ISSN X 12/2018. Jubileusz 20-lecia firmy Plata Krzysztof Systemy Azotowe

ISSN 0033-216X 12/2018 Jubileusz 20-lecia firmy Plata Krzysztof Systemy Azotowe INŻYNIERÓW STOWARZYSZENIE I TECHNIKÓW GÓRNICTWA

73,22 do@sitg.pl.

Jubileusz 20-lecia firmy Plata Krzysztof Systemy Azotowe Jesteśmy firmą inżynierską z ponad 20-letnim doświadczeniem. W ramach naszej działalności zajmujemy się projektowaniem, budową i serwisem dostosowanych do potrzeb Klientów rozwiązań według dedykowanych projektów w zakresie wytwarzania azotu oraz wytwarzania i uzdatniania sprężonego powietrza. W okresie ostatnich kilkunastu lat wyprodukowaliśmy i obecnie serwisujemy kilkadziesiąt kontenerowych generatorów azotu na potrzeby inertyzacji przestrzeni zagrożonych w Kopalniach Węgla Kamiennego. Jako jedyna firma w Europie projektujemy i budujemy dostosowane do potrzeb inertyzacji przestrzeni zagrożonych w KWK - generatory azotu w 5-ciu technologiach: 1) Generatory PSA dwukolumnowe ze stali węglowej lub ze stali szlachetnej, w tym również ze zbiornikami podzielonymi na sekcje napełnianymi unikalną metodą snow-storm znacznie zwiększającą skuteczność wytwarzania azotu i wydłużającą żywotność CMS, z korekcją temperatury sprężonego, 2) Generatory PSA modułowe z korekcją temperatury otoczenia, napełniane metodą snowstorm, gdzie przy zaproponowanym przez nas uzdatnianiu powietrza (filtracja i osuszanie) oraz naszym serwisie - gwarantujemy, że złoże CMS w generatorach praktycznie nie ulega zużyciu (zachowując parametry) w okresie ponad 10 lat, 3) Generatory PSA modułowe z korekcją temperatury sprężonego powietrza, napełniane metodą snow-storm, gdzie przy zaproponowanym przez nas uzdatnianiu powietrza (filtracja i osuszanie) oraz naszym serwisie - gwarantujemy, że złoże CMS w generatorach praktycznie nie ulega zużyciu (zachowując parametry) w okresie ponad 10 lat, 4) Generatory Membranowe budowane w oparciu o moduły membranowe firmy Parker Hannifin z sekwencyjnym sterowaniem wydajnością oraz stabilizacją temperatury powietrza wlotowego, 5) Generatory Membranowe budowane w oparciu o moduły membranowe firmy PK Systemy Azotowe z sekwencyjnym sterowaniem wydajnością, stabilizacją temperatury powietrza wlotowego oraz znaczną redukcją konsumpcji energii elektrycznej przez generator. W ramach naszych projektów nie korzystamy ze zwykłych, standardowych urządzeń przeznaczonych do pracy w warunkach przemysłowych. W celu maksymalnego dopasowania do wymagań (w tym do pracy w kontenerze w systemie 24h/dobę), jak również zapewnienia niezawodności generatora większość urządzeń projektujemy w naszym dziale technicznym. Projektujemy i wykonujemy sprężarki olejowe i bezolejowe do 500 kw, chłodziarki freonowe, osuszacze chłodnicze, adsorbcyjne, hybrydowe, generatory azotu Twin-Tower, modułowe i membranowe, układy filtracji, układy monitorowania ponad 100 parametrów pracy, układy automatycznej samokontroli i korekcji parametrów np. od warunków pogodowych i wiele innych opcji. W związku z jubileuszem 20-lecia naszej firmy pragniemy serdecznie podziękować za wieloletnią dobrą współpracę naszym dotychczasowym Klientom oraz Użytkownikom generatorów azotu w tym w szczególności: 1) Zarządowi i pracownikom firmy CSRG S.A 2) Zarządowi i pracownikom firmy CEN-RAT Sp. z o.o. 3) Zarządom Spółek i Zakładów Górniczych Z poważaniem Krzysztof Plata

Rewolucyjne generatory azotu firmy Plata Krzysztof Systemy Azotowe Projektujemy stacjonarne i kontenerowe generatory do zastosowań górniczych, przemysłowych i morskich. W ramach naszej ofery możemy zaprojektować i zbudować generator o dowolnej wymaganej przez Klienta wydajnosci i wyposażeniu. Wybrane zalety generatorów azotu produkcji Plata Krzysztof Systemy Azotowe Azot o koncentracji od 99,9995% do 95%, Wydajność azotu do 10 tys. m3/h z jednego urządzenia, Praca w zakresie temperatur otoczenia -20 C +40 C, 5 technologii wytwarzania azotu (2 membranowe, 3 PSA). Rozwiązania zgodne z potrzebami Klienta/Użytkownika, Urządzenia zaprojektowane według indywidualnego podejścia do potrzeb Odbiorcy, w tym szczególniości analiza kryteriów doboru generatora tj: cena zakupu, niezawodność, koszty obsługi, serwisu i eksploatacji w okresie 5/10/15 lat, i wiele innych możliwych opcji i aspektów doboru, Urządzenia zdalnie sterowane i monitorowane w zakresie ponad 100 parametrów pracy generatora, Urządzenia wykorzystujące 20 letnie doświadczenie w projektowaniu, budowie i serwisowaniu urządzeń do sprężania i separacji gazów. Więcej informacji dostępnych na stronie platasa.com

PRZEGLĄD Nr 12 GÓRNICZY 1 założono 01.10.1903 r. MIESIĘCZNIK STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW GÓRNICTWA Nr 12 (1153) grudzień 2018 Tom 74 (LXXIV) Przyczyny zmian w dopływie wody do Centralnej Pompowni Bolko w Bytomiu The background of changes in water supply to the Bolko Central Pumping Station in Bytom Dr Janusz Kropka* Mgr Jacek Wróbel* ) Treść: W 2016 r. minął dwudziesty ósmy rok pracy centralnego systemu odwadniania wyrobisk górniczych pięciu zlikwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu w niecce bytomskiej. Sumaryczne dopływy wody do centralnej pompowni wahały się od 15,5 m 3 /min (2016) do 39,0 m 3 /min (1997). W wieloleciu 1989-2016 średni dopływ wody do pompowni wynosił 26,2 m 3 /min i był niższy o około 10,0 m 3 /min od wielkości prognozowanej, równej 36,0 m 3 /min. We wspomnianym wieloleciu wydzielono osiem okresów, różniących się wielkościami dopływów do systemu. Wysokie dopływy: 38,6-39,0 m 3 /min, 30,3-30,4 m 3 /min i 36,3-29,6 m 3 /min przypadły na lata: 1996-1997, 2001-2002 i 2010-2011. Niższe dopływy: 19,4-23,8 m 3 /min oraz 15,5-22,7 m 3 /min przypadły na lata 2003-2009 i 2012-2016. Przyczynami niższych dopływów wody do pompowni w ostatnim okresie były: niskie opady atmosferyczne, zmiany w gospodarce wodno-ściekowej w zlewni Rowu z Dąbrówki Wielkiej w południowo-wschodniej części Piekar Śląskich oraz likwidacja niektórych źródeł przesączania wody z powierzchni terenu w górotwór triasowy. Wyjaśnienie przyczyn zmian w dopływie wody do pompowni jest bardzo ważne w kontekście prognozowania maksymalnej możliwej wielkości dopływu wody do zlikwidowanych kopalń rud oraz ewentualnej zmiany sposobu pompowania wody w centralnej pompowni. Abstract: In 2016 it has already been 28 years since the central system of water drainage in mine workings of five liquidated zinc and lead ore mines in Bytom Basin started. Summaric water inflow to the central pumping station ranged from 15.5 m3/min (2016) to 39.0 m3/min (1997). In the years 1989-2016 the average water inflow was 26.2 m3/min and was lower by ca. 10.0 m3/min from the forecasted value, which was estimated at 36.0 m3/min. In the mentioned period there were eight intervals distinguished, in which the amount of water inflow to the system was different. High inflow: 38.6-39.0 m3/min, 30.3-30.4 m3/min and 36.3-29.6 m3/min were reported in the years: 1996-1997, 2001-2002 i 2010-2011. Lower inflows: 19.4-23.8 m3/min and 15.5-22.7 m3/min were reported in the years 2003-2009 and 2012-2016. Among the reasons for lower inflows to the pumping station in the last period were: low precipitation, changes in water supply and sewage disposal in the basin of Ditch from Dąbrówka Wielka in south-east part of Piekary Śląskie and liquidation of some sources of water infiltration from the surface to the Triassic mountain formation. Explanation of reasons for changes in water supply to the pumping station is very important in the context of forecasting maximum possible amount of water supply to the liquidated ore mines and possible change in the method of water pumping to the station. Słowa kluczowe: niecka bytomska, zlikwidowane kopalnie rud Zn-Pb, Centralna Pompownia Bolko, dopływy wody Keywords: Bytom Basin, liquidated Zn-Pb ore mines, Bolko Central Pumping Station, water supplies * ) Uniwersytet Śląski, WNoZ Katowice, Sosnowiec

