze składowisk. Najistotniejszą cechą składowiska, określającą jego potencjalne zagrożenie dla powietrza atmosferycznego, jest skład frakcyjny budującego go materiału. Składowiska skały płonnej zawierają znikomą ilość pyłów o średnicy mniejszej niż 10 mikro metrów, stąd też ich wpływ na powietrze atmosferyczne jest niewielki. Natomiast odpady powstałe po przeróbce, a zwłaszcza po flotacji, gdzie wymagana jest nadawa drobno zmielonego surowca (od około 0,1 do 0,3 mm), budują składowiska i stawy osadowe z duża zawartością drobnych frakcji materiału odpadowego.

Kolejnym czynnikiem wpływającym na możliwość emisji pyłów ze składowiska jest sposób zagospodarowania jego skarp. Bieżąca rekultywacja skarp oraz bieżąca lub okresowa rekultywacja, albo izolacja powierzchni składowiska, eliminuje możliwości zanieczyszczenia powietrza. Istnieją warunki klimatyczne (nasłonecznienie oraz wiatry) powodują przesuszanie odpadów w trakcie składowania, które narażone są tym samym na erozję wietrzną, powodując unoszenie dużych mas pyłu i przemieszczanie ich na znaczne odległości. Proces unoszenia ziaren materiału sypkiego obwałowań i wierzchowin składowisk może wpłynąć na zwiększenie stężenia pyłu zawieszonego. Jak i pyłu opadającego w powietrzu atmosferycznym.

Zjawiska takie są sporadyczne, ale nawet w skali roku maja wpływ na poziom stężeń pyłu zawieszonego i opadu pyłu w rejonie składowiska. Stad też kluczowym czynnikiem, od którego zależy w tym przypadku poziom zanieczyszczeń powietrza, jest prędkość wiatru. Stężenie pyłu zawieszonego w powietrzu w stosunku do prędkości wiatru rośnie, bowiem w sposób wykładniczy. Jak wykazują badania rozprzestrzeniania się pyłu zawieszonego wokół zbiornika odpadów poflotacyjnych ZGH „Bolesław” (Praca zbiorowa , 1995), czterokrotne zmniejszenie prędkości wiatru powodowało szesnastokrotne zmniejszenie stężenia zanieczyszczeń pyłowych w powietrzu.

LITERATURA:

„Ochrona środowiska na terenach górniczych”

Praca zbiorowa pod kierownictwem Janusza Ostrowskiego

Wydawnictwo Instytutu gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią

Kraków 2001

„Ochrona środowiska w Górnośląskim i Donieckim Zagłębiu Węglowym”

Praca zbiorowa pod redakcją M.Chudka i K.F.Sapickiego

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej

Gliwice 2004

Ewa Betka

Anna Koniusz

Konrad Matyja

Budowa składowiska odpadów kopalnianych

Zgodnie z aktualnie obowiązującymi przepisami prawnymi istnieje zakaz składowania odpadów w dowolnym miejscu („na dziko"). Mimo to takich miejsc w Polsce jest bardzo dużo. Stanowi to duże zagrożenie skażenia terenów przylegających do tych miejsc, a w szczególności gleby, wód podziemnych i powietrza. Odpady z pozoru obojętne, za jakie uważa się odpady

gospodarczo-bytowe, przechowywane w sposób niekontrolowany mogą powodować rozwój drobnoustrojów typu chorobotwórczego, a zwierzęta żyjące na skupiskach odpadów mogą być ich roznosicielami. Podczas fermentacji beztlenowej naturalnych odpadów, zwłaszcza białka, powstają substancje o charakterze toksycznym choćby H₂S, NH₃. Substancje te mogą się przedostawać do powietrza, mogą być wymywane wodami odpadowymi. Dlatego wszelkie odpady należy unieszkodliwiać, a jeżeli jest to niemożliwe z przyczyn technicznych czy organizacyjnych, deponować w całości lub pozostałości ich unieszkodliwianiu na odpowiednio zorganizowanych i wybudowanych składowiskach. Obecnie obowiązująca ustawa o ochronie środowiska określa warunki i wymogi, jakie musi spełniać miejsce i urządzenie takiego składowiska. Wybór miejsca musi spełniać określone warunki topograficzno-geologiczne

(nie może leżeć na ciekach wodnych, miejscach spływów wód opadowych czy roztopowych). Podłoże, zwykle wyrobiska po odkrywkowych kopalniach np.: piasku, musi spełniać warunek nieprzesiąkliwości dla wodnych odcieków, czyli izolacji od wód podziemnych. W innych przypadkach wymagane jest stosowanie specjalnych ubezpieczeń wykonanych ze specjalnych skał iłowych, dodatkowo wzmacnianych tzw. geomembranami. Geomembrana to zabezpieczenie z odpowiedniej wytrzymałości i szczelności folii z tworzyw sztucznych (pcv, pe, pp) zespolona (klejona lub zgrzewana) gwarantująca szczelność pod cala niecką wysypiska. Na rysunku przedstawiono schematycznie wysypisko z niezbędnymi elementami zapewniającymi jego prawidłowe funkcjonowanie. Poza elementami uszczelniającymi, wysypisko powinno posiadać niezbędną instalację drenażową do odbierania odcieków wodnych (z wód opadowych). Zebrana woda odciekowa powinna być przepompowana do najbliższej oczyszczalni ścieków w celu jej oczyszczenia. Wysypisko musi być również zaopatrzone w drenaż odgazowujący- instalację odbierającą gaz wysypiskowy.

Rysunek: Schemat wysypiska odpadów (za J.H. Rule) 1-pompownia wód ociekowych, 2-zbiornik ocieków, 3-portiernia, 4-skład opału, 5-drenaż ocieku, 6-pas ziemi izolacyjnej,7-ogrodzenie, 8-droga zjazdowa, 9-miejsce na kontenery, 10-śluza dezynfekcyjna, 11-droga dojazdowa

Rysunek: Konstrukcja wysypiska z jego uszczelnieniem po zakończeniu eksploatacji

Składowiska odpadów przemysłowych w przypadku braku w odpadach składników organicznych i niebezpiecznych (najczęściej są to odpady kopalniane)

przyjmują kształt odpowiednich hałd i w zależności od granulacji odpadu powinny być odpowiednio zabezpieczane, rekultywowane przez zasiew roślin, nasadzenia drzew — co przeciwdziała pyleniu się materiału składowanego. Odpady kopalniane w zależności od ich właściwości często są wykorzystywane jako materiał na podsypki (wypełnienie podziemnych wyrobisk) lub jako surowiec do produkcji materiałów budowlanych. Odpady silnie uwodnione (najczęściej błota poflotacyjne) wymagają składowania w stosownie zabezpieczonych geologicznie i hydrologicznie zbiornikach. Oczyszczone przez sedymentację wody mogą być ponownie wykorzystane w procesach technologicznych. Odpady niebezpieczne, jeśli nie są unieszkodliwiane, lub pozostałości po unieszkodliwianiu składuje się w specjalnie skonstruowanych żelbetonowych bunkrach o dodatkowej izolacji przeciwwodnej. Bunkry te nazywane są mogilnikami. Mogilnikami nazywa się również betonowe zbiorniki podziemne nie-dostatecznie zabezpieczone przed przesiąkaniem wody, w których dawniej składowano substancje niebezpieczne. Obecnie stanowią one wielki problem ze względu na częściowe rozszczelnianie się tych zbiorników zwłaszcza dla cieczy i roztworów wodnych. Wraz z przeciekającą cieczą do wód i gruntu przedostają się substancje niebezpieczne skażając je. Dlatego wszystkie stare mogilniki zawierające na ogół przeterminowane środki ochrony roślin w miarę posiadanych środków ekonomicznych i technicznych są likwidowane. Natomiast skażony grunt jest oczyszczany, a środki niebezpieczne utylizowane. Utylizację substancji niebezpiecznych, zwłaszcza organicznych, prowadzi się kilkoma sposobami między innymi przez: hydrolizę za pomocą substancjami alkalicznymi (NaOH, Ca(OH)₂), utlenianie silnymi utleniaczami (NaClO, H₂O₂, Ag²⁺), kontrolowane spalanie w specjalnie do tego celu wybudowanych spalarniach. Pozostałości po utylizacji zawierające znaczne stężenia substancji niebezpiecznych są składowane na profesjonalnych składowiskach. W krajach wysoko rozwiniętych, także w Polsce, do uruchomiania zanieczyszczeń niebezpiecznych głównie mineralnych stosuje się metodę zestalania (solidyfikacji), która polega na przeprowadzeniu danej substancji w postać nierozpuszczalna w wodzie, by w kolejnym etapie substancja ta mogła być związana w materiał wodo nieprzepuszczalny za pomocą materiału wiążącego typu cement albo żywica syntetyczna. Następnie (lub równocześnie) substancję deponuje się na odpowiednim

