POLITECHNIKA ŚLĄSKA
Wydział Górnictwa i Geologii
Specjalność: Kształtowanie środowiska na terenach górniczych
PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA
GOSPODARKA WODNO - ŚCIEKOWA
Z UWZGLĘDNIENIEM WÓD DOŁOWYCH
W KWK „BIELSZOWICE”
Autor :
Karolina Kowalska
Prowadzący pracę dyplomową :
Dr inż. Małgorzata Lewandowska
Gliwice, kwiecień 2005
Spis treści
1. Wstęp i cel pracy........................................................................................................3
2. Ogólna charakterystyka obszaru KWK „Bielszowice”..............................................4
2.1. Lokalizacja administracyjno - geograficzna....................................................4
2.2. Morfologia powierzchni terenu........................................................................4
Hydrografia powierzchni terenu......................................................................5
3. Budowa geologiczna obszaru badań...........................................................................6
3.1. Litostratygrafia................................................................................................6
Charakterystyka nadkładu złoża........................................................6
3.1.2. Charakterystyka karbonu górnego.....................................................7
3.2. Tektonika złoża................................................................................................9
4. Warunki hydrogeologiczne złoża KWK „Bielszowice” ..........................................10
5. Charakterystyka wód piętra karbońskiego................................................................12
6. Zagospodarowanie wód dołowych w KWK „Bielszowice”.....................................19
6.1. Ujęcie wody pitnej na poziomie 160 m i technologia jej pozyskiwania........23
7. Charakterystyka miejsc zrzutów wód dołowych do rzek.........................................27
7.1. Odprowadzanie ścieków w kopalni „Bielszowice”.....................................30
Charakterystyka zrzucanych wód z kopalni „Bielszowice” do potoku
Bielszowickiego i do rzeki Czarniawki......................................................31
8. Stan wód powierzchniowych na terenie KWK „Bielszowice”................................34
9. Obliczenia ładunku zrzutu soli do potoku Bielszowickiego oraz do rzeki
Czarniawki................................................................................................................39
10. Działania KWK „Bielszowice” mające na celu ograniczenie ilości zrzucanych wód
podziemnych do cieków powierzchniowych............................................................42
11. Propozycje działań umożliwiających zmniejszenie ilości zrzucanych ładunków soli
do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki .......................................................43
12. Podsumowanie i wnioski..........................................................................................45
1. Wstęp i cel pracy
Kopalnia „Bielszowice” prowadzi eksploatację podziemną pokładów węgla udostępnionych sześcioma poziomami eksploatacyjnymi. Na każdym z tych poziomów odbierane są wody podziemne, które za pomocą odpowiedniego układu pomp, rurociągów i zbiorników częściowo odprowadzane są na powierzchnię, gdzie dalej wykorzystywane są do celów technologicznych, a nadmiar wody zrzucany jest w postaci ścieków do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki.
Ze względu na warunki geologiczno - górnicze i hydrogeologiczne obszar kopalni „Bielszowice” podzielony jest na dwa rejony eksploatacyjne, w których funkcjonują oddzielne systemy odwadniania. Kopalnia „Bielszowice” prowadzi eksploatację w obu wydzielonych rejonach, w warunkach I stopnia zagrożenia wodnego.
Celem pracy jest charakterystyka gospodarki wodno - ściekowej kopalni „Bielszowice” ze szczególnym uwzględnieniem wód odprowadzanych do cieków powierzchniowych.
W pracy oszacowano wielkości zrzutów soli do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki z podziałem na chlorki i siarczany oraz określono wpływ zrzucanych wód podziemnych na jakość wód w omawianych ciekach.
W odniesieniu do gospodarki wodno - ściekowej kopalni „Bielszowice” zaproponowano zastosowanie odpowiednich metod hydrotechnicznych umożliwiających ograniczenie wpływu zrzucanych wód na wody powierzchniowe.
2. Ogólna charakterystyka obszaru KWK „Bielszowice”
Kopalnia „Bielszowice” położona jest w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Kopalnia „Bielszowice” od 2003 roku wchodzi w skład Kompanii Węglowej S.A. oraz podlega pod Okręgowy Urząd Górniczy w Gliwicach. Obszar górniczy kopalni „Bielszowice” wynosi 34,1 km2 [11].
Lokalizacja administracyjno - geograficzna
Kopalnia „Bielszowice” położona jest na pograniczu miast: Ruda Śląska, Zabrze
(Zabrze - Pawłów) oraz Mikołów (Borowa Wieś).
Kopalnia „Bielszowice” sąsiaduje od północnego - wschodu z kopalnią „Pokój”
(była kopalnia „Wawel”), od wschodu z kopalnią „Polska - Wirek”, od południowego - wschodu z kopalnią „Halemba”, a także od południowego - zachodu z kopalnią „Budryk”, natomiast od zachodu z kopalnią „Makoszowy” [zał. 1].
Kopalnia Węgla Kamiennego „Bielszowice” zlokalizowana jest w obrębie makroregionu: wyżyna śląska oraz mezoregionu, którym jest górnośląski region przemysłowy [2, 3].
Morfologia powierzchni terenu
Ukształtowanie powierzchni terenu kopalni „Bielszowice” jest mało urozmaicone. Deniwelacja powierzchni terenu wynosi maksymalnie
H = 70 m. W północnej części powierzchnia terenu ukształtowana jest w postaci szeregu garbowo spłaszczonych wierzchołków, podnoszących się z zachodu na wschód i zaznaczających się wyraźnie w części wschodniej. Wzniesienia te łagodnie opadają w kierunku północnym i południowym. W części zachodniej obszaru KWK „Bielszowice” wyraźnie odznaczają się dwa płaskowyże dochodzące do wysokości 300 m n.p.m. Od środkowej części obszaru kopalni „Bielszowice” teren łagodnie opada w kierunku zachodnim i południowo - zachodnim [11].
Prowadzenie intensywnej eksploatacji górniczej, w wyniku której powstają szkody górnicze (niecki osiadania oraz hałdy), ma również wpływ na aktualną morfologię terenu.
Hydrografia powierzchni terenu
Obszar górniczy kopalni „Bielszowice” położony jest w zlewni rzeki Odry. Rzeka Odra jest bardzo zanieczyszczona, a jej wody należą do wód pozaklasowych [12].
Przez obszar kopalni „Bielszowice” płynie rzeka Czarniawka oraz potok Bielszowicki, które są prawobrzeżnymi dopływami rzeki Kłodnicy będącej prawobrzeżnym dopływem rzeki Odry.
Na obszarze kopalni występują jedynie sztuczne zbiorniki wodne w obniżeniach terenu powstałych na skutek eksploatacji górniczej (doły popiaskowniane, niecki bezodpływowe i tereny obniżone na skutek osiadania górotworu ponad pustkami skalnymi po przeprowadzeniu eksploatacji węgla) [11].
3. Budowa geologiczna obszaru badań
Litostratygrafia
Kopalnia „Bielszowice” położona jest w obrębie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. W budowie geologicznej obszaru kopalni „Bielszowice” do głębokości dokumentowania tj. około 1000 m występują utwory czwartorzędu, trzeciorzędu i triasu stanowiące nadkład złoża oraz utwory karbonu produktywnego obejmującego warstwy orzeskie, rudzkie, siodłowe i porębskie [1, 11] (tab. 1).
Charakterystyka nadkładu złoża
Nadkład złoża budują utwory czwartorzędowe, trzeciorzędowe oraz triasowe [1, 11].
Utwory czwartorzędu występują na całym obszarze kopalni „Bielszowice”, jedynie w partii wschodniej przy granicy z kopalnią „Pokój” (była kopalnia „Wawel”) utwory karbonu odsłaniają się bezpośrednio na powierzchni terenu. Utwory czwartorzędowe zbudowane są głównie z gliny, iłu oraz z piasku. Miąższość utworów czwartorzędu waha się od 0,2 m do 104,5 m. Najmniejszą miąższość tych utworów obserwujemy w północnej części obszaru górniczego, gdzie bezpośrednio pod cienką pokrywą czwartorzędu zalegają utwory karbonu. Miąższość utworów czwartorzędowych wzrasta w kierunku południowym.
Utwory trzeciorzędu występują na całym obszarze obejmującym skrzydło zrzucone uskoku Kłodnickiego [zał. 2] oraz w formie dwóch płatów na południe od uskoku Kłodnickiego w rejonie „Borowa”. Utwory trzeciorzędowe zbudowane są głównie z iłu (występują wkładki wapieni litotamniowych i cienkich warstw tufitów). W serii tej występują również łupki gipsowe, gipsy krystaliczne, piaski, piaskowce drobnoziarniste oraz żwiry i wapienie. Miąższość utworów trzeciorzędowych wynosi od 7,6 m do 131 m. Utwory trzeciorzędowe generalnie należy traktować (w strefie ich zalegania) jako nieprzepuszczalne i izolujące wody karbońskie od wód z utworów czwartorzędowych.
Utwory triasu występują w formie izolowanych płatów, w południowej części obszaru górniczego KWK „Bielszowice”. Utwory triasu zbudowane są głównie z wapieni, dolomitów, iłów i piasków. Miąższość tych utworów waha się od 20,9 m do 74,3 m.
Charakterystyka karbonu górnego
Utwory karbonu produktywnego zalegają bezpośrednio pod czwartorzędem w północno - wschodniej części obszaru górniczego. Utwory te reprezentowane są przez warstwy orzeskie i rudzkie należące do westfalu, a także przez warstwy siodłowe i porębskie należące do namuru (tab. 1).
Warstwy orzeskie występują w części środkowej i południowej obszaru górniczego. Warstwy te zbudowane są głównie z iłowców i mułowców. Miąższość tych warstw wynosi od ok. 230 m do 760 m przy południowej granicy obszaru. W warstwach tych występują licznie, ale o niewielkiej miąższości pokłady węgla.
Warstwy rudzkie występują na całym obszarze górniczym KWK „Bielszowice”. Warstwy te z uwagi na litologię podzielono na dwie części: część górna zbudowana jest głównie z iłowców i mułowców, natomiast część dolna zbudowana jest przede wszystkim z piaskowców. W górnej części zbudowanej głównie z iłowców i mułowców, w mniejszym stopniu z piaskowców występują jedynie przewarstwienia węgla. Natomiast w części dolnej zbudowanej głównie z piaskowców, w mniejszym stopniu z iłowców i mułowców, występują cienkie pokłady węgla. Miąższość obu części warstw rudzkich wynosi ok. 730 m.
Warstwy siodłowe występują na całym obszarze górniczym kopalni Bielszowice. Warstwy siodłowe zbudowane są głównie z piaskowców, a w mniejszym stopniu z iłowców i mułowców. Miąższość warstw siodłowych wynosi ok. 180 m. W warstwach tych występują pokłady węgla o znacznej miąższości.
Warstwy porębskie udokumentowano w obszarze KWK „Bielszowice” do głębokości ok. 1000 m. Warstwy porębskie zbudowane są głównie z iłowców i mułowców, natomiast w mniejszym stopniu z piaskowców. W stropie warstw porębskich występują piaskowce z wkładami zlepieńców kwarcowych i nielicznymi pokładami węgla. Miąższość warstw porębskich do głębokości dokumentowania wynosi ok. 450 m.
Tab. 1
Tabela stratygraficzna profilu karbonu produktywnego udokumentowanego
w kopalni „Bielszowice” według Gabzdyla W., 1999 r.