2 PRZEGLĄD GÓRNICZY 1. Wprowadzenie Centralna pompownia przy szybie Bolko (CPB) w Bytomiu odprowadza wody dopływające do wyrobisk górniczych pięciu zlikwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu w triasowej niece bytomskiej (Kropka 2004, Kropka i in. 1994) (rys. 1 i 2). Obliczeń całkowitego dopływu wody do CPB dokonuje się przede wszystkim na podstawie analizy liczby godzin pracy pomp, które wypompowują wodę z rząpia pompowni do osadników zlokalizowanych na powierzchni w Piekarach Śląskich, dzielnicy Brzozowice Kamień. Szczegółowa analiza dopływów z rejonu zachodniego i wschodniego do pompowni była możliwa tylko w oparciu o pomiary hydrometryczne, wykonane przez autorów w dwóch chodnikach wodnych w latach 1992-2016 (rys. 2). We wspomnianym wieloleciu wykonano łącznie 56 serii, czyli 112 pomiarów hydrometrycznych. 2018 Niniejsza praca kontynuje problematykę wielkości oraz zmienności dopływu wody do CPB w Bytomiu, zapoczątkowaną wcześniejszymi publikacjami (Kropka i in. 1994, Kropka 2004 i Kropka 2009). W grudniu 2008 r. został zlikwidowany posterunek opadowy Zabrze-Rokitnica, położony w bezpośrednim sąsiedztwie zachodniej granicy zlikwidowanej kopalni rud Nowy Dwór (rejon zachodni). W pracy tej interpretację wielkości i zmienności dopływu wody do zlikwidowanych kopalń rud na tle sum miesięcznych i rocznych opadów atmosferycznych oraz ich wartości średnich w wieloleciu 1989-2016, oparto na danych z posterunku Świerklaniec. Posterunek Świerklaniec jest zlokalizowany około 7,5 km na północ od północnej granicy obszaru górniczego zlikwidowanych kopalń, a równocześnie około 13,0 km na północny wschód od zlikwidowanego posterunku ZabrzeRokitnica. Powyższa zmiana spowodowała, że wprowadzono Rys. 1. Szkic sytuacyjny byłego obszaru górniczego ZGH Orzeł Biały Fig. 1. Hydrogeological draft of the former ore field in the Mining-Metallurgical Plant (MMP) Orzeł Biały Rys. 1A. Mapa odcinka autostrady A1 Gliwice-Sośnica Pyrzowice w rejonie węzła Bytom oraz północnej obwodnicy miasta Bytomia Fig. 1A. The map of A1 Gliwice-Sośnica Pyrzowice highway section in the area of Bytom junction and northern beltway of Bytom Rys. 1B. Mapa powierzchni terenu zlewni Rowu z Dąbrowki Wielkiej Fig. 1B. The map of the surface of Ditch in Dąbrówka Wielka Basin

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 3 niezbędne korekty i uzupełnienia w stosunku do pracy (Kropka 2009). Równocześnie wydłużono do 04.2010 r. czas trwania szóstego okresu (01.2003-04.2010) oraz wydzielono dwa nowe: siódmy (01.2010-12.2011) i ósmy (01.2012-12.2016) okresy, różniące się wielkościami dopływu (tab. 1; rys. 2). Autorzy dyskutują w pracy swoje przemyślenia na temat dwóch ważnych zagadnień dla prezentowanej problematyki: przyczyn niskiego dopływu wody do pompowni w ostatnim ósmym okresie, a szczególnie w ostatnich, trzech latach (2014-2016); merytorycznej zasadności prognozowania wielkości dopływu wody do systemu w okresie najbliższych kilku- -kilkunastu lat. Tablica 1. Dopływ wody do centralnej pompowni Bolko w Bytomiu Table 1. Water inflow to the Central Pumping Station Bolko in Bytom Z rejonu Okres zachodniego wschodniego Sumaryczny do CPB m 3 /min % 1 m 3 /min % 1 m 3 /min %1 1968-19822 6,50-27,96-34,47-1968-19882 6,48-30,00-36,48 - prognozowany dopływ 6,50 100 29,50 100 36,00 100 04.1989-08.1990 - - - - 16,1-31,0 śr. 19,7 09.1990-08.1991 6,5-8,0 100-123 20,6-27,0 70-92 27,1-34,6 śr. 31,1 75-96 09.1991-03.1996 2,1-6,1 32-94 23,5-29,8 80-101 25,6-35,9 śr. 30,9 71-100 04.1996-06.1998 2,5-10,9 38-168 25,1-45,9 85-156 27,6-56,8 śr. 38,9 77-158 07.1998-12.2002 0,6-1,5 9-23 20,3-38,2 69-129 20,9-39,7 śr. 28,2 58-110 01.2003-04.2010 0,4-1,2 6-18 16,3-29,0 55-98 16,8-30,2 śr. 22,0 47-84 05.2010-12.2011 0,7-8,8 11-135 22,5-52,3 76-177 23,2-61,1 śr. 35,1 64-170 01.2012-12.2016 0,7-1,0 11-15 13,2-30,8 45-104 13,9-32,0 śr. 18,6 39-89 1 - procent prognozowanego dopływu wody do CPB; 2 - średni dopływ wody do pięciu kopalń w wieloleciu poprzedzającym powstanie CPB; 3 - wyłączanie pompowni głównych, przekierunkowanie wody w zrobach porudnych, woda kopalniana dopływa do CPB; Rys. 2. Przekrój hydrogeologiczny (lokalizacja rys. 1) Fig. 2. Hydrogeological cross-section (localization Fig. 1)

4 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 2. Zmiany w dopływach wody do CPB W trakcie wyłączania pompowni głównych likwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu i przekierunkowania wody w zrobach oraz dwudziestoośmioletniej (04.1989-12.2016) pracy systemu, zarejestrowano 4 zmiany w bilansie wody dopływającej do CPB. Niższe dopływy do pompowni w stosunku do wielkości prognozowanej, równej 36,0 m 3 /min, spowodowały: ucieczki wody w trakcie ich przekierowania po wyłączeniu pompowni głównej Krystyn w rejonie wschodnim, dwie ucieczki wody z rejonu zachodniego do niżej leżących wyrobisk kopalni węgla kamiennego Centrum (obecnie w strukturze Spółki Restrukturyzacji Kopalń w Bytomiu) oraz zmniejszenie zasilania antropogenicznymi wodami, główmie ze zlewni Rowu z Dąbrówki Wielkiej, do wyrobisk zlikwidowanych kopalń rud w rejonie wschodnim. Zmiany te, a także wyraźne wahania w dopływie do pompowni, wynikające ze zmiennego zasilania związanego przede wszystkim ze zróżnicowanymi opadami atmosferycznymi, uzasadniają wydzielenie ośmiu okresów różniących się wielkościami dopływu wody do CPB (tab. 1; rys. 3). 1. Okres 17 miesięcy (04.1989-08.1990), w trakcie którego trwał proces sukcesywnego wyłączania pompowni głównych i związanych z tym szczególnie intensywnych zmian w kierunkach przepływu i odpływu wód, niekontrolowanym wypełnianiu się wodą niecek osiadań w starych zrobach i górotworze triasowym oraz tworzeniu się lokalnych, podziemnych zbiorników wodnych w starych zrobach i górotworze triasowym. W tym okresie następuje wzrost dopływu do CPB z wielkości 8,9-10,3 m 3 /min w I kwartale 1989 r. i 17,5 m 3 /min w kwietniu 1989 r. (po wyłączeniu 31.03.1989 r. pompowni głównej Krystyn i szybkim przemieszczeniu się wody ze likwidowanego rejonu Waryński do szybu Bolko), do 31,0 m 3 /min w sierpniu 1990 r. (po wyłączenie 31.03.1990 r. pompowni głównej i dotarciu wody ze likwidowanej kopalni Dąbrówka) (Kropka i in. 1994). 2. Po zakończeniu procesu wyłączania pompowni głównych likwidowanych kopalń i przekierunkowania wody w zrobach porudnych, nastąpił okres dwunastu miesięcy ustalonych i wyrównanych dopływów do CPB. W okresie 09.1990-08.1991 w zachodnim chodniku wodnym były rejestrowane w całości wody (od 6,5 do 8,0 m 3 /min), które w wieloleciu poprzedzającym wyłączenie pompowni głównej przy szybie Irena (31.10.1989 r.), dopływały średnio w ilości około 6,5 m 3 /min do kopalni Nowy Dwór. Dopływy wody z rejonu wschodniego w drugim okresie wynosiły 20,6-27,0 m 3 /min. Były one niższe od sumarycznego dopływu wody do rejonu wschodniego wynoszącego średnio 30,0 m 3 /min w okresie 1968-1988. Po wyłączeniu pompowni przy szybie Krystyn, z ogólnego bilansu wód dopływających do rejonu Waryński ubyło około 4,0-5,0 m 3 /min wody. Sumaryczne, miesięczne dopływy do CPB w omawianym okresie, wahały się w wąskim przedziale od 27,1 m 3 /min (07.1991) do 31,7 m 3 /min (10.1990), a jedyny wyższy dopływ 34,6 m 3 /min (08.1991) był następstwem wzmożonych opadów w dwóch wcześniejszych miesiącach, w czerwcu i lipcu 1991 r., odpowiednio 116 mm i 130 mm (tab. 1). 3. Początek kolejnego, trzeciego okresu, należy wiązać z nagłym wtargnięciem wody do podziemnego wyrobiska górniczego w północno-zachodniej części obszaru ówczesnej kopalni węgla kamiennego Centrum oraz równoczesną, drugą zmianą w bilansie wody dopływającej do CPB. Było ono następstwem silnych deformacji górotworu triasowego na początku II połowy 1991 r., które powstały w wyniku intensywnej eksploatacji systemem na zawał pokładu węgla 405 w stropowej partii karbonu produktywnego. Spowodowały one lokalne zniszczenie półki izolacyjnej podścielającej wyrobiska porudne i ucieczkę wody w ilości 4,0-5,0 m 3 /min z wyrobisk rudnych rejonu zachodniego. Wody te poprzez zawodnione i bardzo mocno spękane utwory dolnego triasu, dopłynęły do wspomnianego wyrobiska kopalni na głębokości około 220 m p.p.t. (rys. 2). W okresie 09.1991-03.1996 r. zachodnim chodnikiem wodnym płynęło około 2,1-6,1 m 3 /min wody. W omawianym okresie dopływy wody z rejonu wschodniego wynosiły od 23,5 m 3 /min do 29,8 m 3 /min. Sumaryczny dopływ wody do CPB wahał się od 25,6 m 3 /min (12.1994) do 35,9 m 3 /min (09.1995; tab. 1), przy średniorocznych dopływach od 28,3 m 3 /min (1994) do 32,5 m 3 /min (1992). 4. Bardzo wyraźny wzrost dopływów wody do CPB w okresie od drugiego kwartału 1996 r. do końca drugiego kwartału 1998 r., był następstwem wysokich opadów: 821 i 862 mm, odpowiednio w 1996 i 1997 r. (rys. 3). Wysokie opady w lipcu 1997 r. (238 mm), po wilgotnym maju (93 mm) i czerwcu (98 mm), spowodowały wzrost dopływu do wyrobisk nieczynnych kopalń rudnych do nie notowanych wcześniej wielkości. Należy podkreślić, że na pobliskim, zlikwidowanym w 2008 r., posterunku Zabrze- Rokitnica, sumy opadu dla lipca 328 mm oraz roczna dla Rys. 3. Dopływ wody do Centralnej Pompowni Bolko w okresie od kwietnia 1989 do grudnia 2016 Fig. 3. Water inflow to the Central Pumping Station Bolko between April 1989 and December 2016

