Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów nadkładu odkrywki Szczerców w KWB Bełchatów

Transkrypt

1 Mat. Symp. str Wojciech KRZAKLEWSKI*, Jerzy WÓJCIK** *Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja, Kraków **Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów nadkładu odkrywki Szczerców w KWB Bełchatów Streszczenie Rozpoznanie właściwości utworów nadkładu, deponowanych na zwałowisku zewnętrznym odkrywki Szczerców jest podstawą do oceny warunków wprowadzenia na ten obiekt roślinności i propozycji rozmieszczenia na nim utworów nadkładu. Ustalenie to pozwala na opracowanie optymalnej gospodarki tymi utworami, m.in. wytypowanie gruntów nieprzydatnych wymagających np. izolacji oraz gruntów o najbardziej korzystnych cechach, w pełni przydatnych do budowy warstw zewnętrznych zwałowiska. Uwzględniając tę potrzebę, w 2003 roku wykonano ocenę utworów nadkładu metodą T. Skawiny i M. Trafas. Jej wyniki wykazały, że w odkrytej do 2003 roku części nadkładu występuje około 55% utworów luźnych i około 45% zwięzłych. Tych ostatnich znacznie więcej niż to miało miejsce w przypadku otwierania odkrywki Bełchatów. Uwzględniając tę sytuację wskazano na możliwości tworzenia powłoki zwałowiska zewnętrznego z mieszaniny luźnych i zwięzłych utworów nadkładu w celu uzyskania jak najkorzystniejszych warunków siedliskowych dla tymczasowej obudowy biologicznej tego obiektu. 1. Wstęp Koncepcja kształtowania obszarów pogórniczych przyjęta w kopalni Bełchatów uwzględnia zdeponowanie części nadkładu pochodzącego z Pola Szczerców na tymczasowym zwałowisku zewnętrznym (o docelowej powierzchni około 1200 ha i wys. względnej około 150 m) w celu ponownego ich zdeponowania w wyrobiskach końcowych odkrywek Szczerców i Bełchatów w celu ich wypłycenia. Zgodnie z założeniami technicznoekonomicznymi opracowanymi przez Poltegor Projekt sp. z o.o. Wrocław, zwałowisko to będzie pełnić funkcję obiektu tymczasowego do roku Realizacja tej koncepcji ważnej dla racjonalnego kształtowania krajobrazu pogórniczego Zagłębia Bełchatowskiego wymaga realizacji na zwałowisku zewnętrznym odkrywki Szczerców tymczasowej obudowy biologicznej (Krzaklewski 1990). W postępowaniu takim nie uwzględnia się uzyskania na terenach pogórniczych wartości użytkowej w myśl obowiązującej Ustawy o Ochronie Gruntów Rolnych i Leśnych, lecz jedynie skutecznej ochrony przed erozją i odpowiednich walorów estetyczno-sanitarnych. Należy jednak zaznaczyć, że w chwili obecnej brak jest przepisów prawnych regulujących zasady postępowania na terenach zwałowisk przeznaczonych w dalszej perspektywie do ponownej eksploatacji. 201

2 W. KRZAKLEWSKI, J. WÓJCIK Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów Ogólne założenia dla tymczasowej obudowy biologicznej Uwzględniając aspekty technologiczne oraz prognozowane uwarunkowania siedliskowe na zwałowisku zewnętrznym Pola Szczerców, zaproponowano zastosowanie tymczasowej obudowy biologicznej roślinnością o funkcjach ochronnych i estetycznych. W metodzie tej główny nacisk kładzie się na odpowiedni dobór zabiegów agrotechnicznych (hydroobsiew, nawożenie mineralne) oraz skład gatunkowy zbiorowisk roślinności zielnej (mieszanka traw z gatunkami motylkowatymi). Jednym z zadań etapu technicznego, poprzedzającego tymczasową obudowę biologiczną, jest stworzenie korzystnych warunków dla roślinności oraz jej rozwoju. Uzyskuje się to realizując kierowaną gospodarkę nadkładem, polegającą w rozpatrywanym przypadku przede wszystkim na budowie powłoki zwałowiska z mieszaniny utworów piaszczystych ze zwięzłymi. Następnie wprowadzane i odpowiednio pielęgnowane zbiorowiska