Zagrożenia jakości wód w zbiornikach poeksploatacyjnych kopalń węgla brunatnego

Polak, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zagrożenia jakości wód w zbiornikach poeksploatacyjnych kopalń węgla brunatnego

Autorzy

Polak K.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://min-pan.krakow.pl/wydawnictwo/czasopisma/technika-poszukiwan-geologicznych-geotermia-zrownowazony-rozwoj-2/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Water quality endangering in post lignite mining lakes

Języki publikacji

Abstrakty

Jednym z podstawowych problemów środowiskowych w działalności kopalni jest zagospodarowanie wód kopalnianych. W krajach, w których bilans wodny jest dodatni, a zbiorniki wód podziemnych mają znaczne rozmiary w stosunku do objętości zdejmowanego nadkładu, do kopalń dopływają znaczne ilości wód podziemnych. W typowych warunkach, na każdą tonę wydobytego węgla przypada, co najmniej, kilka metrów sześciennych wypompowanej wody. W zależności od wielkości zasilania przywrócenie wywołanego deficytu wód podziemnych w górotworze może potrwać nawet kilkadziesiąt lat. W przypadku, kiedy istnieje możliwość wykorzystania wód powierzchniowych do napełniania wyrobisk poeksploatacyjnych, okres ten może ulec skróceniu do kilku lat. Zmiany warunków wodnych na ogromną skalę i długi czas wietrzenia skał w leju depresji uruchamiają, kolejno następujące po sobie reakcje, skutkujące rozpadem pirytów – zakwaszeniem środowiska wodnego, wzbogaceniem wód w żelazo, siarczany, metale ciężkie i pierwiastki śladowe powyżej niepożądanego poziomu stężeń. W zależności od własności geochemicznych nadkładu i stopnia utlenienia minerałów, rozpuszczalne, zarówno kwaśne jak i neutralne sole zmagazynowane są w strefie aeracji w nadkładzie. Podczas gdy zwierciadło wody podnosi się, następuje rozpuszczanie produktów wietrzenia skał, a zmineralizowane wody dopływają do wyrobisk poeksploatacyjnych. W zależności od stopnia zanieczyszczenia wód podziemnych, dopływających do wyrobisk końcowych, może zachodzić konieczność ich zasilania świeżymi wodami z wydajnością, zapewniającą utrzymanie jakości wody na oczekiwanym poziomie. W artykule przedstawiono stan wiedzy w zakresie wpływu wietrzenia skał na kształtowanie się jakości wody w zbiornikach poeksploatacyjnych. Przedstawiono także doświadczenia światowe, w szczególności niemieckie, w tym zakresie. Omówiono także wyniki badań dotyczących zmian jakości wód w napełnianym wyrobniku poeksploatacyjnym Pątnów w rejonie konińskim.

Water management is usually one of the main problems to be solved when developing and operating a mine. In countries where the water balance is positive and where porous aquifers form a large proportion comparing to overburden volume, large volumes of groundwater are involved. A typical example of single open-pit mine requires more then a few cubic meter of water for every metric tone of excavated lignite. Depending on the rates of groundwater recharge, it may take several decades to refill the deficit in static resources of groundwater. If only surface water is available to be used for flooding the residual holes and cone of depression refill period may be cut to a few years. Large scale of water abstraction and long term oxidation of substrates in cone of depression is followed by well know chemical reactions makes iron, sulphate, heavy metals and trace elements free. It results in increase of water contamination up to undesirable concentration. Depending on geochemical characteristics of the overburden and degree of oxidation during exposition time, soluble, acidic and neutral salts are mostly stored in the unsaturated overburden. Only when the water table rises oxidation products are dissolved. Contaminated water is stored in post mining lakes. Depending on charge of contamination in groundwater inflowing to the open pit various volume of fresh water are required to keep quality of water in lakes on expected level. An article presents some theoretical aspects connected with impact of pyrite oxidation on water quality in post mining lakes. Moreover case studies based on flooding experiences in chosen countries, especially Germany was presented. Flooding process and chemical changes in the Pątnów post mining lakes (Konin Mining District) are particularly analyzed.

Słowa kluczowe

wyrobiska poeksploatacyjne węgla brunatnego zbiornik poeksploatacyjny Pątnów napełnianie wyrobisk procesy wietrzenia jakość wód

post-mining excavations of lignite excavation flooding weathering process water quality

Wydawca

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Czasopismo

Technika Poszukiwań Geologicznych

Rocznik

2004

Tom

R. 43, nr 3

Strony

29--38

Opis fizyczny

Bibliogr. 44 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Polak K.

