Andrzej Szapiel Gdańsk, 04.03.2013

Grupa 1 , sem. I mgr

Fundamenty Specjalne

Tytuł referatu:

„Wykorzystanie odpadów górnictwa węgla kamiennego w geotechnice”

1. Problem geotechniczny

Polskie zasoby węgla kamiennego należą do największych na świecie. Węgiel zaspokaja 65% zapotrzebowania energetycznego Polski. Przez wiele lat nasz kraj był jednym z największych producentów węgla na świecie (160 mln ton rocznie). Produktem ubocznym tego procesu jest skała płonna, która z punktu widzenia górnictwa jest bezużytecznym odpadem. Składowano go w postaci zwałów płaskich lub stożkowych, np. hałda „Szarlota” w Rydułtowach ma objętość 13,3 mln m³. Z czasem stwierdzono, iż odpady te mogą być z powodzeniem wykorzystywane na powierzchni w budownictwie inżynieryjnym.

1. Opis zjawiska, możliwości wykorzystania

Nieodłącznym produktem ubocznym produkcji węgla kamiennego jest skała płonna. Wyprodukowaniu jednej tony węgla towarzyszy powstanie 0,4 tony odpadów, a niekiedy stosunek węgla do odpadów wynosi nawet 1:1. Tak więc góry odpadów górniczych rosły i ocenia się, że w roku 2003 ilość nagromadzonych odpadków wynosiła 546424 mln Mg. Wraz z upływem czasu stwierdzono, że to co dla górnika stanowi bezużyteczny produkt uboczny, jest w rzeczywistości specyficznym grubookruchowym gruntem antropogenicznym. Wyjątkowość tego materiału polega na tym, że posiada on cechy charakterystyczne dla gruntów zarówno drobnoziarnistych, jak i grubookruchowych. Zgodnie z prawidłowością z mechaniki gruntów można zaobserwować wzrost wytrzymałości i sztywności gruntu, gdy wzrastają wymiary tworzących go ziaren. Okruchy skały płonnej mają dyskowaty kształt. W trakcie zagęszczania, krawędzie się obłamują, i następuje korzystne „doziarnienie” układanego materiału. Do określenia nośności i sztywności skały płonnej powinno się ją próbnie obciążyć z zastosowaniem dużej płyty (A>1m² ). Na razie przeprowadzono jednak niewiele takich badań.

Charakterystyczną cechą górniczej skały płonnej, szczególnie zagęszczonej, jest znaczna spójność i niewielka przepuszczalność. Jest ona idealna do budowania zbiorników wodnych, czy obwałowań rzek (jednak przy budowie zbiorników wodny pitnej należy upewnić się, czy nie nastąpi zasolenie wody). Przy budowie nasypów można formować dość strome skarpy, szczególnie jeśli są one wznoszone z przepalonej skały płonnej. Jedynym ograniczeniem w stosowaniu produktów ubocznych górnistwa węgla kamiennego jest ich wysadzinowość. Skała płonna idealnie nadaje się na dolne warstwy podbudów dróg, do powierzchniowego wzmacniania gruntów słabych, na poduszki fundamentowe, wały przeciwpowodziowe.

1. Wnioski

Problem odpadków z produkcji węgla kamiennego może być zmniejszony lub nawet zażegnany, jeżeli nauczymy się wykorzystywać skałę płonną do budowy dróg, skarp nasypów, obwałowań rzek czy budowania zbiorników wodnych. Myślę, że w przyszłości ten produkt uboczny znajdzie jeszcze więcej zastosowań i jego zużycie drastycznie wzrośnie. Jest to bardzo dobry materiał, i jako, że jest zbędny w górnictwie, można go tanio pozyskać i bardzo efektywnie wykorzystać.

Bibliografia:

• Dr hab. Inż. Jacek Pieczyrak, prof. Politechniki Śląskiej „INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA”, nr 1/2011