50 lat Zakładu Geologii w strukturze KGHM CUPRUM

Transkrypt

1 CUPRUM Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud nr 4 (89) 2018, s lat Zakładu Geologii w strukturze KGHM CUPRUM Piotr KIJEWSKI 1), Magdalena WORSA-KOZAK 2), Leszek KWAŚNY 1) 1) KGHM CUPRUM Sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław l.kwasny@cuprum.wroc.pl 2) Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, ul. Na Grobli 15, Wrocław, magdalena.worsa-kozak@pwr.edu.pl Streszczenie W artykule opisano 50-letnią historię działalności Zakładu Geologii KGHM CUPRUM w kontekście problemów i wyzwań, jakie pojawiały w trakcie udostępniania i eksploatacji złóż rud miedzi w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. Główny kierunek badań skupiał się na aspektach praktycznych rozpoznawania budowy górotworu i jakości rudy, stanowiących podstawę do planowania produkcji górniczej. Poprzez szczegółowe rozpoznawanie warunków geologicznych i hydrogeologicznych próbowano rozwiązać podstawowe problemy związane z zagrożeniami naturalnymi, a mineralogiczne i petrograficzne badania były i są podstawą do planowania przeróbki wydobytej rudy. Istotnym zagadnieniem jest współwystępowanie w rudach miedzi metali użytecznych, takich jak Ag, Au, Zn, Pb, platynowce, Re, Se, Ni, a także siarki, arsenu i węgla org. Badania i obserwacje strukturalno- -tektoniczne, powiązane z wynikami badań wytrzymałościowych, doprowadziły do stworzenia ogólnej klasyfikacji geologiczno-inżynierskiej masywu skalnego w obszarze kopalń. Powiązanie właściwości geomechanicznych masywu skalnego z warunkami prowadzenia eksploatacji wskazywało na potencjalne możliwości wystąpienia zjawisk geodynamicznych. W ostatnich latach jednym z ważniejszych zadań, związanych z postępem eksploatacji, było stworzenie kompleksowego programu badawczego, w celu poszerzenia bazy zasobowej KGHM Polska Miedź S.A. W efekcie, w latach wykonano wnioski koncesyjne wraz z projektami robót geologicznych na poszukiwanie i rozpoznawanie złóż: Radwanice, Gaworzyce (udokumentowane już jako jedno złoże rud miedzi Radwanice-Gaworzyce), Retków-Ścinawa, Głogów, Bytom Odrzański i Kulów-Luboszyce. Skompletowano również wnioski szeregu koncesji na wydobywanie rud miedzi ze złóż na monoklinie przedsudeckiej. W obszarze tzw. Starego Zagłębia programem badań objęto złoże Wartowice (koncesja Synklina Grodziecka) i Niecka Grodziecka (koncesja Konrad). Do tej pory wykonano łącznie 42 głębokie otwory wiertnicze rozpoznawcze i poszukiwawcze. W artykule opisane są najważniejsze współczesne prace badawczo-rozwojowe, realizowane w ramach funduszy unijnych i badawczych KGHM Polska Miedź S.A. Przedstawiono również zaplecze sprzętowo-laboratoryjne i programowe, znajdujące się w posiadaniu Zakładu Geologii. Słowa kluczowe: rudy miedzi, monoklina przedsudecka, warunki eksploatacji, poszukiwanie i rozpoznawanie 50 years of Geology Department in KGHM CUPRUM s structures Abstract The paper describes 50-year history of Geology Department in KGHM CUPRUM in the context of problems and challenges that occured during construction and exploitation of

2 6 KGHM mines. The main direction of the research activity was focused on practical aspects of ore deposit exploration and its quality evaluation which were the base for mining production planning. Throughout detailed exploration of geological and hydrogeological conditions the primary issues of natural risks were solved. The mineralogical and petrographical surveys are still the most important tests in mineral ore processing. The crucial issue was Cu, Ag and also different less common metals like Au, PGMs, Re, Se, Ni occurrences. Tectonic and structure observations associated with rock durability survey results led to general geological engineering classification of rocks in the ore formation. Geomechanical rocks conditions together with ongoing exploitation have shown the potential of geodynamic gas occurrences. In recent years one of the most important issue was the exploration program of polish deposits. In KGHM Cuprum prepared concession and exploration projects for deposits like: Radwanice and Gaworzyce, Retków-Ścinawa, Głogów, Bytom Odrzański and Kulów-Luboszyce. Also a few applications of cooper ore extraction concessions from Fore-Sudetic monocline fields have prepared. In the so-called Old Cooper Basin wide exploration program took place on Wartowice, Niecka Grodziecka. KGHM CUPRUM supervised 42 deep exploration drillholes so far. The paper also presents R&D projects that are realized within EU and KGHM funds. The main laboratory equipment and software were presented at the end of the paper. Key words: copper ore, Fore-Sudetic Monocline, mining conditions, exploration and prospecting 1. Założenia organizacyjne Zakładu Geologii Zakład Geologii w Pionie Naukowo-Badawczym Zakładów Badawczych i Projektowych Miedzi CUPRUM we Wrocławiu organizuje od stycznia 1968 r. dr Jan B. Tomaszewski główny dokumentator złoża rud miedzi i członek zespołu nagrody państwowej I stopnia za odkrycie oraz udokumentowanie złoża rud miedzi Sieroszowice-Lubin. Dzięki swojemu doświadczeniu zawodowemu i autorytetowi Jan Tomaszewski utworzył kompetentny zespół ludzi z zakresu geologii złożowej i kopalnianej, hydrogeologii oraz geofizyki górniczej, mających za sobą praktykę w jednostkach badawczych i produkcyjnych. Grupę pierwszych pracowników Zakładu stanowili: Jan B. Tomaszewski, Bogusław Bereś, Tatiana Bocheńska, Jerzy Kopeć, Jan Łuczejko, Witold Manaczyński, Eugeniusz Szachnowicz, Aleksandra Nowak, Tadeusz Machoń, Józef Descour, Piotr Kijewski i Lucjan Leśniak. Nieco później kadrę uzupełnili: Edward Kienig, Wojciech Prussak, Małgorzata Zaleska, Janusz Szczurek, Barbara Romanowska, Janusz Kaszper i Marek Kalisz [19]. Organizacja Zakładu (NS) obejmowała laboratoria: geologii złożowej, geologii kopalnianej, sejsmologii oraz hydrogeologii i odwadniania kopalń. Z czasem ulegała ona modyfikacji, ale zachowując podstawową problematykę geologiczną i hydrogeologiczną. Poważne zmiany w zakresie działalności i strukturze tematyki geologicznej wprowadzono w 1998 r. Powstał wówczas Zakład Studiów i Analiz Geologicznych (NAG) z zadaniem wykonywania prac studialnych złóż surowców mineralnych, głównie zagranicznych będących w sferze zainteresowania KGHM. Zmiany organizacyjne, jakie podjęto w strukturze KGHM CUPRUM w roku 2007, objęły także problematykę i kadrę geologiczną. Połączono wówczas Zakład Geologii z Zakładem Studiów i Analiz Geologicznych, tworząc z ich kadry Zakład Studiów i Analiz Geologicznych (NAG), w którym do roku 2011 funkcjonowały Zespoły: Geologii Stosowanej i Hydrogeologii oraz Prospekcji i Eksploracji. Zakład zachował

