Tadeusz RATAJCZAK*, Elżbieta HYCNAR*, Waldemar M

WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
Materiały Warsztatów str. 71–74
Tadeusz RATAJCZAK*, Elżbieta HYCNAR*,
Waldemar M. JOŃCZYK**, Anna SKÓRZAK**
* Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH
** BOT KWB Bełchatów S.A.
Złoża antropogeniczne kopalin towarzyszących
a zagrożenia środowiska w górnictwie węgla brunatnego
na przykładzie BOT KWB Bełchatów S.A.
Streszczenie
W artykule dokonano próby zasygnalizowania pomijanego dotąd problemu obecności i oddziaływania na środowisko złóż antropogenicznych gromadzących urobek kopalin towarzyszących w górnictwie węgla brunatnego. Dotyczy to:
– bezpośredniego oddziaływania złóż antropogenicznych na środowisko kopalni;
– wykorzystania kopalin towarzyszących w ochronie środowiska.
Problem ten przedstawiono na przykładzie BOT KWB Bełchatów S.A.
1. Wstęp
W szeroko rozumianej problematyce funkcjonowania górnictwa węgla brunatnego z uwagi
na odkrywkowy charakter eksploatacji szczególna rola przypada skałom nadkładu. W niektórych sytuacjach spełniają one wymagania i noszą miano kopalin towarzyszących. Ze względu na zapobieżenie bezpowrotnej ich stracie, są one gromadzone w formie sztucznie tworzonych, selektywnych surowcowo złóż antropogenicznych (wtórnych). Z kolei, istnienie tych
ostatnich, to nie tylko związane z tym problemy eksploatacyjne (selektywne zdejmowanie
nadkładu) i surowcowe (wykorzystanie na użytek różnych technologii). Przy rozpatrywaniu
i analizowaniu różnorodnych aspektów funkcjonowania złóż wtórnych jak dotąd pomijane były wynikające z ich obecności problemy ewentualnych zagrożeń w kontekście działalności
kopalni.
2. Złoża antropogeniczne BOT KWB Bełchatów S.A.
Od pewnego czasu górnictwo odkrywkowe, w tym także węgla brunatnego, poszukuje
sposobu rozwiązania problemu kopalin towarzyszących. Pod ich pojęciem rozumie się takie
nagromadzenia, które występują w sąsiedztwie złoża kopaliny głównej i które mogą być
równolegle z nią wydobywane. Ich samodzielna eksploatacja byłaby nieopłacalna. Wynika
to m.in. z trudności istniejących przy ich natychmiastowym wykorzystaniu czy też przesłanek ekonomicznych (Nieć 1994; Prawo geologiczne i górnicze 1994). Mechanizmem czy
71
T. RATAJCZAK, E. HYCNAR, W. JOŃCZYK, A. SKÓRZAK – Złoża antropogeniczne kopalin …
zabiegiem eksploatacyjnym służącym rozwiązywaniu tych zagadnień stała się ich selektywna
eksploatacja i gromadzenie na oddzielnych składowiskach, zwanych złożami antropogenicznymi lub złożami wtórnymi. Terminy te znalazły sobie „prawo obywatelstwa” w szeroko
rozumianej gospodarce surowcami mineralnymi. Pierwszą bodajże próbę ich zdefiniowania
podjęli A. Bolewski i in. (1990). Szerzej zagadnienia i problemy wynikające z tej problematyki
omówił M. Nieć (1999). Według autorów są to
(…) nagromadzenia kopaliny użytecznej wytworzone przez człowieka w rezultacie zbierania odpadów kopalnianych, przeróbczych, technologicznych i innych w czasie, gdy nieznany był sposób ich wykorzystania. Uznanie takiego
złoża za antropogeniczne następuje z chwilą przystąpienia do jego wybierania
(…)
W obowiązujących przepisach prawnych dotyczących prowadzenia działalności geologiczno-górniczej, a także ochrony środowiska, nie ma jednoznacznych zapisów na temat tych
złóż. W praktyce taki sposób pozyskiwania kopalin był jednak znany od dawna. Dotyczy to
zwłaszcza górnictwa węgla brunatnego.
