Oddziaływanie kopalni węgla kamiennego na środowisko naturalne

Oddziaływanie kopalni węgla kamiennego na środowisko naturalne.

Kopalnia- zakład górniczy stanowiący wyodrębniony technicznie i organizacyjnie zespół środków zajmujący się wydobywaniem z ziemi (ze złoża) kopalin użytecznych.

Kopalnia głębinowa- rodzaj kopalni, w której w przeciwieństwie do kopalni odkrywkowej- wszelkie prace wydobywcze mają miejsce pod powierzchnią, a proces wydobywczy odbywa się poprzez drążenie i wybieranie kolejnych pokładów (warstw złóż) i skał.

Kopalnia węgla kamiennego należy do takiego rodzaju kopalni.

Począwszy od rewolucji przemysłowej w Europie głównym źródłem energii dla przemysłu i energetyki był węgiel kamienny. W związku z tym zatruwanie środowiska naturalnego przez człowieka ma sięgającą kilka wieków tradycję. Działania człowieka oczywiście kompleksowo wpływają na zdrowie wszystkich organizmów żywych ( z człowiekiem włącznie) jednakże większy wpływ jego działań można odczuć patrząc na przyrodę.

Złożoność procesów i zjawisk zachodzących w trakcie lub na skutek prowadzenia działalności górniczej oraz wielokierunkowość przeobrażeń środowiska z nich wynikających, w znacznym stopniu utrudnia skonstruowanie jednolitej, opartej na określonym kryterium, klasyfikacji problemów ochrony terenów górniczych.

Dominującymi rodzajami negatywnych skutków w środowisku są:

Przekształcenia geomechaniczne

są to zmiany struktury górotworu oraz ukształtowania powierzchni terenu, głównie na skutek ruchów skał, związanych z urabianiem skał, składowaniem urobku i odpadów.

Urabianie skał polega na odspajaniu kawałków skały od calizny i ich rozdrabnianiu bez zmiany stanu skupienia, albo na zmianie stanu skupienia skały w stan ciekły lub gazowy. W zależności od zastosowanego sposobu, skały urabia się mechanicznie albo wykorzystuje się technikę strzelniczą, ługowanie, wytapianie, zgazowanie itp. W każdym przypadku, po usunięciu urobku, powstaje wyrobisko podziemne lub odkrywkowe.

Zastosowana metoda eksploatacji złoża oraz sposób urabiania skał determinują skutek wykonywanych działań, przejawiających się w postaci przemieszczeń skał górotworu. Zawał lub osiadanie skał stropowych wyrobiska podziemnego a także wstrząsy górnicze wywołują deformacje górotworu i powierzchni terenu dzieli się na ciągłe (posiadające formę niecki obniżeniowej) oraz nieciągłe (w postaci szczelin, progów, lejów i zapadlisk). Deformacje utworów skalnych prowadzą do zmian struktury górotworu i ukształtowania (morfologii) powierzchni terenu.

Przekształcenia hydrogeologiczne deformacje suffozyjne – powstają w wyniku wynoszenia przez wodę drobnych części ilastych, pylastych, piaszczystych, a nawet całej masy gruntów sypkich. Deformacje kominowe – powstają z następujących powodów: zaistnienia szczeliny pomiędzy poziomami wodonośnymi, rozmywania i obrywania się poszczególnych warstw wodonośnych lub transportu materiału skalnego do wyrobiska podziemnego.

Przekształcenia hydrogeologiczne

Polegają na zmianach położenia i dynamiki wód podziemnych oraz ich zanieczyszczeniu związkami szkodliwymi, będących skutkiem odwadniania kopalń (niezbędnego przed rozpoczęciem i w trakcie eksploatacji złoża), eksploatacji górniczej a także deformacji górotworu.