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 5 1997 r. 955 mm, charakteryzowały się jeszcze wyższymi wartościami. Pomiary hydrometryczne (wykonane przez autorów w chodnikach wodnych) zarejestrowały zbliżone do maksymalnych, chwilowe dopływy wody z rejonu zachodniego 14,94 m 3 /min (25.07.1997 r.) i wschodniego 46,44 m 3 /min (29.08.1997), oraz sumaryczny do CPB, wynoszący 60,36 m 3 /min (25.07.1997 r.). Z pomiarów hydrometrycznych wykonanych w następnych miesiącach w CPB wynika, że dopiero po około 350-360 dniach, czyli pod koniec czerwca 1998 r., dopływy do szybu Bolko ustabilizowały się i swoimi wielkościami powróciły do stanu sprzed lipca 1997 r. Nieregularnie wykonywane pomiary hydrometryczne wzmożonych przepływów wody w chodnikach wodnych systemu w latach 1998-1999, nie zarejestrowały początku powtórnego zmniejszenia przepływów w zachodnim chodniku wodnym. Bardzo ograniczone dopływy z rejonu zachodniego do CPB zostały przypuszczalnie zapoczątkowane w drugiej połowie 1997 r. lub w 1998 r., kiedy to spiętrzone wody w zrobach porudnych w rejonie zachodnim wykorzystały intensywne spękania górotworu triasowego i rozpoczęły przesączanie się do retu i dalej przypuszczalnie w utwory karbonu produktywnego. W okresie 04.1996-06.1998 r. zachodnim chodnikiem wodnym płynęło około 2,5-10,9 m 3 /min wody, natomiast wschodnim od 25,1 m 3 /min do 45,9 m 3 /min. Sumaryczny dopływ wody do CPB wahał się od 27,6 m 3 / min (06.1997) do 56,8 m 3 /min (08.1997; tab. 1, rys. 3). W latach 1996-1997 zarejestrowano najwyższe średnioroczne dopływy 38,6-39,0 m 3 /min w całym charakteryzowanym wieloleciu 1989-2016. 5. Okres od 07.1998 r. do 12.2002 r. charakteryzował się wzmożonymi opadami atmosferycznymi. Sumy roczne opadów wahały się od 701 mm (1999) do 964 mm (2001), a średnia suma opadów w omawianym okresie wynosiła 859 mm i była wyższa w stosunku do średniej 722 mm dla wielolecia 1989-2016. Początkowo niższe opady w wysokości 716 mm w 1998 r. i 701 mm w 1999 r. spowodowały, że w pierwszych kilkunastu miesiącach omawianego okresu sumaryczne dopływy do CPB były wyrównane, z wyraźnie malejącą tendencją, od 29,0 m 3 / min (07.1998) do 21,0 m 3 /min (12.1999). Wielkości te przemawiają za przyjęciem tezy o bardzo ograniczonym dopływie wody z rejonu zachodniego do CPB od lipca 1998 r. Od drugiej połowy 1998 r. do końca 2002 r. przepływy wody w zachodnim chodniku wodnym utrzymywały się przypuszczalnie się na poziomie 0,6-1,5 m 3 /min (tab. 1). Dopływy z rejonu wschodniego wynosiły 20,3 38,2 m 3 /min. Średnie miesięczne dopływy do CPB wahały się od 20,9 m 3 /min (01.2000) do 39,7 m 3 /min (09.2001), przy średniorocznych dopływach od 25,9 m 3 /min (1999) do 30,4 m 3 /min (2002). 6. W szóstym okresie (01.2003-04.2010) sumy roczne opadów atmosferycznych wynosiły od 605 mm (2003) do 825 mm (2009). Średni opad w tym okresie, 694 mm, był niższy od wspomnianej średniej 722 mm dla wielolecia 1989-2016. Okres ten charakteryzował się wyrównanymi i najniższymi dopływami do systemu w wieloleciu 1989-2009. Pomiary hydrometryczne wykonane przez autorów w dniu 16.05.2008 r. zarejestrowały najniższy, chwilowy przepływ wody 0,36 m 3 /min w chodniku zachodnim. Dopływy wody z rejonu zachodniego wahały się od około 0,4 do 1,2 m 3 /min (tab. 1). Chwilowe dopływy wody z rejonu wschodniego, zarejestrowane w trakcie pomiarów hydrometrycznych, wahały się od 16,80 m 3 /min (16.05.2008) do 25,80 m 3 /min (19.05.2006). Sumaryczne miesięczne dopływy wody do CPB w omawianym okresie wynosiły od 16,8 m 3 /min (01.2006) do 30,2 m 3 /min (08.2009), przy średniorocznych dopływach od 19,4 m 3 /min (2005) do 23,8 m 3 /min (2009). Średni dopływ w omawianym okresie wynosił 22,0 m 3 /min. Przy bardzo niskich i wyrównanych dopływach z rejonu zachodniego, o wahaniach (o wzroście) sumarycznego dopływu do CPB decydowały wody dopływające z rejonu wschodniego. 38% wartości średniomiesięcznych dopływów z rejonu wschodniego w omawianym okresie nie przekracza wielkości 20,0 m 3 / min. Również 38% wartości wyższych od 22,5 m 3 /min było następstwem przede wszystkim wyższych opadów w miesiącach jesienno-zimowych i letnich. 7. Wyraźny wzrost dopływów wody do CPB w okresie od maja 2010 r. do końca 2011 r., był następstwem bardzo wysokich opadów 1024 mm w 2010 r. Była to najwyższa suma rocznych opadów zanotowana na stacji opadowej Świerklaniec w wieloleciu 01.1947-12.2016. Suma miesięcznych opadów w maju 2010 r. 269 mm, była najwyższą wartością miesięcznych opadów zarejestrowaną na stacji w cytowanym wyżej wieloleciu. Wilgotne kolejne miesiące 2010 r.: czerwiec - 88 mm, lipiec - 100 mm, sierpień - 149 mm oraz wrzesień - 114 mm, przyczyniły się do bardzo powolnego spadku dopływu do systemu. Dopiero w połowie grudnia 2011 r., czyli po około 550-560 dniach od wystąpienia ekstremalnych dopływów na przełomie maja i czerwca 2010 r., obserwacje prowadzone w chodnikach wodnych zarejestrowały powrót do średnich dopływów wody (23,4 m 3 /min) z okresu bezpośrednio poprzedzającego (tj. 01.04.-14.05.2010). Charakterystyka ekstremalnie wysokich dopływów wody do CPB została przedstawiona w pracy (Kropka 2012). W siódmym okresie 05.2010-12.2011, zachodnim chodnikiem wodnym płynęło około 0,7-8,8 m 3 /min, natomiast wschodnim około 22,5-52,3 m 3 /min. Sumaryczny, miesięczny dopływ wody do CPB wahał się od 23,2 m 3 / min (12.2011) do 61,1 m 3 /min (06.2010). Cytowany dopływ 61,1 m 3 /min był wielkością wyższą o 4,3 m 3 / min od najwyższego miesięcznego dopływu, 56,8 m 3 / min, w sierpniu 1997 r. W 2010 r. zarejestrowano trzeci najwyższy, średnioroczny dopływ wody 36,4 m 3 /min (po 38,6 m 3 /min w 1996 r. i 39,0 m 3 /min w 1997 r.), w całym charakteryzowanym wieloleciu 1989-2016. 8. W ostatnim ósmym okresie (01.2012-12.2016) sumy roczne opadów atmosferycznych wynosiły od 458 mm (2015) do 723 mm (2016). Wartość 458 mm była najniższą sumą rocznych opadów zanotowaną na stacji opadowej Świerklaniec w wieloleciu 01.1947-12.2016. Średni opad w tym pięcioleciu 645 mm był niższy od wspomnianej średniej 722 mm dla wielolecia 1989-2016. Okres ósmy charakteryzował się wyrównanymi i najniższymi dopływami do systemu w całym wieloleciu 1989-2016. Dopływy wody z rejonu zachodniego wahały się od około 0,6 do 1,2 m 3 /min (tab. 1). Chwilowe dopływy wody z rejonu wschodniego, zarejestrowane w trakcie pomiarów hydrometrycznych, wahały się od 14,46 m 3 /min (07.12.2016) do 20,0 m 3 /min (31.05.2012). Sumaryczne miesięczne dopływy wody do CPB w omawianym okresie wynosiły od 13,9 m 3 /min (02.2016) do 32,0 m 3 /min (07.2013), przy średniorocznych dopływach od 15,5 m 3 /min (2016) do 22,7 m 3 /min (2013). Przy bardzo niskich i wyrównanych dopływach z rejonu zachodniego, o wahaniach (o wzroście) sumarycznego dopływu do CPB decydują wody dopływające z rejonu wschodniego. 80% wartości średniomiesięcznych dopływów z rejonu wschodniego nie przekracza wielkości 20,0 m 3 /min. Wartości wyższe od 22,5 m 3 /min (8%) notowane jedynie w 2013 r., były następstwem wyższych opadów w miesiącach maju - 146 mm i czerwcu - 160 mm wspomnianego roku.

