Wybrane metody badań właściwości hydrogeologicznych skał jako wsparcie dla modelowania warunków krążenia wód w rejonie rekultywowanego wyrobiska odkrywkowego

• Autorzy: Niedbalska K. , Bukowski P. , Augustyniak I.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.4926

Warianty tytułu

EN

Selected methods of testing hydrogeological features of rocks as a support for groundwater flow modelling near a reclaimed open pit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Odpowiedni sposób wypełniania wyrobiska odkrywkowego skałą płonną może bardzo utrudnić przepływ wód w obrębie bryły zwałowiska i może stanowić jedną z najskuteczniejszych metod ograniczania wymywania zanieczyszczeń i ich migracji do warstwy wodonośnej. W prognozowaniu krążenia wód, jak również dynamiki procesu wymywania zanieczyszczeń i ich migracji oraz czynników je warunkujących zastosowanie znajdują programy do modelowania numerycznego, które pozwalają na ocenę warunków rzeczywistych i śledzenie zmian procesów w czasie. Badania modelowe stosowane do oceny wpływu rekultywacji wyrobiska odkrywkowego skałą płonną z kopalń węgla kamiennego na środowisko wodne powinny być wspierane przez kompleks najnowszych, jednolitych i wzajemnie komplementarnych metod badania materiałów skalnych. Tworzone modele numeryczne przepływu wód podziemnych i migracji zanieczyszczeń wymagają m.in. danych dotyczących właściwości hydrogeologicznych skał budujących zwałowisko. Ich źródłem są zarówno wyniki badań polowych, jak i laboratoryjnych. Istotnym elementem w prognozowaniu odziaływania na wody podziemne odpadów pogórniczych stosowanych w rekultywacji wyrobisk odkrywkowych jest przeprowadzenie ilościowej oceny wodochłonności materiału stosowanego w rekultywacji (głównie skał karbońskich) i objętości wolnych przestrzeni rumoszu skalnego jako strefy szczególnie podatnej na wietrzenie minerałów i wymywanie zanieczyszczeń. Badania te muszą być prowadzone równocześnie z symulowaniem w skali laboratoryjnej zmian wartości współczynnika filtracji materiałów luźnych w zależności od miąższości zwałowiska i zmian ciśnienia pionowego wywieranego przez skały nadsypywane w trakcie rekultywacji. Na przykładzie badań prowadzonych na materiale wypełniającym wyrobisko po eksploatacji piasku podsadzkowego, autorzy zaproponowali dostosowanie metod badawczych pierwotnie opracowanych na potrzeby prognozowania zagrożeń wodnych w szybach i wyrobiskach podziemnych zakładów górniczych do potrzeb oceny zmian warunków krążenia wód w obrębie zwałowiska.

EN

An appropriate method of depositing post-mining waste can impede very significantly the water flow within the landfill and be one of the most effective methods of limiting the leaching of pollutants and their migration to the aquifer. The forecasting of water circulation and the dynamics of the process of pollutants leaching and their migration is supported by numerical modelling programs that allow assessing real conditions to follow changes in the processes over time. In case of reclamation of an open pit with post-mining wastes from hard coal mines, model research for the assessment of its impact on the aquatic environment should be supported by a complex of modern, uniform and mutually complementary methods of testing rock materials. The numerical models of groundwater flow and migration of pollutants required, among others, data on hydrogeological properties of rocks deposited in a storage site. They are based on both the results of field and laboratory tests. An important element in forecasting the impact of post-mining waste used in the reclamation of an open pit on groundwater is the quantitative assessment of the absorptive capacity of deposited wastes (mainly Carboniferous rocks) and the volume of free spaces of rock debris as a zone particularly susceptible to mineral weathering and pollution leaching. These tests must be carried out simultaneously with the simulation, in the laboratory, of changes in the filtration coefficient of loose materials depending on the thickness of the dump and changes in the vertical pressure exerted by rocks filled up during reclamation. Based on the example of research conducted on the material stored in the excavation after exploitation of backfilling sand, the authors proposed to adapt the research methods originally developed for the purposes of forecasting water hazards in mine shafts and underground excavations for the need of assessing changes in water circulation conditions within the dump.

Słowa kluczowe

PL

badania laboratoryjne; rekultywacja wyrobiska odkrywkowego; odpady pogórnicze; warunki hydrodynamiczne; migracja zanieczyszczeń

EN

laboratory studies; open-pit reclamation; post-mining wastes; hydrodynamic conditions; pollutants migration

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 471, Hydrogeologia, z. 15
• Strony: 117--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Niedbalska K.

• Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Bukowski P.

• Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

autor

Augustyniak I.