Odwadnianie kopalni przed i w trakcie eksploatacji złoża jest konieczne ze względu na niepożądane, naturalne i sztuczne dopływy wody do wyrobisk górniczych. Dopływy naturalne są wynikiem przesiąkania opadów atmosferycznych do wnętrza górotworu. Dopływy sztuczne to przede wszystkim woda transportująca wody grzewcze wprowadzane do górotworu przy prowadzeniu eksploatacji. Szczerpywanie wody z nadkładu i z poziomu złoża oraz odprowadzanie wód z dopływów sztucznych powoduje skutki, które można podzielić na cztery grupy:

Deformacje górotworu powodują zmiany jego struktury, wskutek czego może następować przerywanie ciągłości warstw nieprzepuszczalnych (izolujących) i przemieszczanie się wód o wyrobisk górniczych. Szczególne znaczenie mają przekształcenia hydrogeologiczne w wodach podziemnych nie przykrytych warstwami nieprzepuszczalnymi, czyli w wodach przypowierzchniowych glebowych i gruntowych. Stan i właściwości tych wód decydują bowiem o warunkach wegetacji roślin oraz o właściwościach podłoża budowlanego. Przekształcenia wód glebowych i gruntowych polegają na zmianach poziomu ich zwierciadła na skutek deformacji górotworu i powierzchni terenu oraz na zanieczyszczeniu związkami szkodliwymi.

Przekształcenia hydrologiczne

Są to zmiany położenia i przepływu wód powierzchniowych na skutek przekształceń geomechanicznych powierzchni terenu, a także zanieczyszczenia tych wód związkami szkodliwymi w wyniku zrzutów wód dołowych i ścieków pochodzących z przeróbki kopalin oraz spływy wód zanieczyszczonych ze składowiska urobku.

Deformacje powierzchni terenu występują w wyniku podziemnej eksploatacji górniczej. W efekcie występują zakłócenia w przepływie wód powierzchniowych oraz lokalne zmiany spadków cieków i granic zlewni, prowadzące do powstawania zawodnień rozlewiskowych i napływowych oraz do zmiany układu sieci hydrograficznej danego rejonu. W przypadku, gdy pod ciekiem lub zbiornikiem wodnym powstanie deformacja nieciągła (np. szczelina), może dojść do przerwania ciągłości warstwy izolującej dno i ucieczki wody do wnętrza górotworu. Niekorzystne zmiany chemizmu i stopnia mineralizacji wód powierzchniowych spowodowane są zrzutami wód dołowych pochodzących z odwadniana kopalń, przeróbki kopalin, składowisk urobku, odpadów i materiałów technologicznych oraz na skutek opadu pyłów zawartych w przekształconym powietrzu atmosferycznym.

Powstające w wyniku procesów przeróbczych odpady stałe umieszczane są na składowiskach, odpady półpłynne odprowadzane są do stawów osadowych, a odpady ciekłe (ścieki) zrzucane są do wód powierzchniowych. Powoduje to zanieczyszczenie wód powierzchniowych na skutek opadu pyłów wywiewanych do powietrza atmosferycznego ze składowisk odpadów stałych, infiltracji w podłoże wysokomineralizowanych wód nadosadowych ze zbiorników opadów półpłynnych oraz poprzez bezpośrednie wprowadzanie odpadów płynnych do cieków powierzchniowych. Podsumowując te przekształcenia pojawiają się na skutek wydobycia węgla – wtedy znacznie obniża się poziom wód gruntowych, powstają tzw. leje depresyjne. Skutkiem samego wydobycia są zapadliska kopalniane, osiadanie gruntu i związane z tym pękanie ścian budynków, niszczenie linii kolejowych i skażenie rzek zrzutami wód kopalnianych.

Przekształcenia powietrza

Sprowadzają się do jego zanieczyszczenia pyłami i gazami, powstającymi w trakcie urabiania skał, przewietrzania kopalń, odwadniania kopalń, transportu i składowania urobku, odpadów i materiałów technologicznych. Efektami powyższych działań są hałas i promieniowanie jonizujące. Przekształcenia powietrza w postaci zanieczyszczeń są efektem poszczególnych operacji podejmowanych w ramach działalności górniczej, a także procesów naturalnych wyzwalających się w trakcie lub na skutek tych działań.

Urabianie skał podczas tego procesu powietrze zanieczyszczane jest gazami i pyłami oraz źródłem hałasu, powstającego podczas pracy urządzeń mechanicznych.

Przewietrzanie kopalń powoduje emisję do atmosfery znacznie zanieczyszczonego powietrza kopalnianego, jak również hałasu spowodowanego głównie pracą wentylatorów, kompresorów i dyfuzorów.