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, 30-590 Kraków, al. Mickiewicza 30, kpolak@agh.edu.pl

Bibliografia

1. ABEL A., MICHAEL A., ZARTL A., WERNER F., 2000 - Impact of erosion-transported overburden dump materials on water quality in Lake Cospuden evolved from a former open cast lignite mine south of Leipzig. Germany, Environmental Geology 39 (6) April 2000, Springer-Verlag.
2. BARNES H.L., ROMBERGER S.B., 1968 - The Chemical aspects of Acid Mine drainage. J. Water Pollut. Control Fed., 40, 371-384.
3. BOINE J„ KUKA K„ GLABER C., 1999 - Spectral Characteristics of Lignite Open Cast Mining Systems: A Preliminary Status. Fourth International Airbone Remote Sensing Conference and exhibition/ 21st Canadian Sympozium on Remote Sensing, Ottawa, Ontario, Canada, 21-24 June.
4. BRODIE M. L„ BROUGHTON L. M, ROBERTSON A., MAC G., 1991 - A Conceptual Rock Classification System for Waste Management and Laboratory Method for ARD Prediction From Rock Piles. Second International Conference on the Abatement of Acidic Drainage. Conference Proceedings, Volumes 1-4, September 16-18, Montreal, Canada.
5. Coastec Research Inc., 1991 - Acid rock drainage prediction manual. Energy, Mines and Resources, Canada, Mend Report 1.16.1 (b).
6. CZAPLA Z., HADŁAW., 1995 - Nowe metody rekultywacji w KWB „Adamów”, Węgiel Brunatny, Biuletyn Informacyjny Porozumienia Producentów Węgla Brunatnego, nr 1 '(10) 95, 17-20, Wyd. Expo-Chem, Warszawa.
7. DENIMAL S., TRIBOVILLARD N„ BARBECOT F.. DEVER L., 2002 - Leaching of coal-mine tips (Nord-Pas-de-Calais coal basin, France) and sulphate transfer to the chalk aquifer: example of acid mine drainage in a buffered environment. Environmental Geology (2002) 42, 966-981, IMWA Springer-Verlag.
8. ELBERLING B., BALIĆ-ŹUNIĆ T., EDSBERG A., 2003 - Spatial variations and Controls of acid mine drainage generation. Environmental Geology (2003) 43, 806-813, Springer-Verlag.
9. FAHLE W., 2003 - Reclamation and Remediation in the Eastern German Lignite Regions, [W:] Kształtowanie krajobrazu terenów poeksplatacyjnych w górnictwie, AGH i PK Kraków.
10. FERGUSON K.D., ERICKSON P.M., 1988 - Pre-mine Prediction of Acid Mine Drainage; Dredged Matrial and Mine Tailings. (ed.) Saalomons W. I., Forstner U., Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
11. GRAY N.F., 1997 - Environmental impact and remediation of acid mine drainage: a management problem. Environmental Geology 30 (1/2) March 1997, Springer-Verlag.
12. GRISCHEK H. ROTSCHKY G., BILITEWSKI B. 2001 - Effects of Lignite Ashes on Buffering and Metal Emission of flooded MSW Landfills. Dresden, University of Technology.
13. KIM A.G., HEISEY B. KLEINMANN R., DUEL M., 1982 - Acid Mine Drainage: Control and Abatement Research. U.S. DOI, Bereau Mines IC8905, 22.
14. KOSCHORRECK. M., HERZSPRUNG P., WENDT-POTTHOFF K., LORKE A., GELLER W., LUTHER G., ELSNER W., MULLER M., 2002 - An In-lake Reactor to Treat an Acidic Lake: the Effect of Substrate Overdosage. Mine Water and the Environment (2002) 21: 137-149, IMWA Springer-Verlag.
15. KRINGEL R., WOELFL S., BUETTNER O., HAFERKORN B., SCHULZE M., 1999 - Predicting the Water Ouality of Lake Goitsche: First Results of River Flodding and their Implication for the Acidity Development. International Symposium Ecology of Post-mining Landscapes EcoPoL'99, Cottbus, Germany, 15-19 March.
16. LAPAKKO K.A., 1994 - Evaluation of Neutralization potential determinations for metal mine waste alternative. Proceedings, International Land Reclamation and Mine Drainage Conference and Third International Conference on the Abatment of Acidid Drainage. United States Department of the Interior, 'Bureau of Mines’, Pittsburgh PA, SP 06A-94 vol. 1, 129-137.
17. LAWRENCE R.W., POLING G.P., MARCHANT P.B., 1989 - investigations of predictive techniques for acid mine drainage. Energy, Mines and Resources Canada, CANMET, MEND report 1.16.1.
18. LAWRENCE R.W., WANG Y., 1997 - Determination of neutralization potential for acid rock drainage prediction. Natural Resources Canada, CANMET, MEND report 1.16.3.
19. LMBV, 2001 - Nach der Kohle kommt das Wasser. LMBV mbH, Karl-Liebknecht-StraBe 33, 10178 Berlin.
20. LUCKNER L., 1997 - Bedeutung der Fremdwasser-flutung fur die Wiedernutzbar-machung der vom Braunkohlen-tagebau beanspruchten Flachen. Gluckauf 133 (1997), Nr. 5.