• Główny Instytut Górnictwa, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice

Bibliografia

• [1] AUGUSTYNIAK I., BUKOWSKI P., 2016 – Profiling permeability of solid rocks for mining conditions assessment using the pdpk-400 apparatus. W: 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2016. Book 1, Science and Technologies in Geology, Exploration and Mining Conference Proceedings. Book 1, Vol. 1, Part A. Albena, Bulgaria, June 28–July 6: 951–958. International Multidisciplinary Scientific GeoConference & EXPO SGEM.
• [2] AUGUSTYNIAK I., NIEDBALSKA K., BUKOWSKI P., 2015 – Some methods of hydrogeological properties evaluation and their use in mine flooding forecasts. W: 15th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2015. Albena, Bulgaria, June 18–24: 717–724. Science and technologies in geology, exploration and mining.
• [3] BROMEK T., BUKOWSKI P., 2002 – Ocena przepuszczalności materiałów zasypowych używanych do likwidacji szybów kopalnianych. Prz. Gór., 58, 11: 18–23.
• [4] BUKOWSKA M. red., 2009 – Kompleksowa metoda oceny skłonności do tąpań górotworu w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Wydaw. GIG, Katowice.
• [5] BUKOWSKA M., 2012 – Skłonność górotworu do tąpań – geologiczne i geomechaniczne metody badań. Wydaw. GIG, Katowice.
• [6] BUKOWSKI P., 1999 – Chłonność wodna górotworu i jej wpływ na przebieg zatapiania likwidowanych kopalń [pr. doktor.]. Arch. GIG, Katowice.
• [7] BUKOWSKI P., 2004 – Próba oceny pojemności wodnej luźnego rumoszu skalnego dla potrzeb określania pojemności widnej zrobów zawałowych. Wiad. Gór., 11: 472–479.
• [8] BUKOWSKI P., 2007 – Sposób badania odsączalności skał zwięzłych i luźnych. Patent urzędu patentowego Rzeczpospolitej Polskiej nr PL 195518 B1.
• [9] BUKOWSKI P., 2015 – Evaluation of water hazard in hard coal mines in changing conditions of functioning of mining industry in Upper Silesian Coal Basin – USCB (Poland). AMS, 60, 2: 455–475.
• [10] BUKOWSKI P., NIEDBALSKA K., 2013 – The analysis of selected properties of solid rock materials designed for shafts liquidation. W: 13th International Multidisciplinary Scientific Geoconference: SGEM. Surveying Geology & Mining Ecology Management. Sofia, T. 2: 467–474.
• [11] DULIŃSKI W., 1965 – Aparat do badania przepuszczalności uszczelnieniem pneumatycznym. Wiad. Naft., 7: 117–118, 8: 163–164.
• [12] GWOŹDZIEWICZ M., 2012 – Wpływu procesu wietrzenia na migrację zanieczyszczeń w strefie aeracji składowiska odpadów górniczych Lubelskiego Zagłębia Węglowego [pr. doktor.]. Arch. GIG, Katowice.
• [13] GWOŹDZIEWICZ M., BUKOWSKA M., 2012 – Zmiany współczynnika filtracji różnowiekowych odpadów wydobywczych w bryle składowiska „Bogdanka” w świetle badań modelowych oraz in situ. Pr. Nauk. GIG, Górnictwo i Środowisko, 1: 47–62.
• [14] HAŁADUS A., KULMA R., 2012 – Dynamika wód podziemnych: przykłady obliczeń. Cz. 1. Przepływy filtracyjne jednowymiarowe. Wydaw. AGH, Kraków.
• [15] HAŁADUS A., KULMA r., 2014 – Dynamika wód podziemnych: przykłady obliczeń. Cz. 2. Dopływy do ujęć wodnych. Wydaw. AGH, Kraków.
• [16] HERZIG J., SZCZEPAŃSKA J., 1995 – Zastosowanie metody flow–pump do badań współczynnika filtracji w gruntach słabo przepuszczalnych. W: VII Sympozjum Współczesne problemy hydrogeologii. Kraków–Krynica. Wydaw. AGH, Kraków.
• [17] NIEDBALSKA K., BUKOWSKI P., HAŁADUS A., 2014 – Using of groundwater flow modeling to optimize the methods of liquidation of open pit mine reclaimed by post-mining wastes. W: 14th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2014, vol. II. Albena, Bulgaria: 1035–1042.
• [18] NIEDBALSKA K., BUKOWSKI P., HAŁADUS A., 2015 – Modeling the pollutants migration in ground-water environment with consideration of concepts of reducing the adverse impact of a post-mining wastes. W: 15th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM, Ecology, Economics, Education and Legislation, Conference Proceedings, vol. I. Ecology and Environmental Protection. Albena, Bułgaria: 549–556.
• [19] PAZDRO Z., KOZERSKI B., 1990 – Hydrogeologia ogólna. Wydaw. Geol., Warszawa.
• [20] ROGOŻ M., 2004 – Hydrogeologia kopalniana z podstawami hydrogeologii ogólnej. Wydaw. GIG, Katowice.
• [21] ROGOŻ M., 2012 – Metody obliczeniowe w hydrogeologii. Wydaw. Śląsk, Katowice.
• [22] RÓŻKOWSKI A. red., 2004 – Środowisko hydrogeochemiczne karbonu produktywnego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Pr. Nauk. UŚl., 2244.
• [23] TUREK S. red., 1971 – Poradnik hydrogeologa. Wydaw. Geol., Warszawa.
• [24] WILK Z. red., 2003 – Hydrogeologia polskich złóż kopalin i problemy wodne górnictwa, cz. I. Ucz. Wydaw. Nauk.-Dydak. AGH, Kraków.
• [25] WIŁUN Z. 1987 – Zarys geotechniki. Warszawa. Wydaw. Komunikacji i Łączności.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).