składowisku. Tak zabezpieczone odpady są dodatkowo izolowane od wód opadowych za pomocą materiałów izolacyjnych, a ewentualne odcieki utylizowane w najbliższej oczyszczalni. Składowiska, zwłaszcza odpadów gospodarczo-bytowych, zawierają znaczne ilości masy organicznej. Po całkowitym zapełnieniu obiektu instaluje się w nim drenaż odgazowujący i przykrywa warstwą izolującą od otoczenia ok. l m. Równocześnie odpowiednio formuje się kształt, aby wody opadowe bardzo wolno infiltrowały do wnętrza. Uwzględnia się również osiadanie materiału składowanego, tak aby po 30 latach w miejscu składowiska nie było niecki, lecz lekkie wzniesienie, (aby wody opadowe nie gromadziły się nad składowiskiem). Masy substancji organicznej są ciągle wykorzystywane przez organizmy żywe (zwłaszcza beztlenowe) jako pożywienie. W związku z tym, ze do wnętrza nie dostaje się powietrze (deficyt tlenowy) w składowanej masie postępuje proces fermentacji beztlenowej. W wyniku tych przemian wytwarzany jest gaz, zwany wysypiskowym. W polskich warunkach klimatycznych obserwuje się przebieg tych procesów jeszcze po 30 lalach zamknięcia składowiska. Wysypisko w tym czasie jest wytwórnią palnego gazu zawierającego metan, CO₂, N₂, NH₃, H₂S itp. Gaz ten po usunięciu z niego składników toksycznych NH₃ i H₂S nadaje się do stosowania w energetyce. Jeśli nie jest wykorzystywany, to musi być pozyskiwany z wysypiska i spalany w pochodni. Pozostawiony bez kontroli przedostanie się do atmosfery i lokalnie może stanowić zagrożenie wybuchem. Na rysunku przedstawiono sposoby rekultywacji, a zatem usuwania zagrożeń wybuchem na składowiskach odpadów z równoczesną możliwością pozyskiwania surowca energetycznego. Zagrożenia występujące na wysypiskach związane są z obecnością mikroorganizmów chorobotwórczych, które mogą znaleźć się na wysypisku wraz z odpadami, bądź osadami pościekowymi Mikroorganizmy mogą być roznoszone przez wegetujące tam zwierzęta (ptaki, gryzonie), Z uwagi na znaczne wartości odżywcze odpadów, mikroorganizmy chorobotwórcze mogą się tam mnożyć, jak i rozprzestrzeniać wraz z pylącymi się odpadami. Metodą zapobiegania temu jest stosowanie tzw. dziennych przysypek (codziennie odpady przykrywa się niewielką warstwą, np. ziemi). Podczas fermentacji złożonych mas organicznych bez dostępu powietrza na wysypisku wytwarzane są gazy: obojętne (N₂, CO₂), palne (CH₄, H₂) oraz toksyczne (H₂S, CO).

Rysunek: Typy rekultywacji wysypiska po zakończeniu eksploatacji: a) bez instalacji odgazowującej, b)z instalacją drenażową odprowadzającą gaz do atmosfery, c)z instalacją wykorzystującą gaz do celów energetycznych

Gazy palne i toksyczne muszą być usuwane z zamkniętego wysypiska za pomocą odpowiednich instalacji drenażowych, drenażowych następnie unieszkodliwianie (najczęściej przez spalanie lub kontrolowane utlenianie chemiczne). W ten sposób zapobiega się skażenia powietrza i ewentualnym pożarom czy wybuchom na terenach nie eksploatowanych już wysypisk.

Literatura:

1.”Ekoinżynieria”-Podstawy działań naprawczych w środowisku.

Inez Wiatr, Halina Marczak, Józef Sawa

Lublin 2003 r.

Bogusława Cieplińska

Anna Nurkiewicz

Magdalena Dąbrowska

Eksploatacja składowiska odpadów kopalnianych

Do odrzutów produkcji górniczej zalicza się zazwyczaj: skałę płoną wydobywaną razem z kopaliną użyteczną, odpady otrzymywane przy kruszeniu i sortowaniu nisko procentowych rud metali oraz nakłady ziemi, które trzeba usunąć w kopalniach odkrywkowych, zanim osiągnie się złoża wydobywanego surowca.

Ilość skał płonnych wydobywanych wraz z kopalinami użytecznymi zależy od rodzaju kopaliny i warunków geologicznych jej eksploatacji. Przykładowo w kopalniach węgla kamiennego w stanie Waszyngton wydobywa się według obliczeń stanowego Urzędu Górniczego 2 tony skał płonnych na 3 tony węgla. W Pensylwanii, gdzie pokłady węgla osiągają do 12 m miąższości proporcje odpadów do węgla kształtują się jak 1:10. Według szacunku ekonomistów amerykańskich: Allena V. Kneese i R.U. Ayresa przeprowadzonego dla lat 1966-1968, wydobycie skał płonnych i kamieni dla całego górnictwa wynosiło w Stanach Zjednoczonych 17 ton rocznie na jednego mieszkańca, podczas gdy produkcja górnicza netto (bez materiałów budowlanych)-tylko 13 ton.

Odpady otrzymywane przy wstępnych procesach wzbogacenia rud nisko procentowych, są tym większe im mniejsza jest zawartość czystego metalu w danej rudzie. Z najpowszechniej używanych w przemyśle rud metali najwięcej odpadów dają miedź i nikiel, najmniej mangan i żelazo.

Skały płonne tworzą hałdy i usypiska w najbliższym sąsiedztwie kopalni. Odpady, które powstają przy wstępnych procesach wzbogacania gromadzone są w pobliżu zakładów wzbogacających daną rudę. W większości tego rodzaju zakłady znajdują się przy kopalniach, niekiedy jednak są one zlokalizowane w sąsiedztwie hut danego metalu. W zależności od umiejscowienia zakładu odpady tworzą stale zwiększające się usypiska, bądź przy kopalniach, bądź przy hutach.

Zastosowanie odpadów może dotyczyć wykorzystania ich jako surowców wtórnych lub materiałów wypełniających pustki(tzw. Materiałów podsadzkowych).

Odpady jako surowce wtórne stosowane są głównie jako dodatki lub wypełniacze w betonach czy innych mieszaninach wiążących.

W przypadku stosowania odpadu w celach technologicznych do wypełnienia pustek (wyrobisk) podstawowym aktem normatywnym jest Polska Norma „Materiały do podsadzki hydraulicznej- wymagania i badania”.

Przez materiał do podsadzki hydraulicznej rozumie się zbiór nie palnych ziaren ciał stałych, które doprowadzone do wyeksploatowanych wyrobisk górniczych przy użyciu wody osadzają się i zagęszczają, tworząc mechaniczną podporę

stropu.

Literatura: „Współczesne problemy ochrony środowiska w działalności gospodarczej człowieka” Maciej Koliński, Antoni Ziębo

„Zanieczyszczenie i ochrona środowiska naturalnego w świecie” Mieczysław Fleszar

Izabela Stępińska

Anna Bytom

Agnieszka Korytko

„Oddziaływanie na powietrze składowisk odpadów górniczych”

Problem ten związany głównie jest z czynnymi kopalniami, produkującymi tysiące ton odpadów w ciągu doby. Odpady takie same w sobie nie stanowią aż tak wielkiego niebezpieczeństwa, jednakże tak olbrzymia ilość stwarza poważne problemy z ich składowaniem oraz zagospodarowaniem. W przemyśle krajowym największa ilościowo grupa stałych odpadów pochodzi z górnictwa węgla kamiennego. Ze względu na rozmieszczenie złóż i regionów eksploatacji węgla, zwałowiska tych odpadów są skoncentrowane na stosunkowo niewielkim obszarze zagłębi węglowych. W chwili obecnej, w skali roku gromadzi się około 40 milionów ton odpadów. Na terenie całej Polski znajduje się 320 hałd, z czego na samym tylko Śląsku jest ich około 300. Hałdy zajmują obszar 3tys. hektarów. Odpady zawierają kilka procent węgla i dlatego mają skłonność do samozapalenia. Jednak obecnie, budowane według nowoczesnej technologii składowiska pozwalają na unikanie zjawiska samozapłonu.

Średnio na jedną wydobytą tonę węgla przypada 200 - 300 kg odpadów. Odpady towarzyszące procesowi wydobycia węgla kamiennego dzielą się na dwie grupy:

-odpady skalne, pochodzące z górniczych robót przygotowawczych, udostępniających nowe partie złoża do eksploatacji. Są to z reguły duże okruchy skały płonnej, głównie piaskowców; odpady tego typu w większości pozostają na dole kopalni, wypełniając stare wyrobiska;

odpady przeróbcze, powstające w procesach mechanicznej przeróbki węgla, w sortowniach, płuczkach urządzeniach flotacyjnych. Tworzy je mieszanina skat karbońskich, takich jak : iłowce, mułowce, piaskowce. Udział tych odpadów waha się od 36% do 80%.

-Odpady powęglowe są uciążliwe dla środowiska zarówno ze względu na nagromadzoną już ilość na istniejących składowiskach, jak i bieżącą ich produkcję. Część odpadów jest wykorzystywana na dole przede wszystkim do:

-wypełniania pustek za pomocą podsadzki hydraulicznej i pneumatycznej;

-uszczelniania oraz izolacji zrobów i wyrobisk;

-zestaleniu gruzowiska zawałowego przy eksploatacji wielowarstwowej likwidacji zbędnych --wyrobisk i starych zrobów;

-gaszenia i izolowania pożarów.