Przeróbka kopalin oddziałuje negatywnie poprzez emisję pyłów, gazów i hałasu. Technologie stosowane w przeróbce kopalin najczęściej powodują zanieczyszczenia powietrza następującymi gazami:

W wyniku procesów przeróbczych powstają również, oprócz ścieków, odpady stałe (skała płonna - nieużyteczna gospodarczo skała eksploatowana ze złoża wraz z kopaliną) i półpłynne. W czasie transportu, przeładunku urobku, odpadów i materiałów technologicznych do powietrza mogą przedostawać się pyły, które opadając na glebę, rośliny i wody powierzchniowe powodują ich zanieczyszczenie. Procesy naturalne będące powodem zanieczyszczeń to głównie wydzielanie się gazów ze skał, wybuchy metanu, promieniowanie jonizujące. Na skutek powyższych oddziaływań powietrze może zostać zanieczyszczone pyłami i gazami w stopniu przekraczającym dopuszczalne stężenia.

UWAGA!

Spalaniu węgla towarzyszy emisja pyłów i szkodliwych gazów. W przypadku braku urządzeń oczyszczających spalanie 1mln ton węgla kamiennego średniej jakości powoduje emisję ok.20 000 ton pyłów, 35 000 ton tlenku siarki, a także 2mln.ton tlenku węgla, którego nie potrafimy się pozbyć.

Największym zagrożeniem środowiska jest emisja dwutlenku siarki i tlenków azotów. Węgiel zawiera od 0,2 do 0,7% siarki. Spalając się tworzy jej tlenki, które łącząc z wodą zawartą w atmosferze zmieniają się w kwas siarkowy, powodując kwaśne deszcze, które niszczą życie w akwenach, dewastują olbrzymie obszary lasów i powodują korozję konstrukcji metalowych. POLSKA zajmuje czołowe miejsce w Europie pod względem wielkości emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Drugi produkt spalania – dwutlenek węgla – przedostaje się do atmosfery i powoduje ocieplenie klimatu. Zwiększona jego ilość w atmosferze zatrzymuje promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni Ziemi i w ten sposób przyczynia się do wzrostu jej temperatury. Wzrost koncentracji CO2 w atmosferze na przestrzeni ostatnich 140 lat wyniósł ok.14%, ale największa dynamika tego rozwoju przypada na ostatnie 50 lat. Stąd można wnioskować, że działalność przemysłowa człowieka, która w tym właśnie okresie była szczególnie intensywna, nie pozostaje bez wpływu na zjawisko „efektu cieplarnianego”. Dwutlenek węgla w atmosferze pochodzi właśnie m.in. z działalności człowieka polegającej na spalaniu paliw kopalnianych. Okazuje się bowiem, że największym emitentem tego gazu jest energetyka bazująca na węglu kamiennym (36%). Warto także uzmysłowić sobie, że przeciętny samochód zużywający 7,8 litra benzyny na 100km i przejeżdżający w ciągu roku 16tys.km jest źródłem emisji prawie 3 ton CO2 . Z kolei samolot odrzutowy Boeing 737 przelatując (tylko raz) nad Atlantykiem emituje do atmosfery ok.70ton dwutlenku węgle. Jest to ogromny problem, gdyż od momentu rewolucji przemysłowej średnia temperatura Ziemi wzrosła o 0,6 stopni Celsjusza. Do roku 2100 przewidywany jest jej wzrost o dalsze 1,5-4,5 stopni Celsjusza.

Przekształcenia gleby i szaty roślinnej

Przekształcenia gleby polegają na zmianie ich składu mechanicznego i chemicznego oraz zmianie stosunków wodnych w glebie. Przekształcenia szaty roślinnej są konsekwencją przekształceń gleb, przekształceń powietrza i polegają na degradacji a nawet zaniku roślinności na danym obszarze.

Przechodząc do omawiania:

Przekształcenia gleby i związane z nimi bezpośrednio przekształcenia szaty roślinnej są wywołane przez przekształcenia geomechaniczne powierzchni terenu, przekształcenia wód glebowych oraz opad zanieczyszczeń zawartych w przekształconym powietrzu atmosferycznym.

Przekształcenia pokrywy glebowej można podzielić na trzy grupy:

Wszystkie wyszczególnione rodzaje przekształceń glebowych mają wpływ na stan szaty roślinnej danego obszaru, która w skrajnym przypadku może ulec całkowitemu zniszczeniu. W wyniku tego następuje erozja gleby i tworzą się obszary bezglebowe, będące nieużytkami antropogenicznymi.