T.Bocheński, S. Doktorowicz-Hrebnicki (1952) |
S.Z.Stopa (1967) |
K.Bojkowski, Z.Dembowski, A.Jachowicz, A.Kotas, W.Malczyk, T.Migier, J.Porzycki, J.Rutkowski |
|||||||||||||
Heerlen 1935 |
Warstwy |
Poziomy graniczne |
Heerlen 1935 |
Serie (facje) |
Podserie (skały) |
Grupa warstw |
Warstwy |
Poziomy graniczne |
Heerlen 1935 |
Serie litostraty-graficzne |
Ogniwa litostraty-graficzne = warstwy |
Poziomy graniczne |
|||
|
|
|
|
Stefan |
|
|
|
|
Luka |
|
Stefan środkowy |
|
arkoza kwaczalska |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
luka |
|
|
Westfal |
B |
orzeskie |
pokład 301
pokład 364 |
Westfal |
B
A |
limniczna |
łupkowa |
łękowa część górna |
mikołowskie dolne albo orzeskie
górne
załęskie
dolne
|
pokład 303 (Niedzieliska III) w Jaworznie
pokład 328 (b) w Czerwionce |
Westfal |
B |
seria mułowcowa |
czeęść górna serii mułowcowej = warstwy orzeskie |
pokład 303 (Jaworzno)
poziom tufitowy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
część dolna serii mułowcowej = warstwy załęskie |
pokład 327 (Wesoła) = pokład 326/1 (Dębieńsko)
pokład 405 pokład 406 |
|
A |
rudzkie |
pokład 401
pokład 419 |
|
|
|
|
|
|
pokład 401 w Katowicach
pokład 407/4 (VII) w Katowicach |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Namur |
C |
górnośląska seria piaskowcowa |
część górna górnośląskiej serii piaskowcowej = warstwy rudzkie |
poziom fauny słodkowodnej pokład 407
pokład 420 |
|
|
|
|
Namur |
C |
|
piaskowcowa |
łękowa część dolna |
górne
rudzkie
dolne |
pokład 414 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pokład 420 (Einsiedel górny) w Chebziu
|
|
|
|
|
|
Namur |
B - C |
siodłowe |
pokład 501
pokład 510 |
|
B |
|
|
siodłowe |
zabrskie |
pokład 501 (Einsiedel dolny) w Chebziu
pokład 510 (Chrobry) |
|
B |
|
część dolna górnośląskiej serii piaskowcowej = warstwy siodłowe |
pokład 501
pokład 510 |
|
A |
porębskie |
pokład 601
pokład 630 |
|
A |
paraliczna |
piaskowcowo - łupkowa |
brzeżna |
porębskie |
poziom morski Gaebler
poziom morski Barbara |
|
A |
seria paraliczna |
warstwy porębskie = warstwy grodzieckie część górna |
poziom morski Gaebler pokład 601
pokład 630 poziom morski Barbara
|
Tektonika złoża
KWK „Bielszowice” znajduje się w obrębie strefy tektoniki dysjunktywnej siodła głównego. Dokumentowane złoże położone jest na wschodnim skłonie kopuły Zabrza, wchodzącej w skład siodła głównego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Kopuła Zabrza stanowi najbardziej wysuniętą na zachód kopułę siodła głównego, oś jej jest wydłużona w kierunku NNE - SSW, a więc zgodnie z kierunkiem zafałdowań zachodniej części Zagłębia. Złoże w większej części obszaru badań posiada budowę monoklinalną o generalnym kierunku rozciągłości SW - NE. Zmiana kierunku rozciągłości następuje w partii północno - zachodniej złoża, gdzie rozciągłość warstw karbońskich dostosowuje się do struktur fałdowych typowych dla zachodniej części zagłębia, przybierając kierunek zbliżony do S - N. Warstwy karbońskie zapadają w kierunku SE ze średnim nachyleniem ok. 10o. Zwiększone kąty upadu w granicach 20o występują w rejonie uskoku Saara oraz w południowo - zachodnim skrzydle uskoku Kłodnickiego. Złoże KWK „Bielszowice” pocięte jest uskokami o dwóch zasadniczych kierunkach: głównym - równoleżnikowym i podrzędnym - południkowym. Występuje również szereg uskoków o przebiegu diagonalnym.
W centralnej części obszaru kopalni „Bielszowice” występują uskoki o znacznym zrzucie tj. uskok Kłodnicki (h = 100 - 150 m), uskok Diagonalny (h = 110 m) oraz uskok Borowa (h = 60 m) o przebiegu prawie równoleżnikowym. W północnej części obszaru KWK „Bielszowice” występuje uskok Saary (h = 120 m) również o przebiegu prawie równoleżnikowym. Natomiast w południowo - zachodniej części (na pograniczu z KWK „Makoszowy”) występuje uskok Makoszowski (h = 50 - 70 m) o przebiegu prawie południkowym [zał. 2].
Na obszarze kopalni „Bielszowice” występują również niewielkie uskoki o zrzucie do ok. 30 m [11].
Warunki hydrogeologiczne złoża KWK „Bielszowice”
Warunki hydrogeologiczne złoża związane są z jego budową geologiczną. Na obszarze kopalni występują cztery piętra wodonośne: piętro czwartorzędowe, trzeciorzędowe i triasowe w nadkładzie oraz piętro karbonu produktywnego. Piętro czwartorzędowe charakteryzuje się największym zawodnieniem. Zlokalizowane jest głównie w piaskach o przepuszczalności w granicach k =
m/s. Piętro to charakteryzuje się zwierciadłem swobodnym występującym na głębokości od 0,3 m do 5,1 m. Zasilanie piętra czwartorzędowego odbywa się przez opady atmosferyczne i infiltrację wód powierzchniowych. Piętro czwartorzędowe eksploatowane jest przez liczne studnie gospodarcze [12].
Trzeciorzędowe piętro wodonośne charakteryzuje się mniejszym zawodnieniem niż piętro czwartorzędowe. Piętro trzeciorzędowe związane jest z piaskami i słabo zwięzłymi piaskowcami zlokalizowanymi w warstwach ilastych. Współczynnik filtracji piasków i piaskowców trzeciorzędowych waha się w granicach
k =
m/s. Piętro to charakteryzuje się zwierciadłem napiętym występującym na głębokości ok. 13,7 m. Zasilanie piętra trzeciorzędowego jest niejednorodne, uzależnione od stopnia zdiagenezowania osadów oraz od stopnia spękań, a także odległości od źródeł zasilania.
Piętro triasowe również charakteryzuje się mniejszym zawodnieniem niż piętro czwartorzędowe. Piętro to związane jest głównie z warstwami wapieni i dolomitów. Piętro triasowe charakteryzuje się zwierciadłem napiętym występującym na głębokości ok. 3,8 m. Kompleks triasowy stanowi nieznacznie zawodniony fragment utworów nadkładu.
W obrębie piętra karbońskiego występują liczne poziomy wodonośne związane głównie z piaskowcami warstw: orzeskich, rudzkich, siodłowych i porębskich. Poziomy te charakteryzują się zwierciadłem napiętym, a ciśnienie hydrostatyczne wynosi od 0 m do 142,6 m.
Piaskowce warstw karbońskich charakteryzują się przepuszczalnością z zakresu
m/s. Karbońskie poziomy wodonośne często są ze sobą połączone przez rozległe strefy spękań uskokowych występujących nad wyeksploatowanymi pokładami. Zasilanie horyzontów karbońskich odbywa się na wychodniach warstw piaskowców pod przepuszczalnymi utworami czwartorzędowymi i triasowymi, a także systemem spękań i szczelin uskokowych. Na przeważającym obszarze kopalni „Bielszowice” poziom karboński odizolowany jest od poziomu czwartorzędowego nieprzepuszczalną serią ilastą trzeciorzędową [5, 11].
Ze względu na budowę geologiczną i warunki hydrogeologiczne KWK „Bielszowice” podzielone jest na dwa rejony: „Bielszowice” i „Pawłów”.
W rejonie „Bielszowice” wody z karbońskiego piętra wodonośnego oraz wody z warstw nadkładu odbierane są na czterech poziomach eksploatacyjnych: 160 m, 642 m, 840 m, 1000 m. Natomiast w rejonie „Pawłów” wody odbierane są na dwóch poziomach: 520 m i 780 m.
Od roku 1999 eksploatację w rejonie „Bielszowice” prowadzi się tylko na poziomach 840 m i 1000 m, a w rejonie „Pawłów” eksploatację prowadzi się tylko na poziomach 520 m oraz 780 m [12].
W rejonie „Bielszowice” aktualny dopływ na poziom 160 m wynosi 1,166 m3/min. Z nieczynnych poziomów 260 m i 320 m wody ujęto w rurociąg i grawitacyjnie sprowadzono do pompowni na poziom 642 m i aktualny dopływ na ten poziom wynosi 0,352 m3/min. Aktualny dopływ wód dołowych na poziom 840 m wynosi 0,654 m3/min. Natomiast aktualny dopływ na poziom 1000 m wynosi 1,728 m3/min.
W rejonie „Pawłów” wody dołowe z nieczynnych poziomów eksploatacyjnych: 200 m i 340 m kierowane są na poziom 520 m i aktualny dopływ na poziom 520 m wynosi 2,065 m3/min. Natomiast wody z nieczynnych poziomów 640 m oraz 700 m kierowane są na poziom 780 m, a aktualny dopływ na poziom 780 m wynosi 0,630 m3/min.
Dopływy wód w rejonie „Bielszowice” i w rejonie „Pawłów” utrzymują się na jednakowym poziomie przez ostatnie 10 lat [11, 12].
5. Charakterystyka wód piętra karbońskiego
Kopalnię „Bielszowice” szczególnie w odniesieniu do gospodarki wodnej podzielono na dwa rejony: rejon „Bielszowice” oraz rejon „Pawłów” [12].
Do oceny stanu wód piętra karbońskiego zastosowano klasyfikację, która dzieli wody ze względu na ich przeznaczenie na cztery grupy, w zależności od stężenia jonów chlorkowych i siarczanowych oraz mineralizacji ogólnej:
- grupa I - to wody pitne (po uzdatnieniu)
o zawartości Cl- + SO42- do 0,6 g/dm3 mineralizacji ogólnej do 1,0 g/dm3
(klasa IA i IB)
- grupa II - to wody przemysłowe
o zawartości Cl- + SO42- od 0,6 do 1,8 g/dm3 mineralizacji ogólnej od 1,0 do 3,0 g/dm3 (klasa IIA1 i IIA2)
- grupa III - to wody miernie zasolone
o zawartości Cl- + SO42- od 1,8 do 42 g/dm3 mineralizacji ogólnej od 3,0
do 70 g/dm3 (klasa IIB1)
- grupa IV - to wody słone (solanki)
o zawartości Cl- + SO42- powyżej 42 g/dm3 mineralizacji ogólnej powyżej 70 g/dm3 (klasa IIB2).
Stan wód na obszarze KWK „Bielszowice”:
Biorąc pod uwagę cechy fizyko - chemiczne wód można zaobserwować, że wraz ze wzrostem głębokości od poziomu 160 m do poziomu 1000 m wzrasta mineralizacja wody od około 1,0 g/dm3 na poziomie 160 m maksymalnie do 49,9 g/dm3 na poziomie 1000 m (tab. 2).