3 7 podstawowe kierunki dotychczasowej działalności, poszerzając ją o problematykę dokumentowania złóż surowców mineralnych. Kolejna zmiana organizacyjna z roku 2016 przywróciła nazwę Zakład Geologii. 2. Główne kierunki prac geologicznych 2.1. Właściwości masywu skalnego i jego klasyfikacja Pierwsze prace geologiczne, zainicjowane przez Jana Tomaszewskiego, skupiały się na aspektach praktycznych: rozpoznawania budowy górotworu, jego zawodnienia i wykorzystania informacji geologicznych dla potrzeb górnictwa. Podstawowe metody pracy polegały głównie na obserwacjach i pomiarach, wykonywanych bezpośrednio w kopalniach głównie Polkowice i Lubin uzupełnianych badaniami laboratoryjnymi. Od tego czasu datuje się także współpraca z Laboratorium Mechaniki Skał w zakresie związków budowy i struktury skał złożowych oraz otaczających z ich właściwościami wytrzymałościowymi i charakterystyką geomechaniczną. Powiązanie właściwości masywu skalnego z warunkami prowadzenia eksploatacji pozwoliło na sformułowanie oryginalnych zagadnień: możliwości występowania tąpań w kopalniach rud miedzi, określenia wysokości strefy spękań nad wybraną przestrzenią, zasad klasyfikacji stropów pod kątem zagrożenia wystąpienia tąpań i zawałów, ogólnej klasyfikacji geologiczno-inżynierskiej masywu skalnego w obszarze kopalń rud miedzi monokliny przedsudeckiej. Na potencjalne możliwości występowania zjawisk geodynamicznych, wynikających z warunków geologicznych masywu skalnego, zwrócił uwagę kierownik Zakładu, J. Tomaszewski, zachęcając E. Kieniga i T. Machonia do podjęcia tej problematyki. Wykonane badania i obserwacje strukturalno-tektoniczne, powiązane z wynikami badań geofizycznych i wytrzymałościowych, wskazywały na to, że oprócz zagrożenia wodnego może wystąpić inne zagrożenie, związane z naruszeniem stateczności górotworu w wyniku rozwoju eksploatacji górniczej. Zagadnienie to omawiane było w środowisku górniczym, ale dopiero opublikowany w 1971 r. w czasopiśmie Rudy i Metale Nieżelazne artykuł pt. Możliwości występowania tąpań w kopalniach LGOM [9] stanowił pierwszy oficjalny sygnał dotyczący tego zjawiska. Dalsze prace nad tym zagadnieniem prowadzone były w Zakładzie Mechaniki Górotworu w CUPRUM oraz w Zakładzie Doświadczalnym w Lubinie. Prowadzone w szerokim zakresie badania warstw skał złożowych i otaczających, bazujące na profilowaniu rdzeni wiertniczych, kartowaniu wyrobisk i chodników nadzłożowych, dały podstawy do wyjaśnienia innych, ważnych dla górnictwa problemów. Podstawowym zagadnieniem była systematyka stropowych skał węglanowych (Ca1) oraz występujących w spągu skał piaskowcowych (P 1 ). W profilu skał węglanowych wydzielone zostały cztery poziomy litostratygraficzne, porównywalne z tymi, jakie znane są z cechsztynu Niemiec. W ich obrębie wydzielono także odmiany różne pod względem właściwości geomechanicznych. Przykładem skrajnych odmian są: kruche i niewykazujące właściwości eksplozywnych wapienie oolitowe (R c 35 MPa) oraz masywne dolomity wapniste o wysokiej wytrzymałości (R c 180 MPa). Badania skał stropowych (ich składu

4 8 mineralnego, struktury, uławicenia, spękań i parametrów wytrzymałościowych), poszerzone o obserwacje zachowania się stropów nad przestrzenią wybraną w obszarach kopalń Lubin i Polkowice, stanowiły podstawowy materiał do ogólnej klasyfikacji stropów w kopalniach rud miedzi. Klasę stropu określono wskaźnikiem stateczności pakietu skał stropowych do wysokości 15 m powyżej strefy zawału technologicznego [23, 28]. Na podstawie wartości wskaźnika stateczności stropu (L), określonego w funkcji uławicenia skał, ich wytrzymałości na ściskanie i szczelinowatości, wydzielone zostały cztery klasy stropu (I-IV), z których III i IV wykazują zdolność do akumulowania energii sprężystej i potencjalne zagrożenie tąpaniami. Klasa I wskazuje na niską stateczność stropu i skłonność do powstawania zawałów. Na tej podstawie w Zakładzie Górnictwa opracowano dla praktyki ruchowej odrębną klasyfikację stropów pod względem stopnia zawałowości. Dla praktyki górniczej istotne znaczenie ma także struktura i budowa piaskowców (P 1 ) budujących spąg złoża. Dotyczy to zwłaszcza zwięzłych i wytrzymałych piaskowców anhydrytowych i węglanowych oraz kruchych piaskowców o spoiwie ilastym i żelazistym. Szczegółowe rozpoznanie tych skał i ich właściwości wytrzymałościowych dało podstawę do klasyfikacji spągów. Wyróżniono tu trzy klasy, z których pierwsza (I) wyróżnia się niską wytrzymałością (R c poniżej 30 MPa). Trzecia klasa (III) spągu wskazuje na możliwość występowania zjawisk geodynamicznych i występuje wówczas, jeśli warstwa skał piaskowcowych, zalegających w spągu wyrobiska górniczego, wykazuje miąższość ponad 2 m i charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na ściskanie, przekraczającą 60 MPa [29]. Innym, istotnym dla praktyki górniczej zagadnieniem jest określenie wysokości strefy spękań eksploatacyjnych nad wybraną przestrzenią złoża. Strefa ta została określona w latach na podstawie badań w chodniku nadzłożowym w oddziale G-21, w polu wschodnim kopalni Polkowice [10]. Chodnik ten znajdował się w ciągu 360 dni nad strefą wybranego złoża. Wykonane w tym czasie pomiary przebiegu osiadania chodnika, rozwarstwień w półce skalnej między stropem wyrobisk a chodnikiem oraz obserwacje stateczności ociosów i spągu chodnika pozwoliły określić strefę spękań eksploatacyjnych na poziomie h=9 M, czyli dziewięciokrotnej wysokości wyrobisk. Powyżej występuje strefa ugięcia, w której nie stwierdzono deformacji nieciągłych, zarówno w spągu, jak i na ociosach, przy zachowaniu postępującego osiadania chodnika. Podsumowaniem wyników prac nad strukturą masywu skalnego, budową i właściwościami warstw stropowych jest klasyfikacja geologiczno-inżynierska rozpoznanej części obszaru miedzionośnego. Bazuje ona na rozkładzie miąższości poszczególnych poziomów litostratygraficznych, ich właściwościach fizykomechanicznych i zawodnieniu. Kryteria te dają podstawę do wydzielenia trzech obszarów, charakteryzujących się odmiennym modelem geomechanicznym górotworu (rys. 1). Obszar I centralny obejmuje obszary górnicze: Małomice, Lubin (obecnie Lubin-Małomice), Polkowice oraz południową część OG Sieroszowice i większość OG Rudna. Właściwością tego podstawowego obszaru wydobycia rudy miedzi jest obecność sztywnej półki warstw stropowych o miąższości m, zbudowanej ze skał węglanowych (Ca1) i anhydrytów (A 1, A 2 i A 3 ). Skały te wykazują wysoką zwięzłość i wytrzymałość oraz kruchy, często eksplozywny charakter deformacji, generujący zjawiska dynamiczne, w skrajnym przypadku tąpania [23, 28].

5 9 Obszar II północny obejmuje północną część OG Rudna i Sieroszowice oraz w całości OG Głogów Głęboki-Przemysłowy i OG Gaworzyce. Cechą wyróżniającą tego obszaru jest obecność soli kamiennej (Na1) jako warstwy reologicznej w profilu górniczym oraz wydatnie obniżona miąższość sztywnej półki skalnej (węglanowo- -anhydrytowej). Miąższość skał węglanowych obniża się do 5-15 m, a anhydrytów do m. Ponadto w obrębie skał węglanowych ziarniste i porowate odmiany występują w strefie pionowego zasięgu eksploatacji, co wskazuje na warunki sprzyjające potencjalnym zagrożeniom wyrzutów gazów i skał. Zwraca także uwagę fakt możliwości wypływu gazów siarkowych (siarkowodór, merkaptany) związanych z poziomem anhydrytowym, położonym w bliskim sąsiedztwie strefy złożowej. Oznacza to, że zasięg spękań eksploatacyjnych wkraczać będzie w obręb anhydrytów, a obecny w nich siarkowodór uzyska możliwości wypływu poprzez spękania tektoniczne i eksploatacyjne oraz otwory wiertnicze [22]. Objaśnienia: 1.Obszar centralny; 2. Obszar północny; 3. Obszar południowy; 4. Granica zasięgu soli kamiennej; 5. Model geotechniczny górotworu;6. Skały sypkie i spoiste; 7. Skały zwięzłe o niskiej wytrzymałości; 8. Skały zwięzłe o wysokiej wytrzymałości; 9. Warstwa reologiczna (sól kamienna); 10. Złoże rudy Cu; 11. Skały zwięzłe o b. niskiej wytrzymałości. Rys. 1. Klasyfikacja geologiczno-inżynierska obszaru miedzionośnego LGOM [23] Obszar III południowy odznacza się lokalnym zasięgiem i odmiennym typem budowy warstw stropowych, w którym zanika do minimum półka skał sztywnych, zwłaszcza anhydrytów. W obszarze tym, lokalnie na skałach węglanowych (Ca1), zalegają piaszczysto-ilaste utwory trzeciorzędowe. Bardzo intensywne zawodnienie, rozwój tektoniki nieciągłej i procesów krasowych powoduje niską stateczność stropu, co wydatnie utrudnia, a nawet w pewnych, lokalnych blokach tektonicznych,