Składowanie odpadów z górnictwa węgla kamiennego

Skały ilaste i mułowcowe ze względu na zawartość minerałów ilastych stanowiących nierzadko 60 - 80 % materii mineralnej związanej z węglem kamiennym, wywierają decydujący wpływ na właściwości fizyczno-chemiczne zwałowisk na których są składowane. Wynika to z właściwości minerałów ilastych charakteryzujących się dużymi zdolnościami sorpcyjnymi zarówno w stosunku do H₂O jak i kationów. Skały te łatwo ulegają wietrzeniu sprzyjając tworzeniu się dobrego środowiska glebowego.
Poza minerałami wymienionymi wcześniej, często domieszkami spotykanymi w skałach są węglany, jest to syderyt, kalcyt, dolomit i ogniwa przejściowe tych minerałów.
Pierwiastki śladowe występujące na zwałowiskach to najczęściej - Ge, Ga, Be, Ni, Co, Li, V, Cr,U, Mo, Ba, Pb, Zn, Mn, Cu.
Do 'uciążliwych' minerałów odpadów należą sole (halit itp.) oraz siarczek żelaza - piryt - FeS₂. Sole po zdeponowaniu są przyczyną silnego zasolenia wód opadowych które następnie migrują wgłąb składowiska. Piryt natomiast jest składnikiem który przyczynia się do powstawania pożarów na zwałowiskach odpadów górniczych.
Przyczyna powstawania pożarów leży w dużej mierze w technologii stosowanej przy składowaniu odpadów górniczych bezpośrednio na powierzchni. Na terenach zwałowisk świeżo usypanych przeważa tak zwany szkielet kamienisty, który wraz z czasem wskutek wietrzenia skał i powstawania coraz większych ilości części ziemistych ulega przeobrażeniu. Drobne cząstki wskutek oddziaływania opadów dostają się wgłąb zwałowiska. Materiał grubszy stacza się w dół zwałów, górne partie natomiast charakteryzuje obecność materiału ziemistego. W różnego rodzaju odpadach po górniczych na zwałowiska dostać się może do 25% węgla oraz do 1% pirytów.
Na składowiska trafiają także odpady popłuczkowe które stanowią drobnoziarnistą mieszaninę łupków, piaskowców oraz miału węglowego. Dzięki obecności pirytów na zwałowisku może dochodzić do powstawania wewnętrznych pożarów. Ma to związek z utlenianiem się FeS₂, co wyzwala duże ilości ciepła. Następnie wskutek obecności w zwałowisku węgla dochodzi do rozprzestrzeniania się stref płonących. Najczęściej początkowo zjawisko to przebiega w sposób wolny, czasami osiągając jednak duże obszary zwałowisk łącznie z zewnętrznymi częściami hałd. Podczas pożarów zwałowisk materia organiczna ulega mineralizacji, minerały natomiast przeobrażają się w inne paragenezy mineralne, zmieniając jednocześnie właściwości fizyczne odpadów - zwiększa się porowatość utworów oraz zmniejsza zdolność pęcznienia i pojemności wodnej, poza tym zmieniają się właściwości chemiczne zwałów. W utworach przepalonych w temperaturach do 500 stopni C obserwuje się na ogół zwiększenie ilości rozpuszczalnych w H₂O składników chemicznych - kationów Ca, Mg, Mn, niekiedy Na i K oraz rozpuszczalnych w wodzie anionów SO₄ i HCO₃. Wyższe temperatury powodują zmniejszenie się rozpuszczalności utworów. Wraz z temperaturą zmienia się wartość pH zwałowisk, przy temp. 100-300 °C odczyn spada do wartości około pH=3 by następnie wzrastać do odczynu obojętnego a nawet alkalicznego.

Skały na zwałowisku podlegają wietrzeniu. Początkowo oczywiście głównie wietrzeniu fizycznemu które zmniejsza fragmenty skał powodując powiększenie powierzchni reakcji i ułatwiając oddziaływanie dla wietrzenia chemicznego. Najłatwiej wietrzeniu ulegają różnego rodzaju łupki węglowe, trudniej łupki ilaste. Piaskowce oraz zlepieńce wietrzeniu podlegają w zróżnicowany sposób w zależności od budującego ich spoiwa. Procesy wietrzenia łatwiej przebiegają na zwałach nie przepalonych. Na zwałach przepalonych procesy te są utrudnione ze względu na większą odporność materiału zwłaszcza na wstępnym etapie wietrzenia fizycznego. Wietrzenie chemiczne jakiemu podlegają skały na zwałowiskach powoduje zwykle wypłukanie przez opady atmosferyczne łatwo rozpuszczalnych związków ze skał. Wskutek rozkładu pirytu i obecności kwaśnych siarczanów żelaza i glinu dochodzi do zwiększenia kwasowości gruntów.
W obecności powietrza powstaje kwas siarkowy:

FeS₂ + 3.5 O₂ + H₂O => FeSO₄ + H₂SO₄ (siarczan żelaza II)

A następnie

12 FeSO₄ + 3O₂ + 6H₂O => 4Fe₂(SO₄)3 + 4Fe(OH)3

lub

4 FeSO₄ + O₂ + 2H₂SO4 => 2Fe₂(SO4)3 + 2H₂O

Siarczan żelaza III jest również w roztworach obojętnych lub słabo kwaśnych nietrwały i przechodzi w wodorotlenek żelaza:

Fe₂(SO4)3 + 6H₂O <=> 2Fe(OH)3 + 3H₂SO4

Wskutek działania kwasu siarkowego na węglany tworzy się gips wg reakcji

H₂SO₄ + CaCO₃ =>CaSO₄ + H₂O + CO₂

W rejonach przemysłowych dodatkowo następuje zakwaszenie zwałów spowodowane emisją SO₂ dostającego się na zwały wraz z opadami atmosferycznymi, pH na zwałowisku może wahać się w granicach 3,4 do 11,6. Niwelacja samoistna kwaśnego odczynu na zwałowisku jest często utrudniona wskutek braku większych ilości Ca którego zawartości najczęściej kształtują się w granicach 0,2 - 2,0 %. Na zwałowiskach zwłaszcza w początkowych fazach ich istnienia występować może dość duże zasolenie utworów (liczne chlorki), co może przejawiać się nawet powstawaniem wykwitów bezpośrednio na powierzchni zwałowisk.
Poziom fosforu na zwałach jest najczęściej bardzo niski, natomiast poziom azotu jest zmienny, wartości te jednak są na tyle niskie że podczas rekultywacji niezbędne staję się wprowadzenie do gleby odpowiednich ilości N i P.
Gospodarka wodna na zwałach najczęściej ma charakter opadowy. Dotyczy to głównie zwałów nadpoziomowych. Wraz z upływem czasu charakter zwałów zmienia się z korzyścią dla roślin jednak poziom wodonośny nie występuje co oznacza że w obrębie zewnętrznych 20-30 cm zwału występuje ciągły deficyt wodny.

Przykład płonącej hałdy „Skalny” w Łaziskach

Składowiska odpadów górniczych, czyli hałdy stanowią poważne zagrożenie dla jakości powietrza. Przykładem może być płonąca hałda o nazwie „Skalny”, zlokalizowana niemal w centrum Łazisk. To największa płonąca hałda w Europie. Ma prawie 100 m wysokości, obejmuje obszar 30 hektarów i waży 17 mln ton. W okresie niżu barycznego silnie wzmaga się emisja tlenku węgla, dwutlenku siarki, tlenku azotu. Natomiast podczas atmosferycznego wyżu zasysa powietrze, a zawarty w nim tlen jest niezbędny do podtrzymania procesów spalania zachodzących w wewnątrz hałdy. Już metr pod powierzchnią temperatura sięga kilkuset stopni.

Podczas przeróbki czysty węgiel oddzielany był od kamienia, odpady wędrowały przez ponad wiek, na wysypisko. W wyrzucanym kamieniu pozostawały jednak pozostawały jednak resztki węgla, a wśród nich piryt, związek siarki, który pod wpływem wód deszczowych ulega rozkładowi, jest to proces fizyko - chemiczny, w którym następuje zagrzewanie się substancji do takiej temperatury, iż powoduje to samozapalenie się pozostałego węgla. Fachowcy twierdzą, że problem palących się hałd, tak charakterystycznych dla krajobrazu Śląska (żarzy się jeszcze około 20 składowisk), a kiedyś dla wszystkich europejskich górniczych zagłębi, wziął się stąd, że usypano je zbyt luźno, więc ulegały samozapaleniu. Próby gaszenia takich hałd wodą kończyły się skutkiem odwrotnym do zamierzonego, ponieważ w środku wydzielał się tlen, który podsycał pożar i wodór, który przenosił ogień w wyższe partie.

Mateja Marek

Guła Grzegorz

Marcin Gorzawski

Oddziaływanie składowiska odpadów górniczych na wody gruntowe

Opady atmosferyczne stanowią główne źródło zasilania wód podziemnych, oddzielonych od powierzchni warstwą skał przepuszczalnych. Program pomiarowy dotyczący monitoringu wód gruntowych realizowany jest we wszystkich Stacjach Bazowych ZMŚP, choć w zróżnicowanym zakresie. Wyniki badań wód gruntowych w górnej części Kanału Olszowieckiego oparte są o sieć 21 stanowisk piezometrycznych, obejmujących strefę zasilania i lokalnego drenażu (Wierzbicki 1998). Poziom wód badanych w piezometrach wykazuje odmienne amplitudy w ciągu roku, co wynika z ich lokalizacji (ryc. 16). Poziom wód gruntowych mierzony był tylko na jednym stanowisku w Koniczynce, Szymbarku i w Wigrach. W Stacji Bazowej w Storkowie pomiary realizowano w zlewni Chwalimskiego Potoku, na 3 stanowiskach obejmujących pierwszy poziom wodonośny oraz w źródle w zlewni Krętacza reprezentującym wody głębszego poziomu wodonośnego. Monitoring wód gruntowych na Św. Krzyżu był realizowany na północnym stoku głównego masywu Łysogór i obejmował dwa źródła (Z1 i Z2) zlokalizowane są pod gołoborzami na wysokościach odpowiednio 536 m n.p.m. i 512 m n.p.m., trzecie źródło (Z3) znajduje się u podnóża stoku na wysokości 328 m n.p.m.

Stany wód gruntowych na obszarach badań w Puszczy Boreckiej, Koniczynce, Storkowie i Pożarach wykazywały niewielki spadek poziomu. Średnie stany wód gruntowych w Storkowie w roku hydrologicznym 2000 były niższe w stosunku do pięciolecia 1995-99, również stany minimalne przekroczyły minima z ostatniego pięciolecia. Najwyższe stany wód gruntowych w Wigrach przypadające na okres wiosenny, związane były prawdopodobnie z wysokimi opadami atmosferycznymi, charakterystycznymi dla tej pory roku. Najniższe stanu wód gruntowych notowano w drugiej połowie roku hydrologicznego, chociaż w ostatnim roku zjawisko to wyraźnie zostało przyspieszone i rozpoczęło się już w maju.