roślinności zielnej zabezpieczą obiekt przed erozją i przyczynią się do zainicjowania procesów glebotwórczych, umożliwiając w ten sposób jego wieloletnie funkcjonowanie. Jednak z uwagi na jego wyjątkowo duże rozmiary i związane z nimi zagrożenie procesami destrukcyjnymi (erozja, osuwiska), wydaje się że, wprowadzenie na wybranych fragmentach obiektu elementów obudowy roślinnością krzewiastą będzie niezbędne. Niskie zbiorowiska krzewiaste w formie pasów, wyprowadzone ze zrzezów, przewiduje się przede wszystkim na górne i dolne krawędzie skarp zwałowiska. 3. Ocena jakości utworów w odkrytej do 2003 roku części nadkładu złoża Szczerców Prawidłowo zaprojektowana i wykonana rekultywacja bezglebowych terenów poprzemysłowych ma istotne znaczenie ochronne, krajobrazowe, a często także produkcyjne dla rejonu, w którym te tereny występują, zwłaszcza jeżeli takie grunty posiadają duży udział w jego areale. Jak wykazują wyniki dotychczas prowadzonych badań (Krzaklewski i in. 1988), właściwości utworów nadkładu lokowanych na powierzchni zwałowisk, a następnie właściwie dobrane zabiegi z zakresu rekultywacji biologicznej mają decydujący wpływ na efektywność procesu rekultywacji. Na podstawie doniesień literaturowych można stwierdzić, że opracowana przez Skawinę i Trafasa (1971) klasyfikacja przydatności utworów geologicznych dla potrzeb rekultywacji, ze względu na liczbowy i jednoznaczny sposób ich oceny, znalazła w Polsce największe zastosowanie i jest powszechnie wykorzystywana przy rekultywacji obiektów towarzyszących przemysłowi wydobywczemu. Pozwala ona bowiem poznać przydatność utworu na podstawie prostych metod analitycznych, a uzyskane wyniki oznaczeń przeliczyć na wartość punktową. Przedstawiona klasyfikacja opracowana jest na podstawie wskaźników stabilnych nie ulegających większym zmianom np. w wyniku urabiania, transportu czy zwałowania, a wyliczona wartość punktów dla konkretnych utworów pozwala na obiektywną ocenę. Podstawowe wskaźniki przyjęte w tej metodzie mogą być oznaczone w typowym laboratorium, przy korzystaniu z metodyk powszechnie stosowanych i dość łatwych do wykonania (Gołda 2004). Klasyfikacja ta uwzględnia podział gruntów podlegających rekultywacji na potencjalnie produktywne żyzne (trzy klasy), jałowe (jedna klasa) oraz toksyczne (jedna klasa i dwie podklasy). Utwory toksyczne wymagają najczęściej uzupełniających badań laboratoryjnych dla szczegółowego rozpoznania przyczyn, rodzaju i ilości związków szkodliwych. Wyliczona klasa przydatności gruntów do rekultywacji najczęściej dobrze charakteryzuje potencjalne możliwości ocenianego utworu i jest w pełni przydatna przy wstępnym rozpoznaniu. Jednak projektowanie szczegółowych rozwiązań rekultywacyjnych wymaga wykonania bardziej 202

3 zaawansowanych ocen i analiz. 4. Wyniki badań utworów nadkładu złoża Szczerców Uwzględniając potrzebę ukształtowania, na budowanym aktualnie zwałowisku zewnętrznym, jak najkorzystniejszych dla wieloletniej wegetacji roślinności warunków, przystępując do projektowania zabiegów etapu biologicznego, wykonano w 2003 r. ocenę właściwości utworów występujących w nadkładzie złoża Szczerców pod kątem ich przydatności rekultywacyjnej metodą T. Skawiny i M. Trafas (1971). Pobrane do analiz laboratoryjnych próby reprezentują charakterystyczne utwory czwartorzędowe występujące w I piętrze urabiania skał nadkładu (około m.n.p.m.) wkopu udostępniającego złoże Szczerców. Wyniki oznaczeń podstawowych właściwości fizycznych i chemicznych, mających znaczenie dla ich przydatności rekultywacyjnej przedstawiono szczegółowo w opracowanym przez autorów niniejszej publikacji projekcie