6 10 uniemożliwia eksploatację zasobów. Obszar ten obejmuje wąski pas południowych wychodni cechsztynu OG Lubin-Małomice, Polkowice i Radwanice Wschodnie Zawodnienie górotworu i prognoza zagrożenia wodnego Zawodnienie górotworu, a zwłaszcza związane z nim zagrożenia wodne ujawniły się już w fazie głębienia szybów. Przykładem jest choćby dwukrotne zatopienie szybu L-III kopalni Lubin, co skłoniło budowniczych do wykonania betonowej tamy wodnej w przekopie S szybu L-III, która miała na celu zabezpieczenie przed ewentualnym, niekontrolowanym wdarciem się wód z południowej partii złoża. Późniejsze prace badawcze: stosunków wodnych i prognozy dopływów wód, w zależności od postępu robót górniczych, prowadzone przez zespoły hydrogeologów, w tym zespołu z Zakładu Geologii CUPRUM, doprowadziły do weryfikacji skali zagrożenia wodnego [1]. Przez wiele lat zespół hydrogeologów z mgr. M. Kaliszem jako głównym dokumentatorem, przy ścisłej współpracy z działami hydrogeologicznymi poszczególnych kopalń, zajmował się problematyką dokumentowania i prognozowania dopływu do wyrobisk, charakterystyką warunków hydrogeologicznych eksploatacji, jak też sposobami kwalifikacji poszczególnych partii złoża do stopni zagrożenia wodnego oraz projektami odwodnienia złóż. W ramach prac nad szacowaniem dopływu do poszczególnych kopalń oraz prognozowania rozwoju leja depresji w roku 1973 T. Bocheńska opracowała wraz z A. Szaciło pierwszy hydrogeologiczny model numeryczny (dwuwymiarowy) w obszarze LGOM, który obejmował tylko poziom cechsztyńskich wapieni oraz dolomitów w rejonie wychodni i pozwalał na prognozowanie dopływu do wyrobisk górniczych. W późniejszych latach w naszym laboratorium hydrogeologii przy współpracy z Uniwersytetem Wrocławskim oraz Politechniką Wrocławską powstawały kolejne numeryczne modele hydrogeologiczne, niezbędne do prognozowania rozwoju leja depresji oraz dopływu wód do kopalń. Eksploatacja w zawodnionym górotworze od samego początku wymuszała prowadzenie intensywnego odwodnienia złoża. Po wejściu w 2001 r. w życie nowej ustawy Prawo wodne zaistniała konieczność opracowania stosownych dokumentacji hydrogeologicznych, niezbędnych do uzyskiwania pozwoleń wodnoprawnego w związku z odwodnieniem zakładów górniczych. Tym samym dla Zakładu Geologii otworzyło się nowe pole działalności, a w 2005 r. została opracowana Dokumentacja hydrogeologiczna dla celów odwadniania złoża rud miedzi Głogów Głęboki-Przemysłowy wg stanu na r.. Konsekwentnie w latach zostały wykonane dalsze dokumentacje hydrogeologiczne, w związku z odwodnieniem złóż rud miedzi Rudna, Lubin-Małomice, Polkowice, Sieroszowice, oraz Radwanice w OG Radwanice Wschodnie i Radwanice-Gaworzyce Analiza warunków złożowych Prace z zakresu geologii złożowej w Zakładzie rozpoczęto od zagadnień mineralizacji kruszcowej, analizy porównawczej zmian w zasobach rudy miedzi i jej zawartości w kategorii C 1 w stosunku do rozpoznania górniczego w kategorii A+B oraz współpracy z Pionem Projektowym Cuprum w zakresie projektowania górniczego kopalni Sieroszowice. Inne tematy prac dotyczyły: tektoniki, zmienności mineralizacji miedzią w zależności od facjalnego wykształcenia strefy złożowej oraz występowania i rozprzestrzenienia pierwiastków towarzyszących. Opracowano wówczas dla całego, udokumentowanego złoża rud miedzi mapy mineralizacji kruszcowej dla poszczególnych metali w skali 1:50 000, obejmujące swoim

7 11 zakresem złoże rud miedzi i poszczególne poziomy litologiczne: ruda piaskowcowa, łupkowa i węglanowa (tabela 1). Szczególnie istotne i nowe zagadnienie dotyczyło pierwiastków towarzyszących, a to ze względu na panujący wówczas pogląd, że użytecznymi składnikami rudy są: miedź i srebro, a resztę stanowią zanieczyszczenia. Tymczasem w praktyce problem jest bardziej złożony, bowiem niektóre pierwiastki pełnią różne funkcje. Niektóre z nich podnoszą wartość złoża (Au, platynowce, Re, Se, Ni), inne powodują problemy w procesie produkcji miedzi (Pb, As, Bi) lub stanowią zagrożenie dla środowiska przyrodniczego i warunków pracy (Pb, As, Hg, Cd, F). Podsumowanie wyników badań nastąpiło w 1987 r. na ogólnopolskiej konferencji w Rydzynie Metale towarzyszące w złożu rud miedzi - stan badań i perspektywy dalszego ich wykorzystania [32]. Opinie licznego środowiska geologów i górników oraz specjalistów z zakresu przeróbki mechanicznej i hutnictwa rud miedzi spowodowały istotną zmianę poglądów i zwiększenie zainteresowania tą zróżnicowaną problematyką. Tabela 1. Zawartość i koncentracja pierwiastków towarzyszących w złożu i odmianach rudy miedzi [32] 2.4. Wykorzystanie soli kamiennej Odrębne zagadnienie prowadzone w Zakładzie Geologii dotyczyło możliwości wykorzystania cechsztyńskiej soli kamiennej najstarszej (Na1) jako kopaliny towarzyszącej, występującej w stropowej części cechsztyńskiego cyklotemu pierwszego (Z 1 ). W tym celu opracowany został w 1989 r. program prac Geologiczno-górnicze warunki występowania soli kamiennej w obszarze kopalni Sieroszowice jej własności technologiczne i możliwości prowadzenia wyrobisk górniczych [15]. W części geologicznej obejmował on analizę jakości soli, obecności pierwiastków śladowych, właściwości mechanicznych i możliwości wykorzystania soli. Badania jakości soli wykonywano w specjalistycznych laboratoriach, na próbkach pobranych z prowadzonych wyrobisk udostępniających (chodniki Ps-1 i Ps-2). Pokład soli kamiennej odznacza się obecnością warstw o wysokiej jakości, odpowiadającej gatunkowi I i II. Jednorodne, dające się śledzić na znacznych odległościach warstwy soli czystej o miąższości w granicach m

8 12 występują w środkowej części OG Sieroszowice. Górnicze udostępnianie pokładu najstarszej soli (Na1) nastąpiło 4 grudnia 1992 r. Szczególną uwagę zwrócono na obecność pierwiastków śladowych, które mają decydujące znaczenie przy ocenie przydatności soli do celów spożywczych. Badania te wykonano w Instytucie Techniki Jądrowej w Bronowicach z zastosowaniem metody spektrometrii plazmowej. Wykazały one śladowe ilości niektórych pierwiastków (Cu do 1,5 ppm, Pb do 0,2 ppm, Zn do 3,2 ppm, As do 0,1 ppm, Fe do 0,25 ppm oraz Mn do 0,5 ppm i J do 0,08 ppm) oraz brak: Hg, Cd, Mo, Al, Se, Co i Cr. Na podstawie wszechstronnie wykonanych badań uzyskano pozytywną opinię Państwowego Zakładu Higieny, a sanepid w Krakowie dopuścił sól kamienną z Sieroszowic do obrotu spożywczego. Należy zaznaczyć, że badania technologiczne wykazały jakościową przydatność soli z Sieroszowic do uzdatniania wody w energetyce przemysłowej i do produkcji górniczych materiałów wybuchowych. Kontynuacja prac nad solą kamienną z obszaru górniczego Sieroszowice miała miejsce w następnych latach. W roku 1998, w celu dalszego rozpoznania wytypowanej części złoża soli, KGHM Polska Miedź S.A. uzyskał koncesję nr 68/98/p na rozpoznanie złoża Kazimierzów. W 2006 r., wobec potrzeby zaktualizowania koncepcji rozpoznania złoża soli, Zakład Geologii opracował aneks do projektu prac geologicznych, co dało podstawę do wydania nowej decyzji koncesyjnej. W oparciu o wyniki z przeprowadzonych prac rozpoznawczych w roku 2013, w KGHM CUPRUM, przy ścisłej współpracy ze służbą geologiczną O/ZG Polkowice-Sieroszowice, wykonana została dokumentacja geologiczna w kat. B + C 1 złoża soli kamiennej Bądzów, które jest wydzielonym fragmentem udokumentowanego w roku 1990 złoża soli kamiennej w granicach obszaru górniczego Sieroszowice, położonego ponad złożem rud miedzi kopalni Polkowice- -Sieroszowice. Bilansowe zasoby geologiczne zatwierdzone przez Ministra Środowiska wyniosły tys. ton, a obliczone w projekcie zagospodarowania złoża zasoby przemysłowe tys. ton. Również w 2013 r. w KGHM CUPRUM wykonany został wniosek koncesyjny na wydobywanie soli kamiennej ze złoża Bądzów. Minister Środowiska wydał odpowiednią decyzję, która obowiązuje do roku Ocena jakości odpadów flotacyjnych W 1985 r. w ówczesnym Kombinacie rozważany był problem ponownego wykorzystania nieczynnego zbiornika odpadów flotacyjnych Gilów jako składowiska rezerwowego i rozpoczęto wiercenia dla potrzeb badań geotechnicznych [11, 12]. Był to właściwy moment dla geologów, aby zweryfikować pokutującą w niektórych środowiskach naukowych nawet do dziś opinię o wysokiej wartości tych odpadów ze względu na zawartość zgromadzonych w nich metali. Odpowiedni wniosek dotyczący Oceny zasobów miedzi i srebra w odpadach poflotacyjnych jako rezerwy surowcowej zdeponowanej w zbiorniku Gilów [13] zatwierdzony został do realizacji. Z wierceń wykonanych do celów geotechnicznych uzyskano próbki do wykonania analiz chemicznych. Z odwierconych 101 otworów przebijających pełną miąższość odpadów pobrano łącznie 1000 próbek, w których określono zawartość: Cu, CuO, Co, Pb, Mo. V, metali szlachetnych i Hg. W części próbek wykonano także badania Cu, Ag i Au w wydzielonych frakcjach ziarnowych odpadów. Prace zostały zakończone oszacowaniem zasobów miedzi i srebra w kategorii A+B i C 1 [14] (rys. 2).