Obserwacje hydrogeologiczne rozpoczęto na Stacji Bazowej Pożary w roku 1994, a więc po okresie długoletniej suszy, należy stwierdzić, że aż w jedenastu na szesnaście piezometrów średni stan wód w roku 2000 był najniższy. Po początkowej tendencji zwyżkowej, zaczęły rysować się tendencje spadkowe spadku zwierciadła wód co jest zjawiskiem bardzo niepokojącym. Znajduje to również swoje odbicie w analizie wykonanej w roku 1999 inwentaryzacji roślinności. Obserwowane w ostatnim roku zjawisko obniżenia się średniego poziomu zwierciadła należy wiązać głównie z niedoborem opadów, ich niekorzystnym rozkładem (25% opadu w lipcu), dużym odpływem gruntowym, natomiast tylko w niewielkim stopniu z odpływem powierzchniowym

W Szymbarku woda gruntowa pobierana jest ze źródła "Wiatrówki" ujętego w studnię kopaną. Źródło to należy zaliczyć do grupy warstwowo - kontaktowych, stokowych. Studnia zlokalizowana jest na kontakcie utworów magurskich i pstrych łupków eoceńskich. Aktualnie nie ma możliwości określenia wydajności źródła.

Zagrożeniem dla geoekosystemów Polski stają się nie tyle niekorzystne wahania zwierciadła wód gruntowych, co ich zanieczyszczenia. Litologia utworów powierzchniowych, warunkująca wysoki stopień infiltracji, w przypadku części badanych obszarów wskazuje, że poziomy wodonośne mogą być łatwo narażone na zmiany jakości spowodowane wpływami naturalnymi lub antropogenicznymi.

Cechy składu chemicznego wód gruntowych w badanych geoekosystemach są względnie stałe, a ich zróżnicowanie w poszczególnych Stacjach Bazowych warunkuje przede wszystkim budowa geologiczna podłoża, z którą mają kontakt wody gruntowe. Wody gruntowe w zlewni Kanału Olszowieckiego wykazywały znaczne różnice w składzie chemicznym wód miedzy stanowiskami położonymi na wydmach i na obszarach torfowisk, a więc w obrębie różnych jednostek geomorfologicznych i hydrodynamicznych. Jakość wód uzależniona jest także od zachodzących w glebach naturalnych procesów rozkładu materii, nie stwierdzono natomiast wpływu szkodliwych substancji z terenów sąsiednich.

W zakresie cech fizyko-chemicznych wód gruntowych istotną cechą jest ich odczyn zasadowy (w przypadku Szymbarku wynika to z budowy geologicznej warstw inoceramowych). Wysokie wartości pH wód gruntowych utrzymują się zasadniczo przez cały rok i sporadycznie tylko przechodzą w odczyn obojętny lub kwaśny. Wysokie pH jest efektem długiego kontaktu wód z osadami podłoża. Wyjątek w tym względzie stanowią obserwacje na Św. Krzyżu gdzie niskie pH wynika z przemysłowego typu gospodarki wodnej w glebach i z występowaniem kwaśnych opadów. W roku hydrologicznym 2000 w źródłach w części wierzchowinowej zlewni, średnie roczne wartości pH wynosiły odpowiednio: 4,26 i 3,95. Mniej kwaśne są wody przemywające gleby stokowej części zlewni, z średnimi pH 4,68 w źródle u podnóża stoku. Wody źródeł badanych na Św. Krzyżu charakteryzują się też zróżnicowanymi stężeniami badanych pierwiastków w zależności od położenia w obrębie zlewni. Stężenia Ca, Mg w wodach źródeł pod gołoborzami były stosunkowo niskie, wielokrotnie wyższe były stężenia tych jonów w wodach źródła w dolnej części stoku, co wskazuje na wymywanie tych elementów z gleb podczas transportu śródglebowego wód pochodzenia opadowego. Inny jest rodzaj migracji Fe i Mn, które to jony są podczas migracji śródglebowej kumulowane w glebach lub pobierane przez korzenie drzew.

Badania właściwości fizyko-chemicznych wód gruntowych w Stacji Bazowej w Wigrach wskazują, że w roku hydrologicznym 2000 wody te nadal utrzymywały się na wysokim poziomie pod względem ich jakości. Badane wody zaliczono do klasy Ib, czyli klasy wód o wysokiej jakości. Nie zakwalifikowanie tych wód do najwyższej klasy czystości (I) nastąpiło przede wszystkim ze względu na podwyższone wartości jonów żelaza, manganu i siarczanów, które mieściły się w klasie Ib oraz przewodności właściwej, która mieściła się w klasie II. Ocena jakości wód gruntowych w piezometrze w Sobolewie nie odbiega od charakterystyki wód w poziomie utworów czwartorzędowych i świadczy o niewielkim oddziaływaniu lokalnych źródeł zanieczyszczeń.

Wody podziemne, występujące w warstwie przypowierzchniowej zlewni jeziora Łękuk są typowymi dla środowiska glacjalnego, których głównymi rozpuszczonymi składnikami są kwaśne węglany wapnia (wody typu wodorowęglanowo-wapniowego). Wielkość stężeń poszczególnych wskaźników charakteryzuje, mimo stosunkowo płytkiego występowania, dość duża stabilność. Jedynie różne formy azotu i fosforu oraz węgla organicznego wykazują zmienne w czasie wartości.

W zlewni Chwalimskiego Potoku (Stacja Bazowa Storkowo) wszystkie wody badane w piezometrach reprezentują wody proste, w czterech przypadkach wodorowęglanowo-wapniowe, w siedmiu - wodorowęglanowo - siarczanowo-wapniowe. Wody ze źródła zmieniły typ z trójskładnikowych wód w roku poprzednim na dwuskładnikowe w 2000. Obecność jonów siarczanowych w wodach gruntowych i powierzchniowych w ilościach wymuszających ich uwzględnienie w typie hydrogeochemicznym wydaje się być cechą typową dla różnych wód w całej zlewni górnej Parsęty. W przypadku średnich rocznych wartości mierzonych parametrów fizykochemicznych norma przewidziana dla wód pitnych nie została przekroczona w żadnym z punktów pomiarowych. Według klasyfikacji zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu, wody z 2 piezometrów są wysokiej jakości (klasa Ib), pozostałe punkty pomiarowe reprezentują wody najwyższej jakości (Ia). Przekroczenia dotyczyły wyłącznie przewodności elektrolitycznej właściwej oraz stężeń jonów fosforanowych, azotanowych i amonowych. Wśród składników oznaczanych w wodach źródła Krętacza, stężenia jonów żelaza, manganu i azotu amonowego przekraczają normę wyznaczoną jako dopuszczalną dla wód pitnych. Wody źródła należą do II klasy jakości wód podziemnych (jakość średnia). Analiza chemiczna wód gruntowych w Koniczynce wykazała pogorszenie się ich jakości w ostatnich latach, początkowo odpowiadała średniej - II klasie, natomiast od roku 1998 zakwalifikowano do III klasy - niskiej jakości z uwagi na bardzo wysokie stężenie związków żelaza. Uwagę zwraca niemal we wszystkich analizach obecność związków miedzi.

W geoekosystemach przyrzecza Czarnej Hańczy oraz górnej Parsęty obserwuje się zanieczyszczenia ściekami bytowymi nieskanalizowanych wsi. Wody gruntowe na tych obszarach cechuje obniżanie pH oraz zwiększanie stężeń związków azotu i fosforu. Kolejnym źródłem zanieczyszczeń są związki azotu i fosforu dostające się do wód gruntowych wskutek nawożenia pól uprawnych nawozami sztucznymi. Jest to bezpośredni efekt wzrostu nawożenia po spadku nawożenia jaki miał miejsce z początkiem lat 90 XX w. Do wód gruntowych dostają się także infiltrujące, zanieczyszczone siarczanami i azotanami, kwaśne wody opadowe. Duże wartości stężeń jonów chlorkowych i sodowych obserwowane na Św. Krzyżu świadczą o antropogenicznym pochodzeniu tych zanieczyszczeń. Wody gruntowe narażone są na zanieczyszczenia także w miejscach dobrej przepuszczalności gruntu uwarunkowanej litologią czy bezpośrednio w wychodniach wód gruntowych. Miejsca takie stają się bezpośrednią sferą oddziaływania atmosfery i antroposfery na wody gruntowe.

Tak jak w latach poprzednich pełna interpretacja otrzymywanych wyników w programie pomiarowym wód gruntowych nadal wymaga jeszcze uzupełnienia raportów o budowę geologiczną oraz warunki hydrogeologiczne i przedstawienia punktów pomiarowych na tym tle, tak jak w przypadku Stacji Bazowych Storkowo i Wigry. Śledzenie zmian chemizmu wód krążących w zlewni wymaga zlokalizowania punktów obserwacyjnych przynajmniej w strefie wododziałowej i w strefie drenażu (Kazimierski 1998), a także powiązania ich z innymi programami ZMŚP, np. programem pomiarowym roztworów glebowych czy badaniami elementów biotycznych (np. Stacja Bazowa Pożary).

http://www.gios.gov.pl/wodypod/podstrony/mapa4.html - mapa wód gruntowych

Możliwości form oddziaływania odpadów oraz instalacji gospodarki odpadami na środowisko wodne (aktualne i w przeszłości)

 

Obecnie istniejące składowiska odpadów i tereny zrekultywowane oddziałują na środowisko wodne. Oddziaływanie to polega na wymywaniu przede wszystkim z odpadów pogórniczych substancji chemicznych. Do głównych miejsc z których mogą wymywać się substancje niebezpieczne należą tereny rekultywacyjne w Knurowie położone w sąsiedztwie wód podziemnych i Centralne Składowisko Odpadów Górniczych w Knurowie oraz składowisko odpadów w Trachach.