tymczasowej obudowy biologicznej zwałowiska (Geolab 2003). Według szacunkowej oceny w aktualnie czynnym poziomie urabiania nadkładu, utwory piaszczyste i piaszczysto-żwirowe mają nieznacznie ponad 50% udziału, pozostałą część stanowią gliny, muły, mułki i iły oraz ich mieszaniny (tab. 4.1). Pod względem składu mechanicznego utwory te scharakteryzować można następująco (Geolab 2003): piaski czwartorzędowe charakteryzują się składem garnulometryzcznym piasków luźnych, piasków słabogliniastych i piasków słabogliniastych pylastych, gliny natomiast mają skład gliny średniej, muły i mułki pyłu zwykłego oraz gliny średniej pylastej, w końcu iły i ich mieszaniny z mułkami iłu i gliny ciężkiej. Zdecydowana większość pobranych do badań utworów wykazuje odczyn alkaliczny i obojętny. Podwyższonym zakwaszeniem charakteryzują się jedynie piasek żółty pobrany z poziomu 172 m odczyn kwaśny (ph w KCl 4,5) oraz piasek popielaty z poziomu 151 m odczyn silnie kwaśny (ph w KCl 3,4). W przypadku tego ostatniego utworu stwierdzono nieznacznie podwyższoną (jak na utwory piaszczyste) zawartość siarki ogólnej. Z uwagi na niekorzystny dla wzrostu roślin odczyn oraz możliwość pogłębienia się zakwaszenia, utwory takie powinny być lokowane w korpusie zwałowiska. Zawartość węglanu wapnia w rozpatrywanych utworach jest zróżnicowana. W piaskach i mułkach najczęściej go brak, a jeżeli występuje to nie przekracza 2%. W glinach, iłach oraz w mieszaninach iłów z mułkami zawartość CaCO 3 wynosi od 4,2 do 12%. Utwory piaszczyste charakteryzuje niska zawartość przyswajalnych i ogólnych form N, P, K, Mg i Ca, natomiast zwięzłe posiadają na ogół dobrą zasobność w K, Mg i Ca oraz niską w P i N. Zawartość azotu ogólnego jest bardzo niska i w utworach zwięzłych, gdzie osiąga najwyższe wartości, nie przekracza 0,06%. Niska zawartość siarki ogólnej wskazuje na brak zagrożenia nadmiernym zakwaszeniem rozpatrywanych utworów. Według klasyfikacji (Skawina, Trafas 1971) przydatności rekultywacyjnej skał nadkładu najwyższą przydatnością (klasa A grunty bardzo dobre, przydatne do rekultywacji rolnej) charakteryzują się mieszaniny iłów i mułków oraz iły warwowe o większej (powyżej 20%) zawartości cząstek pyłu (tab. 4.1). Nieznacznie tylko niższą wartość (klasa B grunty dobre, mniej przydatne do rekultywacji rolnej, bardzo przydatne do rekultywacji leśnej) przedstawiają gliny, muły i pozostałe iły warwowe. Ich przydatność obniża nadmierna zwięzłość (iły) lub brak węglanu wapnia (muły). Piaski pylaste zaliczone zostały do klasy C (grunty wadliwe, nieprzydatne do rekultywacji rolnej, a do rekultywacji leśnej dopiero po częściowym ulepszeniu). Natomiast czyste piaski oceniono jako utwory jałowe, nieproduktywne, nieprzydatne do rekultywacji i wymagające podstawowego użyźnienia lub izolacji (klasa D). 203

4 W. KRZAKLEWSKI, J. WÓJCIK Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów... Tabela 4.1. Klasyfikacja przydatności do rekultywacji utworów nadkładu odkrywki Szczerców, KWB Bełchatów 2003 r. (metodą T. Skawiny i M. Trafas 1971) Table 4.1. Classification of the usability of the overburden s ground on the field Szczerców in Lignite Mine Bełchatów 2003 r. (according to Skawina and Trafas method 1971) Głębokość pobrania m n.p.m. Rodzaj utworu W L W Ca W Sp W So LB Klasa bonitacyjna 164 Czwartorzędowa glina zwałowa brązowa B 168 Czwartorzędowe muły 45, ,5 B 172 Piasek żółty D 177 Gleba próchniczna D 148 Iły warwowe 46, ,5 A 145 Glinazwałowa B 151 Piasek pylasty 10, ,5 C 170 Piasek żółty D 175 Glina rdzawo-brązowa 30, ,5 B 158 Glina szara 33, ,5 B 151 Piasek popielaty 1, ,5 D 152 Piasek pylasty z ksylitem 8, ,5 C 152 Mułki z warstewkami warwitów A 152 Mułki i iły 55, ,5 A 152 Iły warwowe B Objaśnienia: LB liczba bonitacyjna = WL (wskaźnik litologiczny) + WCa (wskaźnik wapniowy) + WSo (wskaźnik sorpcji BM) + WSp (wskaźnik spoistości). 