9 13 Rys. 2. Rozkład zawartości miedzi w osadniku Gilów [16] Z wykorzystaniem uzyskanych doświadczeń, podobne zagadnienie opracowane zostało w Zakładzie Geologii w 1995 r. na zlecenie kanadyjskiej firmy Christian Capital Corporation z Vancouver dla odpadów rud miedzi z kopalni Konrad w Iwinach, zdeponowanych w zbiorniku nr 3 Wartowice (rys. 3). Podwyższone zawartości Cu i Ag skupiają się w wąskim pasie od miejsca zrzutu odpadów (rys. 2, 3). W zbiorniku Gilów, rozpoznanym w kategorii A+B, wynoszą one średnio 0,25% Cu i 7,8 ppm Ag, natomiast w pozostałych partiach zbiornika zawartość metali jest znacznie niższa (na poziomie 0,12% Cu i 4,5 ppm Ag). Ze zbiornika Wartowice pobrano ponadto próbki do badań technologicznych o objętości 1 m 3 i w stalowych pojemnikach przesłano je kanadyjskiemu inwestorowi, który ze względu na niski poziom mineralizacji nie podjął dalszych prac [18]. W publikacjach geologicznych oraz powszechnym obiegu używa się często dla zgromadzonych odpadów terminu złoże antropogeniczne. Wyniki przedstawionych badań geochemicznych oraz procesu sedymentacji odpadów poflotacyjnych, zdeponowanych w osadnikach Gilów i Wartowice, wskazują na bezpodstawne nadużywanie tego terminu w stosunku do materiału pochodzącego z przeróbki rud miedzi. Proponujemy dla tych odpadów stosować termin potencjalna rezerwa surowcowa. Termin ten wskazuje na pewną wartość zgromadzonego materiału odpadowego i możliwości jego wykorzystania w przyszłości, ale równocześnie określa je jako niespełniające aktualnych kryteriów dla złóż oraz przydatności do współczesnego zagospodarowania.

10 14 Rys. 3. Rozkład zawartości miedzi w osadniku Wartowice [16] 3. Geologia w ochronie środowiska 3.1. Monitoring wód powierzchniowych i podziemnych w zlewniach obszaru przemysłu miedziowego Wraz z rozwojem przemysłu miedziowego powstają nowe ogniska zanieczyszczeń środowiska w tym wodnego, co stanowi obiekt zainteresowań hydrogeologów. W latach XX w. analiza i ocena jakościowa obejmowała pierwszy poziom wodonośny oraz główny poziom użytkowy w zlewniach hydrologicznych rzek: Szprotawa, Zimnica i Rudna. Uzupełnieniem tego zakresu stanowiła problematyka oddziaływania osadnika odpadów flotacyjnych Gilów na stan wód podziemnych, w tym zwłaszcza ujęcie wody pitnej Szklary. Na podstawie materiałów z lat określony został poziom zanieczyszczeń pierwszego poziomu wodonośnego, ujmowanego głównie przez mieszkańców wsi studniami kopanymi i wykorzystywanego do zaopatrzenia gospodarstw domowych w wodę. Poziom zanieczyszczenia wód, zwłaszcza w zlewni rzeki Zimnica, wzrastał sukcesywnie w miarę rozwoju infrastruktury tego obszaru. Wyrażało się to nie tylko wydatnym podwyższeniem mineralizacji ogólnej, ale także zawartości chlorków, siarczanów i azotu. Identyfikacja tych problemów była powodem do wpisania się problematyki jakości i stanu środowiska wodnego na stałe w prace realizowane przez hydrogeologów Cuprum. Od 1970 r. hydrogeolodzy prowadzą cykliczne badania, których efektem jest m.in. wyznaczenie tła hydrogeochemicznego w obszarach objętych działalnością górniczą oraz okresowe oceny stanu jakości wód podziemnych i powierzchniowych, ocena wpływu działalności górniczej na wielkość zasobów wodnych w rejonie działalności górnictwa rud miedzi, a także analiza i ocena zmian zachodzących w środowisku wodnym na obszarze LGOM.

11 15 Od 2007 r. Zakład Geologii prowadzi na zlecenie KGHM Polska Miedź S.A. systematyczny monitoring wód podziemnych i powierzchniowych w rejonie oddziaływania kopalń spółki na monoklinie przedsudeckiej w zorganizowanej sieci obserwacyjnej, obejmującej wszystkie poziomy wodonośne i cieki powierzchniowe. Regularne i kompleksowe badania hydrogeologiczne pozwalają na śledzenie wpływu na środowisko wodne ognisk zanieczyszczeń, okresowe oceny stanu i zmian jakości wód podziemnych i powierzchniowych oraz okresową ocenę efektów odwadniania złoża, a także jego wpływu na zasoby monitorowanych poziomów wodonośnych Środowisko wodne wokół OUOW Żelazny Most Ze względu na swoją skalę obiekt hydrotechniczny zbiornik odpadów poflotacyjnych obecnie Obiekt Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych Żelazny Most już od początkowej fazy jego użytkowania, czyli od 1977 r., stanowił poważne zagrożenie dla jakości wód podziemnych oraz powierzchniowych, w tym ujęcia Retków-Stara Rzeka. Podstawowymi funkcjami obiektu są zagospodarowanie odpadów flotacyjnych z Zakładów Wzbogacania Rud (ZWR) i gospodarka wodami kopalniano-technologicznymi. Rys. 4.Główne strefy rozpływu zanieczyszczeń z OUOW Żelazny Most [31] Prowadzone od lat 70. XX w. pomiary infiltracji wód nadosadowych i wciąż rozbudowywana sieć obserwacji wód podziemnych pozwalają śledzić kierunki i intensywność przemieszczania się frontu zanieczyszczeń na przedpolu tego obiektu. W 1992 r. tzw. strefa wód zanieczyszczonych liczyła 222 ha powierzchni. W celu znacznego ograniczenia rozpływu gromadzonych w zbiorniku wód wysoko

12 16 zmineralizowanych, służby Zakładu Hydrotechnicznego wciąż rozbudowują system drenażowy na obiekcie, który składa się z drenażu poziomego (rowy opaskowe), drenażu stopy zapory podstawowej, drenażu pionowego studniami odwadniającymi oraz drenażu pierścieniowego i drenażu wspomagającego w nasypach dociążających zbiornik. Ten złożony system drenażu spowodował wyraźne ograniczenie rozpływu wód zanieczyszczonych na dalsze przedpole obiektu Żelazny Most, co potwierdza malejąca tendencja ilości wód infiltrujących od 0,44 mln m 3 w 2004 r. do 0,17 mln m 3 w roku Powierzchnia tzw. strefy wód zanieczyszczonych wynosi obecnie ok. 338 ha, a jej zasięg na przedpolu zapory wschodniej i zachodniej dochodzi do ponad 1000 m od wewnętrznej granicy zbiornika (rys. 4) Koncentracja metali ciężkich w zasięgu oddziaływania przemysłu miedziowego Emisja gazów i pyłów, w tym wielu metali ciężkich, powstających w trakcie procesów technologicznych produkcji miedzi, powoduje zanieczyszczenie środowiska, co ujawnia się w powierzchniowej warstwie glebowej. Rozpoznanie zawartości i rozkładu metali ciężkich, a zwłaszcza zmian, jakie nastąpiły w stosunku do tła geochemicznego, jest warunkiem niezbędnym do określenia stanu środowiska i zobiektywizowania ocen dotyczących potencjalnego zagrożenia. Badania nad tym zagadnieniem prowadzone były w Zakładzie Geologii w ramach indywidualnego grantu Występowanie metali ciężkich na obszarze Środkowego Nadodrza w strefie oddziaływania przemysłu miedziowego w latach [17]. Objaśnienia: 1. Granice obszarów górniczych; 2. Szyby wydechowe; 3. Elektrociepłownie; 4. Zakłady wzbogacania; 5. Zwałowiska; 6. Wysypiska Rys. 5. Rozmieszczenie miedzi w strefie oddziaływania na środowisko glebowe zakładów KGHM Polska Miedź S.A. [17]