6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Bardzo niskimi dopływami do CPB charakteryzuje się okres 19 miesięcy od 12.2014 r. do 06.2016 r. Dopływy te były następstwem niskich opadów; w okresie wspomnianych 19 miesięcy zanotowano sumaryczny opad w wysokości 821 mm. W okresie tym dopływy wahały się w wąskim przedziale od 17,1 m 3 /min (07.2015) do 13,9 m 3 /min (02.2016). Ostatnia wartość charakteryzuje absolutnie najniższy miesięczny dopływ wody do pompowni w wieloleciu 1989-2016. Średni dopływ w okresie omawianych 19 miesięcy wyniósł 16,0 m 3 / min, natomiast w okresie siedmiu miesięcy 12.2015-06.2016 był jeszcze niższy i wyniósł 14,8 m 3 /min. 3. Przyczyny niskiego dopływu wody do CPB w latach 2014-2016 Obserwacje i pomiary hydrogeologiczne wykonane na powierzchni, w obszarze objętym szkodliwymi wpływami robót górniczych zlikwidowanych kopalń rud, zarejestrowały zmiany w systemie wód powierzchniowych w stosunku do lat wcześniejszych, tj. lat 90. XX wieku oraz pierwszej dekady XXI wieku. Zmiany te polegają na (rys. 1, 1A i 1B): obecności rowów lub odcinków rowów, w których nie obserwuje się przepływu wody (rowy suche): górny odcinek rzeki Szarlejki (Seget), Rów Południowy i Rów Wschodni (w przeszłości prawostronny i lewostronny dopływ Rowu z Dąbrówki Wielkiej); zanik przepływu wody w Rowie Wschodnim jest spowodowany likwidacją po marcu 2013 r. oczyszczalni ścieków przemysłowych oraz sieci wodno-kanalizacyjnej w obszarze zlikwidowanego Rejonu Brzeziny Zakładu Górniczego (Z.G.) Piekary (wcześniej KWK Andaluzja); malejącej liczbie powierzchniowych zbiorników wodnych, przede wszystkim osadników wody kopalnianej (dołowej), ale także bezodpływowych zbiorników wodnych w nieckach osiadań; zlikwidowano łącznie nie mniej niż 17 osadników oraz 11 zbiorników wodnych w nieckach; uporządkowaniu gospodarki wodno-ściekowej w zlewni Rowu z Dąbrówki Wielkiej; budowa nowej oczyszczalni ścieków komunalnych w latach 2008-2009 odbierającej ścieki z dwóch dzielnic Piekar Śląskich: Brzezin Śląskich i Dąbrówki Wielkiej, praktycznie zlikwidowała infiltrację nieoczyszczonych ścieków z przydomowych szamb i zbiorników nieczystości. W przeszłości dopływami Rowu z Dąbrówki Wielkiej były: Rów Południowy oraz Rów Wschodni. Słabo rysujące się w morfologii terenu koryto Rowu Południowego jest suche od co najmniej kilkunastu-dwudziestu kilku lat. Rowem tym były odprowadzane wypompowywane wody kopalniane szybem Wojciech. Rów Wschodni odprowadzał przede wszystkim oczyszczone ścieki przemysłowe z oczyszczalni ścieków zlokalizowanej na terenie zlikwidowanego Rejonu Brzeziny. Na początku XXI wieku stan formalno-prawny gospodarki wodno-ściekowej w Rejonie Brzeziny regulowały dwa pozwolenia wodno-prawne wydane przez wojewodę śląskiego: Nr ŚR-I-6811/86/02 z dnia 14.02.2003 r., z późniejszymi zmianami z dnia 20.03.2003 r.; Nr ŚR-I-6811/108/06 z dnia 22.11.2006 r. Powyższe pozwolenia dotyczyły między innymi odprowadzenia z terenu zakładu górniczego do Rowu Wschodniego: oczyszczonych ścieków przemysłowych (mieszaniny ścieków bytowych, technologicznych i opadowych) w ilości 1500,0 m 3 /24h, tj. 0,0174 m 3 /s (2002 r.) oraz 1400 m 3 /24h, tj. 0,0162 m 3 /s (2006 r.); wód opadowych w ilości 0,8565 m 3 /s w okresie opadów atmosferycznych (2002 r.) oraz w okresach występowania nawalnych opadów atmosferycznych w ilości maksymalnej Q max = 912,1 l/s (ścieki bytowe i technologiczne 55,6 l/s oraz wody opadowe 856,5 l/s; 2006 r.); odprowadzenia oczyszczonych ścieków komunalnych oraz wód opadowych w okresie opadów atmosferycznych z rejonu szybu Dołki, odpowiednio w ilości 15,0 m 3 /d, tj. 0,0002 m 3 /s oraz 0,145 m 3 /s. Przepływ wody w Rowie Wschodnim w latach poprzedzających likwidację rejonu nie przekraczał, w przybliżeniu w oparciu o cytowaną powyżej regulację prawną: 0,0174 m 3 /s + 0,0002 m 3 /s = (średnio) 0,018 m 3 /s, tj. 1,08 m 3 /min. Dodatkowo, w zależności od intensywności opadów, łączna suma wód opadowych z rejonu Brzeziny oraz szybu Dołki mogły spowodować przepływ wynoszący kilkanaście, kilkadziesiąt lub kilkaset l/s, a w okresach szczególnie intensywnych opadów, jak w przykładowych latach 1997 i 2010, mogła zbliżać się do wielkości maksymalnej: 0,856 m 3 /s + 0,145 m 3 /s = 1,001 m 3 /s, tj. 60,1 m 3 /min wody. Obecnie ścieki komunalne oraz wody opadowe w okresie opadów atmosferycznych z rejonu szybu Dołki odprowadzane są do kanalizacji Dąbrówki Wielkiej, a koryto Rowu Wschodniego na całej swojej długości jest suche. Z poczynionych obserwacji wynika, że koryto rowu, szczególnie w okresach wzmożonych przepływów, nie było zabezpieczone przed infiltracją wody w górotwór. Od marca 2013 r., z chwilą wyłączenia (likwidacji) oczyszczalni ścieków przemysłowych na terenie likwidowanego zakładu górniczego, Rów Wschodni przestał być źródłem wody zasilającej wyrobiska zlikwidowanych kopalń rud Zn-Pb. Z analizy niepublikowanych materiałów archiwalnych oraz danych zawartych w pracy (Baranowski 1980) wynika, że na całej długości Rowu Wschodniego oraz w środkowym i dolnym odcinku Rowu z Dąbrówki Wielkiej, istniały warunki do infiltracji płynącej nimi wody. W okresach charakteryzujących się niskimi lub średnimi opadami (poniżej 600-750 mm) infiltracja wody z omawianych dwóch rowów była przypuszczalnie nie mniejsza niż 0,025-0,033 m 3 /s, tj. 1,5-2,0 m 3 /min. W czasie trwania intensywnych opadów, infiltracja wody z rowów przypuszczalnie szybko wzrastała do wielkości 0,050-0,10 m 3 /s, tj. 3,0-6,0 m 3 /min w okresach z sumą rocznych opadów 750-850 mm, oraz do wielkości 0,200-0,250 m 3 /s, tj. 12,0-15,0 m 3 /min w okresach z sumą rocznych opadów powyżej 850-900 mm. W drugiej połowie lat 70. wielkość przepływu wody w Rowie z Dąbrówki Wielkiej wynosiła 0,005-0,02 m 3 /s (0,3-1,2 m 3 /min) w odcinku początkowym do około 0,180-0,485 m 3 /s (11,0-29,0 m 3 /min) w odcinku ujściowym (Baranowski 1980). Obecnie na przeważającej długości Rowu z Dąbrówki Wielkiej (do zrzutu oczyszczonych ścieków z oczyszczalni w Dąbrówce Wielkiej) woda, której źródłem jest kanalizacja deszczowa dzielnicy Brzeziny Śląskie, płynie jedynie w krótkim okresie kilku-kilkunastu godzin po opadach atmosferycznych. Z serii pomiarów natężenia przepływu wody wykonanej przez autorów w odcinku źródłowym (0,0084 m 3 /s) i ujściowym (0,0041 m 3 /s) Rowu w dniu 30.10.2017 r. wynikała ucieczka wody w ilości 0,0043 m 3 /s, tj. 0,258 m 3 /min. Drugą ważną przyczyną wyraźnego zmniejszenia dopływu wody do wyrobisk są zmiany warunków infiltracji wody opadowej (ale także wody z powierzchniowych zbiorników wodnych) w pasie powstałej w 2012 r. autostrady A1 Gliwice-Sośnica - Pyrzowice, na odcinku Bytom-Stolarzowice - Piekary Śląskie. Omawiany odcinek autostrady przebiega przez obszar wychodni dolomitów kruszconośnych dolnego wapienia muszlowego (środkowy trias), wzdłuż północnej granicy byłego obszaru górniczego kopalń rud. Budowa odcinka autostrady A1, a kilka lat wcześniej północnej obwodnicy miasta Bytomia (na odcinku od ulicy Dworskiej do Dolnośląskiej; rys. 1A), spowodowały likwidację nie mniej

