Technologie eksploatacji złóż kruszyw naturalnych i ich wpływ na środowisko

Transkrypt

1 Technologie eksploatacji złóż kruszyw naturalnych i ich wpływ na środowisko prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł mgr inż. Łukasz Machniak mgr inż. Joanna Goleniewska Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Górnictwa Odkrywkowego Kraków 5 kwietnia 2011 r.

2 PODZIAŁ KRUSZYW WEDŁUG NORMY PN-EN KRUSZYWO Naturalne Sztuczne Z recyklingu Żwirowo-piaskowe Łamane

3 Zastosowanie kruszyw naturalnych w gospodarce Podstawowy surowiec i materiał budowlany w drogownictwie 90% masy w konstrukcji drogi, w budownictwie 75% masy betonowej

4 WYDOBYCIE KRUSZYW NATURALNYCH W POLSCE W LATACH prognoza

5 Produkcja kruszyw na 1 mieszkańca w krajach UE w 2009 r. źródło: dane UEPG (European Aggregates Association)

6 źródło: dane UEPG (European Aggregates Association) Zależność produkcji na mieszkańca od PKB na mieszkańca

7 Sposoby eksploatacji kruszyw naturalnych Eksploatacja lądowa Eksploatacja wodna z urabianiem z lądu z urabianiem z lustra wody Eksploatacja mieszana z urabianiem z lądu z urabianiem z lądu i z lustra wody źródło: A. Bęben

8 UKŁADY WYDOBYWCZE DO EKSPLOATACJI ŻWIRÓW I PIASKÓW Eksploatacja Spod wody Urabianie kopaliny Układ wydobywczy Koparki urabiające z poziomu lądowego: wieloczerpakowe jednonaczyniowe: zgarniakowe, łyżkowe, chwytakowe, zgarniarki linowe Koparki pływające: wieloczerpakowe chwytakowe Transport urobku przenośnikowy samochodowy przenośnikami pływającymi barkami, szalandami ssące rurociągami tłoczonymi hydropneumatyczne przenośnikami pływającymi

9 Koparki łyżkowe + przenośniki lub samochody Zalety - uniwersalność zastosowań do robót górniczych Wady -ograniczona głębokość (< 12 m) i wydajność eksploatacji -trudności kształtowania skarp o nachyleniu < 40 -ryzyko osunięc skarpy

10 Koparki zgarniakowe + przenośniki, samochody Zalety - urabianie z poziomu eksploatacyjnego na lądzie -eliminacja transportu urobku po poziomie wody Wady - cykliczny charakter pracy koparki - trudności kształtowania skarp o nachyleniu < 40 -trudności urabiania przy występowaniu w złożu głazów, pni itp. -mała głębokość eksploatacji (do 12 m)

11 Zgarniarki + przenośniki, samochody Zalety - urabianie z poziomu eksploatacyjnego na lądzie (do 24 m) - eliminacja transportu urobku po poziomie wody Wady - cykliczny charakter pracy zgarniarki - zmniejszenie wydajności koparki z głębokością wydobycia

12 Zgarniarki linowe L L T 2 4 Legenda: 1 urządzenie zgarniakowe, 2 zgarniak, 3 krążek kierunkowy, 4 lina ciągnąca, 5 lina zwrotna. Najczęściej osiągana głębokość eksploatacyjna T = L/6 L szerokość wykopu, T głębokość urabiania.

13 Koparki chwytakowe + przenośniki pływające, barki Zalety -korzystne głębokości wydobywania (do 40 m) Wady -duże straty spągowe oraz drobnych frakcji - cykliczny charakter pracy koparki, mała wydajność - zmniejszenie wydajności koparki z głębokością urabiania

14 Koparki wieloczerpakowe lądowe lub pływające + przenośniki lądowe lub pływające, barki Zalety -ciągły charakter pracy koparki -małe ilości strat spągowych Wady -ograniczona głębokość wydobycia (do 20 m) -trudności urabiania przy występowaniu w złożu głazów, pni itp.