Z tego względu proponuje się prowadzenie monitoringu przy prowadzeniu prac rekultywacyjnych odpadami pogórniczymi. Profesjonalnie wykonane miejsce składowania odpadów nie powinno oddziaływać negatywnie na środowisko wodne, tym niemniej zgodnie z przepisami powinno być monitorowane.

Poza tym, funkcjonujące na terenie powiatu miejsca nielegalnego składowania odpadów, tzw. „dzikie wysypiska” negatywnie oddziałują (w zależności od rodzaju składowanych tam odpadów) na środowisko wodne. Należy dążyć do ich likwidacji lub rekultywacji aby wyeliminować ich wpływ na wody powierzchniowe i podziemne.

Ochrona ujecia wody w procesie likwidacji kopalni.

Decyzja o wykorzystaniu odpadów w wyrobiskach podziemnych spowodowała konieczność ustalenia programu ochrony zasobów wód pitnych. Na podstawie opinii i ekspertyz hydrogeologicznych ustalono warunki , które powinny być spełnione dla ochrony triasowego poziomu wodonośnego i wyrobisk w których usytuowane jest ujecie wody pitnej. Dla ich spełnienia narzucono następujące rygory na proces likwidacji wyrobisk przy użyciu odpadów:

1. Wyeliminowano wprowadzanie odpadów do wyrobisk i zrobów znajdujących się powyżej zbiornika wody pitnej na poziomie 210 metrów.
2. Zabroniono umieszczania odpadów w rejonie zasilania ujęcia wody i w rejonie podziemnych zbiorników wody pitnej.
3. Przy likwidacji szybów przebijających węglanową serie triasu nie dopuszczono stosowania odpadów powyżej stropu karbonu.
4. Zaprojektowano pozostawienie po likwidacji kopalni dróg swobodnego spływu wód podziemnych w takiej konfiguracji, aby nie dopuścić do niekontrolowanego spiętrzenia się wody w wyrobiskach.
5. Podjęto działania dla zapewnienia po likwidacji kopalni stałego pompowania wód dołowych z poziomu niższego od poziomu głównego zbiornika ujęcia wody pitnej.

Zastosowanie się do powyższych zaleceń przy likwidacji zakładu górniczego pozwoliło do chwili obecnej na niezakłócona eksploatacje ujęcia wody pitnej.

Z doświadczeń w eksploatacji ujec wody kopalnianej przez Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów ( "Boże Dary", "Paryż", "Bańgów" , "Szyb Rozalia", "Szyb Maciej") wynika, ze największymi problemami przy ich eksploatacji są [3]:
- niestabilność ilości i jakości wody,
- uszkodzenia urządzeń przez ruchy górotworu,
- wysoka mineralizacja i przekroczenie zawartości manganu i żelaza.

W ujęciu KWK "Saturn" stwierdzono jedynie zwiększona twardość wody. Dopływ z warstw triasowych cechuje stabilna ilość i jakość wody . Zaprzestanie eksploatacji na tym terenie zapewni brak deformacji górotworu.

Należy się tez spodziewać, ze wraz z utworzeniem specjalistycznego zakładu, którego celem będzie tylko pompowanie wody dołowej, zwiększy się dbałość załogi o urządzenia ujecie wody.

Możliwość zanieczyszczenia wód podziemnych przez odpady.

Przy wykorzystywaniu odpadów w procesie likwidacji wyrobisk podziemnych występuje realna możliwość zanieczyszczenia wód podziemnych toksycznymi związkami chemicznymi. Substancje szkodliwe mogą być wymywane już w czasie transportu odpadu (przez wódę używana do transportu hydraulicznego), lub w późniejszym czasie przez wody krążące w górotworze.

Wyraźnie widać, iż głównym problemem przy wykorzystywaniu odpadów z elektrowni w wyrobiskach podziemnych, jest wyraźne przekroczenie dopuszczalnych norm pH w wodach odciekowych. Jednak zasadowe środowisko panujące przy lokowaniu popiołów lotnych i żużli energetycznych w wyrobiskach podziemnych ma tez swoje dobre strony, a mianowicie blokuje wymywanie metali ciężkich z tych odpadów.

W odpadach elektrownianych można stwierdzić zwiększona koncentracje izotopów promieniotwórczych. Koncentracja izotopów radu przekracza wartosci wystepujace w skalach górotworu.

Do zastosowania jako komponent materiałów podsadzkowych mogą być zastosowane odpady w których sumaryczne stężenie izotopów radu nie przekracza 10 kBq/kg .

Analizowane popioły spełniają ten warunek, mogą wiec być wykorzystywane jako składnik podsadzki hydraulicznej lub do wypełniania starych zrobów (według kryteriów GIG).

Dla odpadów mających służyć jako materiał do produkcji elementów budowlanych określane są tez współczynniki zagrożenia f1 i f2. Wartości dla próby 2 i 3 przekraczają zalecenia Instytutu Techniki Budowlanej.

Druga grupa odpadów używanych do wypełniania pustek podziemnych były granulowane żużle wielkopiecowe z huty "Katowice" . W Tabeli 3 zestawiono wyniki badań wymywalności dla granulatu używanego jako komponent podsadzki hydraulicznej przy prowadzeniu eksploatacji zamykającej w resztkach pokładów w filarach szybów głównych. Uzyskane wyniki porównywane były analogicznie jak dla odpadów energetycznych zarówno do wielkości uznanych jako dopuszczalne dla materiałów podsadzkowych, jak i do wartości dopuszczalnych dla I klasy czystości wód powierzchniowych.

Zawartość związków szkodliwych w wyciągu wodnym z granulowanego żużla wielkopiecowego odpowiada wymaganiom stawianym materiałom podsadzkowym.

Granulat żużlowy spełnia tez wymagania Instytutu Techniki Budowlanej dotyczące promieniotwórczości materiałów stosowanych w budownictwie ;
f1=0,46+/-0,04 ( wymagane f1 < 1,0),
f2=74+/-6 ( wymagane f2 < 185 ) poza górnictwem jest on stosowany również jako składnik cementów hutniczych.

Trzecia grupa odpadów wykorzystywanych w procesie likwidacji były odpady z zakładu przeróbczego, używane do zasypywania likwidowanych szybów. Była to skala płonna ze wzbogacania ręcznego i w płuczce z cieczą ciężka. Należy zaznaczyć, ze kopalnia "Saturn" nie wzbogacała węgla metoda flotacji, i co za tym idzie nie posiadała uciążliwych odpadów poflotacyjnych.

Złoża węgla KWK "Saturn" należą do mało zasiarczonych (piryt i markasyt występują sporadycznie) i dlatego nie istniał problem odpadów o zwiększonej koncentracji siarki, tak jak ma to miejsce np. w kopalniach, w których zainstalowano instalacje do odsiarczania mułów [2].

W nawiązaniu do stanowiska Państwowego Inspektora Bezpieczeństwa Jądrowego i Ochrony Radiologicznej w Warszawie z dnia 20 września 1995 r. Wydział Ekologii Urzędu Wojewódzkiego w Katowicach poinformował, ze odpady górnicze w postaci skały płonnej mogą być wykorzystywane gospodarczo bez potrzeby uzyskiwania opinii o zagrożeniu radiacyjnym o której mowa w Rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 30 września 1980 roku w sprawie ochrony środowiska przed odpadami i innymi zanieczyszczeniami oraz utrzymania czystości i porządku w miastach i wsiach .

Przeprowadzone dotychczas badania radiometryczne skały płonnej pochodzącej z różnych kopalń węgla kamiennego wykazały, ze zawartość naturalnych pierwiastków promieniotwórczych mieści się w granicach wartości stężeń tych pierwiastków w powierzchniowej warstwie gleby [8].

Reasumując, należy stwierdzić, ze odpady stosowane do likwidacji pustek podziemnych w kopalni "Saturn" należały do III i IV grupy szkodliwości i spełniały wymagania stawiane materiałom podsadzkowym w zakresie ich oddziaływania na środowisko (poza przekroczeniem wartości pH dla odpadów energetycznych). Zastosowanie odpadów nie pogorszyło tez w istotny sposób jakości wód podziemnych.

Grzegorz Janota

Damian Rabstajn

Michał Mynarski

ODPADY Górnicze - oddziaływania składowisk odpadów górniczych na gleby.

Odpady górnicze są to masy ziemne lub inne skalne substancje stałe, a także nie będące ściekami substancje ciekłe, powstające podczas górniczych robót przygotowawczych, udostępniających i eksploatacyjnych nieprzydatne w miejscu lub czasie, w którym powstały.

Odpady związane z węglem kamiennym dzielimy na:
*odpady górnicze i *odpady przeróbcze

Wszystkie odpady związane z tą branża zawierają w swym składzie skały ilaste, piaskowce, mułowce i oczywiście poszczególne składniki tych skał.

ODPADY GÓRNICZE WĘGLA KAMIENNEGO

• surowe będące materiałem skalno - kruszynowym o bardzo zróżnicowanym uziarnieniu

• przepalone charakteryzujące się własnościami cegły.