W rejonie „Bielszowice” ujmowane są wody pitne klasy IA1, które występują na poziomie 160 m. Głębiej na poziomie 260 m występują wody przemysłowe klasy IIA1 (wody akretalne). Natomiast poniżej występują wody miernie zasolone klasy IIB1, a od poziomu 900 m występują solanki klasy IIB2.
Tab. 2
Zestawienie jakości wód dołowych dla rejonów: „Bielszowice” i „Pawłów” w latach
1992 - 2002
Jakość wód dołowych |
||||||||||
Rejony
|
Poziomy Pompownie |
Sucha pozostałość [g/dm3] |
Zawartość jonów [mg/dm3] |
Twar- dość ogólna [on] |
pH |
|||||
|
|
|
kationy |
aniony |
|
|
||||
|
|
|
Ca2+ |
Mg2+ |
Na+ +K+ |
Cl-+ |
SO42- |
HCO3- |
|
|
Bielszowice |
160 |
1,0* |
150 |
49 |
83 |
266 |
188 |
244 |
32 |
6,9 |
|
642 |
12,9 |
358 |
211 |
3717 |
5189 |
1566 |
1030 |
99 |
8,1 |
|
840 |
32,7 |
774 |
472 |
10891 |
18081 |
1422 |
799 |
217 |
6,8 |
|
1000 |
49,9 |
1244 |
873 |
16185 |
27983 |
2048 |
370 |
375 |
6,8 |
Pawłów |
520 |
3,3 |
160 |
109 |
672 |
248 |
1357 |
671 |
48 |
6,9 |
|
780 |
40,2 |
1122 |
730 |
12915 |
23044 |
1003 |
403 |
325 |
6,3 |
1,0* - wartość obliczona na podstawie zawartości jonów głównych
Stan wód w rejonie „Pawłów”:
W rejonie „Pawłów” wody odbierane są na dwóch poziomach: 520 m oraz 780 m. Na skutek wymieszania wód zarówno na poziomie 520 m jak i na poziomie 780 m występują wody miernie zasolone klasy IIB1.
Dla rejonu „Bielszowice“ i dla rejonu „Pawłów” przeprowadzono klasyfikację chemiczną wody według: Pazdro (mineralizacja), Sztelaka (klasyfikacja wód tylko dla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego) oraz Szczukariewa - Prikłońskiego (chemiczna klasyfikacja wód) uwzględniając dane dotyczące zawartości poszczególnych jonów z lat
1992 - 2002 na poziomach 160 m, 642 m, 840 m, 1000 m w rejonie „Bielszowice” oraz na poziomach 520 m i 780 m w rejonie „Pawłów” [5, 6], (tab. 2, tab. 3).
Tab.3.
Zawartość jonów głównych w wodach podziemnych w rejonie „Bielszowice” oraz
w rejonie „Pawłów”
Rejony |
poziom |
KATIONY |
ANIONY |
||||||||
|
|
Główne jony |
A* |
mg/dm3 |
mval/dm3 |
%mval |
Główne jony |
A |
mg/dm3 |
mval/dm3 |
%mval |
Bielszowice |
Poziom 160 |
Na+K |
23 |
83 |
3,61 |
23,86 |
Cl |
35,5 |
266 |
7,49 |
48,62 |
|
|
Ca |
20,04 |
150 |
7,49 |
49,50 |
SO4 |
48 |
188 |
3,92 |
25,42 |
|
|
Mg |
12,16 |
49 |
4,03 |
26,64 |
HCO3 |
61 |
244 |
4,00 |
25,96 |
|
|
SUMA |
15,12 |
100,00 |
SUMA |
15,41 |
100,00 |
||||
|
Poziom 642 |
Na+K |
23 |
3717 |
161,61 |
82,10 |
Cl |
35,5 |
5189 |
146,17 |
74,70 |
|
|
Ca |
20,04 |
358 |
17,86 |
9,08 |
SO4 |
48 |
1566 |
32,63 |
16,67 |
|
|
Mg |
12,16 |
211 |
17,35 |
8,82 |
HCO3 |
61 |
1030 |
16,89 |
8,63 |
|
|
SUMA |
196,82 |
100,00 |
SUMA |
195,68 |
100,00 |
||||
|
Poziom 840 |
Na+K |
23 |
10891 |
473,52 |
85,94 |
Cl |
35,5 |
18081 |
509,32 |
92,26 |
|
|
Ca |
20,04 |
774 |
38,62 |
7,01 |
SO4 |
48 |
1422 |
29,63 |
5,37 |
|
|
Mg |
12,16 |
472 |
38,82 |
7,05 |
HCO3 |
61 |
799 |
13,10 |
2,37 |
|
|
SUMA |
550,96 |
100,00 |
SUMA |
552,05 |
100,00 |
||||
|
Poziom 1000 |
Na+K |
23 |
16185 |
703,70 |
84,02 |
Cl |
35,5 |
27983 |
788,25 |
94,18 |
|
|
Ca |
20,04 |
1244 |
62,08 |
7,41 |
SO4 |
48 |
2048 |
42,67 |
5,10 |
|
|
Mg |
12,16 |
873 |
71,79 |
8,57 |
HCO3 |
61 |
370 |
6,07 |
0,72 |
|
|
SUMA |
837,56 |
100,00 |
SUMA |
836,99 |
100,00 |
||||
Pwłów |
Poziom 520 |
Na+K |
23 |
672 |
29,22 |
63,29 |
Cl |
35,5 |
248 |
6,99 |
15,10 |
|
|
Ca |
20,04 |
160 |
7,98 |
17,29 |
SO4 |
48 |
1357 |
28,27 |
61,12 |
|
|
Mg |
12,16 |
109 |
8,96 |
19,42 |
HCO3 |
61 |
671 |
11,00 |
23,78 |
|
|
SUMA |
46,17 |
100,00 |
SUMA |
46,26 |
100,00 |
||||
|
Poziom 780 |
Na+K |
23 |
12915 |
561,52 |
82,88 |
Cl |
35,5 |
23044 |
649,13 |
95,94 |
|
|
Ca |
20,04 |
1122 |
55,99 |
8,26 |
SO4 |
48 |
1003 |
20,90 |
3,08 |
|
|
Mg |
12,16 |
730 |
60,03 |
8,86 |
HCO3 |
61 |
403 |
6,61 |
0,98 |
|
|
SUMA |
677,54 |
100,00 |
SUMA |
676,63 |
100,00 |
||||
* - masa równoważnikowa poszczególnych jonów
Chemizm wód w rejonie „Bielszowice”:
Wody z rejonu „Bielszowice” według klasyfikacji Pazdro można zaklasyfikować odpowiednio:
- dla poziomu 160 m mineralizacja wynosi 1,0 g/dm3 i są to wody słodkie. Na podstawie pH = 6,9 stwierdzono, że są to wody słabo kwaśne.
- dla poziomu 642 m mineralizacja wynosi 12,9 g/dm3 zatem są to wody słone silnie zmineralizowane. Na podstawie pH = 8,1 stwierdzono, że są to wody o odczynie słabo zasadowym.
- dla poziomu 840 m mineralizacja wynosi 32,7 g/dm3 i są to wody słone silnie zasolone. Na podstawie pH = 6,8 stwierdzono, że są to wody słabo kwaśne.
- dla poziomu 1000 m mineralizacja wynosi 49,9 g/dm3 i są to solanki. Na podstawie pH = 6,8 stwierdzono, że są to wody o odczynie słabo kwaśnym.
Klasyfikacja według Sztelaka dotycząca Górnośląskiego Zagłębia Węglowego dzieli wody na trzy grupy [6].
Skład chemiczny wód na poziomie 160 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M1,0
Na podstawie mineralizacji oraz zawartości poszczególnych kationów i anionów wody odbierane na poziomie 160 m to wody z grupy drugiej czyli są to wody o podwyższonej mineralizacji. Wody te charakteryzują się podwyższoną zawartością siarczanów, przy obecności chlorków i wodorowęglanów.
Skład chemiczny wody na poziomie 642 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M12,9
Wody odbierane na poziomie 642 m na podstawie mineralizacji oraz zawartości poszczególnych kationów i anionów, można zaklasyfikować do grupy trzeciej, ponieważ są to wody wysoko zmineralizowane z przewagą chlorków przy niewielkim udziale siarczanów oraz wodorowęglanów. Wody na tym poziomie są wodami mieszanymi.
Skład chemiczny wody na poziomie 840 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M32,7
Wody odbierane na poziomie 840 m, na podstawie mineralizacji i zawartości poszczególnych kationów oraz anionów, można zaklasyfikować do grupy trzeciej. Wody na tym poziomie są wysoko zmineralizowane z przewagą chlorków i przy niewielkim udziale siarczanów oraz minimalnym udziale wodorowęglanów. Są to wody stare, reliktowe.
Skład chemiczny wody na poziomie 1000 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M49,9
Wody odbierane na poziomie 1000 m, na podstawie mineralizacji oraz zawartości poszczególnych kationów i anionów można również zaklasyfikować do wód z grupy trzeciej czyli są to wody bardzo wysoko zmineralizowane z przewagą chlorków i przy niewielkim udziale siarczanów i śladowej zawartości wodorowęglanów. Wody z tego poziomu są wodami starymi, reliktowymi.
Klasyfikacja według Szczukariewa - Prikłońskiego dotyczy chemicznej klasyfikacji wód. Według tej klasyfikacji wody określa się numerem klasy, a nazwę wód tworzą jony o zawartości powyżej 20 % mval [5, 6]. Według tej klasyfikacji wyróżnia się:
wody dwujonowe (należą tu klasy 1 - 9)
wody trzyjonowe (reprezentowane przez klasy 10 - 27)
wody czterojonowe (do tej grupy należą klasy 28 - 42)
wody pięciojonowe (należą tu klasy 43 - 48)
wody sześciojonowe (należy tu jedna klasa 49)
Według klasyfikacji Szczukariewa - Prikłońskiego wody w rejonie „Bielszowice” na poziomie 160 m są wodami klasy czterdziestej dziewiątej o nazwie chlorkowo - wodorowęglanowo - siarczanowo- wapniowo - magnezowo - sodowej i są to wody sześciojonowe.
Wody na poziomie 642 m są wodami klasy pierwszej o nazwie chlorkowo - sodowej i są to wody dwujonowe.
Według klasyfikacji Szczukariewa - Prikłońskiego wody na poziomie 840 m są również wodami klasy pierwszej o nazwie chlorkowo - sodowej i są to wody dwujonowe.
Natomiast wody z poziomu 1000 m według klasyfikacji Szczukariewa - Prikłońskiego są wodami klasy pierwszej o nazwie chlorkowo - sodowej i są to wody dwujonowe.
Chemizm wód w rejonie „Pawłów”:
Wody z rejonu „Pawłów” według klasyfikacji Pazdro można zaklasyfikować odpowiednio:
- dla poziomu 520 m mineralizacja wynosi 3,3 g/dm3 i są to wody średnio zmineralizowane. Na podstawie pH = 6,9 stwierdzono, że są to wody słabo kwaśne.
- dla poziomu 780 m mineralizacja wynosi 40,2 g/dm3 i są to solanki. Na podstawie
pH = 6,3 stwierdzono, że są to wody o odczynie słabo kwaśnym.