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 7 niż pięciu niecek osiadań, w granicach których znajdowały się bezodpływowe zbiorniki wodne. Budowa wspomnianego odcinka autostrady, poza wyraźnym wzrostem powierzchni wyasfaltowanych i wybetonowanych, uporządkowała i uszczelniła spływ powierzchniowy wody z pasów jezdni oraz terenów bezpośrednio przylegających do nich, a powstałe zbiorniki wody technologicznej są szczelne, w przeciwieństwie do zlikwidowanych zbiorników wodnych w nieckach osiadań. 4. Czy w oparciu o istniejące dane możliwe jest prognozowanie wielkości przewidywanego maksymalnego, dobowego dopływu wody do CPB? Zagadnieniem bardzo ważnym dla właściciela CPB jest udzielenie odpowiedzi na dwa pytania: 1. jakiego najwyższego dobowego dopływu wody do pompowni należy się spodziewać w czasie najbliższego okresu (kolejnego po latach 1997 i 2010) ekstremalnie wysokich opadów atmosferycznych? 2. czy scenariusz katastrofalnych opadów porównywalny z 2010 r., tj. z sumą opadów w jednym miesiącu w wysokości nie mniejszej niż 250-300 mm i w kolejnych czterech miesiącach z sumą nie mniejszą niż 450-500 mm oraz sumą roczną w wysokości około 1000 mm, spowoduje równie wysoki dopływ do pompowni (podobnie jak w czerwcu 2010 r.-61,1 m 3 /min) oraz długotrwały, trwający około 500-550 dni okres zmniejszania się dopływu do CPB? Według paragrafu 445.1. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. (Rozporządzenie 2002), urządzenia, wraz z układami głównego odwadniania, powinny umożliwiać odprowadzenie najwyższego dobowego dopływu wody w czasie nie dłuższym niż 20 godzin. Najwyższy dobowy dopływ wody w ilości 1,21 m 3 /s, tj. 72,4 m 3 /min (01.06.2010 r.), zmusza centralną pompownię do utrzymywania w sprawności technicznej nie mniej niż 11-12 pomp o rzeczywistej wydajności około 8,0-8,2 m 3 /min. Zgromadzone dane archiwalne nie umożliwiają prognozowania przewidywanego, maksymalnego dopływu wody do CPB. Zmiany, jakie zaszły w infrastrukturze wód powierzchniowych oraz w gospodarce wodno-ściekowej w obszarze triasowej niecki bytomskiej w latach 2009-2013 (patrz rozdz. 3), spowodowały, że porównanie wysokich dopływów do pompowni z okresu ostatnich kilku-kilkunastu lat i prognozowanie na ich podstawie najwyższego dobowego dopływu wody jest merytorycznie nieuzasadnione. Obecnie tylko zbiór archiwalnych danych z trzech ostatnich lat (2014-2016) może posłużyć do prognozowania wielkości dopływu. Niestety wspomniane trzy lata były okresem suszy hydrologicznej i nie dostarczyły przykładów z wysokimi dopływami do systemu. Istotną rolę w problematyce dopływu do CPB odgrywają specyficzne zdolności retencjonowania dopływającej wody w podziemnych zbiornikach wodnych. Obecnie w zasięgu zlikwidowanych rejonów górniczych zlokalizowanych jest nie mniej niż kilkanaście podziemnych zbiorników wodnych. Podziemne zbiorniki charakteryzują się różną ilością zgromadzonej w nich wody, i co najważniejsze, różnymi możliwościami retencjonowania nowej ilości wody dopływającej po opadach do wyrobisk rudnych. Możliwości retencjonowania wody uzależnione są od warunków wymiany wody w podziemnych zbiornikach wodnych, tj. od wielkości opadów oraz intensywności przesiąkania wody ze zbiorników do niżej leżących poziomów wodonośnych retu, warstw świerklanieckich oraz karbonu produktywnego. Sprawą kluczową dla prognozowania wielkości dopływu do CPB jest poznanie w okresie najbliższych kilku-kilkunastu lat relacji pomiędzy wysokością opadów atmosferycznych, możliwością retencjonowania nowej dostawy wody w podziemnych zbiornikach wody i wielkością dopływów wody do pompowni. Nie bez znaczenia będzie miała charakterystyka okresu poprzedzającego opady. Przykładowo, po okresie długotrwałej suszy hydrologicznej trwającej kilkanaście-dwadzieścia kilka miesięcy (w warunkach obniżonego zwierciadła wody w podziemnych zbiornikach wodnych, które umożliwi retencję nowej dostawy wody), trzy poniższe relacje mogą spowodować przypuszczalnie różne wielkości dopływu do pompowni: a) po okresie roku-dwóch-trzech lat z sumami rocznych opadów 700-750 mm; dopływ wody do pompowni ustabilizuje się przypuszczalnie w wysokości 15,0-17,5 m 3 /min (po roku) lub nastąpi niewielki wzrost dopływu do wielkości 17,5-20,0 m 3 /min (po trzech latach); b) po okresie roku-dwóch-trzech lat intensywnych opadów z sumami w wysokości 850-900 mm, nastąpi wzrost dopływu wody do pompowni do ilości 17,5-20,0 m 3 /min (po roku), lub wyższych np. 20,0-25,0 lub 25,0-30,0 m 3 / min (po trzech latach); c) po okresie jednego roku z sumą rocznego opadu w wysokości około 1000 mm, dopływ wody do pompowni wzrośnie do ilości 20,0-25,0 lub 25,0-30,0 m 3 /min (po roku). Zdaniem autorów, dopiero kolejna (czwarta) relacja, tj. gdy po okresie dwóch-trzech lat wilgotnych z opadami rocznymi w wysokości 750-850 mm (w warunkach wypełnionych wodą podziemnymi zbiornikami wodnymi oraz brakiem możliwości retencjonowania dopływającej nowej dostawy wody), nastąpi okres jednego roku z opadami w wysokości 850-950 mm lub też około 1000 mm, dostarczy przypuszczalnie odpowiedzi o wielkości najwyższego dobowego dopływu wody do centralnej pompowni w ilości około 40,0-45,0 m 3 /min. 5. Podsumowanie W trakcie budowy CPB w latach 1985-1991 przygotowano jej infrastrukturę na średni dopływ wody w ilości około 36,0 m 3 /min (tab. 1). Cztery zdarzenia w trakcie dwudziestu ośmiu lat działalności CPB, kolejno w latach: 1989 ucieczka wody kopalnianej w następstwie wyłączenia pompowni głównej Krystyn, 1991 i 1997-1998 niekontrolowane przepływy (ucieczki) wody z rejonu Nowy Dwór do wyrobisk górniczych KWK Centrum oraz 2009, 2013-2016 zmniejszenie zasilania wodami antropogenicznymi, przede wszystkim ze zlewni Rowu z Dąbrówki Wielkiej, wyrobisk zlikwidowanych kopalń rud w rejonie Orzeł Biały i Dąbrówka (rys. 2) spowodowały, że w 2016 r. dopływ zmalał do nienotowanych wcześniej wartości. Sumaryczne, miesięczne dopływy wody do CPB wyniosły od 13,9 m 3 /min (w lutym) do 16,9 m 3 /min (we wrześniu), przy średniorocznym dopływie w 2016 r. wynoszącym 15,5 m 3 /min (rys. 4). W okresie budowy pompowni, ale także w następnych latach eksploatacji pompowni, nie prowadzono szczegółowych analiz przyczyn zmian sumarycznego dopływu do systemu, popartych obserwacjami terenowymi. Stąd nie było podstaw do prognozowania sumarycznego dopływu wody do systemu w latach 2014-2016 w ilości około 45% przewidywanego (36,0 m 3 /min) dopływu do CPB (tab. 1). Przepływy wody w Rowie z Dąbrówki Wielkiej w trakcie trwania wzmożonych opadów (w okresach z sumą rocznych opadów powyżej 900-950 mm) nie powinny przekroczyć 0,250-0,500 m 3 /s, tj. 15,0-30,0 m 3 /min. Obecnie, po przeprowadzonych zmianach w gospodarce wodno-ściekowej oraz w zagospodarowaniu powierzchni terenu niecki bytomskiej, szczególnie w zlewni Rowu z Dąbrówki Wielkiej i potoku Szarlejka, przypuszczalnie nie należy się spodziewać

8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 4. Sumaryczne, roczne dopływy (m 3 /min) do Centralnej Pompowni Bolko na tle sumy rocznych opadów (mm) Fig. 4. Summaric, yearly water supply (m 3 /min) to the Central Pumping Station Bolko against total yearly precipitation (mm) ekstremalnie wysokich dopływów wody do CPB w ilości przekraczającej 40,0-45,0 m 3 /min. Na omawianym obszarze ustały przyczyny, które z chwilą wystąpienia katastrofalnych opadów (z sumami rocznymi zbliżonymi do wartości z lat 1997 i 2010) spowodują wysokie dopływy w ilości 60,0-70,0 m 3 /min do systemu. Odprowadzenie prognozowanego, najwyższego dobowego dopływu wody w ilości około 40,0-45,0 m 3 /min, tj. 0,667-0,75 m 3 /s, pozwoliłoby na zmniejszenie liczby zainstalowanych w centralnej pompowni z 11-12 do 6-7 pomp. Powyższą analizę mogą zweryfikować jedynie okresy wzmożonych opadów atmosferycznych na obszarze triasowej niecki bytomskiej. Literatura BARANOWSKI H. 1980 - Bytomski rejon złożowy. W: Warunki hydrogeologiczne złóż rud cynku i ołowiu Regionu Śląsko-Krakowskiego (red. A. Różkowski, Z. Wilk). Prace Instyt. s. 113-139. KROPKA J. 2004-15 lat centralnego odwadniania wyrobisk zlikwidowanych kopalń rud cynku i ołowiu w niecce bytomskiej. Przegląd Górniczy nr 6, s. 25-33. KROPKA J. 2009 - Zmiany w dopływie wody do centralnej pompowni Bolko w Bytomiu. Biuletyn Państw. Instyt. Geol. s. 301-307. KROPKA J. 2012 - Analiza występowania ekstremalnie wysokich dopływów wody do Centralnej Pompowni przy szybie Bolko w Bytomiu. Przegląd Górniczy nr 6, s. 45-50. KROPKA J., DOLIBÓG J., ZDYBIEWSKA K. 1994 - Zawodnienie i likwidacja kopalń rud cynku i ołowiu w niecce bytomskiej. W: Paleozoik północno-wschodniego obrzeżenia Górnoślaskiego Zagłębia Węglowego (red. A. Różkowski, J. Ślósarz, J. Żaba). Przew. 65. Zjazdu Pol. Tow. Geol., s. 253-262. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, poz 1169, z późn. zm.) Artykuł wpłynął do redakcji - styczeń 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 9 Metale krytyczne, strategiczne i deficytowe w odpadach zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego Critical, strategic and deficit metals in the waste of electrical and electronic equipment dr Beata Witkowska-Kita* ) mgr inż. Katarzyna Biel* ) mgr Anna Orlicka* ) Treść: Odpady sprzętu elektrycznego i elektronicznego są źródłem m.in. glinu, żelaza (surowce strategiczne), miedzi, srebra (surowiec deficytowy), magnezu, kobaltu i antymonu (surowce krytyczne) oraz kadmu, stopów metali, a także tworzyw sztucznych (polipropylen, akrylonitryl-butadien-styren, polistyren i teflon). Stale postępujący rozwój technologiczny w zakresie sprzętu elektrycznego i elektronicznego powoduje u potencjalnych użytkowników chęć posiadania sprzętu nowej generacji. Naturalną konsekwencją tej prawidłowości jest wzrost ilości wytwarzanych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE) Abstract: The waste management of waste electrical and electronic equipment are the source of metals, for example: aluminium, iron (strategic raw materials), copper, silver (deficit raw material) magnesium, cobalt, antimony (critical raw materials) and cadmium and alloys, and plastics (for example: polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene, polystyrene and teflon). Constant technological development in the field of electrical and electronic equipment causes potential users to desire newer generation of hardware. The natural consequence of this regularity is to increase the amount of waste of electrical and electronic equipment (WEEE). Słowa kluczowe: surowce: krytyczne, strategiczne i deficytowe, odpady sprzętu elektrycznego i elektronicznego, plan gospodarki odpadami Keywords: raw materials: critical, strategic and deficit, waste of electrical and electronic equipment, waste management plan 1. Wprowadzenie Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 992 z późn. zm.) nakłada na samorząd wojewódzki obowiązek aktualizacji wojewódzkich planów gospodarki odpadami. Opracowanie aktualizacji wojewódzkich planów gospodarki odpadami umożliwić ma samorządom województw weryfikację stanu gospodarki odpadami na terenie objętym danym planem oraz właściwe zaplanowanie niezbędnych inwestycji pozwalających na osiągnięcie celów w zakresie gospodarki odpadami wynikających z przepisów krajowych oraz Unii Europejskiej. Odpady inne niż niebezpieczne powstające w poszczególnych branżach przemysłu, rolnictwie, rzemiośle i usługach stanowią największy i najważniejszy strumień odpadów na terenie województwa śląskiego. Natomiast źródłem powstawania odpadów niebezpiecznych oprócz przemysłu jest również rolnictwo, transport oraz służba zdrowia. * ) Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Warszawie Na terenie województwa śląskiego w 2015 r. wytworzono w sektorze gospodarczym łącznie blisko 46,8 mln Mg odpadów (z wyłączeniem odpadów komunalnych), z czego 1,3% (632 tys. Mg) stanowią odpady niebezpieczne (wg danych z Wojewódzkiego Systemu Odpadowego (WSO) prowadzonym przez Marszałka Województwa Śląskiego). Największe ilości odpadów innych niż niebezpieczne zostały wytworzone w wyniku prowadzonej działalności produkcyjnej w następujących grupach odpadów: grupa 01 Odpady powstające przy poszukiwaniu, 68,4%, wydobywaniu, fizycznej i chemicznej przeróbce rud oraz innych kopalin grupa 10 Odpady z procesów termicznych 14,9%, grupa 19 Odpady z instalacji i urządzeń służących zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych 7,0%.