W celu zapobieżenia przed bezpowrotną stratą, a także dla racjonalnej gospodarki
kopalinami towarzyszącymi, BOT KWB Bełchatów S.A. utworzyła trzy złoża wtórne (Analiza
gospodarki złożem… 2006). W polu Bełchatów istnieją dwa składowiska kopalin towarzyszących – północne i wschodnie. Składowisko północne uruchomiono w 1992 roku w celu
zapewnienia funkcjonowania Zakładu Produkcji Kruszyw i Zakładu Przeróbki Kredy oraz do
sprzedaży bezpośredniej. Obecnie zgromadzone jest w nim ponad 310 tys. m 3 kredy jeziornej,
około 140 tys. m3 piasków, 120 tys. m3 kopalin ilastych i 17,4 m3 bruków krzemiennych. Składowisko wschodnie uruchomiono w 1995 roku w celu zabezpieczenia przed utratą zasobów
kredy jeziornej. Zlokalizowane jest na wierzchowinie zwałowiska wewnętrznego. Do 1999
roku zeskładowano na nim 2,1 mln m3 urobku. W polu Szczerców w styczniu 2006 roku uruchomiono składowisko wschodnie zwałowiska zewnętrznego. Jego pojemność docelowa
wynosi 1,5 mln m3. Dotąd zgromadzono na nim 6 tys. m3 piasków i 5 tys. m3 torfów.
3. Złoża antropogeniczne a zagrożenia środowiska
Skutki składowania kopalin towarzyszących mogą być bierne, związane z zajmowaniem
nowych terenów pod składowiska oraz czynne, silnie zróżnicowane. Te drugie obejmują zagadnienia z zakresu geologii inżynierskiej (np. deformacje terenu), hydrogeologii i hydrochemii, a także o transformacje składu mineralnego gromadzonych kopalin. Zmiany mineralne
degradująco oddziaływują na litosferę. Intensywność zmian zależy od ilości nagromadzonego
urobku, jego składu mineralnego i chemicznego oraz litologii podłoża.
Złoża antropogeniczne nie są rozległe ani pod względem powierzchni ani duże z uwagi na
kubaturę nagromadzonego urobku. Posiadają charakter monosurowcowy. Zalegają w nich kopaliny zbliżone pod względem składu mineralnego, chemicznego i właściwości fizykochemicznych. Wydają się one być neutralne wobec środowiska.
Wietrzenie urobku na składowisku może wpływać na obniżenie właściwości utylitarnych
surowca, a przez to ograniczyć warianty i skalę ich wykorzystania. Zachodzące zmiany mogą
72
WARSZTATY 2007 z cyklu: Zagrożenia naturalne w górnictwie
degradująco oddziaływać na otaczające środowisko przez migrację szkodliwych składników.
Ten aspekt szeroko rozumianej problematyki kopalin towarzyszących był jak dotąd pomijany.
Utworzenie złoża antropogenicznego pociąga za sobą bowiem problemy nieznane w złożach naturalnych. Transport kopaliny, sposób jej składowania, interakcje fizykochemiczne pomiędzy składnikami powodują, że ich skład mineralny, chemiczny czy granulometryczny –
a więc cechy determinujące zarówno możliwości praktycznego wykorzystania, jak i zagrożenia
środowiska naturalnego – ulegają zmianom w stosunku do kopaliny naturalnej. Pod wpływem
warunków atmosferycznych surowce na zwale poddawane są złożonym procesom o dużej dynamice, tak, że zmiany dotyczące parametrów fizykochemicznych i degradujące oddziaływanie
na środowisko dają się zauważyć po upływie kilku lat.
4. Wykorzystanie kopalin towarzyszących ze złóż antropogenicznych w ochronie
środowiska
W BOT KWB Bełchatów S.A. coraz częściej podejmowane są próby proekologicznego
spożytkowania kopalin towarzyszących. Pojawia się przez to dodatkowy aspekt ich wykorzystania do ograniczenia zagrożeń środowiska. Kopaliny towarzyszące ze złoża „Bełchatów”
są użytkowane następująco (Jończyk i in. 2004; Ratajczak i in. 2005):
 skały ilaste –
– sorpcja metali ciężkich (np. przy oczyszczaniu ścieków komunalnych czy przemysłowych),
– mieszanki samozestalające się, stosowane na zwałowiskach popiołów lotnych,
– do budowy przesłon hydroizolacyjnych;
 kreda jeziorna –
– sorpcja metali ciężkich,
– sorpcja gazów elektrownianych i biogazów,
– dezodoryzacja.