Klasyfikacja według Sztelaka dotycząca wód Górnośląskiego Zagłębia Węglowego dzieli je na trzy grupy [6].
Skład chemiczny wody na poziomie 520 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M3,3
Na podstawie mineralizacji oraz zawartości poszczególnych kationów i anionów wody odbierane na poziomie 520 m to wody z grupy drugiej czyli wody o podwyższonej mineralizacji z przewagą siarczanów oraz z obecnością wodorowęglanów i chlorków. Wody te zalegają na większych głębokościach i są to wody mieszane.
Skład chemiczny wody na poziomie 780 m przedstawiono za pomocą wzoru Kurłowa:
M40,2
Wody odbierane na poziomie 780 m, na podstawie mineralizacji i zawartości poszczególnych kationów oraz anionów, można zaklasyfikować do wód z grupy trzeciej czyli są to wody wysoko zmineralizowane z przewagą chlorków przy niewielkim udziale siarczanów i śladowej obecności wodorowęglanów. Są to wody występujące na dużych głębokościach bez możliwości kontaktu z wodami wyżej występującymi. Wody z tej grupy są wodami starymi, reliktowymi.
Klasyfikacja według Szczukariewa - Prikłońskiego dotyczy chemicznej klasyfikacji wód. Według tej klasyfikacji wody określa się numerem klasy, a nazwę wód tworzą jony o zawartości powyżej 20 % mval [5].
Według klasyfikacji Szczukariewa - Prikłońskiego wody w rejonie „Pawłów” na poziomie 520 m są wodami klasy dwudziestej piątej o nazwie siarczanowo - wodorowęglanowo - sodowej i są to wody trzyjonowe.
Natomiast wody z poziomu 780 m według tej klasyfikacji są wodami klasy pierwszej o nazwie chlorkowo - sodowej i są to wody dwujonowe.
6. Zagospodarowanie wód dołowych w KWK „Bielszowice”
Odwadnianie KWK „Bielszowice” opiera się na systemie złożonym z kilku pompowni głównego odwadniania oraz pompowni pomocniczych [12].
Odwadnianie prowadzone jest w dwóch rejonach:
- w rejonie „Bielszowice” odbierane są wody ze zlikwidowanego rejonu „Wawel” KWK „Pokój”, wody KWK „Bielszowice” oraz pobierana jest woda pitna z poziomu 160 m,
- w rejonie „Pawłów”, w którym odbierane są wody przemysłowe ze zlikwidowanego Ruchu I.
Schemat głównego odwadniania z rejonów: „Bielszowice” oraz „Pawłów” przedstawia [zał. 3]:
Rejon „Bielszowice”
W rejonie „Bielszowice” funkcjonują trzy odrębne systemy odwadniania:
pierwszy system odprowadzania wody z poziomu 160 m związany jest z szybem „Bielszowice I”. Pompownia na poziomie 160 m wyposażona jest w chodnik wodny o pojemności 1200 m3 i pięć pomp odwadniania, z których trzy to pompy typu OS - 150/5 oraz dwie to pompy typu OS - 150/6 o wydajności po 8 m3/min i wysokości tłoczenia do 192 m.
drugi system odwadnia partię złoża poniżej poziomu 320 m, a główną rolę odgrywa pompownia na poziomie 642 m. Obecnie woda z nieczynnych poziomów 260 m i 327 m przepompowywana jest na poziom 642 m rurociągami w szybach II i III. Na poziom 642 m przepompowywana jest także woda odbierana na poziomie 840 m.
Pompownia głównego odwadniania na poziomie 642 m posiada dwa chodniki wodne o pojemności po 1500 m3 i wyposażona jest w cztery pompy typu OWB - 200/10 o wydajności po 4,5 m3/min i wysokości tłoczenia do 750 m. Wody z poziomu 642 m wypompowywane są na powierzchnię szybem III. Część wód doprowadzanych do chodników wodnych na poziomie 642 m jest wykorzystywana do zasilania węzła przeciwpożarowego.
Pompownia na poziomie 840 m wyposażona jest w dwa chodniki wodne o pojemności po 1300 m3 oraz cztery pompy typu OW - 200/6 o wydajności po 5 m3/min i wysokości tłoczenia 260 m, która przepompowuje wody do pompowni głównej na poziomie 642 m.
trzeci system odwadniania związany jest z szybem „Bielszowice IV” i odbiera wody z poziomu 1000 m oraz wody dopływające z rejonu „Wawel” kopalni „Pokój”. Pompownia na poziomie 1000 m posiada dwa chodniki wodne: jeden o pojemności 1978 m3, natomiast drugi chodnik o pojemności 2035 m3 oraz trzy pompy typu OWH - 250S/10 o wydajności po 8 m3/min i wysokości tłoczenia 1050 m. Do pompowni tej wprowadzane są również wody z rejonu „Wawel” kopalni „Pokój”.
Rejon „Pawłów”
W rejonie szybów „Pawłów” odwadnianie prowadzone jest przez systemy pompowni o następujących parametrach:
pompownia głównego odwadniania znajduje się na poziomie 520 m przy szybie „Pawłów Górny I” wraz z chodnikami wodnymi o pojemności
m3 wypompowuje wodę bezpośrednio na powierzchnię do zbiornika o objętości V = 5330 m3. Pompownia na poziomie 520 m posiada trzy pompy typu OW - 250R/9 o wydajności po 7,5 m3/min i wysokości tłoczenia 540 m.
W wyniku prac górniczych przy likwidacji rejonu „Pawłów Górny” wybudowano liczne przytamki, przepusty oraz korki, które lokalnie w [Author ID1: at Wed Apr 20 13:16:00 2005 ]zrobach i na przekopach spiętrzają wody tak, że spływają one w sposób grawitacyjny z poziomu 200 m poprzez poziomy 320 m oraz 340 m do pompowni głównego odwadniania na poziomie 520 m.
Część wód z poziomu 200 m dopływająca do szybu „Pawłów Górny I” ujmowana jest do sieci przeciwpożarowych. Wody te są wypompowywane na powierzchnię do trzech zbiorników, z których jeden posiada pojemność
V = 3300 m3, a dwa pozostałe posiadają pojemność po V = 1000 m3.
układ przetłaczania wody w rejonie „Pawłów Górny” z poziomu 780 m do rejonu „Bielszowice”
Poprzez wykonanie odpowiednich prac górniczych - likwidacyjnych uzyskano grawitacyjny spływ na poziom 780 m z dawnych poziomów 640 m i 693 m. Woda gromadzona jest pomiędzy przytamkami wybudowanymi na przecznicach I, II oraz łącznikiem I - II na poziomie 780 m. Pojemność utworzonego zbiornika wynosi 300 m3, a woda z tego zbiornika jest przetłaczana dwoma pompami typu OS 200 AM/2, rurociągiem
200 na przecznicę I oraz wyrobiskami na przekop północny, a następnie do chodników wodnych przy szybach głównych na poziom 840 m.
Bilans wód dołowych dla rejonów „Bielszowice” oraz „Pawłów” przedstawiono w tabeli nr 4.
Tab. 4.
Bilans wody dołowej w rejonie „Bielszowice” i w rejonie „Pawłów”
Rejon |
Poziom Pompownia |
Rodzaj wody dołowej |
Cel zagospodarowania wody |
% zagospodarowania wody dołowej |
Bielszowice |
poziom 160 m |
Woda pitna |
Inne cele zagospodarowania wody: szyby (na powierzchni), zwały i garaże, lampownia, laboratoria i stacja ratownicza, warsztaty mechaniczne i elektrowniane |
3,12 |
|
|
|
Chłodzenie sprężarek |
3,28 |
|
|
|
Zakład przeróbczy |
7,4 |
|
|
|
Wytwarzanie emulsji |
16,7 |
|
|
|
Łaźnia, socjalno - magazynowe i magazyny (na powierzchni) |
67,5 |
|
|
|
Sprzedaż wody dla „Carbo - Energii” |
2,0 |
|
|
|
Zrzut niewykorzystanej wody do potoku Bielszowickiego |
0 |
|
|
|
|
100% |
|
poziom 642 m, poziom 840 m i poziom 1000 m |
Woda przemysłowa |
Przeciwpożarowy i do zraszania urobku |
29,9 |
|
|
|
Zasilanie i uzupełnianie zamkniętego obiegu płuczki |
37,0 |
|
|
|
Wytwarzanie mieszaniny samozestalającej w profilaktyce przeciwpożarowej |
4,1 |
|
|
|
Zrzut niewykorzystanej wody do potoku Bielszowickiego |
29,0 |
RAZEM |
|
|
|
100% |
Pawłów |
poziom 520 m i poziom 780 m |
Woda przemysłowa |
Przeciwpożarowy i do zraszania urobku (na dole) |
59,5 |
|
|
|
Mieszania z pyłami (na dole) |
15,1 |
|
|
|
Zrzut niewykorzystanej wody do rzeki Czarniawki |
25,4 |
RAZEM |
|
|
|
100% |
W rejonie „Bielszowice” na poziomie 160 m występuje woda pitna, która w największym procencie, bo aż 67,5 % zagospodarowywana jest do łaźni, magazynów i celów socjalno - magazynowych na powierzchni kopalni KWK „Bielszowice”. Natomiast 16, 7 % wody pitnej zagospodarowywane jest do wytwarzania emulsji, 7,4 % wody pitnej z poziomu 160 m zagospodarowywane jest dla zakładu przeróbczego, 3,28 % wody tej zagospodarowywane jest dla chłodzenia sprężarek, 3,12 % wody pitnej zagospodarowywane jest do innych celów między innymi do: lampowni, laboratoriów
i stacji ratowniczej, warsztatów mechanicznych i elektrownianych oraz dla szybów znajdujących się na powierzchni kopalni „Bielszowice”.
W rejonie tym z poziomu 160 m 2,0 % wody pitnej sprzedaje się dla zakładu „Carbo - Energia”, zatem całość odbieranej wody na poziomie 160 m jest wykorzystywana.
W rejonie „Bielszowice” na poziomach 642 m, 840 m i 1000 m występuje woda przemysłowa, którą w największej ilości 37,0 % zagospodarowuje się do zasilania i uzupełniania zamkniętego obiegu płuczki, jak również 29,9 % zagospodarowuje się do celów przeciwpożarowych i do zraszania urobku, 29,0 % niewykorzystanej wody przemysłowej z tych poziomów zrzuca się do potoku Bielszowickiego. Najmniejszy procent wody przemysłowej z tych poziomów, tj. 4,1 % zagospodarowuje się do wytwarzania mieszaniny samozestalającej w profilaktyce przeciwpożarowej.
W rejonie „Pawłów” na poziomach 520 m i 780 m występuje woda dołowa przemysłowa, która w największej ilości, tj. 59,5 % zagospodarowywana jest do celów przeciwpożarowych oraz do zraszania urobku na dole kopalni „Bielszowice”, natomiast 25,4 % niewykorzystanej wody przemysłowej z tych poziomów zrzuca się do rzeki Czarniawki. Najmniejszy procent wody przemysłowej z tych poziomów, tj. 15,1 % zagospodarowuje się do mieszaniny z pyłami na dole kopalni.