15 Pogłębiarki ssące + przewody tłoczne Zalety -ciągły charakter pracy układu wydobywczego (do 20 m) -małe ilości strat spągowych -możliwość zastosowania hydrotransportu na znaczne odległości Wady - ścieralność elementów układu wydobywczego -trudności urabiania przy występowaniu w złożu głazów, pni itp.

16 Zespoły urabiające pogłębiarki ssącej Głowica spulchniająca (Jet)

17 Pogłębiarki ssące z kołem wieloczerpakowym lub łańcuchem tnącym Łańcuch tnący Koło frezujące Zalety -ciągły charakter pracy układu wydobywczego (do 20 m) -małe ilości strat spągowych -możliwość zastosowania hydrotransportu na znaczne odległości Wady - ścieralność elementów układu wydobywczego

18 Pogłębiarki hydropneumatyczne + przenośniki pływające Legenda: 1 przewód doprowadzający wodę pod ciśnieniem, 2 dysze, 3 komora głowicy, 4 przewód doprowadzający sprężone powietrze, 5 mieszanina urobku, wody i powietrza. 3 2 Zalety -ciągły charakter pracy układu wydobywczego -korzystne głębokości wydobycia (12 80 m) - korzystne ilości strat spągowych Wady - transport pływającymi przenośnikami taśmowymi -trudności urabiania przy występowaniu w złożu głazów, pni itp.

19 Pogłębiarki - statki Zalety -duża wydajność -małe straty -duża głębokość eksploatacji ( m)

20 Transport urobku do zakładu przeróbczego Do transportu urobku służą m.in.: rurociągi (hydrotransport), pływające i lądowe przenośniki taśmowe, barki, szalandy.

21 Rurociąg + odwadniacz kołowy + taśmociąg

22 Pogłębiarka wieloczerpakowa + transport taśmowy

23 Załadunek kruszywa na barkę

24 Porównanie technologii eksploatacji kruszyw spod wody czynniki techniczne

25 Środowiskowe aspekty podwodnej eksploatacji kruszyw naturalnych Wydobycie surowców mineralnych, w tym także kruszyw naturalnych w sposób nieunikniony oddziaływuje na środowisko, a w szczególności na tereny, na których odbywa się eksploatacja. Porównanie poszczególnych technik i technologii eksploatacji jest trudne ze względu na złożoność procesów i oddziaływań. W celu podjęcia takiej oceny niezbędne jest określenie najważniejszych kryteriów wrażliwości ekologicznej.

26 Środowiskowe aspekty podwodnej eksploatacji kruszyw naturalnych Do podstawowych czynników wrażliwości ekologicznej, na które mają lub mogą mieć wpływ stosowane techniki i technologie podwodnej eksploatacji i produkcji kruszyw naturalnych zaliczyć należy: zdrowie i bezpieczeństwo załogi i innych osób, degradacja flory i fauny, zmiany stosunków wodnych, zanieczyszczenia wody i powietrza, przekształcenia krajobrazu (trwałe, czasowe), hałas, drgania,

27 Porównanie technologii eksploatacji kruszyw spod wody czynniki środowiskowe

28 Środowiskowe aspekty podwodnej eksploatacji kruszyw naturalnych Kryteria dotyczące bezpośrednio obszarów Natura 2000 i ochrony rzadkich i zagrożonych ptaków i innych siedlisk i gatunków (wytyczne KE): utrata lub pogorszenie stanu siedlisk lub ich rozdzielenie, zakłócenie funkcjonowania zagrożonych gatunków lub ich przemieszczenie, utrata rzadkich lub zagrożonych gatunków, możliwość zasiedlenia przez obce inwazyjne gatunki, zmiany w ekosystemach wodnych lub ich degradacja. Wytyczne Komisji Europejskiej dotyczące podejmowania nowej działalności wydobywczej w zakresie surowców nieenergetycznych zgodnie z wymogami sieci NATURA 2000

29 Skala oddziaływania na wymienione czynniki w małym stopniu uzależniona jest od techniki i technologii eksploatacji, zależy natomiast głównie od wrażliwości środowiska, wyboru lokalizacji, kolejności eksploatacji, koncentracji wydobycia itp.