13 17 Praca ta stała się podstawą do dalszych badań środowiskowych. Obecnie monitoring środowiska glebowego w rejonie oddziaływania poszczególnych obiektów górnictwa miedziowego jest prowadzony w różnym zakresie przez służby ochrony środowiska KGHM Polska Miedź S.A. i KGHM CUPRUM Sp. z o.o. CBR. Badaniami objęty został obszar o powierzchni około 2500 km 2, a przedmiotem analizy był zespół metali ciężkich, występujących powszechnie w złożu rud miedzi i mających związek z zanieczyszczeniem środowiska (Cu, Pb, Zn, Co, Ni, Cd, As, Hg, Mn i Fe). Analizom poddano warstwę gruntu o grubości 0,2 m oraz w wybranych profilach podglebie do głębokości 1,25 m, w celu określenia przenikania metali. Decydujący wpływ na zanieczyszczenie środowiska glebowego metalami ciężkimi ma emisja, związana z przemysłem miedziowym (rys. 5). Szczególnie wyraźnie zaznaczyło się oddziaływanie na środowisko Huty Miedzi Głogów (tabela 2) i odnosiło się to do wszystkich analizowanych pierwiastków. Występuje tu przekroczenia tła geochemicznego zarówno w odniesieniu do zawartości maksymalnej, jak i średniej. Zwraca uwagę także fakt, że średnie zawartości Cu, Pb i As przekraczały wartości uznawane za dopuszczalne dla celów rolniczych. Na zdecydowanie niższym poziomie kształtowały się zawartości poszczególnych pierwiastków w obszarach górniczych, gdzie głównymi źródłami zanieczyszczeń są zakłady przeróbki rud i szyby wydechowe. Wnioski, płynące z przeprowadzonych badań, wskazują, że wyłączając hutę Głogów pozostały obszar w znikomym stopniu narażony jest na niekorzystne zmiany środowiskowe, związane z występowaniem metali ciężkich. Tabela 2. Zawartość metali ciężkich w glebie w rejonie HM Głogów [17] 3.4. Wykorzystanie struktur gazowych w ochronie środowiska Jednym z istotnych zagadnień, podjętych przez geologów w problematyce środowiskowej, było wykorzystanie głębokich warstw geologicznych do składowania zasolonych wód kopalnianych. Wynikało ono ze stanowiska Urzędu Wojewódzkiego w Legnicy, który w 1991 r. podjął decyzję, zmierzającą do ograniczenia zrzutu do Odry zasolonych wódz obiektu Żelazny Most. KGHM Polska Miedź S.A., podejmując to zadanie, zlecił specjalistycznym zespołom geologicznym z AGH w Krakowie, Hydrogeometal w Lubinie i KGHM CUPRUM we Wrocławiu rozwiązanie tego problemu. W wyniku tych opracowań P. Kijewski i S. Downorowicz sformułowali w 1992 r. Program prac badawczych i projektowych zagospodarowania solanki z kopalń Rudna i Sieroszowice [21]. Program ten zakładał wykonanie badań

14 18 chłonności skał struktury gazonośnej Borzęcin pod kątem możliwości transportu i zatłaczania kopalnianych wód zasolonych. Rezultatem tych przeprowadzonych na szeroką skalę badań, wykonanych w 4 odwiertach (łącznie wtłoczono do górotworu 8,8 tys. m 3 wody), było przygotowanie i uzbrojenie w 1995 r. odwiertu B-28 do wykorzystania praktycznego struktury gazowej Borzęcin do zatłaczania zasolonych wód kopalnianych. Ostatecznie PGNiG S.A. przystosowało odwiert B-28 do zatłaczania kwaśnych gazów (CO 2 i H 2 S) i jest to jedyna pracująca instalacja w Polsce, stosująca zasady CCS. Doświadczenia z projektu Borzęcin zostały wykorzystane w 2014 r. do opracowania założeń geologicznych bezpiecznego składowania w gazonośnej strukturze Wilków dwutlenku węgla, powstającego w procesie produkcji miedzi. Opracowana koncepcja zakładała adaptację już nieproduktywnych odwiertów wydobywczych do zatłaczania kwaśnych gazów, z równoczesnym wydobyciem gazu ze złoża, zwiększonym w wyniku wzrostu ciśnienia. Koszt instalacji otworowej i składowania CO 2 jest stosunkowo niewielki i został oszacowany w najkorzystniejszym wariancie na poziomie 9,81 zł/mg. Zasadnicza trudność wdrożenia metody podziemnego składowania kwaśnych gazów (CCS) wiąże się z bardzo wysokimi kosztami ich wydzielenia z produkcji hutniczej i przygotowania do transportu Likwidacja zakładów górniczych w rejonie Starego Zagłębia Miedziowego Górnictwo podziemne rud miedzi w obszarze tzw. Starego Zagłębia Miedziowego czynne było do końca 1989 r., kiedy to kopalnia Konrad w Iwinach zakończyła wydobycie rudy. Kopalnia utrzymywała dalej swoją infrastrukturę odwadniającą (43 m 3 /min wody), aby zapewnić lokalnej społeczności dostawę wody w ramach naprawiania szkód górniczych. Ze względu na niski stopień wykorzystania wody (około 12%) i wysokie koszty utrzymania ujęć oraz pompowni spółka KGHM Polska Miedź S.A. stanęła przed problemem: zagospodarowania wody lub zatopienia kopalni. W 1995 r. opracowane zostało w Zakładzie Geologii przy udziale specjalistycznych pracowni CBPM CUPRUM studium: Ocena jakości wody i jej zasobów w ujęciu kopalnianym oraz w regionie wraz z wykonaniem analizy technicznej i ekonomicznej. W rezultacie powstała koncepcję wyprowadzenia wody z kopalni Konrad, zbudowanie zbiornika Garnczary (kulminacja 250 m n.p.m.), następnie jej grawitacyjny przepływ nowym rurociągiem do Ulesia, skąd istniejącym rurociągiem do systemu wodociągowego Lubina. Projekt ten jednak nie został wdrożony. Wobec odstąpienia od realizacji koncepcji przesyłu wody do Lubina nastąpiła decyzja o likwidacji kopalni przez zatopienie. Likwidację przeprowadzono w oparciu o program Ujęcie wody pitnej w AQUAKONRAD S.A. metodą studni głębinowych [20]. W ramach tego programu: zbudowano podziemne ujęcie wody na poziomie 830, odwiercono dwa otwory do głębokości poziomu ujęcia i zamontowano dwustopniowy system pompowy, pozwalający na wyprowadzenie na powierzchnię wody w ilości 5-6 m 3 /min studniami AQ-1 i AQ-2 do lokalnego układu wodo-ciągowego. Zatapianie kopalni rozpoczęto w styczniu 2000 r. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że warunki hydrogeologiczne w tym rejonie, wskutek prowadzonego od ponad 50 lat drenażu górniczego, uległy znacznym przekształceniom. Utworzył się rozległy lej depresyjny, w tym także w wodonośnej warstwie środkowego cechsztynu. Proces

15 H [m n.p.m.] Tempo wzostu H [mm/d] 19 wypełniania zdrenowanej wapiennej warstwy wodonośnej spowodował zmiany w jakości wody (twardość siarczanowa), która po ponad rocznym funkcjonowaniu systemu straciła wartości parametrów wody pitnej. W rezultacie tych zmian studnie AQ-1 i AQ-2 przekwalifikowano na piezometry. Proces zatapiania kopalni Konrad i wypełnianie warstwy wodonośnej był monitorowany pomiarami w szybach K-I i K-II oraz w piezometrach, m.in.: KL-I, AQ-1 i AQ-2. Jego przebieg generalnie odpowiada opracowanej w 2000 r. prognozie [8]. Według bieżących pomiarów woda osiągnęła poziom wychodni podczwartorzędowych w roku 2008, a obecnie zbliża się do poziomu zrębu szybu K-I (rys. 6). 180,00 80,00-20,00 zrąb szybu (220 m n.p.m.) poziom wychodni podczwartorzędowych (180 m n.p.m.) , , , , , , Rok rzędna zwierciadła wody (H) tempo wzrostu H Położenie zwierciadła wody w otworze szybowym K-I Rys. 6. Przebieg zatapiania kopalni Konrad w szybie K-I (źródło: materiały Zakładu Geologii) 4. Problematyka gazowa Stopniowe przenoszenie się ciężaru eksploatacji rud miedzi w kierunku północnym, w rejony głębokiego zalegania złoża, sprzyja wzrostowi potencjalnego zagrożenia gazowego. Potwierdzeniem tej ogólnej tendencji są zjawiska, zarejestrowane w ostatnich latach w obrębie kopalń KGHM Polska Miedź S.A., w tym wyrzut gazów i skał, który nastąpił we wrześniu 2009 r. w rejonie chodników T, W-169 w OG Głogów Głęboki-Przemysłowy. Nieco później, we wrześniu 2010 r., doszło do wypływu siarkowodoru z poziomu anhydrytów w otworze badawczym Ra5 C-36, w oddziale G-62, w OG Sieroszowice. Zjawiska te zwróciły uwagę na nowy rodzaj zagrożeń górniczych, występujących w specyficznych warunkach geologicznych głębokiego złoża w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A.: przedostawania się gazów do wyrobisk w postaci wyrzutów mieszanin gazów czy też ekshalacji gazów aromatycznych (m.in. merkaptanów i siarkowodoru) [25]. W KGHM CUPRUM zrealizowano szereg prac badawczo-rozwojowych i ekspertyz, związanych z zagrożeniami gazowymi w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A., w tym 4-etapową pracę pt. Rozpoznanie zagrożeń wyrzutami gazów