Ujęcie wody pitnej na poziomie 160 m i technologia jej pozyskiwania
Na poziomie 160 m ujmowane są wody wyłącznie pochodzenia infiltracyjnego z czwartorzędowego poziomu wodonośnego zasilanego opadami atmosferycznymi oraz wodami powierzchniowymi. Wody te są słodkie i należą do grupy wód pitnych klasy IB według klasyfikacji wód kopalnianych. Zatwierdzone zasoby dynamiczne wody pitnej wynoszą 70,0 m3/h czyli 1680,0 m3/d. Wody wypompowane z poziomu 160 m wymagają uzdatniania i częściowo zużywane są jako woda pitna [12].
Woda na poziomie 160 m wypływa z trzech miejsc: zza tamy na przekopie południowym, z odwiertów na przekopie północnym i z obmurza szybu I na głębokości około 70 m. Wielkości tych wypływów wynoszą odpowiednio: około 0,90 m3/min , 0,22 m3/min i 0,08 m3/min . Wody te gromadzone są w zbiorniku o pojemności 30 m3. Ze zbiornika wody w sposób ciągły pompowane są na powierzchnię i sprzedawane Zakładowi „Carbo - Energia”, który uzdatnia te wody w dwóch stacjach uzdatniania wody: SUW I oraz SUW II.
Po przejściu stacji uzdatniania SUW II woda gromadzona jest w zbiornikach ziemnych, skąd podawana jest do sieci kopalnianej rurociągiem
293 mm w ilości
1729 m3/d. Kopalnia „Bielszowice” sprzedaje tę wodę, a następnie odkupuje już jako uzdatnioną.
Zbiornik wody surowej na poziomie 160 m o pojemności 30 m3 pełni rolę studni, z której pompy tłoczą wodę na powierzchnię. Ciągła praca pomp z dobraną wydajnością gwarantuje utrzymanie wody w zbiorniku na poziomie
jego wysokości.
W przypadku ewentualnej awarii w odbiorze, woda przelewa się przez górę zbiornika i odpływa do położonego obok, zbiornika wody przemysłowej.
Zbiorniki wody uzdatnionej przy SUW II posiadają pojemność 600 m3 i stanowią zbiorniki retencyjne. Po poborze wody do wykorzystania w dni powszednie zbiorniki są napełniane do stanu maksymalnej pojemności tak jak w dni wolne i świąteczne. W tym okresie następuje również uzupełnianie wodą zbiorników w emulgatorni oraz zbiorników ciepłej wody użytkowej w starej ciepłowni.
Zbiorniki wody w emulgatorni o pojemności
po 280 m3 + 50 m3 stanowią zapas dla przygotowania emulsji używanej do obudów zmechanizowanych. W przypadku zmniejszenia się zapasu wody w zbiornikach przy stacji uzdatniania wody (SUW) dopływ do emulgatorni jest odcinany i przechodzi na zasilanie wodą z wodociągów.
Kolejnym zapasem w sieci są zbiorniki ciepłej wody użytkowej (CWU) w starej ciepłowni o pojemności 90 m3 i w nowej ciepłowni o pojemności 240 m3. Woda z tych zbiorników może być użytkowana na potrzeby sanitarne. Zbiorniki te współpracują w sposób ciągły z wymiennikami podgrzewającymi wodę.
Dodatkowo w rejonie „Bielszowice” kopalnia zaopatruje się również w wodę w Państwowych Wodociągach i Kanalizacji w Rudzie Śląskiej. Jedno z czterech istniejących podłączeń jest awaryjne. Podłączenie to jest niezbędne w przypadku zmniejszenia dopływu naturalnego z poziomu 160 m przy konieczności ciągłego zasilania kopalni w wodę.
W rejonie szybu VI (Wygoda) kopalnia „Bielszowice” zasilana jest w wodę pitną z ujęcia ze studni głębinowych. W tym zakresie Kopalnia posiada pozwolenie wodnoprawne wydane przez Starostę Miasta Mikołów z dnia 22 listopada 2001 roku.
Kopalnia dysponuje także pozwoleniem na pobór wody podziemnej z ujęcia przy szybie VI w ilości 35 m3/d w sezonie grzewczym oraz 30 m3/d w sezonie letnim dla potrzeb związanych z pracą szybu VI kopalni oraz na eksploatację ujęć wód podziemnych składających się z dwóch studni S - 1 awaryjnej i S - 2 podstawowej o głębokości 70 m każda.
W rejonie szybów „Pawłów” kopalnia zaopatruje się w wodę pitną w Rejonowym Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji na podstawie umowy z dnia 22 czerwca 1993 roku zawartej na czas nieokreślony. Woda pitna dostarczana jest rurociągami
150 mm oraz
80 mm.
[Author ID3: at Wed Apr 20 17:14:00 2005 ]Dopływ i wykorzystanie wody pitnej na poziomie 160 m przez kopalnię[Author ID3: at Wed Apr 20 17:15:00 2005 ]
„Bielszowice” w latach 1994 - 2003 przedstawia rysunek nr 1.
Rys. 1 Dopływ oraz wykorzystanie wody pitnej na poziomie 160 m w latach
1994 - 2003
Z powyższego wykresu (rys. 1) można zauważyć , że największy dopływ wody pitnej zanotowano w 1997 roku i wyniósł on 802 330 m3, natomiast najniższy dopływ odnotowano w 2000 roku i wyniósł on 611 180 m3. Analizując wielkości dopływu wody pitnej na poziomie 160 m można zauważyć, że dopływ ten od roku 1997 wykazuje tendencję malejącą.
Charakterystyka miejsc zrzutów wód dołowych do rzek
Kopalnia „Bielszowice” odprowadza wody dołowe (przemysłowe) odbierane na poziomach eksploatacyjnych, poza poziomem 160 m, do dwóch odbiorników znajdujących się na powierzchni [12]:
- z rejonu „Bielszowice” do potoku Bielszowickiego
- natomiast z rejonu „Pawłów” kopalnia odprowadza wody do rzeki Czarniawki
Odprowadzanie wód oraz ścieków do potoku Bielszowickiego odbywa się trzema wylotami [ zał. nr 1] :
- pierwszy wylot położony jest w km 6 + 500 tuż przy moście, przy którym
ul. Halembska przekracza koryto potoku. Wylotem tym odprowadzane są wody połazienne z tzw. Kompleksu BHP w ilości 1171 m3/d,
- drugi wylot położony jest w km 6 + 075, wylotem tym odprowadza się ścieki bytowo - gospodarcze z budynków administracyjno - gospodarczych w ilości 17 m3/d,
- trzeci wylot położony jest w km 5 + 915 (1000 m), wylotem tym odprowadza się wody dołowe kopalni „Bielszowice” w ilości 1408 m3/d oraz wody dołowe kopalni KWK „Pokój” w ilości ok.5040 m3/d. Wody dołowe kopalni „Pokój” nie zostały uwzględnione w bilansie, ponieważ kopalnia „Bielszowice” nie wykorzystuje tych wód.
Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Bielszowice” w latach 1994 - 2003 przedstawia rysunek nr 2.
Rys.2. Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Bielszowice” w latach
1994 - 2003
Z powyższego wykresu (rys. 2) wynika, że największy zrzut do potoku Bielszowickiego odnotowano w roku 1996 i wyniósł on 2590 m3/miesiąc, natomiast w roku 2000 wielkość zrzutów zmniejszyła się kilkakrotnie do wartości 552 m3/miesiąc i utrzymuje ten poziom w kolejnych latach. Na powyższym wykresie (rys. 2) można zauważyć, że w latach 1994 - 1996 wielkość zrzutów naturalnych do potoku Bielszowickiego nieznacznie wzrosła, a następnie zaczęła maleć.
Odprowadzanie wód dołowych do rzeki Czarniawki odbywa się jednym wylotem
[ zał. nr 1]:
- wody dołowe z rejonu „Pawłów” z poziomu 520 m wypompowywane są na powierzchnię do trzech zbiorników, z których dwa zbiorniki są żelbetowe po 1000 m3 i jeden zbiornik jest o objętości 3300 m3. Zbiorniki te służą do gromadzenia wody dla celów przeciwpożarowych, zraszania urobku oraz do wytwarzania mieszaniny wodno - pyłowej. Nadmiar wód ze zbiornika odprowadzany jest rurociągiem
400 mm do rzeki Czarniawki wylotem w km 8 + 150.
Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Pawłów” w latach 1994 - 2003 przedstawia rysunek nr 3.
Rys. 3. Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Pawłów” w latach
1994 - 2003
Na powyższym wykresie można zauważyć, że największy zrzut do rzeki Czarniawki odnotowano w roku 1995 i wyniósł on 932 940 m3/miesiąc, a najmniejszy zrzut odnotowano w roku 2001 i wyniósł 229 220 m3/miesiąc. W kolejnych latach wielkość zrzutów stopniowo malała, aż do roku 2001. W latach 2002 i 2003 wielkość zrzutu wód do rzeki Czarniawki nie uległa większym zmianom.
7.1. Odprowadzanie ścieków w kopalni „Bielszowice”
W kopalni „Bielszowice” ścieki bytowe powstają w dwóch rejonach [12]:
- w rejonie „Bielszowice”
- w rejonie „Pawłów”.
Ścieki z rejonu szybów „Pawłów” w ilości 100 m3/miesiąc (3,33 m3/d) są kierowane do kanalizacji miejskiej.
Natomiast w rejonie „Bielszowice” ścieki powstają w dwóch miejscach:
- w kompleksie BHP
- oraz w pozostałych budynkach administracyjnych kopalni
Ścieki z kompleksu BHP czyli ścieki połazienne oraz ścieki sanitarne odprowadzane są kolektorem
400 mm do łapacza mydła, który służy do podczyszczania wód kąpielowych z zawiesiny mydła. Ścieki z kompleksu BHP podczyszczane są w osadniku gnilnym. Przepływowy osadnik gnilny posiada pojemność 73 m3 i jest to obiekt podziemny, żelbetowy, okrągły o
7,30 m. Wewnątrz osadnika znajduje się druga komora o
4,70 m. Zewnętrzna komora została podzielona na dwie części: ścieki najpierw wpływają do komory wewnętrznej, a następnie przez dwie komory zewnętrzne odpływają do kanalizacji. Ścieki po oczyszczeniu kolektorem
500 mm odprowadzane są do potoku Bielszowickiego w łącznej ilości 1171 m3/d w oparciu o pozwolenie wodnoprawne wydane przez Wojewodę Śląskiego w dniu 23 sierpnia 2000 roku. Pozwolenie to określa miejsce zrzutu w km 6 + 500, na następujących warunkach: BZT5 < 30 mg/l oraz zawiesina poniżej 50 mg/l.
Z pozostałych obiektów zakładu głównego w rejonie „Bielszowice” ścieki bytowo - gospodarcze wraz z wodami deszczowymi odprowadzane są poprzez kanalizację ogólnospławną kolektorem
600 mm do potoku Bielszowickiego w km 6 + 075.
Ścieki bytowo - gospodarcze podczyszczane są w przepływowych osadnikach gnilnych zarówno trójkomorowych jak i wielokomorowych. Ścieków tych powstaje 17 m3/d.
Odprowadzanie ścieków prowadzone jest w oparciu o pozwolenie wodnoprawne wydane przez Wojewodę Śląskiego w dniu 28 grudnia 2001 roku, na warunkach: BZT5 do 30 mg/l, CHZT do 150 mg/l oraz zawiesina do 50 mg/l.