Skały ilaste i mułowcowe ze względu na zawartość minerałów ilastych stanowiących nierzadko 60 - 80 % materii mineralnej związanej z węglem kamiennym, wywierają decydujący wpływ na właściwości fizyczno-chemiczne zwałowisk, na których są składowane. Wynika to z właściwości minerałów ilastych charakteryzujących się dużymi zdolnościami sorpcyjnymi zarówno w stosunku do H₂O jak i kationów. Skały te łatwo ulegają wietrzeniu sprzyjając tworzeniu się dobrego środowiska glebowego.
Poza minerałami wymienionymi wcześniej, często domieszkami spotykanymi w skałach są węglany, jest to syderyt, kalcyt, dolomit i ogniwa przejściowe tych minerałów.
Pierwiastki śladowe występujące na zwałowiskach to najczęściej - Ge, Ga, Be, Ni, Co, Li, V, Cr,U, Mo, Ba, Pb, Zn, Mn, Cu.

Do 'uciążliwych' minerałów odpadów należą sole (halit itp.) oraz siarczek żelaza - piryt - FeS₂. Sole po zdeponowaniu są przyczyną silnego zasolenia wód opadowych, które następnie migrują w głąb składowiska. Piryt natomiast jest składnikiem, który przyczynia się do powstawania pożarów na zwałowiskach odpadów górniczych.
Przyczyna powstawania pożarów leży w dużej mierze w technologii stosowanej przy składowaniu odpadów górniczych bezpośrednio na powierzchni. Na terenach zwałowisk świeżo usypanych przeważa tak zwany szkielet kamienisty, który wraz z czasem wskutek wietrzenia skał i powstawania coraz większych ilości części ziemistych ulega przeobrażeniu. Drobne cząstki wskutek oddziaływania opadów dostają się w głąb zwałowiska. Materiał grubszy stacza się w dół zwałów, górne partie natomiast charakteryzuje obecność materiału ziemistego. W różnego rodzaju odpadach po górniczych na zwałowiska dostać się może do 25% węgla oraz do 1% pirytów.
Na składowiska trafiają także odpady popłuczkowe, które stanowią drobnoziarnistą mieszaninę łupków, piaskowców oraz miału węglowego. Dzięki obecności pirytów na zwałowisku może dochodzić do powstawania wewnętrznych pożarów. Ma to związek z utlenianiem się FeS₂, co wyzwala duże ilości ciepła. Następnie wskutek obecności w zwałowisku węgla dochodzi do rozprzestrzeniania się stref płonących. Najczęściej początkowo zjawisko to przebiega w sposób wolny, czasami osiągając jednak duże obszary zwałowisk łącznie z zewnętrznymi częściami hałd. Podczas pożarów zwałowisk materia organiczna ulega mineralizacji, minerały natomiast przeobrażają się w inne paragenezy mineralne, zmieniając jednocześnie właściwości fizyczne odpadów - zwiększa się porowatość utworów oraz zmniejsza zdolność pęcznienia i pojemności wodnej, poza tym zmieniają się właściwości chemiczne zwałów. W utworach przepalonych w temperaturach do 500 stopni C obserwuje się na ogół zwiększenie ilości rozpuszczalnych w H₂O składników chemicznych - kationów Ca, Mg, Mn, niekiedy Na i K oraz rozpuszczalnych w wodzie anionów SO₄ i HCO₃. Wyższe temperatury powodują zmniejszenie się rozpuszczalności utworów. Wraz z temperaturą zmienia się wartość pH zwałowisk, przy temp. 100-300 °C odczyn spada do wartości około pH=3 by następnie wzrastać do odczynu obojętnego a nawet alkalicznego.

Skały na zwałowisku podlegają wietrzeniu. Początkowo oczywiście głównie wietrzeniu fizycznemu, które zmniejsza fragmenty skał powodując powiększenie powierzchni reakcji i ułatwiając oddziaływanie dla wietrzenia chemicznego. Najłatwiej wietrzeniu ulegają różnego rodzaju łupki węglowe, trudniej łupki ilaste. Piaskowce oraz zlepieńce wietrzeniu podlegają w zróżnicowany sposób w zależności od budującego ich spoiwa. Procesy wietrzenia łatwiej przebiegają na zwałach nie przepalonych. Na zwałach przepalonych procesy te są utrudnione ze względu na większą odporność materiału zwłaszcza na wstępnym etapie wietrzenia fizycznego.

Wietrzenie chemiczne, jakiemu podlegają skały na zwałowiskach powoduje zwykle wypłukanie przez opady atmosferyczne łatwo rozpuszczalnych związków ze skał. Wskutek rozkładu pirytu i obecności kwaśnych siarczanów żelaza i glinu dochodzi do zwiększenia kwasowości gruntów.

W rejonach przemysłowych dodatkowo następuje zakwaszenie zwałów spowodowane emisją SO₂ dostającego się na zwały wraz z opadami atmosferycznymi, pH na zwałowisku może wahać się w granicach 3,4 do 11,6. Niwelacja samoistna kwaśnego odczynu na zwałowisku jest często utrudniona wskutek braku większych ilości Ca, którego zawartości najczęściej kształtują się w granicach 0,2 - 2,0 %. Na zwałowiskach zwłaszcza w początkowych fazach ich istnienia występować może dość duże zasolenie utworów (liczne chlorki), co może przejawiać się nawet powstawaniem wykwitów bezpośrednio na powierzchni zwałowisk.
Poziom fosforu na zwałach jest najczęściej bardzo niski, natomiast poziom azotu jest zmienny, wartości te jednak są na tyle niskie, że podczas rekultywacji niezbędne staję się wprowadzenie do gleby odpowiednich ilości N i P.

ODPADY GÓRNICZE WĘGLA BRUNATNEGO

Odpady powstające w tej branży pochodzą z fazy przygotowującej złoże do eksploatacji.
Wydobycie węgla brunatnego w przeciwieństwie do wydobycia węgli kamiennych odbywa się metodą odkrywkową a nie głębinową. Nie oznacza to, że węgla kamiennego nie wydobywamy w kopalniach odkrywkowych. Owszem jest on eksploatowany w takich kopalniach, ale w Polsce warunki geologiczne nie umożliwiają takiego procesu.
Wydobycie jakiegokolwiek surowca mineralnego metodą odkrywkową wiążę się z potrzebą usunięcia wierzchniej warstwy skał znajdującej się ponad złożem interesującej nas kopaliny. Warstwa skał, jaka musi ulec usunięciu nazywana jest nadkładem. Istotnym problemem jest stosunek skał nadkładu do bezpośredniego surowca mineralnego. W różnych złożach ma on różną wartość - dla węgla brunatnego maksymalny stosunek nadkład-złoże wg polskich norm, wynosi 12:1.
Najniższy stosunek nadkład/złoże, dla węgli brunatnych w Polsce wynosi 1,5:1 - dla złoża w Turoszowie, następnie 3,2:1 w Bełchatowie. Pozostałe złoża charakteryzuje stosunek w przedziale 4,0:1 do 7,9:1.

Właściwości materiału ziemnego nadkładu decydują o przydatności danego utworu glebo twórczego dla roślin. Ustalić, więc należy:
-warstwy toksyczne lub niekorzystne pod względem fizycznym i chemicznym do celów rekultywacji
-warstwy utworów najbardziej nadające się do rekultywacji.
Utwory w zwałach klasyfikować można, więc pod kątem ich wartości, jaką mogą mieć w czasie późniejszego tworzenia gleby. Jednak nie jest to takie proste, ze względu na częste wielkie różnice między poszczególnymi materiałami zwału.

Skały, które wchodzą w skład zwałowiska stanowią najczęściej zupełnie inny ośrodek niż ten, który tworzyły znajdując się w nadkładzie. Skały sypkie ulegają tzw. zruszeniu natomiast skały spoiste zbryleniu. Dlatego tak istotnym zadaniem jest scharakteryzowanie utworów oraz oznaczenie ich własności, co w dalszej części prac umożliwi zaklasyfikowanie takich utworów pod względem ich przydatności do celów rekultywacyjnych.

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM I PRZERÓBKĄ SIARKI

Odpady powstające przy wydobyciu i przeróbce siarki oczywiście możemy podzielić na odpady górnicze oraz przeróbcze. W chwili obecnej odpady te nie są już wytwarzane w związku ze stosowaniem wydobycia siarki tylko i wyłącznie metodą Frasha. Odpady, jakie pozostały po wydobyciu siarki w kopalniach odkrywkowych to:

Odpady górnicze stanowią je skały nadkładu, które wydobywane są w czasie prac udostępniających złoże. Są to, więc wymienione wcześniej mady, iły, piaski, żwiry oraz gliny. Utwory te zbliżone są charakterem do odpadów występujących jako nadkład przy wydobyciu węgli brunatnych, jednakże wyraźna różnica zaznacza się w stosunku, co do zawartości metali ciężkich. W rejonach wydobycia węgla brunatnego zawartości metali ciężkich są na tyle wysokie, że często sprawiają kłopot, jeśli chodzi o ewentualne zagospodarowanie tych skał. W przypadku nadkładu siarki problemów tych nie ma, jednym minusem skał nadkładowych jest czasami duża zawartość siarki powodująca wysoki odczyn takiego odpadu. Przebieg procesu zakwaszania ze względu na duże ilości siarki w odpadzie jest bardzo duży, stanowiąc problem, z którym nie zetknięto się w innych rejonach naszego kraju.

Zróżnicowanie przestrzenne zawartości siarki w odpadzie jest duże, w niektórych miejscach zawartość tego pierwiastka jest na tyle duże, że odczyn wierzchniej warstwy składowiska wskutek powstawania H₂SO₄ spada do wartości pH=1,2-1,5. Proces ten prowadzi do negatywnych zmian w zwałowisku, niszcząc kompleks sorpcyjny, powodując wzrost stężenia wolnych jonów glinu oraz powodując związanie oraz uwstecznienie K, P, Mb, B, Cu, Zn i innych pierwiastków śladowych. Wykazano, że zawartość 0,1% siarki rodzimej w glebie piaskowej uniemożliwia uprawę roślin.