21. LUCKNER L., EICHHORN D., GOCKEL G„ SEIDEL K.H., 1995 - Study on rehabilitation of the water balance of the Lower Lusatia on the basis of existing approaches, LMBV mbH, Brieskie.
22. MANAHAN S. E., 1991 - Environmental Chemistry. Fifth Edition. Lewis Publishers, Inc. Chelsa.
23. MICHALSKI A., 2003 - Rekultywacja i zagospodarowanie wyrobiska końcowego. Węgiel Brunatny, Biuletyn Informacyjny Porozumienia Producentów Węgla Brunatnego, nr 1’(42) 2003, 23-25, Wyd. Expo-Chem, Warszawa.
24. MORGERNSTERN P., FRIESE K., WENDT-POTTHOFF K., WENNRICH R., 2001 - Bulk Chemistry Analysis of Sediments from Acid Mine Lakes by Means of Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence. Mine Water and the Environment (2001) 20:105-113, IMWA Springer-Verlag 2001.
25. MULLER M., 1999 - Open Pit Lake Cospuden - Modeling Approchaches of Water Ouality. International Symposium Ecology of Post-Mining Landscapes EcoPoL’99, Cottbus, Germany.
26. MUTZ M., LEBMAN N., ENDER R., SCHLIEF J., 2002 - Development of sustainable strems after opencast mining in Lusatia. Germany: Proceedings of the Conference on Water Resources and Environmental Research, 2002, Dresden, vol. 3, 125-129.
27. Norecol Environmental Consultants, 1991 - New methods for determination of key mineral spacies in acid generation pre diction by acid base accounting. Energy, Mines and Resources Canada, CANMET, MEND report 1.16.1C.
28. PAKTUNC A.D., 1999a - Characterization of mine wastes for prediction of acid mine drainage; Azcue JM (ed.) Environmental impacts of mining activities. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York, 19-40.
29. PAKTUNC A.D., 1999b - Mineralogical constrains on the de termination of neutralization potential and prediction of acid mine drainage. Environmental Geology, 39 (2) December 1999, Springer Verlag.
30. POLAK K., CZOP M., KLICH J., MOTYKA J., 2002 - Natural process caused by the soils resaturation in Pątnów Open-Pit cone of depression. Proceedings of the International Conference Uranium Mining and Hydrogeology III and the International Mine Water Association Symposium, Freiberg, Germany, 15-21 September 2002, Springer-Verlag Berlin Heidenberg.
31. POLAK K., CZOP M., 2003 - Zmiany środowiska wodnego związane z zalewaniem odkrywki „Pątnów". Współczesne problemy hydrogeologii - Tom XI. cz. 1. - Gdańsk 2003, 165-168.
32. RILEYC.V., 1960 - The ecology of water areas associated with coal strip-mined lands in Ohio. Ohio J. Sci. 60, 106-21.
33. RUDE T.R., VOGELSGANG A., PETRI E., WOHNLICH A., 2000 - Pyrite oxidation and water quality in a former open pit lignite mine. Prioryty Program 546"Geochemical proceses with long-term effects in anthropgenccalyy-affected seepage and groundwater”.
34. SCHRECK P., 1998 - Environmental impact of uncontrolled waste disposal in mining and industrial areas in Central Germany. Environmental Geology 35 (1) July 1998, Springer-Verlag.
35. SINGER P.C., STRUMM W., 1970 - Acidic mine drainage: the rate-determining step. Science (New York), 167.
36. SOBEK A.A., SCHULLER W.A., FREEMAN J.R., SMITH R.M., 1978 - Field and Laboratory Methods Applicable to Over burden and Minesoils. U.S. EPA publications: EPA-600/2-78- -054.
37. SULLIN/AN M., GRAY N.F., O’NEILL C., 1995 - Synoptic overview of the Avoca-Avonmore catchment and the Avoca Mines. Technical Report: 26, Water Technology Research, Trinity College, University of Dublin, 43.
38. SZCZEPIŃSKI J., 2003 - Rekultywacja wodna wyrobisk poeksploatacyjnych. Współczesne problemy hydrogeologii - Tom XI, cz. 1. - Gdańsk.
39. SZWED J., 1999 - Wyspa Skarbów. Węgiel Brunatny, Biuletyn Informacyjny Porozumienia Producentów Węgla Brunatnego, nr 2’(27) 99, 17-20, Wyd. Expo-Chem, Warszawa.
40. TRETTIN R.. GLASER H.R., 1995 - Hydrochemische Entwicklung bei der Flutung des Tagebaurestloches Cospuden. Glaser W (ed.) Workshop Braunkohlebergbaurestseen, Leipzig, 103-114.
41. Urząd Gminy Przykona, 2004 - Oficjalna Witryna Urzędu Gminy Przykona: http://www.przykona.pl.
42. U.S. EPA, 1994 - Technical Document: Acid Mine Drainage Prediction, EPA530-R-94-036.
43. U.S. DAForest Service, 1993 - Acid Mine Drainage from Mines on the National Forests. A Management Challenge. Program Aid 1505, 12.
44. ZIEMKIEWICZ P. F., SKOUSEN J. G., SIMMONS J., 2003 - Long-term Performance of Passive Acid Mine Drainage Treatment Systems. Mine Water and Environment (2003) 22: 118-129.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPZ3-0015-0013