5. Podsumowanie i wnioski 1) W ocenianej partii nadkładu złoża Szczerców zaznacza się stosunkowo niewielka przewaga utworów piaszczystych klasy D tzn. jałowych wymagających użyźnienia, które w ramach deponowania na zwałowisku zewnętrznym powinny być lokowane w korpusie zwałowiska lub mieszane z utworami zwięzłymi. 2) Znaczący udział utworów zwięzłych glin, iłów i mułków (klasy A i B) jest w nadkładzie wyraźny, większy niż to miało miejsce przy otwieraniu odkrywki Bełchatów. Istnieją więc 204

5 sprzyjające warunki aby grunty te w większym stopniu wykorzystać do budowy powłoki zwałowiska zewnętrznego. 3) W warstwie tworzącej powłokę zwałowiska należy lokować mieszaninę utworów luźnych ze zwięzłymi albo same zwięzłe. Jest to element jednego z wariantów tzw. kierowanej gospodarki nadkładem, polegający na eliminacji z górnych warstw zwałowiska utworów jałowych a w przyszłości także trzeciorzędowych, mogących wykazywać potencjalnie nadmierne zakwaszenie (z uwagi na przewidywaną, podwyższoną zawartość siarki zredukowanej). Taki sposób postępowania będzie miał pierwszorzędne znaczenie dla udatności i trwałości prowadzonej na bieżąco tymczasowej obudowy biologicznej zwałowiska zewnętrznego Pola Szczerców, zwłaszcza w aspekcie ograniczania kosztów jego tymczasowej obudowy biologicznej. Literatura [1] Gołda T. 2004: Rekultywacja. Skrypty AGH, (maszynopis). [2] Krzaklewski W. 1988: Leśna rekultywacja i biologiczne zagospodarowanie nieużytków poprzemysłowych. Skrypty uczelniane Akademii Rolniczej w Krakowie. [3] KWB Bełchatów Pole Szczerców. Aktualizacja ZTE Pola Szczerców wraz z biznes planem. Wydobycie maksymalne. Część ogólna. Poltegor Projekt sp. z o.o. Wrocław grudzień 2002 r. [4] Skawina T., Trafas M. 1971: Zakres wykorzystania i sposób interpretacji wyników badań geologicznych dla potrzeb rekultywacji. Ochrona Terenów Górniczych nr 15. [5] Tymczasowa obudowa biologiczna zwałowiska zewnętrznego Pola Szczerców, etap Geolab, Projekt Techniczny, Kraków 2003 r. Preliminary evaluation of the reclamation usability of the overburden s ground of the field Szczerców in lignite mine Bełchatów Evalution of the properties of overburden s ground deposited on the outer dumping field Szczerców is fundamental to estimate the conditions for the introduction of vegetation on this object, and also, in order to propose the distribution of the overburden s ground. This information allows to plan the optimal management of these formations, so among other things, to select useless formations which e.g. need isolation, or ground with the most advantageous qualities that would be fully useful for the building of the external layers of the outer dumping grounds. Taking into consideration the need for creating the most beneficial vegetation conditions on the outer dumping grounds, in 2003 the evaluation of the ground was done using the method of Skawina and Trafas. Its results demonstrated that the part of the overburden, uncovered in 2003, contained around 55% of the loose and around 45% of hard material (medium heavy and heavy). This is much more that in the rest of the Belchatow open pit. In account of this, we show that constructing the external layer of the outer dumping ground from the mixture of the loose and heavy material, would create the best vagetation conditions for the temporary biological stabilization of this object. Przekazano: 25 marca 2004 r. 205