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM I PRZERÓBKĄ SOLI

Sole wydobywane w naszym kraju to głównie sól kamienna oraz sole potasowo-magnezowe.

Sól wydobywa się metodą podziemną lub też otworową. W czasie wydobycia i przeróbki soli powstające odpady to głównie muły solankowe, które nie stanowią w tej chwili uciążliwych odpadów. Ze względu na ciągłe zmniejszanie wydobycia soli nie przewiduje się większych problemów z tego typu odpadami. W chwili obecnej odpady powstające w tej branży są w całości wykorzystywane do wypełnienia pustek podziemnych powstałych w wyniku wydobycia soli.

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM I PRZERÓBKĄ RUD METALI

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM RUD ŻELAZA

Rudy żelaza wydobywane w naszym kraju należały do różnych typów mineralogicznych i genetycznych.

O czasach wydobycia i przeróbki przypominają jednak zwałowiska odpadów. Na zwałach zalegają iły rudonośne czyste lub wymieszane z pozostałym materiałem. W okresie początkowym wydobycia rud iły wymieszane były z piaskami w okresie późniejszym występują praktycznie czyste iły rudonośne.

Występującymi skałami otaczającymi wystąpienia rudne są tu wapienie skaliste i płytowe oraz margle, iły ciemno szare, wkładki wapieni piaszczystych i zlepieńców, piaski i piaskowce żelaziste.

Odpady po górnicze związane z wydobyciem rud Fe różnią się nieco od siebie pod względem zarówno litologicznym jak i petrograficznym.

Wszystkie omówione odpady tej branży charakteryzuje skład mechaniczny iłów lub glin ciężkich, niektóre z nich są pylaste lub mają skład gliny średniej pylastej.
Gleby łatwo pęcznieją tworzą spękania, są ciężkie i zlewne. Odczyn ich waha się od 5,7 - 7,8. Niekiedy występuje pH 3 lub nawet 2. Często występuje duże zasolenie. Z kationów przede wszystkim występuje Ca, Mn, Fe, z anionów zaś SO₄ oraz HCO₃, w niższych stężeniach jony Cl i NO₃ a w bardzo niskich jony PO₄. Głównie występują siarczany wapniowców i węglan wapnia.

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM RUD MIEDZI

Odpady związane z eksploatacją oraz przeróbką rud miedzi są składowane na składowiskach nadpoziomowych położonych w niewielkiej odległości od zakładów przeróbczych. Odpady poflotacyjne są składowane w tzw. Zbiornikach, które są także składowiskami nadpoziomowymi. Zwały kopalniane oraz hutnicze są proste w zagospodarowaniu i nie stwarzają większych kłopotów. Głównym kierunkiem zagospodarowania takich zwałowisk jest zalesianie i zadrzewianie. Problemy powstają natomiast przy składowaniu odpadów poflotacyjnych. W trakcie eksploatacji zwałowiska takie powodują niekorzystne zmiany w wodach powierzchniowych i gruntowych, natomiast po osuszeniu są źródłem wtórnego pylenia. Obecnie głównym składowiskiem KGHM jest składowisko Żelazny Most o powierzchni 15 km² i pojemności 350 mln m³ z perspektywą rozbudowy do 1,1-1,2 mld m^3, w którym dotąd zgromadzono około 254 mln m³. do zakończenia wydobycia na monoklinie przed sudeckiej planuje się jeszcze powstanie około 1,3 mld m³ odpadów. Ograniczenie zanieczyszczenia wód przez osadniki poflotacyjne jest uzyskiwane przez odpowiednie zabiegi hydrotechniczne takie jak: systemy zawrotu wód infiltrujących, sterowanie zrzutami wód nadosadowych w powiązaniu z wielkością przepływu, bariery studni drenażowych, kolmatację dna oraz meliorację. Generalnie zaleca się dla tego typu zwałowisk zagospodarowanie pod kątem zalesiania lub zadrzewiania.

ODPADY ZWIĄZANE Z WYDOBYCIEM RUD CYNKU I OŁOWIU

Składowiska odpadów Zn-Pb znajdujące się zarówno w rejonie bytomskim oraz olkuskim i trzebińskim wykazują zróżnicowanie za względu na wysokość, która waha się najczęściej w granicach od 4 do 14 metrów, czasami osiągając około 20 m. Właściwości odpadów znajdujących się na zwałach są dosyć zmienne. Odczyn najczęściej jest obojętny lub słabo alkaliczny czasami spotykane jest duże zasolenie. Ze względu na silne zbrylenie się odpadów poflotacyjnych na składowiskach sukcesja naturalna roślinności jest bardzo powolna a często w ogóle roślinność nie pojawia się na tych terenach w ogóle.

Literatura:

WWW.kamienie.alte.pl

WWW.proekologia.pl

WWW.ekoinfo.pl

Sabina Dzierżenga

Urszula Mączak

REKULTYWACJA SKŁADOWISK ODPADÓW GÓRNICZYCH.

Działalność człowieka coraz częściej narusza istniejącą równowagę w środowisku przyrodniczym. Zachodzące zmiany uwidaczniają się na różnych poziomach organizacji biologicznej, począwszy od zmian intensywności procesów biochemicznych zachodzących w komórkach organizmów żywych do powstania dużych powierzchni pozbawionych roślinności. Takie zjawisko obserwujemy w rejonach wysoko uprzemysłowionych, zwłaszcza z przemysłem wydobywczym.

Przywrócenie lub ponowne wprowadzenie roślinności na tereny wymaga dużego wysiłku, aby pokazać powstałe bariery uniemożliwiające sukcesję roślinności.

Przede wszystkim na terenach pozbawionych życia biologicznego spotykamy bardzo zróżnicowaną strukturę i własności fizyko-chemiczne podłoża.

Zazwyczaj tereny takie charakteryzują się niedoborem wody, co spowodowane jest dużym uziarnieniem podłoża i brakiem możliwości gospodarowania wodą gruntową. Słabe zdolności retencyjne stwarzają dodatkowe trudności w zaopatrzeniu roślin w wódę niezbędną do wegetacji.. Przy silnych niedoborach wody zaopatrzenie w składniki pokarmowe staje się również niemożliwe. Duża różnorodność podłoża sprawia, że niektóre pierwiastki mogą występować w stężeniach toksycznych dla roślin.

Istnieją różne metody wprowadzania życia biologicznego na tereny silnie zdegradowane.

Przede wszystkim, w zależności od rodzaju terenu, dobierane są gatunki najlepiej przystosowane do panujących na danej powierzchni warunków siedliskowych.

W celu poprawy struktury podłoża najczęściej stosuje się nałożenie warstwy humusu na zdegradowana powierzchnię. Metoda ta posiada wiele zalet, ale nie pozbawiona jest również pewnych ujemnych aspektów. Humus do rekultywacji najczęściej pozyskuje się z terenów leśnych, gdzie tworzy się ze ściółki leśnej. Zazwyczaj charakteryzuje się on odczynem kwaśnym lub bardzo kwaśnym (lasy szpilkowe). Także i zawartość składników pokarmowych jest niska (fosfor i potas); również w takim podłożu występują silne niedobory azotu.

Innym problemem zastosowania humusu jest możliwość jego pozyskania i transportu (ok. 1 t/ha pozwala na utworzenie 10cm warstwy). Naniesiony na skarpy humus nie zabezpiecza od razu w pełni skarpy. Istnieje niebezpieczeństwo silnej erozji wodnej i- w przypadku skarp- zmycia naniesionej warstwy do podstawy skarpy. Z tego powodu nie można stosować tej metody na bardzo stromych skarpach.

Inna metodą jest zastosowanie osadu czynnego, który można stosować w różnych kombinacjach. Wysuszony osad jest dobrym materiałem do rekultywacji terenów zdegradowanych. Zastosowany na zwałowiskach pogórniczych, powoduje zwiększenie przyrostu biomasy. Podobnie jak w przypadku humusu, istniej a trudności techniczne z zastosowaniem osadu.

Ze względu na słabe własności sorpcyjne podłoża nie zawsze jest możliwe zastosowanie nawozów mineralnych, szczególnie azotowych, które w takich wypadkach szybko sa wymywane z podłoża.

Prowadzone są próby z preparatami polimerowymi „Ekogel MI” i „Akrygel KM-21”. Ekogel MI tworzy na powierzchni podłoża półprzepuszczalną błonę, która ogranicza wywiewanie nasion, wymywanie składników pokarmowych i parowanie wody.

Pierwsze doświadczenia na zwałowiskach wskazują na poprawę wzrostu traw, które charakteryzują się intensywniejszym wzrostem w stosunku do kontroli.

Warunkiem utworzenia stabilnej roślinności gwarantującej dalszy jej rozwój jest aktywność mikrobiologiczna gruntu. Trwałość okrywy roślinnej uzależniona jest także od zasobności podłoża w składniki pokarmowe i wodę.

Taką uniwersalną metodą stosowana przy zazielenianiu terenów bardzo silnie zdegradowanych jest metoda Frisol.

Metodę tę można zastosować m.in. przy zazielenianiu:

-zwałów górniczych, wysypisk,

-terenów po eksploatacji piasku,

-składowisk szlamów poflotacyjnych, odpadów chemicznych, popiołów oraz żużli pochodzących z elektrowni,

-powierzchni przemysłowych skażonych siarka, metalami ciężkimi, solami,

-składowisk śmieci,

-skarp wzdłuż szlaków komunikacyjnych,

-gruntów w rejonie budowli wodnych oraz innych obiektów budownictwa lądowego.

Metoda polega na zastosowaniu różnych substancji, powodujących poprawę warunków występujących w siedlisku. Dobór różnych komponentów w połączeniu z materiałem siewnym umożliwia odbudowę szaty roślinnej tam, gdzie krajobraz pozbawiony jest naturalnej zieleni.