7.2. Charakterystyka zrzucanych wód z kopalni „Bielszowice” do potoku
Bielszowickiego i do rzeki Czarniawki
Na podstawie ilości i jakości wód odbieranych na poszczególnych poziomach eksploatacyjnych obliczono wielkości zrzutu soli z rozdziałem na chlorki i siarczany. Do obliczeń wielkości zrzutu soli wzięto pod uwagę tylko wody dołowe wypompowywane na powierzchnię i zrzucane do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki, ponieważ znana nam jest jakość tych wód.
Tab.5.
Zestawienie zawartości chlorków i siarczanów w wodach dołowych zrzucanych do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki dla 365 dni
Rejon zrzutu |
Rejon eksploatacji |
Poziom |
Dopływ [m3/rok] |
% Wody zrzuconej |
Ilość zrzucanej wody [m3/rok] |
Mineralizacja wody [kg/m3] |
SO42- [kg/m3] |
Cl- [kg/m3] |
Zrzuty soli [kg/rok] |
Zrzut SO42- [kg/rok] |
Zrzut Cl-[kg/rok] |
potok Bielszowicki |
Bielszowice |
160 |
612849,6 |
0 |
0 |
1,000 |
0,188 |
0,266 |
20476013,020 |
849552,285 |
11389372,540 |
|
|
642 |
185011,2 |
29 |
53653,2 |
12,900 |
1,566 |
5,189 |
|
|
|
|
|
840 |
343742,4 |
29 |
99685,3 |
32,700 |
1,422 |
18,081 |
|
|
|
|
|
1000 |
908236,8 |
29 |
263388,7 |
49,900 |
2,048 |
27,983 |
|
|
|
|
Pawłów |
780 |
331128,0 |
25,4 |
84106,5 |
40,200 |
1,003 |
23,044 |
|
|
|
rzeka Czarniawka |
|
520 |
1085364,0 |
25,4 |
275682,4 |
3,300 |
1,357 |
0,248 |
909751,920 |
374101,017 |
68369,235 |
W rejonie „Bielszowice” woda zbierana jest z czterech poziomów tj.: 642 m, 840 m, 1000 m oraz z poziomu 780 m z rejonu „Pawłów”. Średni dopływ na te poziomy wynosi 2380968 m3/rok. W rejonie „Bielszowice” 29 % odbieranej wody na poziomach: 642 m, 840 m i 1000 m tj. 416727 m3/rok oraz 25,4 % odbieranej wody na poziomie 780 m, tj. 84106 m3/rok zrzucane są do potoku Bielszowickiego. Natomiast wody z poziomu 160 m są w całości zagospodarowywane. Średnia wielkość mineralizacji wód odbieranych na poziomach 642 m, 840 m,1000 m i 780 m wynosi około 40,889 kg/m3. Wody te charakteryzują się średnią zawartością siarczanów wynoszącą 1,696 kg/m3 oraz średnią zawartością chlorków wynoszącą 22,741 kg/m3.
Na podstawie danych dotyczących dopływu oraz mineralizacji wód odbieranych w rejonie „Bielszowice” na poszczególnych poziomach obliczono maksymalny możliwy zrzut soli, który wyniósł 20476013 kg/rok. W przeliczeniu na chlorki i siarczany otrzymano: zrzut SO42- równy 849552 kg/rok, natomiast zrzut Cl- równy 11389372 kg/rok..
W rejonie „Pawłów” woda zbierana jest na jednym poziomie: 520 m . Średni dopływ na ten poziom wynosi 1085364 m3/rok. W rejonie „Pawłów” zrzucane jest 25,4 % odbieranej wody czyli 275682 m3/rok do rzeki Czarniawki. Średnia wielkość mineralizacji wód odbieranych na tym poziomie wyniosła 3,300 kg/m3. Wody z tego poziomu charakteryzują się średnią zawartością siarczanów równą 1,357 kg/m3 oraz średnią zawartością chlorków wynoszącą 0,248 kg/m3.
Na podstawie danych dotyczących dopływu oraz mineralizacji wód odbieranych w rejonie „Pawłów” obliczono maksymalny możliwy zrzut soli, który wyniósł 909752 kg/rok. W przeliczeniu na chlorki i siarczany otrzymano: zrzut SO42- wynoszący 374101 kg/rok oraz zrzut Cl- wynoszący 68369 kg/ rok.
8. Stan wód powierzchniowych na terenie KWK „Bielszowice”
Kopalnia KWK „Bielszowice” odprowadza wody dołowe do dwóch odbiorników znajdujących się na powierzchni: z rejonu „Bielszowice” wody dołowe odprowadzane są do potoku Bielszowickiego, natomiast z rejonu „Pawłów” wody odprowadzane są do rzeki Czarniawki [12].
Potok Bielszowicki jest częścią zlewni rzeki Odry, a także prawobrzeżnym dopływem rzeki Kłodnicy i przepływa przez centralną część obszaru kopalni „Bielszowice” ze wschodu na zachód [zał. 1]. Potok ten ma długość 14 km i powierzchnię zlewni, która wynosi około 32 km2. Potok Bielszowicki w obszarze kopalni „Bielszowice” ma dwa dopływy: jeden lewobrzeżny, natomiast drugi prawobrzeżny. Potok ten jest odbiornikiem wód dołowych z kopalni KWK „Polska - Wirek” w km 11,9 i 12,6 oraz wód z oczyszczalni „Barbara”, a także ścieków komunalnych z miasta Ruda Śląska, które są odbierane przed punktem zrzutu KWK „Bielszowice”. Potok Bielszowicki na całej swej długości jest silnie zanieczyszczony związkami pochodzenia organicznego, ponieważ duży wpływ wywierany jest przez okresowo pojawiające się dopływy ścieków bytowych [12].
Tab.6.
Zestawienie jakości wód potoku Bielszowickiego z uwzględnieniem anionów Cl- i SO42- oraz pH w latach 2000 - 2003
Lata |
Cl- [mg/dm3] |
SO42- [mg/dm3] |
pH |
2000 |
383 |
924 |
7,36 |
2001 |
671 |
909 |
7,59 |
2002 |
469 |
716 |
7,51 |
2003 |
464 |
635 |
7,47 |
W tabeli 6 przedstawiono jakość wód potoku Bielszowickiego na podstawie danych uzyskanych w Wojewódzkim Inspektoracie Ochrony Środowiska (WIOŚ) [9]. Dane te pochodzą z punktu pomiarowego nr 049 [zał. nr 1]. W powyższej tabelce można zaobserwować, że największa zawartość jonów SO42- w wodach potoku [Author ID1: at Wed Apr 20 14:21:00 2005 ]Bielszowickiego wyniosła 924 mg/dm3 i odnotowano ją w 2000 roku, a następnie stopniowo malała, aż do roku 2003, w którym uzyskała najniższy poziom, tj. 635 mg/dm3. Odczyn wód w potoku Bielszowickim w latach 2000 - 2003 utrzymywał się na stałym poziomie (tab. 6). Wody potoku charakteryzują się zatem odczynem słabo zasadowym. Najmniejszą zawartość jonów Cl- w potoku Bielszowickim odnotowano w 2000 roku i wyniosła ona 383 mg/dm3, natomiast największą zawartość Cl- zaobserwowano w 2001 roku i wyniosła ona 671 mg/dm3. Od roku 2001 zawartość Cl- systematycznie malała.
Jakość wód potoku Bielszowickiego przedstawiono również na rysunku nr 4.
Rys.4. Zawartość chlorków i siarczanów w wodach potoku Bielszowickiego
w latach 2000 - 2003
Rzeka Czarniawka ma swe źródła w Rudzie Śląskiej i jest prawobrzeżnym dopływem rzeki Kłodnicy i wpada do niej w km 5 + 800. Rzeka Czarniawka ma długość 9 km i powierzchnię zlewni, która wynosi 15,5 km2. Rzeka Czarniawka w swym górnym biegu jest odbiornikiem ścieków komunalnych z miasta Ruda Śląska, natomiast w dalszym biegu rzeka ta przyjmuje ścieki komunalne oraz przemysłowe z miasta Zabrze.
Zrzut wód dołowych z rejonu „Pawłów” znajduje się w km 8 + 150, dlatego zanieczyszczenia przyjmowane są przez rzekę Czarniawkę na początku swego biegu [12].
Tab.7.
Zestawienie jakości wód rzeki Czarniawki z uwzględnieniem anionów Cl- i SO42- oraz
pH w latach 2000 - 2003
Lata |
Cl- [mg/dm3] |
SO42- [mg/dm3] |
pH |
2000 |
444 |
1218 |
8,02 |
2001 |
1609 |
997 |
7,87 |
2002 |
3100 |
751 |
7,86 |
2003 |
4007 |
793 |
7,9 |
W tabeli 7 przedstawiono charakterystykę jakości wód w rzece Czarniawce w latach 2000 - 2003. Dane te uzyskano z Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska (WIOŚ) [9] i dotyczą one punktu pomiarowego nr 051 [zał. 1].
W powyższej tabelce można zaobserwować, że największą zawartość jonów SO42- w wodach rzeki Czarniawki zanotowano w 2000 roku i wyniosła ona 1218 mg/dm3, następnie stopniowo malała, aby w roku 2002 uzyskać najniższy poziom, który wyniósł 751 mg/dm3. Woda w rzece Czarniawce charakteryzuje się odczynem słabo zasadowym, pH wody od roku 2000 do 2003 nieznacznie zmalało. Najmniejszą zawartość Cl- zanotowaną w wodach rzeki Czarniawki w 2000 roku, tj. 444 mg/dm3 w kolejnych latach zawartość Cl- stopniowo wzrastała, aby w roku 2003 uzyskać 4007 mg/dm3.
Zmienność zawartości chlorków i siarczanów w rzece Czarniawce w latach
2000 - 2003 przedstawiono również na rysunku nr 5.
Rys.5. Zawartość chlorków i siarczanów w wodach rzeki Czarniawki w latach 2000 - 2003
9. Obliczenia ładunku zrzutu soli do potoku Bielszowickiego oraz do rzeki Czarniawki
Przy obliczeniu ładunku soli zrzucanego przez KWK „Bielszowice” do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki wzięto pod uwagę sumaryczny dopływ wód do kopalni z uwzględnieniem bilansu wody dołowej (tab. 4), a także dane dotyczące jakości wód odbieranych w kopalni. Aby określić wpływ zrzucanych wód dołowych na jakość wód powierzchniowych w potoku Bielszowickim i rzece Czarniawce określono również ładunek soli jaki niosą te cieki. Obliczeń dokonano na podstawie znajomości średniorocznych przepływów w analizowanych ciekach oraz jakości tych wód (tab. 7 i 8). Z uwagi na brak aktualnych danych dotyczących przepływów średniorocznych w potoku Bielszowickim i rzece Czarniawce przyjęto do obliczeń wartości z lat wcześniejszych, przy założeniu, że warunki klimatyczne tj. głównie opady atmosferyczne w ostatnim wieloleciu nie uległy zmianie..
Przepływ średnioroczny w potoku Bielszowickim w latach 1990 wyniósł
Qśr = 121,8 m3/min, natomiast przepływ średnioroczny w rzece Czarniawce w latach 1980 wyniósł Qśr = 20,46 m3/min [7, 8]. Do celów obliczeniowych zakładamy, że dane te są aktualne w chwili obecnej.