Co więcej wydobycie surowców powoduje powstawanie hałd, które zajmują duże obszary nie nadające się do życia zarówno dla flory jak i fauny. W okolicy kopalni całkowicie niszczone jest środowisko naturalne, głównie przez zasypywanie obszarów leśnych i nieużytków na rzecz składowisk odpadów, czy też zniszczenie życia biologicznego na terenie wyrobisk kopalni.

W każdej kopalni zatrudnieni są ludzie specjalizujący się ochroną środowiska zarówno na terenie kopalni jak i poza jej terenami. Ich zadaniem jest analiza ryzyka w zarządzaniu środowiskiem. Jest to proces porównywania oszacowanej wielkości ryzyka z np. dopuszczalną wartością strat lub kosztów przedsiębiorstwa ponoszonych z tytułu zagrożenia środowiska czynnikami górniczymi. Przedsiębiorstwo musi podjąć decyzję, czy wyznaczona wielkość ryzyka jest akceptowalna. W przypadku, gdy przedsiębiorstwo nie może zaakceptować wielkości ryzyka, należy zaplanować działania zmierzające do jego eliminacji lub ograniczenia. Należy podjąć działania dla eliminacji zagrożenia lub zmniejszenia prawdopodobieństwa jego wystąpienia zagrożenia. Jeżeli przedsiębiorstwo decyduje się na akceptowanie wielkości ryzyka wówczas niezbędne jest okresowe monitorowanie jego wielkości (okresowy audyt).

Kopalnie węgla kamiennego powodują najwięcej szkód ze wszystkich rodzajów kopalni. Co roku wydają największe koszty na naprawy i usuwanie szkód, jednakże nie każdy negatywny skute można naprawić. Dotychczasowa długoletnia działalność górnicza w województwie śląskim spowodowała istotne zmiany w wysokościowym ukształtowaniu zlewni cieków powierzchniowych. Zmiany konfiguracji terenu w szeregu przypadków są powodem braku możliwości grawitacyjnego odprowadzania wód z terenów objętych wpływami eksploatacji górniczej.

2002r przeprowadzenie następujących przedsięwzięć na samej rzece Kłodnica:

- wykonanie wałów na Kłodnicy

- odbudowa lewego brzegu rzeki Kłodnicy

- likwidacja zalewiska w lewym brzegu Kłodnicy

- rekultywacja lewego zawala rzeki Kłodnicy

POZYTYWNY WPŁYW!

W czasie wypełnienia pustek podziemnych odpadami z miejsc lokowania odsączają się wody. W ich składzie znajdują się jony siarczkowe. Mogą one wytrącić z wód dopływających do kopalń jony baru i radu. Tak więc siarczany uwalniane z odpadów można wykorzystać do oczyszczania wód kopalnianych ze szkodliwych składników. Poprzez lokowanie odpadów drobnoziarnistych w pustkach podziemnych uzyskano wyjątkowe korzyści. Optymalne stosowanie tej technologii doprowadziło do unikalnego w skali światowej pożytecznego dla środowiska wodnego wykorzystania odpadów przemysłu energetycznego i górniczego.

Jak wiadomo praca w kopalni oddziałuje negatywnie nie tylko dla środowiska, ale także dla człowieka. – schemat

Kompleksowe wykorzystanie wyników badań prowadzonych na terenach kopalni może prowadzić do skutecznej ochrony środowiska przed negatywnymi wpływami działalności górniczej, jednakże do tego czasu przyroda może całkowicie wyginąć.

Bibliografia:

  1. http://www.forumowisko.pl/topic/106505-zagrozenia-srodowiska-zwiazane-z-cyklem-zycia-wegla-kamienne/

  2. http://pl.wikipedia.org/wiki/Węgiel_kamienny

  3. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego „WUG” nr 9/2003 ISSN 1505-0440

  4. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego „WUG” nr 5/2001 ISSN 1230-3631

  5. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego „WUG” nr 5/2004 ISSN 1505-0440

  6. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego „WUG” nr 10/2002 ISSN 1230-3631

  7. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego „WUG” nr 3/2002 ISSN 1230-3631


Wyszukiwarka