10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Ilości odpadów innych niż niebezpieczne, które zostały wytworzone w wyniku prowadzonej działalności produkcyjnej w pozostałych grupach stanowią łącznie 9,7%. Największe ilości odpadów niebezpiecznych zostały wytworzone w wyniku prowadzonej działalności produkcyjnej w następujących grupach: grupa 11 Odpady z chemicznej obróbki i powlekania powierzchni metali oraz innych 24,3%, materiałów i z procesów hydrometalurgii metali nieżelaznych grupa 19 Odpady z instalacji i urządzeń służących 10,6% zagospodarowaniu odpadów, z oczyszczalni ścieków oraz z uzdatniania wody pitnej i wody do celów przemysłowych grupa 12 Odpady z kształtowania oraz fizycznej 18,9% i mechanicznej obróbki powierzchni metali i tworzyw sztucznych Ilości odpadów niebezpiecznych, które zostały wytworzone w wyniku prowadzonej działalności produkcyjnej w pozostałych grupach stanowią łącznie 46,2%. Odpady wytworzone w sektorze gospodarczym na terenie województwa śląskiego były poddane procesom odzysku i unieszkodliwiania (procesom odzysku na terenie województwa śląskiego poddano łącznie 45,7 mln Mg odpadów (z czego 0,75% stanowią odpady niebezpieczne), a procesom unieszkodliwiania poddano łącznie 4,9 mln Mg odpadów, z czego 3,8% stanowią odpady niebezpieczne)). Dominującym procesem odzysku jest proces R5 (recykling lub odzysk innych materiałów nieorganicznych). Natomiast dominującym procesem unieszkodliwiania jest proces D5 (składowanie na składowiskach w sposób celowo zaprojektowany) (Plan 2016). W strumieniu odpadów niebezpiecznych powstających w sektorze gospodarczym na terenie województwa śląskiego znajdują się (Plan 2016): a) Odpady zawierające PCB, wg danych posiadanych przez Urząd Marszałkowski Województwa Śląskiego na terenie województwa brak jest urządzeń oraz odpadów zawierających PCB podlegających inwentaryzacji. b) Oleje odpadowe, których w 2015 r. wytworzono 28,7 tys. Mg, z czego 14,5 tys. Mg poddano procesom odzysku, natomiast tylko 870 Mg procesom unieszkodliwiania. Dominującymi procesami odzysku tego typu odpadów były procesy R9 (powtórna rafinacja lub inne sposoby ponownego użycia olejów) i R12 (wymiana odpadów w celu poddania ich któremukolwiek z procesów wymienionych w pozycji R1-R11), a głównym procesem unieszkodliwiania był proces D13 (sporządzanie mieszanki lub mieszanie przed poddaniem odpadów któremukolwiek z procesów wymienionych w pozycjach D1-D12). c) Zużyte baterie i akumulatory, których w 2015 r. wytworzono łącznie ok. 18 tys. Mg, z czego 1,9 tys. stanowią odpady niebezpieczne. W przedmiotowym roku zebrano ok. 14 tys. Mg, w tym 13,9 tys. odpadów niebezpiecznych. Procesowi odzysku w 2015 r. poddano łącznie ok. 97 tys. Mg zużytych baterii i akumulatorów. Dominującym procesem odzysku był proces R4 (Recykling i odzysk metali i związków metali). d) Odpady medyczne i weterynaryjne, których w 2015 r. wytworzono łącznie 6,3 tys. Mg z czego 5,8 tys. Mg stanowią odpady niebezpieczne. Prawie 7,0 tys. Mg odpadów medycznych poddano procesowi unieszkodliwiania D10 (Przekształcanie termiczne na lądzie), z czego 86% to odpady niebezpieczne. W 2015 r. na terenie województwa śląskiego wytworzono 33,89 Mg odpadów weterynaryjnych niebezpiecznych oraz 13,33 Mg odpadów innych niż niebezpieczne z tej grupy. Odpady weterynaryjne zostały poddane procesowi unieszkodliwiania D10 (Przekształcanie termiczne na lądzie), w ilości ok. 61 Mg, w tym 77% stanowią odpady niebezpieczne. e) Pojazdy wycofane z eksploatacji Powstawanie odpadów o kodzie 16 01 04* (zużyte lub nienadające się do użytkowania pojazdy) oraz odpadów o kodzie 16 01 06 (zużyte lub nienadające się do użytkowania pojazdy niezawierające cieczy i innych niebezpiecznych elementów) związane jest z wycofywaniem z rynku pojazdów pochodzących zarówno od osób fizycznych, jak i od przedsiębiorców. W przypadku pojazdów wycofanych z eksploatacji, na terenie województwa śląskiego w 2015 r. wytworzono 1,2 tys. Mg odpadów. Ponadto wg WSO, w 2015 r. masa pojazdów wycofanych z eksploatacji przyjętych do stacji demontażu na terenie województwa śląskiego wyniosła 61,4 tys. Mg. Natomiast w stacjach demontażu pojazdów przetworzono 87 tys. Mg odpadów powstałych w wyniku demontażu zużytych lub nienadających się do użytkowania pojazdów (kod 16 01 04* i 16 01 06). Głównym procesem odzysku tego typu odpadów był proces R12 (wymiana odpadów w celu poddania ich któremukolwiek z procesów wymienionych w pozycji R1 R11). Według danych WSO w 2015 r. w województwie śląskim pojazdy wycofane z eksploatacji nie były poddawane procesom unieszkodliwiania. f) Zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny W 2015 r. na terenie województwa śląskiego (wg WSO) wytworzono ok. 1,3 tys. Mg, a zebrano ok. 1,1 tys. Mg niebezpiecznych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Ponadto wytworzono ponad 11 tys. Mg tego rodzaju odpadów (innych niż niebezpieczne), a zebrano ok. 7,4 tys. Mg. Zebrano również 6,9 tys. Mg odpadów o kodach 20 01 35 (Zużyte urządzenia elektryczne i elektroniczne inne niż wymienione w 20 01 21 i 20 01 23 zawierające niebezpieczne składniki) i 20 01 36 (Zużyte urządzenia elektryczne i elektroniczne inne niż wymienione w 20 01 21, 20 01 23 i 20 01 35), a odzyskowi poddano niecałe 6 tys. tych odpadów (procesy R5 i R12). Biorąc pod uwagę liczbę mieszkańców województwa śląskiego 4 570 849 osób (stan na dzień 31 grudnia 2015 r.) jednostkowy wskaźnik zbierania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego przypadający na mieszkańca województwa śląskiego wynosił 3,4 kg/m/a. W 2015 r. procesom odzysku poddano 9,9 tys. Mg odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (łącznie z odpadami z grupy 20). Natomiast odpady zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego zostały poddane procesom unieszkodliwiania w ilości 106 Mg. g) Odpady zawierające azbest Produkcja płyt azbestowo-cementowych w Polsce została zakazana ustawą z dnia 19 czerwca 1997 r. o zakazie stosowania wyrobów zawierających azbest (Dz. U. Nr 101, poz. 628 z 1997 r.). W myśl ustawy w Polsce z dniem 28 czerwca 1998 r. została zakończona produkcja płyt azbestowo-cementowych, a wcześniej innych wyrobów zawierających azbest. Po 28 marca 1999 r. obowiązuje zakaz obrotu azbestem i wyrobami zawierającymi azbest. Zakaz ten nie obejmuje wyrobów zawierających azbest, które nie posiadają rynkowych zamienników ze względu na specyficzne warunki ich zastosowania. Od 15 marca 2010 r. obowiązuje Program Oczyszczania Kraju z Azbestu w którym założono usunięcie i unieszkodliwienie odpadów zawierających azbest do końca 2032 r. W 2014 r. na terenie województwa śląskiego wytworzono ok. 6,4 tys. Mg odpadów niebezpiecznych zawierających