16 20 i skał oraz potencjalnych zjawisk gazogeodynamicznych dla bezpiecznego prowadzenia robót górniczych [2]. W 2017 r. KGHM CUPRUM wspomagało również specjalistów Stowarzyszenia Naukowego im. Stanisława Staszica w Krakowie przy realizacji Aktualizacji prognozy regionalnej zagrożenia gazowego i gazogeodynamicznego wyrzutami gazów i skał, ze szczególnym uwzględnieniem występowania siarkowodoru i węglowodorów w części złóż Sieroszowice, Rudna oraz Głogów Głęboki-Przemysłowy [30]. Współpraca kontynuowana jest w 2018 r. i obejmuje wykonanie kompleksowej Prognozy regionalnej zagrożenia gazogeodynamicznego dla złóż rud miedzi KGHM Polska Miedź S.A.. W 2015 r., w celu wykonywania obowiązków określonych w art. 117 Prawa geologicznego i górniczego, polegających na rozpoznawaniu zagrożeń związanych z ruchem zakładu górniczego (a dotyczących zagrożeń gazowych) oraz podejmowaniu środków zmierzających do zapobiegania i usuwania tych zagrożeń, powołano Zespół Centrum Informacji Gazowej, złożony z przedstawicieli Centrali KGHM, Zakładów Górniczych, CBJ oraz KGHM CUPRUM. Zespół utworzyli specjaliści poszczególnych jednostek, bezpośrednio związani z tematyką zagrożeń gazowych. W ramach działalności powstałej grupy zebrano, będące w posiadaniu KGHM Polska Miedź S.A., opracowania i wyniki badań związane z zagrożeniami gazowymi, przeanalizowano i oceniono metodykę i zakres wykonywanych dotychczas badań w ramach identyfikacji zagrożeń gazowych oraz oceniono stosowaną profilaktykę i środki techniczno-organizacyjne w ograniczaniu zagrożenia gazowego. Obecnie prace kontynuowana są w ramach projektu DATAGaz Baza danych pozyskiwanych w czasie rozpoznawania i eksploatacji złoża rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej dla celów analiz i prognoz związanych z zagrożeniami gazowymi i gazogeodynamicznymi, którego efektem będzie baza danych, utworzona w środowisku Oracle dla celów analiz i prognoz, związanych z zagrożeniami gazowymi i gazogeodynamicznymi. 5. Prace związane z kontynuacją wydobycia i możliwościami powiększenia bazy zasobowej rud miedzi Praca geologów KGHM CUPRUM na rzecz przemysłu miedziowego to nie tylko badania, analizy i prace terenowe, lecz także wsparcie spółki-matki w sprawach formalnych, niezbędnych do legalnego prowadzenia działalności górniczej. Jednym z ważniejszych w tym względzie zadań było opracowanie dodatków do dokumentacji geologicznych dla eksploatowanych już złóż Rudna, Sieroszowice, Polkowice i Lubin-Małomice, które zostały przyjęte decyzjami Ministra Środowiska w 2012 r. Następnym krokiem było opracowanie wniosków koncesyjnych, na podstawie których KGHM Polska Miedź S.A. w 2013 r. uzyskał koncesje, pozwalające na prowadzenie eksploatacji w granicach obecnych obszarów górniczych Rudna, Sieroszowice, Polkowice, Lubin-Małomice i Radwanice Wschodnie do roku 2063.

17 21 Rys. 7. Mapa obszarów rozpoznania geologicznego obszaru złożowego rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej w latach (na podstawie: materiały Zakładu Geologii) Kolejne zagadnienia, podejmowane przez Zakład Geologii, związane są z dalszym rozpoznaniem obszaru złożowego oraz poszerzeniem krajowej bazy surowcowej dla przemysłu miedziowego. Działania te mają ścisłe powiązanie z celami strategicznymi KGHM Polska Miedź S.A. i prowadzone są od roku Wyróżnić tu należy realizację następujących zadań, obejmujących: południową i zachodnią część zagospodarowanych wówczas górniczo obszarów złożowych, obszar Radwanice-Gaworzyce, obszar Retków-Ścinawa i Głogów, rejon złoża Wartowice Rozpoznanie południowej i zachodniej części obszaru złożowego W latach na zlecenie KGHM Polska Miedź S.A. realizowano w Zakładzie Geologii Program badań za pomocą otworów wiertniczych wykonanych z powierzchni terenu w obszarach koncesyjnych złóż rud miedzi [26]. W ramach programu wykonano 32 wiercenia o łącznej długości 24,6 km, co pozwoliło na: określenie parametrów jakościowych rud miedzi i metali w ówczesnych obszarach górniczych: Lubin I, Polkowice II, Radwanice Wschód i Sieroszowice I oraz aktualizację zasobów przemysłowych w tych obszarach, weryfikację warunków budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych zwłaszcza południowej części złoża Lubin-Małomice, pod kątem możliwości

18 22 prowadzenia robót górniczych w silnie zaburzonych tektonicznie i zawodnionych warstwach stropowych [7]. Uzyskane wyniki zostały wykorzystane w 2013 r. w opracowaniu Kompleksowa koncepcja udostępnienia i eksploatacji złóż południowej części obszarów górniczych Lubin I i Polkowice II w oparciu o analizę warunków geologicznych oraz dotychczasowych doświadczeń prowadzenia robót górniczych [33], wykonanym w Zakładzie Górnictwa Rozpoznanie złoża Radwanice-Gaworzyce Następny obszar szczegółowego rozpoznania złoża położony jest w strefie na zachód od złoża rud miedzi Sieroszowice, gdzie w latach 80. XX w. zostały udokumentowane złoża Radwanice i Gaworzyce. W 2008 r. KGHM Polska Miedź S.A. pozyskał koncesję na rozpoznawanie złoża Gaworzyce, a w 2009 r. na rozpoznawanie złoża Radwanice. Prace geologiczne, prowadzone przez Zakład Geologii, miały na celu rozpoznanie budowy geologicznej obu koncesji, rozpoznanie warunków geologiczno-górniczych, rozmieszczenia mineralizacji kruszcowej i jej oceny. Podstawą do tych analiz były wyniki prac i robót geologicznych, wykonanych w ramach wymienionych koncesji. W latach wykonano 5 otworów wiertniczych: R-1, R-8, R-13, G-12 i G-14. Ponadto w obszarze obu koncesji zrealizowane zostały powierzchniowe badania geofizyczne: grawimetryczne i geoelektryczne (polaryzacja wzbudzona) oraz sejsmika 2D. W efekcie prac opracowana została kompleksowa dokumentacja geologiczna złoża rud miedzi Radwanice-Gaworzyce, która stanowiła podstawę do opracowania w KGHM CUPRUM projektu zagospodarowania złoża i wniosku koncesyjnego na wydobywanie rud miedzi ze złoża Radwanice-Gaworzyce. Koncesja została przyznana KGHM Polska Miedź S.A. w lutym 2017 r. Tym samym powierzchnia złóż zagospodarowanych górniczo przez KGHM Polska Miedź S.A. na monoklinie przedsudeckiej powiększyła się o ponad 30 km 2, a zasoby geologiczne o tys. Mg rudy i ponad 2910 tys. Mg Cu Poszukiwanie i rozpoznanie złóż w obszarach północnych i północno-wschodnich Naturalnym kierunkiem postępu eksploatacji rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej są północne i północno-wschodnie partie obszaru złożowego (rys. 7). W celu poszerzenia bazy zasobowej KGHM Polska Miedź S.A. w tych rejonach w Zakładzie Geologii został opracowany kompleksowy program badawczy. Efektem prac Zakładu było złożenie przez KGHM Polska Miedź S.A. w latach wniosków o koncesje na poszukiwanie i rozpoznawanie złóż rud miedzi w obszarach: Retków-Ścinawa, Głogów, Bytom Odrzański i Kulów-Luboszyce. Projekty robót geologicznych przewidywały kilkuetapowy program wierceń i badań, w tym powierzchniowych pomiarów geofizycznych, zapewniając stopniowe poszerzanie bazy zasobowej i pogłębianie wiedzy o warunkach panujących w górotworze. Od 2013 r. prace geologiczne prowadzone są w obszarach dwóch koncesji: Głogów i Retków-Ścinawa. Najnowsze, zaprojektowane przez Zakład Geologii prace podzielono na dwa etapy. W etapie I w obszarze Retków-Ścinawa zaprojektowano 11 otworów wiertniczych, a w obszarze Głogów 4 otwory (wszystkie wykonano). W otworach tych przeprowadzono badania geologiczno-górniczych warunków zalegania złoża,