Ilość zrzucanej wody kopalnianej do potoku Bielszowickiego przez KWK „Bielszowice” obliczono jako sumę dopływów na poszczególne poziomy odbieranych w rejonie eksploatacyjnym „Bielszowice” pomniejszoną według bilansu wód dołowych w tym rejonie.
Qzrzutu = Q642 * 29 % + Q840 * 29 % + Q1000 * 29 % + Q780 * 25,4 % = 0,954 m3/min
Natomiast ilość zrzucanej wody kopalnianej do rzeki Czarniawki obliczono jako sumę dopływów odbieranych w rejonie eksploatacyjnym „Pawłów” pomniejszoną według bilansu wód dołowych w tym rejonie.
Qzrzutu = Q520 * 25,4 % = 0,524 m3/min
Ładunki soli z podziałem na chlorki i siarczany zawarte w wodach zrzucanych do potoku Bielszowickiego oraz do rzeki Czarniawki obliczono w rozdz. 7.2 (tab. 5). Natomiast ładunki chlorków i siarczanów niesione przez wody potoku Bielszowickiego i rzekę Czraniawkę obliczono uwzględniając średnioroczne przepływy w wyżej wymienionych ciekach i zawartość Cl- i SO42- z ostatnich lat tj. z roku 2003 według poniższych wzorów:
Ładunek chlorków
Ładunek siarczanów
Ilości zrzucanych soli Cl- i SO42- do potoku Bielszowickiego oraz do rzeki Czarniawki porównano z ładunkami chlorków i siarczanów niesionych przez potok Bielszowicki i rzekę Czarniawkę. W ten sposób możliwa była ocena stopnia zanieczyszczenia wód potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki przez zrzucane wody kopalniane.
Tab.8.
Zestawienie ładunków chlorków i siarczanów niesionych przez wody potoku Bielszowickiego przed i za miejscem zrzutu wód dołowych.
|
Cl- [ kg/min ] |
SO42- [ kg/min ] |
% Cl- |
% SO42- |
Ładunek soli w punkcie pomiarowym 049 |
56,515 |
77,343 |
162 % |
102 % |
Ładunek soli zrzucany przez KWK „Bielszowice” |
21,669 |
1,616 |
62 % |
2 % |
Ładunki soli przed miejscem zrzutu wód dołowych * (km 5+915) |
34,846 |
75,727 |
100 % |
100 % |
* - ładunek soli niesiony przez potok przed miejscem zrzutu, obliczony jako
różnica ładunku w punkcie 049 i ładunku zrzucanego przez kopalnię
Analizując dane zawarte w tabeli 8 można zauważyć, iż zrzucając wody dołowe do potoku Bielszowickiego kopalnia pogarsza jakość wód potoku. Ilość zrzucanych chlorków stanowi 62 % ładunku Cl- niesionego przez wody potoku przed miejscem zrzutu, natomiast ilość zrzucanych siarczanów to zaledwie 2 % tego ładunku.
Zatem wody dołowe kopalni „Bielszowice” zrzucane do potoku Bielszowickiego wpływają głównie na podwyższenie zawartości chlorków, w mniejszym zaś stopniu na zawartość siarczanów .
Tab.9.
Zestawienie ładunków chlorków i siarczanów niesionych przez wody rzeki Czarniawki przed i za miejscem zrzutu wód dołowych.
|
Cl- [ kg/min ] |
SO42- [ kg/min ] |
% Cl- |
% SO42- |
Ładunek soli w punkcie pomiarowym 051 |
81,983 |
16,225 |
100,2 % |
104,6 % |
Ładunek soli zrzucany przez KWK „Bielszowice” |
0,130 |
0,712 |
0,2 % |
4,6 % |
Ładunki soli przed miejscem zrzutu wód dołowych * (km 8+150) |
81,853 |
15,513 |
100 % |
100 % |
* - ładunek soli niesiony przez rzekę przed miejscem zrzutu, obliczony jako różnica ładunku w punkcie 051 i ładunku zrzucanego przez kopalnię
Na podstawie danych zawartych w tabeli 9 można zauważyć, że wody zrzucane przez kopalnię „Bielszowice” do rzeki Czarniawki w niewielkim stopniu wpływają na jakość wód w tej rzece. Ilość zrzucanych chlorków stanowi 0,2 % ładunku Cl- niesionego przez wody rzeki Czarniawki, natomiast ilość zrzucanych siarczanów stanowi 4,6 % ładunku SO42-. Na podstawie powyższych obliczeń można zatem wnioskować, że wody zrzucane przez kopalnię „Bielszowice” do rzeki Czarniawki mają wpływ głównie na zawartość siarczanów (odwrotnie niż w potoku Bielszowickim).
10. Działania KWK „Bielszowice” mające na celu ograniczenie ilości
zrzucanych wód podziemnych do cieków powierzchniowych
Od kilku lat kopalnia „Bielszowice” prowadzi działalność mającą na celu ograniczenie zanieczyszczenia wód powierzchniowych zrzucanymi wodami podziemnymi. W roku 2004 wprowadzono kilka zmian odnośnie gospodarki wodnej kopalni, które w znaczący sposób przyczyniły się do zmniejszenia zrzucanych wód dołowych do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki [13].
Od roku 2004 w wyrobiskach podziemnych kopalni „Bielszowice” lokowane są pyły dymnicowe oraz osady poflotacyjne z wykorzystaniem słonych wód dołowych. Działanie to pozwala na częściowe wykorzystanie wód dołowych bez konieczności ich odpompowywania na powierzchnię i zrzucania do cieków powierzchniowych.
W większym stopniu niż dotychczas kopalnia „Bielszowice” wykorzystuje słone wody dołowe w sieci przeciwpożarowej i do zraszania urobku. Działania te także pozwalają na częściowe wykorzystanie wód podziemnych bez konieczności odpompowywania tych wód na powierzchnię i zrzucania do wód powierzchniowych.
Od 2004 roku KWK „Bielszowice” w jeszcze większym stopniu niż dotychczas, wykorzystuje słone wody dołowe w zakładzie przeróbki mechanicznej, a działania te pozwalają na większe wykorzystanie wód dołowych, a w efekcie ograniczenie ilości wód odprowadzanych na powierzchnię i zrzucanych do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki.
Innymi działaniami kopalni „Bielszowice” mającymi na celu ograniczenie zanieczyszczeń wód dołowych zrzucanych do cieków powierzchniowych jest selektywne ujmowanie i zagospodarowywanie wód pitnych, likwidacja ruchu „Poręba”, oraz likwidacja poziomu 320 m i zmniejszenie dopływu wód podziemnych z tego poziomu poprzez jego otamowanie.
Propozycje działań umożliwiających zmniejszenie ilości
zrzucanych ładunków soli do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki
Aby zmniejszyć wielkości zrzucanych ładunków soli do cieków powierzchniowych można zastosować metodę zrzutu soli do wód powierzchniowych w wielu punktach, a nie tylko w jednym punkcie, dzięki temu zrzucana ilość soli w danym punkcie będzie mniejsza i szybciej wody słone będą się mieszały z wodami cieków powierzchniowych. W celu ograniczenia zrzutu słonych wód do cieków powierzchniowych można również zastosować metody hydrotechniczne polegające na kumulowaniu słonych wód w zbiornikach i dozowaniu do wód powierzchniowych w ilości nie przekraczającej granicy zasolenia wody w danej klasie czystości. Można również zastosować przesyłanie słonych wód rurociągiem tak daleko żeby po wprowadzeniu do cieku powierzchniowego zasolenie wód powierzchniowych było dopuszczalne dla danej klasy czystości. Metoda ta polega na wykorzystaniu chłonności rzeki, która wynika z różnicy między wielkością przepływów średnio - niskich oraz średnio - rocznych [5].
Metody hydrotechniczne są metodami bardzo drogimi oraz przedsięwzięciem trudnym technicznie. Wymagają bowiem dużych nakładów finansowych związanych z lokalizacją rurociągów przesyłających wodę.
Ilość zrzucanych wód słonych do cieków powierzchniowych można również ograniczyć lub całkowicie zredukować poprzez wtłaczanie słonych wód kopalnianych do górotworu. Jest to jeden z najtańszych i najbezpieczniejszych dla środowiska sposobów unieszkodliwiania wód zasolonych. Górotwór, do którego woda ma być wtłaczana musi spełniać odpowiednie kryteria geologiczne, między innymi w górotworze musi występować warstwa lub seria utworów chłonnych charakteryzujących się dostatecznie dużą miąższością, przepuszczalnością oraz porowatością i znacznym rozprzestrzenieniem. Wyróżniamy dwa sposoby wtłaczania słonych wód kopalnianych do górotworu, tj.: wtłaczanie bezpowrotne oraz recyrkulacja. Wtłaczanie bezpowrotne polega na wtłaczaniu słonych wód do izolowanych poziomów wodonośnych znajdujących się poza zasięgiem drenującego oddziaływania wyrobisk górniczych, natomiast recyrkulacja polega na wtłaczaniu słonych wód pompowanych z kopalni do warstw wodonośnych drenowanych przez wyrobiska górnicze [5].
W przypadku, gdy wody dopływające do kopalni charakteryzują się wysoką mineralizacją, można stosować także metody utylizacji słonych wód kopalnianych, polegające na ich zatężaniu oraz odsalaniu z odzyskiem soli i innych związków chemicznych. Wody miernie zasolone mogą być zatężane do wód słonych za pomocą metod membranowych, natomiast wody słone, o mineralizacji ogólnej przekraczającej 70 g/dm3, nadają się do odsalania metodami termicznymi. Procesy membranowe są jedną z dynamicznie rozwijających się technik wykorzystywanych w technologiach chemicznych, ochronie środowiska oraz w odsalaniu wód. Do procesów membranowych należy odwrócona osmoza, która może być wykorzystana jako pierwszy etap bezodpadowej utylizacji wód kopalnianych. Zasolona woda z tego procesu nie może być zrzucona do odbiorników powierzchniowych. Niskie zużycie energii w tym procesie osiąga się, gdy odsala się wody o niskiej mineralizacji [4]. Kolejnym procesem membranowym jest proces nanofiltracji, w którym prowadzi się selektywny rozdział wieloskładnikowej słonej wody kopalnianej na dwa strumienie. W procesie tym uzyskuje się możliwość rozdziału jonów jednowartościowych od dwuwartościowych. Możliwość takiego rozdziału pozwala na dalsze zagęszczanie strumienia chlorkowego w niskoenergetycznym procesie membranowym, w miejsce wstępnego zatężania metodami termicznymi [4]. Inną metodą membranową jest destylacja membranowa. Jest to proces oparty na parowaniu przez porowatą hydrofobową membranę. Proces ten zachodzi przy niewielkich różnicach temperatur roztworów po obu stronach membrany, co umożliwia wykorzystanie ciepła o niskich parametrach. Destylacja membranowa pozwala zatężać roztwory do bardzo wysokiego stężenia. Nad wykorzystaniem tego procesu do zatężania solanek kopalnianych rozpoczęto dopiero prace badawcze w Głównym Instytucie Górnictwa [4, 5].
Metody zatężania i odsalania wód kopalnianych są jednak bardzo drogie, dlatego też są stosowane na niewielką skalę, a obecnie odchodzi się od tych metod na korzyść metod polegających na zatłaczaniu słonych wód do górotworu [5].