Możliwości takie istnieją także w przypadku innych kopalin towarzyszących. Dotyczy to
np. kruszywa naturalnego. Niektóre jego frakcje mogą być wykorzystywane do oczyszczania
i uzdatniania wody. Optymistyczna przyszłość dotycząca ochrony środowiska zdaje się rysować przed mezozoicznymi skałami węglanowymi, które nie są przekrystalizowane i nadają
się do produkcji mączek wapiennych do odsiarczania gazów odlotowych z elektrowni. Problem
ten wymaga jednak dalszych badań.
Praktyka dowiodła możliwości zastosowania iłów beidelitowych do budowy przesłon hydroizolacyjnych. Utworzono je na składowiskach:
– odpadów komunalnych z Elektrowni „Bełchatów”,
– popiołów lotnych z Elektrowni „Bełchatów”,
– odpadów niebezpiecznych z Zakładów Chemicznych „Tarnowskie Góry”,
– odpadów przemysłowych z Huty Cynku w Miasteczku Śląskim,
– odpadów komunalnych w miejscowości Kąsie (gmina Kamieńsk).
73
T. RATAJCZAK, E. HYCNAR, W. JOŃCZYK, A. SKÓRZAK – Złoża antropogeniczne kopalin …
Praca powstała częściowo podczas realizacji w Zakładzie Mineralogii, Petrografii i Geochemii
Akademii Górniczo-Hutniczej Krakowie tematu działalności statutowej „Badania mineralogiczno-petrograficzne oraz geochemiczne w rozwiązywaniu zagadnień geologicznych, surowcowych, ekologicznych i technologicznych” w 2007 roku (nr 11.11.140.158).
Literatura
[1] Analiza gospodarki złożem kopaliny głównej i kopalin towarzyszących złoża węgla brunatnego
„Bełchatów”, Pole Bełchatów i Pole Szczerców za okres 2006 roku, materiały archiwalne BOT
KWB Bełchatów SA.
[2] Bolewski A., Gruszczyk H., Gruszczyk E. 1990: Zarys gospodarki surowcami mineralnymi, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
[3] Jończyk M. W., Ratajczak T., Wiśniewski W., 2004: Proekologiczne możliwości wykorzystania
kopalin towarzyszących ze złoża węgla brunatnego „Bełchatów”. [W:] XIV Konferencja z cyklu
„Aktualia i perspektywy gospodarki surowcami mineralnymi”, IGSMiE PAN, Kraków, 191–207.
[4] Nieć M. 1994: Kopaliny towarzyszące. Przegląd Geologiczny, t. 42, nr 5, 330–334.
[5] Nieć M. 1999: Złoża antropogeniczne. Przegląd Geologiczny, t. 47, nr 1, 93–98.
[6] Prawo geologiczne i górnicze, Ustawa z dnia 4 lutego 1994 roku, Dz.U. nr 27, poz. 96.
[7] Ratajczak T., Jończyk W. M., Skórzak A. 2005: Ekologia a kopaliny towarzyszące na przykładzie
złoża węgla brunatnego „Bełchatów”. Górnictwo Odkrywkowe, roczn. XLII, nr 2, 34–38.
Anthropogenic deposits of associated mineral raw materials
and the hazards faced by lignite mining industry
(at the example of BOT KWB Bełchatów S.A. mine)
The presence of deposits of associated mineral raw materials and their environmental
effects in lignite mining are often overlooked. The paper is an attempt to deal with these issues
with a particular attention to:
– direct impact of deposits of associated mineral raw materials on the environment of a
mine;
– utilization of deposits of associated mineral raw materials in environmental protection.
The problems have been discussed at the example of the Bełchatów lignite mine.
Przekazano: 31 marca 2007 r.
74