19 23 hydrogeologiczne, geologiczno-inżynierskie, geofizyczne i gazowe. Podstawowym założeniem prac etapu I jest powiększenie zasobów bilansowych w kategorii C1, bezpośrednio przylegających do obszarów koncesyjnych. W etapie II zagęszczono siatkę wierceń w kierunku północno-wschodnim do głębokości zalegania spągu złoża 1500 m. Zakres prac etapu II w obszarze Głogów obejmuje przede wszystkim wykonanie 6 otworów wiertniczych, w tym 4 rozpoznawczych, zagęszczających siatkę wierceń do kategorii C1, i dwóch poszukiwawczych, w celu zbadania ciągłości mineralizacji rudnej w kierunku północno-wschodnim. W pierwszej kolejności jednak realizowane są powierzchniowe pomiary geofizyczne metodą magnetotelluryczną i sejsmiczną 2D oraz grawimetryczną. W etapie II koncesji Retków-Ścinawa zakłada się wykonanie 25 otworów (w tym 15 poza granicami udokumentowanego w przeszłości złoża). Do dziś odwiercono trzy otwory, jeden jest w trakcie. Są to otwory konturujące wschodnią granicę złoża. Bardzo ważnym elementem prac są badania gazowe, które zostały adaptowane z przemysłu naftowego na potrzeby rozpoznania warunków gazowych w wierconych otworach złożowych. Istotną rolę odgrywają też badania hydrogeologiczne, które dają wyprzedzającą informację na temat potencjalnego zagrożenia wodnego przyszłej eksploatacji oraz warunków hydrogeologicznych na potrzeby głębienia wyrobisk udostępniających złoże Rozpoznanie złoża Wartowice Rejon Synkliny Grodzieckiej to obecnie drugi co do wielkości obszar udokumentowanych złóż rud miedzi w Polsce, który może w przyszłości stanowić przedmiot eksploatacji górniczej. Dlatego też KGHM Polska Miedź S.A. w 2009 r. uzyskał koncesję na poszukiwanie i rozpoznawanie złoża rud miedzi w obszarze Synklina Grodziecka, który obejmuje w całości złoże Wartowice, udokumentowane w kat. C 1, oraz część złoża Niecka Grodziecka, udokumentowanego w kat. C 2. Projekt prac geologicznych na poszukiwanie i rozpoznawanie złoża rud miedzi w obszarze Synklina Grodziecka, wraz z wnioskiem o udzielenie koncesji, oraz projekty robót geologicznych na kolejne etapy prac zostały opracowane w Zakładzie Geologii KGHM CUPRUM. W roku 2014, na podstawie wniosku i projektu robót geologicznych opracowanych przez Zakład Geologii, KGHM Polska Miedź S.A. uzyskał koncesję na poszukiwania i rozpoznawanie złoża rud miedzi w obszarze koncesyjnym Konrad, który swoimi granicami objął pozostałą część złoża Niecka Grodziecka, obszary wyeksploatowane przez zlikwidowaną kopalnię Konrad oraz obszary przyległe (rys. 8). Prace w granicach koncesji Konrad zaprojektowano w jednym etapie i obejmowały wykonanie 5 otworów wiertniczych, badania hydrogeologiczne, geologiczno-inżynierskie i gazowe oraz powierzchniowe pomiary geofizyczne. Badania były ściśle powiązane z tymi zaprojektowanymi w obszarze koncesji Synklina Grodziecka. Prace i roboty geologiczne na obu koncesjach, prowadzone przez Zakład Geologii, trwały od marca 2011 r. do czerwca 2016 r. Łącznie wykonano 22 otwory poszukiwawczo-rozpoznawcze oraz 122 km powierzchniowych profili geofizycznych, które objęły powierzchnię 110,88 km 2. Obecnie hydrogeolodzy z Zakładu Geologii wykonują prace w ramach Monitoringu wód podziemnych i powierzchniowych w rejonie oddziaływania zatopionej kopalni Konrad, analizy wyników wszystkich dotychczasowych badań i prace studialne.

20 24 6. Prace dotyczące innych surowców mineralnych 6.1. Złoże rud niklu Szklary 1 Wzrost cen niklu spowodował zainteresowanie KGHM Polska Miedź S.A. wietrzeniowym złożem rud tego metalu położonym w masywie serpentynitowym Szklar. Koncesja na rozpoznawanie złoża rud niklu Szklary 1, wydana w lutym 2006 r., obejmowała część udokumentowanego w przeszłości złoża rud niklu Szklary obszar Szklana Góra w kat. B + C 1. Prace geologiczne wykonywane były na podstawie projektu robót geologicznych, opracowanego w Zakładzie Geologii. Otwory wiertnicze o głębokości m wykonano w dwóch etapach w latach i W etapie II, jako uzupełnienie danych z wierceń, wykonano również powierzchniowe pomiary geofizyczne. W efekcie opracowana została w 2013 r. dokumentacja geologiczna złoża rud niklu Szklary 1. Granice obliczenia zasobów wyznacza tu: minimalna zawartość niklu (Ni) w próbce konturującej złoże 0,3%, minimalna średnia ważona zawartość niklu (Ni) w profilu złoża wraz z przerostami 0,3% i minimalna zasobność złoża (Ni) 30 kg/m 2. Zatwierdzone zasoby rudy niklu wynoszą ponad 4370 tys. ton, a metalu ton Sole potasowo-magnezowe Sole potasowo-magnezowe to obok złóż rud miedzi i soli kamiennej atrakcyjna gospodarczo kopalina, występująca w utworach cechsztynu. Na monoklinie przedsudeckiej, podobnie jak na obszarze Niżu Polskiego, nagromadzenia soli potasowo-magnezowych są związane z cyklotemem PZ2 i PZ3 z sekwencją soli starszej (K2p) i młodszej (K3p). Najbardziej perspektywicznym obszarem występowania soli potasowo-magnezowych jest wyniesienie Łeby okolice Pucka. Począwszy od 1963 r., prowadzono tu poszukiwania i udokumentowano w utworach cyklotemu PZ1 cztery złoża soli potasowo-magnezowej typu polihalitowego w kat. C 2 : Chłapowo, Mieroszyno, Swarzewo i Zdrada, o łącznych zasobach 597 mln ton. W roku 2013, w Zakładzie Geologii KGHM CUPRUM opracowany został projekt robót geologicznych i wniosek koncesyjny na poszukiwanie i rozpoznawanie złoża soli potasowo-magnezowych w okolicach Pucka wraz z kopalinami towarzyszącymi: rudami miedzi i srebra oraz solą kamienną. Decyzja koncesyjna, wydana w październiku 2014 r., umożliwiła KGHM Polska Miedź S.A. rozpoczęcie badań powierzchniowych pomiarów geofizycznych i wykonanie trzech otworów wiertniczych. Na podstawie pierwszych wyników prac geologicznych wykonana została, wspólnie z Zakładem Technologii Energetycznych, praca pn. Wstępne studium możliwości zagospodarowania złóż polihalitu w rejonie Pucka z uwzględnieniem modelu kopalni oraz trzech wariantów technologii przeróbki [27]. 7. Analiza i ocena projektów inwestycyjnych KGHM Od 1998 r. w Zakładzie Studiów i Analiz Geologicznych, a następnie w Zakładzie Geologii rozpoczęto realizację projektów w sektorze geologicznym i górniczym na różnym poziomie zaawansowania. Kompleksowe analizy obejmowały kwestie techniczne (geologiczno-złożowe, górnicze, przeróbcze), ekonomiczne z przyjętymi kryteriami rentowności oraz ocenę funkcjonowania miejscowego prawa, w tym prawa geologiczno-górniczego. W ciągu blisko 20 lat zespoły specjalistów wykonały