Wody zasolone można wykorzystać także dla poprawienia efektywności wydzielania części mineralnych z węgla w procesie jego płukania, do zraszania ładunków kruszyw i węgla jako środek przeciwko zamarzaniu, wody zasolone można wykorzystać również jako ciecz chłodzącą w procesach chłodzenia oraz do produkcji wodorotlenku sodu, a także w procesach elektrolizy [10].
12. Podsumowanie i wnioski
1. Kopalnia „Bielszowice” odwadnia wody dołowe w dwóch rejonach: w rejonie „Bielszowice” oraz w rejonie „Pawłów”. W rejonie „Bielszowice” odwadnianie prowadzi się na poziomach 160 m, 642 m, 840 m i 1000 m, a w rejonie „Pawłów” odwadnianie prowadzi się na poziomie 520 m i 780 m.
2. Z poziomu 160 m kopalnia „Bielszowice” uzyskuje wodę pitną, którą sprzedaje do zakładu „Carbo - Energia”, gdzie jest ona uzdatniana i odsprzedawana kopalni „Bielszowice”.
3. KWK „Bielszowice” odprowadza wody dołowe oraz ścieki do dwóch cieków powierzchniowych: z rejonu „Bielszowice” odprowadzane są wody dołowe trzema wylotami do potoku Bielszowickiego, a z rejonu „Pawłów” wody dołowe odprowadzane są jednym wylotem do rzeki Czarniawki.
4. Potok „Bielszowicki” jest również odbiornikiem wód dołowych z kopalni „Polska - Wirek”, z oczyszczalni „Barbara” oraz ścieków komunalnych z miasta Ruda - Śląska, które są odbierane przed punktem zrzutu KWK „Bielszowice”. Wody potoku Bielszowickiego są silnie zanieczyszczone pozaklasowe. Wody te charakteryzują się zawartością chlorków równą 0,464 kg/m3 i zawartością siarczanów równą 0,635 kg/m3 oraz odczynem słabo zasadowym.
5. Rzeka Czarniawka w górnym swoim biegu jest również odbiornikiem ścieków komunalnych z miasta Ruda - Śląska, a w dalszym swym biegu przyjmuje ścieki komunalne i przemysłowe z miasta Zabrze. Wody rzeki Czarniawki charakteryzują się znacznie podwyższoną zawartością chlorków (Cl- = 4,007 kg/m3) i zawartością siarczanów równą 0,793 kg/m3. Natomiast odczyn wód w rzece Czarniawce jest słabo zasadowy.
6. Wody dołowe kopalni „Bielszowice” zrzucane do potoku Bielszowickiego wpływają głównie na podwyższenie zawartości chlorków (o 62 %) w mniejszym zaś stopniu na zawartość siarczanów (o 2 %).
7. Kopalnia”Bielszowice” zrzuca wody dołowe do potoku Bielszowickiego w punkcie 049 w ilości 0,954 m3/min. Wody te charakteryzują się średnią mineralizacją wynoszącą 40, 889 kg/m3, w tym zawartość Cl- wynosi 22,741 kg/m3, a zawartość SO42- wynosi 1,696 kg/m3. Sumaryczny zrzut soli do potoku Bielszowickiego wynosi 20476013 kg/rok (Cl- = 11389372 kg/rok, SO42- = 849552 kg/rok).
8. Kopalnia „Bielszowice” zrzuca wody dołowe również do rzeki Czarniawki w punkcie 051 w ilości 0,524 m3/min. Wody te charakteryzują się mineralizacją wynoszącą 3,300 kg/m3, w tym zawartość Cl- wynosi 0,248 kg/m3, a zawartość SO42- wynosi 1,357 kg/m3. Sumaryczny zrzut soli do rzeki Czarniawki wynosi 909752 kg/rok (Cl- = 68369 kg/rok, SO42- = 374101 kg/rok).
9. Wody zrzucane przez kopalnię „Bielszowice” do rzeki Czarniawki w niewielkim stopniu wpływają na jakość wód w tej rzece. Zatem wody zrzucane przez kopalnię „Bielszowice” do rzeki Czarniawki mają wpływ głównie na zawartość siarczanów ( 4,6 %), odwrotnie niż w potoku Bielszowickim.
10. W 2004 roku KWK „Bielszowice” wprowadza zmiany w gospodarce wodnej kopalni, aby zmniejszyć zrzut słonych wód dołowych do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki, tj.: lokowanie pyłów dymnicowych w wyrobiskach podziemnych, wykorzystanie słonych wód dołowych w sieci przeciwpożarowej oraz w zakładzie przeróbki mechanicznej.
11. Kopalnia „Bielszowice” może ograniczyć zrzut słonych wód do cieków powierzchniowych poprzez zastosowanie technologii odsalania (metody utylizacyjne), a także wykorzystanie metod hydrogeologicznych, polegających na wtłaczaniu słonych wód dołowych z powrotem do górotworu, przy zastosowaniu metody recyrkulacji oraz metody głębokiego zatłaczania słonych wód.
Spis literatury
1.Gabzdyl W., 1999 r., „Geologia złóż”, wyd. 2, wydaw. Politechniki Śląskiej, Gliwice
2. Klimaszewski M.,2002 r., „Geomorfologia”, wyd. 3 wydaw. PAN, Warszawa
3. Kondracki J., 1994 r., „Geografia fizyczna Polski”, wyd. 4 wydaw. PAN, Warszawa
4. Magdziorz A. 1995 r., „Utylizacja zasolonych wód kopalnianych”, Przegląd
Górniczy, nr 4, str. 43 - 45
5. Rogoż M., 2004 r., „Hydrogeologia kopalniana z podstawami hydrogeologii
ogólnej”, wyd.1, wydaw. GIG, Katowice
6. Sztelak J., 1987 r., „Hydrogeologia Górnicza i sposoby zwalczania zagrożeń
wodnych w kopalniach podziemnych”, Skrypty uczelniane nr 1343, Gliwice
7. Hydroprojekt, 1974 r., „Regulacja rzeki Czarniawka”, RZGW Gliwice
8. Hydroprojekt, 1990 r., „Regulacja potoku Bielszowickiego”, RZGW Gliwice
9. Monitoring Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska, 2000 r., „Ocena
statystyczna w punkcie”, WIOŚ Katowice
10. Chaber M., Krogulski K., 1998 r., „Problematyka wód słonych w górnictwie węgla
kamiennego w ochronie środowiska część 4”, Wiadomości Górnicze, nr 7 - 8, str.
325 - 332
11. Kopalnia Węgla Kamiennego „Bielszowice”, 2000 r., „Dokumentacja
Hydrogeologiczna ustalająca zasoby eksploatacyjne wód podziemnych ujmowanych
przez wyrobiska górnicze KWK Bielszowice”
12. Kopalnia Węgla Kamiennego „Bielszowice”, 2003 r., „Operat Wodnoprawny na
wprowadzenie ścieków i wód dołowych do cieków powierzchniowych z KWK
„Bielszowice” w Rudzie Śląskiej”
13. Kopalnia Węgla Kamiennego „Bielszowice”, 2004 r., „Coroczne sprawozdanie do
Urzędu Wojewódzkiego”
Spis załączników
Zał. 1. Mapa powierzchni Kopalni Węgla Kamiennego „Bielszowice”, skala
1: 10 000, dział Ochrony Środowiska z uzupełnieniami Autorki
Zał.2. Mapa strukturalna obszaru górniczego KWK „Bielszowice”, skala
1: 25 000
Zał.3. Schemat głównego odwadniania w kopalni „Bielszowice”, według
działu Ochrony Środowiska uzupełniony przez Autorkę
Spis tabel
Tab. 1. Tabela stratygraficzna profilu karbonu produktywnego udokumentowanego w
kopalni „Bielszowice” według Gabzdyla W., 1999 r. ....................................... .8
Tab. 2. Zestawienie jakości wód dołowych dla rejonów: „Bielszowice” i „Pawłów”
w latach 1992 -2002...........................................................................................13
Tab. 3. Zawartość jonów głównych w wodach podziemnych w rejonie „Bielszowice”
oraz w rejonie „Pawłów” ....................................................................................14
Tab. 4. Bilans wody dołowej w rejonie „Bielszowice” i w rejonie „Pawłów”...............22
Tab. 5. Zestawienie zawartości chlorków i siarczanów w wodach dołowych
zrzucanych do potoku Bielszowickiego i rzeki Czarniawki dla 365 dni........... 32
Tab. 6. Zestawienie jakości wód potoku Bielszowickiego z uwzględnieniem anionów
Cl- i SO42- oraz pH w latach 2000 - 2003.......................................................... 35
Tab. 7. Zestawienie jakości wód rzeki Czarniawki z uwzględnieniem anionów Cl-
i SO42- oraz pH w latach 2000 -2003..................................................................37
Tab. 8. Zestawienie ładunków chlorków i siarczanów niesionych przez wody potoku
Bielszowickiego przed i za miejscem zrzutu wód dołowych.............................40
Tab. 9. Zestawienie ładunków chlorków i siarczanów niesionych przez wody rzeki
Czarniawki przed i za miejscem zrzutu wód dołowych......................................41
Spis rysunków
Rys. 1. Dopływ oraz wykorzystanie wody pitnej na poziomie 160 m w latach
1994 -2003..........................................................................................................26
Rys. 2. Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Bielszowice” w latach
1994 - 2003........................................................................................................28
Rys. 3. Wielkość zrzutów naturalnych dla rejonu „Pawłów” w latach
1994 - 2003........................................................................................................29
Rys. 4. Zawartość chlorków i siarczanów w wodach potoku Bielszowickiego w
latach 2000 - 2003..............................................................................................36
Rys. 5. Zawartość chlorków i siarczanów w wodach rzeki Czarniawki w latach
2000 - 2003.........................................................................................................38
51
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
7e 24aca+dyplomowa+inzynierska+22 04 2005r V5ZTFYKSUHO4BOGOY7LCXLTYI7PRBK56MRYC23I
inżynierska praca dyplomowa wzorzec
Praca Magisterska-rachunkowość(1), PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Praca Licencjacka - Karty płatnicze w ofercie banku pko bp, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA
praca dyplomowa ?zpieczeĺstwo?nych w sieciowych systemach komputerowych [inzynierska] 5AVN62WTY3RD
Pytania na egzamin inżynierski, Semestr 7, Seminarium i praca dyplomowa
praca licencjacka(9)Bankowość Internetowa jako nowa forma usługi bankowej, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIE
Praca licencjacka- faszyzm(1), PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Praca Fundusze Strukturalne, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Praca Dyplomowa-KOBIETY W PROZIE OLGI TOKARCZUK, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !
Praca Socjalna Dyplomowa, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Lęk - praca dyplomowa, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Komunikacja niewerbalna - SPRAWOZDAWCZOŚĆ I ANALIZA FINANSOWA, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOM
PROCES DOBORU PRACOWNIKÓW NA WYBRANE STANOWISKA, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !
Praca dyplomowa - Medycyna - Kręgosłup(3), PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Praca MEDYCYNA NIEKONWENCJONALNA, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!!!!
Praca magisterska-REKLAMA W PRZEDSIĘBIORSTWIE, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!! PRACE !!!
Praca Magisterska Socjologia MEDYCYNA NIEKONWENCJONALNA, PRACA MAGISTERSKA INŻYNIERSKA DYPLOMOWA !!!
więcej podobnych podstron