Podstawowym składnikiem frisolu jest tzw. FRISOLA- amid cukrowo-fosforowy. Związek ten jest połączeniem cukru, fosforu i azotu wbudowanego w związki organiczne (forma amidowa).

Preparat ten stosuje się w postaci płynnego koncentratu.

W podłożu spełnia on wiele funkcji. W zależności od struktury podłoża i ilości zastosowanej wody, wprowadzany jest na różne głębokości.

Jako związek o własnościach koloidalnych poprawia strukturę gruntu. Przede wszystkim zlepia grudki podłoża w większe agregaty. Jednocześnie zwiększona zostaje ilość przestworów kapilarnych zatrzymujących wodne, z której mogą korzystać rośliny w okresie wegetacji.

Zawartość składników pokarmowych, azotu i fosforu stymuluje wzrost korzeni. Lepsze ukorzenienie pozwala roślinom na korzystanie z większej objętości podłoża, a także umożliwia pobieranie wody z głębszych warstw.

Dobrze ukorzenione rośliny łatwiej przetrwają niekorzystne warunki klimatyczne, które bardzo często występują w okresie letnim.

Cukry, jakie zostają wprowadzone do podłoża, maja na celu dostarczenie zredukowanego węgla niezbędnego do rozwoju mikroorganizmów glebowych.

Jednym z warunków trwałości wykonanego zazieleniania jest rozwój mikroflory glebowej.

Temu właśnie służy drugi składnik- FRISOLF F; składa się on z biomasy zawierajacej grzyby i bakterie glebowe. Biomasę tę stanowi specjalnie przygotowany substrat organiczny, który został wysuszony w temperaturze 150 stopni C i następnie zgranulowany. Wysiewając omawiany preparat, przyspiesza się proces glebotwórczy od strony mikrobiologicznej. Nawóz ten umożliwia szybki rozwój życia biologicznego, ale jednocześnie jest nawozem wolno działającym. Niezbędne do życia mikroflory składniki pokarmowe uwalniane są tylko w odpowiednich warunkach klimatycznych (temperatura i wilgotność). W czasie suszy, a także przy niskich i wysokich temperaturach, proces uwalniania składników pokarmowych zostaje zahamowany. Trwałość połączeń biologicznych sprawia, że składniki te nie są wymywane z podłoża.

FRISOL A i F są podstawowymi składnikami zapewniającymi roślinom prawidłowy wzrost i rozwój w podłożu zdegradowanym. Zastosowane wspólnie preparaty powodują neutralizację wysokich stężeń, np. metali ciężkich lub soli, które w normalnych warunkach byłyby dla roślin toksyczne.

Powierzchnie, które zostały pozbawione roślinności, są to bardzo często skarpy o stromych zboczach. W takich przypadkach występują zjawiska erozyjne, zarówno erozja wietrzna jak i wodna.

Erozja wietrzna, poza wywianiem nasion, cząstek podłoża czy nawozów, nie powoduje tak silnych zanieczyszczeń, jakie zachodzą w przypadku erozji wodnej.

Erozję wodną na skarpach można podzielić na dwa rodzaje:

-spływ powierzchniowy

-mikroerozja

Spływ powierzchniowy może wyrządzić najwięcej szkód. Przede wszystkim zmyje nasiona i rozsiane nawozy. Przy większych opadach uszkodzone mogą zostać młode siewki, poza tym gwałtowne opady powodują obsuniecie się dużych powierzchni skarpy lub tworzą wyżłobione rynny. W takich przypadkach następuje deformacja nasypu.

Mikroerozja następuje w wyniku opadu nawet niewielkiego deszczu. Krople, uderzając o skarpę, powodują wybijanie nasion lub cząstek podłoża. W ten sposób kiełkujące nasiona lub młode siewki ulegają uszkodzeniu.

W celu przeciwdziałania tym zjawiskom na zboczach stosuje się tzw. Utrwalacze gruntu. W przypadku metody FRISOL oznaczone są one symbolami „S” i „E”.

FRISOL S jest polialkoholem. Skleja on cząstki gruntu, nawozu i włókien wzmacniających podłoże oraz nasiona. Powstała warstwa polimerowa zabezpiecza nasyp przed erozja. Warstwa ta jest przepuszczalna dla wody i podlega biologicznej degradacji.

FRISOL E natomiast są to włókna drzewne pozwalające na lepsze utrwalenie w połączeniu z FRISOLEM S, co ma szczególne znaczenie w przypadku bardzo stromych powierzchni. Włókna drzewne, dzięki swojej strukturze, zwiększają możliwości zatrzymywania wody. Jednak te środki chronią zbocze tylko do pewnej granicy. Przy bardzo stromych zboczach, w celu zabezpieczenia skarpy, niezbędne jest stosowanie specjalnych mat.

W odniesieniu do zwałów odpadów górniczych największy wpływ na rozwój roślin ma odczyn składowanych skał. W odróżnieniu od gleb, czynnikiem, decydującym o kwasowości aktualnej jak i potencjalnej jest zawartość siarczków żelaza, które są utleniane do siarczanów.

Ważnym czynnikiem przed rozpoczęciem zazieleniania zwału jest opracowanie prognozy zmian odczynu w czasie 5-10 lat.

Odpady górnicze zazwyczaj maja silne niedobory wapnia. Należy wiec przed zastosowaniem FRISOLu wprowadzić ten pierwiastek w postaci węglanu wapnia i w postaci nawozów mineralnych zawierających wapń.

Zasolenie na zwałowiskach może wpływać również na rośliny. Jednak chlorki są szybko wymywane z powierzchniowej warstwy. Po sześciu miesiącach zwałowania przy opadach jakie występują na Śląsku, tj. powyżej 600 mm rocznie, ilość chlorków, jaka pozostaje w górnej warstwie, nie będzie oddziaływała fitotoksycznie.

Z przeprowadzonych badań wynika, że zawartość metali ciężkich w odpadach pochodzących z rejonu GOP-u, Jastrzębia i Karviny(Czechy) jest bardzo niska.

Zastosowanie metody FRISOL do zazieleniania zwałow w znacznym stopniu przyspiesza wprowadzenie roślinności na te tereny. Własności fizyko-chemiczne FRISOLu (A) wpływa na poprawę wartości sorpcyjnych podłoża, które zależą od granulacji i zazwyczaj sa raczej słabe. Zastosowane mikroorganizmy glebowe maja za zadanie przyspieszanie procesu wietrzenia tych odpadów i budowy gleby z mocniejszym kompleksem sorpcyjnym, zapewniającym lepsze warunki siedliskowe dla roślinności.

Mimo zastosowania mieszanki traw o różnym okresie kiełkowania wiosenne wysiewy, zwłaszcza na południowych zboczach, nie gwarantują pełni powodzenia. Skarpy te są wystawione na działanie promieni słonecznych niemal pod katem prostym. Silne nasłonecznienie tych powierzchni powoduje, że osiągają one temperaturę 70 st.C. Młode siewki trwa od wiosny nie osiągają jeszcze silnego ukorzenienia, gwarantującego korzystanie z wody znajdującej się w głębszych warstwach. Stosowana mieszanka traw nie pokrywa w pełni rekultywowanej powierzchni. Podwyższenie temperatury podłoża zabija kiełkujące nasiona i młode siewki.

Metoda ta nie wyeliminuje wszystkich problemów związanych z gospodarka wodna na zwale. W okresie silnych upałów nastąpi wysuszenie traw, które jednak po wystąpieniu dostatecznych opadów będą wypuszczały nowe liście.

Dotychczasowe doświadczenia zasiewów wskazują na bardzo szybkie zazielenienie zboczy pozbawionych roślinności. Tym samym uzyskuje się szybka poprawę krajobrazu Śląska, utożsamianym z czarnymi hałdami.

Przyjęte określenie „zazielenianie” nie odnosi się jedynie do wysiewu nasion traw; należy przyjąć, że jest to etap przejściowy, który ma na celu poprawę krajobrazu, wprowadzenie życia biologicznego na te tereny i zlikwidowanie wtórnego źródła emisji zanieczyszczeń.

Docelowe zagospodarowanie każdego zwałowiska powinno być jednak ukierunkowane na zalesienie.

Do tej pory w Polsce bezglebowa metoda FRISOL zazieleniono ponad 34 ha (dane z 1998 r), głównie na zwałowiskach kopalń Górnego Śląska i w Ostrawsko-Karvińskim Zagłębiu Węglowym.

Na podstawie kilkuletnich już praktycznych doświadczeń sformułować można zalety i wady tej bezglebowej metody:

ZALETY:

-Metoda FRISOL jest metoda uniwersalna. Składniki frisoli można dobrać praktycznie dla każdego podłoża o skrajnie różnych właściwościach fizyko-chemicznych.

-Możliwa jest do zastosowania w skrajnie niekorzystnych warunkach terenowych

-Jest to jedyna metoda, która całkowicie zastępuje potrzebę użycia ziemi urodzajnej.

-Zaleta jest szybkość wykonania zasiewu.

-Jest to metoda przygotowana do stosowania na skale przemysłowa, z gotowa metodyka postępowania, technologia, przeszkolonym wykonawca.

-Zmniejsza się ilość powstawania rowów erozyjnych

-System korzeniowy trawy jest o wiele dłuższy i bardziej rozwinięty

-Nie wymaga przez okres 3 lat koszenia trawy, podlewania czy dodatkowego nawożenia.

WADY:

-Wymaga bardzo starannego wykonania hydrozasiewu oraz ścisłego dotrzymania terminów agrotechnicznych

-Ograniczona liczba wykonawców.

Joanna Perfecka

Wioletta Kuwik

Maja Klockowska

7

---