21 25 ekspertyzy kilkudziesięciu projektów na całym świecie, przy czym preferowane były państwa stabilne politycznie i gospodarczo. Oceniano projekty europejskie (Węgry, Niemcy, Hiszpania, Rumunia, Serbia), północnoamerykańskie, z obszaru Ameryki Łacińskiej (Chile, Peru), Afryki (RPA, Namibia, Botswana, Maroko) i Azji (Kazachstan, Laos, Chiny). 8. Nowe kierunki badawcze Zakładu Geologii Od początków działalności Zakład Geologii rozwija się i poszerza zakres działań o często interdyscyplinarne wyzwania badawcze, jak wspomniana wcześniej problematyka gazowa, stanowiąca jeden z filarów rozwojowych Zakładu. Dzięki wewnętrznym funduszom badawczym KGHM CUPRUM pracownicy Zakładu Geologii mają szansę podejmować nowatorskie zagadnienia badawcze, których potencjał wdrożeniowy i komercjalizacyjny nie jest jeszcze dobrze rozpoznany. W ramach dotacji statutowej w Zakładzie Geologii zrealizowano m.in. prace, wykorzystujące metody geobotaniczne i geochemiczne w ramach prospekcji złóż oraz monitoringu środowiska [34], badania związane z oceną stanu hydromorfologicznego cieków powierzchniowych i wykorzystania makrofitów w ocenie stanu biologicznego rzek [6] czy też badania geologiczno-strukturalne w profilu litologicznym Synkliny Grodzieckiej. W ramach funduszu innowacyjności w Zakładzie podjęto się budowy systemu do gromadzenia danych przestrzennych z powietrza w oparciu o wielowirnikowiec bezzałogowy, opatentowano Sposób wyznaczania prędkości filtracji i współczynnika filtracji w gruncie pod wodą oraz układ do wyznaczania prędkości filtracji, skonstruowano urządzenie do badania parametrów filtracji gruntów w strefie aeracji wraz z opracowaniem metodyki pomiarów i obliczeń. Z funduszy tych finansowane są także najnowsze prace badawcze, w tym projekt Warunki występowania pierwiastków śladowych w wodach dopływających do kopalń rud miedzi LGOM w aspekcie możliwości ich odzyskiwania z roztworów wodnych oraz zmniejszenia ładunku zanieczyszczeń emitowanych do środowiska. Wstępne wyniki zawartości poszczególnych pierwiastków w wodach dopływających do wyrobisk kopalni rud miedzi KGHM Polska Miedź S.A. na monoklinie przedsudeckiej wykazały występowanie stosunkowo wysokich koncentracji wybranych pierwiastków, a zwłaszcza litu i boru, wskazujących na potencjalne możliwości ich odzysku przy wykorzystaniu już dostępnych na rynku technologii [4]. Kierunkiem, który od kilku lat intensywnie rozwija się w Zakładzie Geologii, jest modelowanie numeryczne zarówno modelowanie geologiczne 3D, jak i modelowanie procesów hydrogeologicznych [3]. Nasza kadra wspomaga prace dokumentacyjne, wprowadzając nowe metody szacowania zasobów złóż oraz interpretacji budowy geologicznej. Zespół hydrogeologów z kolei wykorzystuje modelowanie numeryczne w badaniach hydrogeologicznych, prowadzonych w ramach projektu współfinansowanego przez NCBiR i KGHM Polska Miedź S.A. pt. I-MORE: Innowacyjne metody udostępniania złoża głębokiego, w ramach przedsięwzięcia CuBR. Badania te mają za zadanie określić możliwości zdrenowania utworów pstrego piaskowca na potrzeby głębienia szybów, w celu udostępnienia głębokich złóż rud miedzi [5, 35]. Zakład Geologii od 2008 r. realizuje prace związane z nowym kierunkiem dotyczącym inwentaryzacji i waloryzacji historycznych obiektów po działalności górniczej oraz ich wykorzystaniem w dziedzinie turystyki poprzemysłowej

22 26 i geoturystyki. W tej tematyce Zakład ściśle współpracuje z Zakładem Górnictwa. W ramach prac na obszarze Starego Zagłębia Miedziowego przeprowadzono m.in. inwentaryzację terenów poprzemysłowych, opracowano koncepcję zagospodarowania wybranych obiektów pogórniczych, w tym projekt ścieżki turystycznej Śladami dawnych robót górniczych i hutniczych okolic Leszczyny (Synkliny Leszczyny) oraz przeprowadzono rozpoznanie i opracowano wstępną koncepcję adaptacji historycznych wyrobisk kopalni Ciche Szczęście w Leszczynie [24]. Tematyka turystyki pogórniczej, rewitalizacja wybranych obiektów pogórniczych na Dolnym Śląsku realizowana jest również w ramach zadania Śladami dawnego górnictwa kruszców. Wykonane w ostatnich latach prace poszukiwawcze i dokumentacyjne złóż rud miedzi w obszarach monokliny przedsudeckiej i niecki północnosudeckiej pozwoliły na ukształtowanie zespołu specjalistów przygotowanych do realizacji prac geologicznych, wynikających z przyjętej przez Zarząd KGHM Polska Miedź S.A. strategii na lata z perspektywą do 2040 r. Strategia ta zorientowana jest na długofalowe działanie, oparte na wykorzystaniu istniejącej bazy zasobowej i jej powiększeniu o zasoby krajowe oraz inwestycje w obszarach metalogenicznych. 9. Zaplecze sprzętowo-laboratoryjne Wsparciem i uzupełnieniem szeroko zakrojonych badań terenowych prowadzonych przez geologów z CUPRUM od 50 lat było i jest wciąż rozwijane zaplecze sprzętowo-laboratoryjne. Obecnie w strukturach Zakładu Geologii działa nowocześnie wyposażona Pracownia Petrograficzno-Mineralogiczna, utworzona w latach , w pięknie odrestaurowanych budynkach kompleksu na wrocławskich Praczach (fot. 1). W jej skład wchodzą Pracownia Mikroskopowa i Pracownia Preparatyki Materiału Geologicznego. Pracownia Mikroskopowa zajmuje się jakościową i ilościową analizą skał i minerałów w świetle przechodzącym i odbitym. Na jej wyposażeniu znajdują się: mikroskop polaryzacyjny ECLIPSE LV100N POL firmy Nikon z dwumodułowym oświetleniem DIA/EPI, kamerą cyfrową DS-Ri1 firmy Nikon oraz oprogramowaniem do analizy obrazu mikroskopowego NIS- -Elements BR, mikroskop stereoskopowy Leica M205C z modułem polaryzacyjnym i kolumną zmotoryzowaną wzdłuż osi Z, z kamerą cyfrową DFC450 i oprogramowaniem do analizy obrazu mikroskopowego Leica Application Suite (LAS).

23 27 Fot. 1. Odrestaurowany budynek Pracowni Petrograficzno-Mineralogicznej i Pracowni Hydrogeologicznej na Praczach (fot. M. Krakowian, I. Nowak) Pracownia Mikroskopowa ma możliwość wykonania szczegółowej charakterystyki próbek skalnych na podstawie obserwacji powierzchni próbki w zakresie powiększeń od 7x do 160x w mikroskopie stereoskopowym oraz na klasycznych badaniach mikroskopowych preparatów cienkich uniwersalnych w świetle przechodzącym i odbitym w zakresie powiększeń od 40x do 1500x. Pracownia Mikroskopowa ma również możliwość badania przestrzeni porowej i mikroszczelin w uniwersalnych preparatach cienkich oraz w polerowanych płytkach skalnych. Badanie przestrzeni porowej, w szczególności określenie kształtu i wielkości promienia porów i sieci ich połączeń, jest istotne dla oceny petrofizycznych i kolektorskich właściwości skał. Pracownia Preparatyki Materiału Geologicznego wyposażona jest w kompleksowy zestaw urządzeń francuskiej firm BROT LAB, przeznaczonych do wykonywania preparatów polerowanych ze skał i minerałów. W pracowni wykonywane są w szerokim zakresie preparaty mikroskopowe, w tym uniwersalne do badań w świetle odbitym i przechodzącym oraz do badań w elektronowym mikroskopie skaningowym, Pracownia Hydrogeologiczna zajmuje się ogółem procesów decydujących o przepływie wody i gazów w środowisku skalnym, ze szczególnym uwzględnieniem skał zwięzłych. Na wyposażeniu znajduje się szereg urządzeń do prowadzenia badań, w tym: przepuszczalności skał zwięzłych i luźnych w zakresie do m/s przepuszczalnościomierz Ejkelkampa, sonda GeonBat, stanowisko do badań porowatości i przepuszczalności skał zwięzłych, odsączalności skał wirówka wysokoobrotowa BeckamnCoulter, parametrów migracji wody i zanieczyszczeń w środowisku porowym. Ponadto pracownia dysponuje nowoczesnym sprzętem do terenowych badań hydrogeologicznych i monitoringu środowiska wodnego, m.in. zestawy pomp z agregatami do prowadzenia pompowań i poboru próbek wody z otworów o wysokości podnoszenia do 100 m, sondy elektroniczne i zestaw czujników do pomiaru położenia zwierciadła wody wraz z temperaturą do głębokości 1000 m, mierniki wieloparametryczne do badania podstawowych parametrów