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 11 azbest. W województwie śląskim poddano unieszkodliwieniu w 2015 r. ok. 6 tys. Mg odpadów zawierających azbest. Zgodnie z obowiązującymi przepisami, odpady tego typu są unieszkodliwiane wyłącznie przez składowanie (D5). h) Przeterminowane środki ochrony roślin W 2014 r. na terenie województwa śląskiego wytworzono łącznie ponad 3,9 tys. Mg przeterminowanych środków ochrony roślin (0,62 Mg odpadów niebezpiecznych i 1,62 Mg odpadów innych niż niebezpieczne oraz 3,9 tys. Mg opakowań po środkach ochrony roślin). W województwie śląskim poddano odzyskowi i unieszkodliwiono w 2014 r. łącznie prawie 4,1 tys. Mg przeterminowanych środków ochrony roślin (niebezpiecznych i innych niż niebezpieczne) oraz opakowań po nich. 2. Zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny (ZSEE) Zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny stanowi ważną grupę wśród odpadów niebezpiecznych, ponieważ stale postępujący rozwój technologiczny powoduje chęć posiadania przez użytkowników sprzętu nowej generacji, a nawet kilku sztuk sprzętu tego samego rodzaju. Wobec tego konsekwencją jest wzrost ilości wytwarzanych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Mając powyższe na uwadze należy przedsięwziąć działania na rzecz zapobiegania powstawaniu tych odpadów, co ma istotne znaczenie z uwagi na znaczące oddziaływanie na środowisko podczas ich produkcji, rosnącą konsumpcję i stale skracający się okres użytkowania tych urządzeń, a także potencjalne negatywne oddziaływanie na środowisko na etapie zagospodarowania odpadów. Istotnym elementem zapobiegania powstawaniu odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego jest rozszerzona odpowiedzialność producenta za wprowadzony na rynek sprzęt elektryczny i elektroniczny. Zgodnie z obowiązującym prawodawstwem przedsiębiorca jest zobowiązany do uzyskania odpowiedniego poziomu selektywnego zbierania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego pochodzącego z gospodarstw domowych w odniesieniu do masy wprowadzonego sprzętu oraz poziomów odzysku i recyklingu dla poszczególnych grup sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Dodatkowym elementem zapobiegania powstawaniu odpadów są działania informacyjno edukacyjne, zmierzające do ukształtowania świadomych postaw konsumentów polegających między innymi na przekazywaniu zbytecznego a sprawnego sprzętu innym osobom bądź instytucjom. Skutecznym instrumentem wpływającym na zapobieganie wytwarzania odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego są również zielone zamówienia publiczne, w ramach których podmioty publiczne włączają kryteria i wymagania środowiskowe do procesu zakupów (procedur prowadzenia postępowań o udzielenie zamówień publicznych) i poszukują rozwiązań ograniczających negatywny wpływ produktów/usług na środowisko oraz uwzględniających cały cykl życia produktów. Taka postawa wpływa na rozwój i upowszechnienie technologii niskoodpadowych. W zakresie pozostałych możliwości zapobiegania powstawaniu odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego można wyróżnić następujące działania: wdrażanie zasad ekoprojektowania, oddziaływanie na konsumentów oraz wydłużanie cyklu życia sprzętów elektrycznych i elektronicznych. W wytwarzaniu sprzętu elektrycznego i elektronicznego są niezbędne surowce metaliczne mineralne. W związku z tym niezmiernie istotne jest zapewnienie bezpieczeństwa dostaw surowców, efektywne gospodarowanie nimi, co powinno doprowadzić do stworzenia systemu gospodarki o tzw. obiegu zamkniętym (circular economy). Szczególnie jest to istotne w przypadku posiadania przez kraj ograniczonych zasobów własnych surowców. Obecnie w krajach Unii Europejskiej, w tym w Polsce, zaobserwowano problemy z zapewnieniem wystarczającej bazy surowcowej, głównie surowców metalicznych. Brak wystarczającej bazy surowcowej związany jest również z niskim stopniem wykorzystania surowców wtórnych oraz niewielką możliwością substytucji, a także w związku z sytuacją polityczno-ekonomiczną związaną z niechęcią niektórych państw do rozwoju górnictwa (głównie rud metali) (Plan 2016, Smakowski 2011). W dokumencie pt.: Critical raw materials for the EU Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials. EU Commissision Enterprise and Industry w 2010 r. (Critical 2010) utworzono pojęcie surowców krytycznych, strategicznych i deficytowych. 26 maja 2014 r. opublikowano Komunikat Komisji Europejskiej do Parlamentu Europejskiego ws. przeglądu wykazu surowców krytycznych dla UE (Komunikat 2014). Niniejszy komunikat zawiera zaktualizowany wykaz surowców krytycznych dla Unii Europejskiej. Dokonano analizy 54 surowców. Do surowców krytycznych zaliczono: beryl, kobalt, wolfram, magnez, antymon, german, gal, ind, niob, chrom, krzem metaliczny, platynowce, pierwiastki ziem rzadkich oraz fluoryt, grafit, magnezyt, borany, fosforyt i węgiel koksujący. Natomiast do surowców strategicznych zaliczono: ren, tellur, żelazo, aluminium, molibden, mangan, wanad, cynk, nikiel oraz boksyty. Skład grupy surowców deficytowych nie uległ zmianie i należą do niej: baryt, diatomity, perlit, talk, srebro, miedź, piaski kwarcowe, lit, tytan i wapienie (Smakowski 2011, Witkowska-Kita i in. 2015, Witkowska-Kita i in. 2016, Blaschke i in. 2015, Witkowska-Kita i in. 2017). W przypadku produkcji sprzętu elektrycznego i elektronicznego zastosowanie mają surowce krytyczne (magnez, kobalt, antymon), strategiczne (aluminium, nikiel, żelazo) oraz deficytowe (miedź, srebro), a także ołów, cyna, cynk, złoto, kadm i tantal. Mając powyższe na uwadze, odpady zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego są cennym źródłem surowców wtórnych, które mogą stanowić substytut niektórych metali z grup surowców; krytycznych, strategicznych i deficytowych. Obrazują to wyniki przeprowadzonego demontażu niektórych grup sprzętu elektrycznego i elektronicznego. Wyniki przeprowadzonego demontażu zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego przedstawiono jako procentowe udziały poszczególnych rodzajów materiałów (w tym metali łącznie) w tabeli 1 (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003). Na podstawie danych zamieszczonych w Tabeli 1 można stwierdzić, że dominującymi rodzajami odpadów, uzyskanymi po procesie ręcznego demontażu (przeprowadzonego w IMBiGS) zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego są metale, w tym głównie: aluminium, żelazo (surowce strategiczne), miedź (surowiec deficytowy) oraz kadm i stopy metali, a także tworzywa sztuczne (polipropylen (PP), akrylonitryl-butadien-styren (ABS), polistyren (PS) i teflon)) (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003). Przeprowadzono również badania w celu określenia składu materiałowego płytek drukowanych powszechnie wykorzystywanych w komputerach, telefonach komórkowych, telewizorach oraz sprzęcie RTV. W materiałach uzyskanych w wyniku przetworzenia (recyklingu) płytek drukowanych można wyróżnić następujące metale z grupy surowców: krytycznych (antymon, beryl, chrom, gal, pallad, rod), strategicznych (aluminium, cynk, nikiel, żelazo), deficytowych (miedź, srebro), oraz cyna, kadm, ołów, rtęć, tantal i złoto.