30 Nie wszystkie skutki eksploatacji kruszyw są negatywne. Górnictwo i przemysł surowców mineralnych wnoszą również pozytywny wkład w ochronę środowiska, co m.in. jest zauważone w wytycznych KE dotyczących górnictwa surowców nieenergetycznych.

31 Prowadzone prace we Francji, w Niemczech a również i w Polsce wskazują, że niektóre gatunki chronione, które w tych krajach lub regionach były bardzo nieliczne, znajdują schronienie w nowych siedliskach mieszczących się w dawnych lub też czynnych wyrobiskach odkrywkowych. Za granicą mamy przykłady, że byłe wyrobiska włączane są do obszarów Natura Dzięki odpowiednio zaprojektowanej i wykonanej rekultywacji wyrobisk poeksploatacyjnych miejsca te stały się schronieniem rzadkich i zagrożonych gatunków ptaków, gadów, płazów itp. Wytyczne Komisji Europejskiej dotyczące podejmowania nowej działalności wydobywczej w zakresie surowców nieenergetycznych zgodnie z wymogami sieci NATURA 2000

32 Wnioski końcowe 1. Do eksploatacji złóż kruszyw naturalnych, w zależności od usytuowania poziomu wodonośnego oraz warunków geologiczno-górniczych stosowane są dwie podstawowe technologie wydobycia: a. eksploatacja lądowa, b. eksploatacja spod wody

33 2. Złoża kruszyw żwirowo piaskowych ze względu na trudności z ich odwodnieniem (duży zasięg leja depresji) w większości (70 80%) eksploatuje się spod lustra wody, co praktycznie nie powoduje lokalnego obniżenia zwierciadła wody.

34 3. W zależności od warunków geologicznogórniczych eksploatacji (wielkość zasobów, głębokość zalegania i miąższość złoża, warunki urabiania, wielkość wydobycia itp.) stosowane są różne techniki i technologie wydobycia. Do najczęściej obecnie stosowanych maszyn wydobywczych należą:

35 pogłębiarki ssące z głowicami spulchniającymi, pogłębiarki chwytakowe, koparki łyżkowe (podsiębierne) lub zgarniakowe, zgarniarki linowe, pogłębiarki wieloczerpakowe.

36 4. W pracy przedstawiono próbę porównania możliwych do stosowania technologii eksploatacji z uwagi na niektóre ważniejsze czynniki techniczne i środowiskowe. 5. Dotychczas praktycznie w większości przypadków brane są pod uwagę czynniki techniczne i ekonomiczne (koszty inwestycyjne, eksploatacyjne, efektywność produkcji) nowych projektów.

37 6. Realizacja zrównoważonego rozwoju i ochrona środowiska naturalnego wymagają uwzględnienia również czynników środowiskowych zarówno w górniczych projektach jak również w analizach ekonomicznych efektywności eksploatacji (czynnik środowiska). 7. Z analizy porównawczej poszczególnych technologii wydobycia wynika, że do technologii bardziej sprzyjających środowisku naturalnemu można zaliczyć urabianie pogłębiarkami ssącymi, zgarniarkami linowymi, koparkami podsiębiernymi.

38 8. Ważne znaczenie dla ochrony środowiska mają prace koncepcyjno-projektowe eksploatacji złoża i wybór odpowiedniego wariantu. Do szczególnie istotnych czynników mających wpływ na środowisko, poza technologią, zaliczyć należy:

39 określenie wielkości wydobycia i produkcji kruszyw, ustalenie obszaru (granic) eksploatacji, wybór lokalizacji udostępnienia i postępu eksploatacji, wybór lokalizacji zakładu przeróbczego, oraz technologii przeróbki, wybór miejsc składowania i zwałowania,

40 9. Uwzględniając konieczność ochrony terenów przyrodniczo cennych i równocześnie ograniczoną ilość nieodnawialnych zasobów surowców mineralnych, konieczne jest wypracowanie racjonalnych, modelowych metod zagospodarowania złóż (projektowanie, eksploatacja) oraz rekultywacji i rewitalizacji terenów poeksploatacyjnych w warunkach możliwego oddziaływania na środowisko przyrodnicze.

41 Dziękuję za uwagę