12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Tabela 1. Procentowe udziały poszczególnych rodzajów materiałów uzyskanych w wyniku demontażu zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003) Table 1. Percentage of individual types of materials obtained as a result of dismantling of the waste of electrical and electronic equipment (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003) Lp. Grupa sprzętu elektrycznego i elektronicznego metale tworzywa sztuczne materiały łączone (tworzywo sztuczne+metal) Rodzaj materiału [%] szkło podzespoły elektroniczne drewno pozostałe materiały 1. drobnego sprzętu gospodarstwa 53,4 24,7 11,6 - - domowego 2. sprzętu elektronicznego 38,1 29,5 6,9 12,4 12,5 3. sprzętu RTV 22,5 20,2 6,6 26,3 7,6 11,6 5,1 4. elektronarzędzia 73,0 18,8 7,8 - - 0,4 Występują jednak trudności z określeniem dokładnej struktury materiałowej płytek drukowanych. Są one związane z ich złożoną budową i zróżnicowanym składem materiałowym (metale, polimery, papier). W tabeli 2 przedstawiono uzyskane w wyniku procesu przetwarzania (recyklingu) ilości metali w odpadowych płytkach drukowanych (Witkowska-Kita i in. 2017), (Projekt 2003). Analizując dane zawarte w tabeli 2 można stwierdzić, że dominującymi metalami występującymi w odpadach z płytek drukowanych są: miedź, żelazo, aluminium, ołów i cyna. Z uwagi na fakt, że płytki drukowane stanowią ok. 3% ogółem wytworzonej masy złomu elektronicznego ich recykling ukierunkowany na odzysk metali jest efektywny zarówno z punktu widzenia środowiskowego, jak i ekonomicznego. Zapobiega on przedostawaniu się metali ciężkich do środowiska, umożliwiając jednocześnie pozyskanie cennych surowców należących do grup surowców: krytycznych, strategicznych i deficytowych. Recykling płytek drukowanych polega na usunięciu elementów metalowych (głównie miedzi i złota) i ceramicznych, a także na podziale na części przeznaczone do ponownego wykorzystania oraz materiały toksyczne, które wymagają szczególnego potraktowania w celu redukcji szkodliwego oddziaływania na środowisko (Witkowska-Kita i in. 2017), (Projekt 2003). 3. Kierunki działań i system gospodarki odpadami z sektora gospodarczego System gospodarki odpadami z sektora gospodarczego powinien uwzględniać hierarchię postępowania z odpadami określoną w art. 17 ustawy z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 1987 tekst jednolity): 1. zapobieganie powstawaniu odpadów, 2. przygotowanie do ponownego użycia, 3. recykling, 4. inne procesy odzysku, 5. unieszkodliwianie, i zapisy ustawy z dnia 13 września 1996 r. o utrzymaniu czystości i porządku w gminach (Dz. U. z 2018, poz. 992 z późn. zm.) dotyczące obowiązkowych zadań własnych gminy oraz dopuszczalne sposoby gospodarowania odpadami niebezpiecznymi, które zawarte są w aktach prawnych zamieszczonych w tabeli 3 (Blaschke i in. 2015). Niezmiernie ważnym elementem uzupełniającym system gospodarki odpadami są określone w Krajowym Planie Gospodarki Odpadami (KPGO 2022) oraz w Planie Gospodarki Odpadami dla Województwa Śląskiego (PGOWŚ) kierunki działań dla osiągnięcia założonych celów w zakresie gospodarowania odpadami niebezpiecznymi, tj. m.in.: intensyfikacja monitoringu prawidłowego postępowania z odpadami, przeprowadzenie akcji edukacyjno-informacyjnych w zakresie prawidłowego gospodarowania nimi oraz przeprowadzenie intensywnych działań w zakresie rozwoju systemów zbierania tych odpadów. W wyżej wymienionych dokumentach dla każdego rodzaju odpadów niebezpiecznych wymienionych w tabeli 3, określono szczegółowo kierunki dodatkowych działań niezbędnych do osiągnięcia założonych celów środowiskowych, ekonomicznych i prawnych. Przykładowo, dla zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE) osiągnięcie założonych celów wymaga (Projekt 2003,Plan 2016): Tabela 2 Table 2 Rodzaje i ilości metali w odpadowych płytkach drukowanych (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003) Types and amounts of metals in waste printed circuit boards (Witkowska-Kita i in. 2017, Projekt 2003) Lp. Metal Zastosowanie w płytkach obwodu drukowanego Stężenie [ppm] 1. miedź przewody, styki 143 000 2. żelazo śruby, przewody 45 000 3. aluminium kondensatory 28 000 4. nikiel części mechaniczne, przewody 11 000 5. ołów lut 22 000 6. cyna lut 20 000 7. antymon materiał uniepalniający (walentynit tlenek antymonu (III)) 4 500 8. cynk płytki cynkowe w częściach mechanicznych 4 000 9. srebro spoiwa przechodzące 639 10. złoto uzwojenia, styki 566 11. kadm baterie 395 12. tantal kondensatory 192

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 13 Tabela 3 Dopuszczalne sposoby gospodarowania odpadami niebezpiecznymi, które zawarte są w aktach prawnych (Blaschke i in. 2015) Table 3 Possible ways of managing hazardous waste, which are contained in legal acts (Blaschke i in. 2015) Lp. Rodzaj odpadu Akt prawny 1. odpady zawierające PCB ustawa o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 992 z późn. zm.) 2. oleje odpadowe ustawa o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 992 z późn. zm.) ustawa o obowiązkach przedsiębiorców w zakresie gospodarowania niektórymi odpadami oraz o opłacie produktowej (Dz. U. z 2016 r. poz. 1478 tekst jednolity), rozporządzenie w sprawie szczegółowego postępowania z olejami odpadowymi (Dz. U. z 2018 poz. 650) 3. odpady medyczne i weterynaryjne ustawa o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 992 z późn. zm.) 4. zużyte baterie i akumulatory 5. pojazdy wycofane z eksploatacji 6. zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny 7. odpady zawierające azbest ustawa o bateriach i akumulatorach (Dz. U. z 2016 r. poz. 1803) ustawa o utrzymaniu czystości i porządku w gminach (Dz. U. z 2016, poz. 250 tekst jednolity) ustawa o recyklingu pojazdów wycofanych z eksploatacji (Dz. U. z 2015 poz. 933) ustawa o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym (Dz. U. z 2015 poz. 1688) ustawa o utrzymaniu czystości i porządku w gminach (Dz. U. z 2016, poz. 250 tekst jednolity) rozporządzenie w sprawie sposobów i warunków bezpiecznego użytkowania i usuwania wyrobów zawierających azbest (Dz. U. z 2004 r., Nr 71 poz. 649) 8. przeterminowane środki ochrony roślin i opakowania po nich ustawa o gospodarce opakowaniami i odpadami opakowaniowymi (Dz. U. z 2016 poz. 1863) ustawa o utrzymaniu czystości i porządku w gminach (Dz. U. z 2016, poz. 250 tekst jednolity) a) rozwoju sieci napraw sprzętu elektrycznego i elektronicznego oraz zbierania i przygotowania ZSEE do ponownego użycia (rozpowszechnianie usług napraw, wypożyczania i wykorzystania używanych przedmiotów), b) promocji dobrych praktyk jako zalecanego zbioru zasad w zakresie standardów postępowania z ZSEE dla wszystkich użytkowników tworzących tzw. cykl życia tego typu produktów, c) kontynuacji prowadzenia cyklicznych kontroli w celu weryfikacji przestrzegania obowiązujących przepisów prawa przez podmioty wprowadzające sprzęt oraz zajmujące się zbieraniem, przetwarzaniem, recyklingiem i działalnością inną niż recykling w zakresie ZSEE (w tym organizacji odzysku). Zgodnie z przepisami ustawy z dnia 11 września 2015 r. o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym (Dz. U. 2015 poz. 1688) system gospodarowania zużytym sprzętem elektrycznym i elektronicznym powinien docelowo obejmować wszystkich użytkowników tego typu produktów, tzn. wprowadzających sprzęt (czyli producentów i importerów), zbierających, prowadzących zakłady przetwarzania, prowadzących instalacje recyklingu i innych niż recykling procesów odzysku oraz użytkowników końcowych. Zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny pochodzący z gospodarstw domowych powinien być zbierany przez jednostki handlowe na zasadzie wymiany przy zakupie nowego sprzętu (w tym sprzedawców hurtowych i detalicznych), natomiast gminy powinny wskazać miejsca, do których mieszkańcy mogą przekazywać tego rodzaju odpady. W województwie śląskim funkcjonuje system selektywnego zbierania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego w oparciu o punkty zlokalizowane w każdej gminie. Niestety nie wszystkie tego rodzaju odpady trafiają do tych punktów. Cześć z nich trafia do składnic złomu lub do strumienia zmieszanych odpadów komunalnych. W przypadku zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego pochodzącego z innych źródeł niż gospodarstwa domowe sprzęt jest odbierany przez specjalistyczne firmy posiadające stosowne zezwolenia. Na terenie województwa śląskiego zidentyfikowano następujące problemy związane ze zużytym sprzętem elektrycznym i elektronicznym: nielegalnym demontażem zużytego sprzętu poza zakładem przetwarzania, brak prawidłowego postępowania ze zużytym sprzętem elektrycznym i elektronicznym przez użytkowników końcowych, w szczególności w zakresie istoty ich selektywnego zbierania oraz możliwość wystąpienia w przyszłości trudności w osiągnięciu wymaganych przepisami ustawy z dnia 11 września 2015 r. o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym rocznych poziomów zbierania sprzętu elektrycznego i elektronicznego, określonych w art. 20 niniejszej ustawy (Projekt 2003, Plan 2016). 4. Podsumowanie 1. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. z 2018 r. poz. 992 z późn. zm.) nakłada na samorząd wojewódzki obowiązek aktualizacji wojewódzkich planów gospodarki odpadami. Opracowanie aktualizacji wojewódzkich planów gospodarki odpadami umożliwić ma samorządom województw weryfikację stanu gospodarki

14 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 odpadami na terenie objętym danym planem oraz właściwe zaplanowanie niezbędnych inwestycji pozwalających na osiągnięcie celów w zakresie gospodarki odpadami wynikających z przepisów krajowych oraz Unii Europejskiej. 2. Na terenie województwa śląskiego w 2015 r. wytworzono w sektorze gospodarczym łącznie blisko 46,8 mln Mg odpadów (z wyłączeniem odpadów komunalnych), z czego 1,3% (632 tys. Mg) stanowią odpady niebezpieczne (wg danych z Wojewódzkiego Systemu Odpadowego (WSO) prowadzonym przez Marszałka Województwa Śląskiego). 3. Łącznie w 2014 r. zagospodarowano na terenie województwa śląskiego ok. 50,6 mln Mg odpadów (w instalacjach i poza instalacjami). Procesom odzysku na terenie województwa śląskiego poddano łącznie 45,7 mln Mg odpadów (z czego 0,75% stanowią odpady niebezpieczne). Natomiast procesom unieszkodliwiania poddano łącznie 4,9 mln Mg odpadów, z czego 3,8% stanowią odpady niebezpieczne. 4. Stale postępujący rozwój technologiczny w zakresie sprzętu elektrycznego i elektronicznego powoduje u potencjalnych użytkowników chęć posiadania sprzętu nowej generacji, a nawet kilku sztuk sprzętu tego samego rodzaju. Naturalną konsekwencją tej prawidłowości jest wzrost ilości wytwarzanych odpadów zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE). 5. Dominującymi rodzajami odpadów, uzyskanymi po procesie demontażu zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego są metale, w tym głównie: aluminium, żelazo (surowce strategiczne), miedź (surowiec deficytowy) oraz kadm i stopy metali, a także tworzywa sztuczne (PP, ABC, PS i teflon). 6. W materiałach uzyskanych w wyniku przetworzenia (recyklingu) płytek drukowanych można wyróżnić następujące metale z grupy surowców: krytycznych (antymon, beryl, chrom, gal, pallad, rod), strategicznych (aluminium, cynk, nikiel, żelazo), deficytowych (miedź, srebro), oraz cyna, kadm, ołów, rtęć, tantal i złoto. 7. Należy zapewnić bezpieczeństwo dostaw surowców, efektywne gospodarowanie nimi, co powinno doprowadzić do stworzenia systemu gospodarki o tzw. obiegu zamkniętym (circular economy). Literatura BLASCHKE W., B. WITKOWSKA-KITA, K. BIEL, 2015 - Analiza możliwości pozyskiwania krytycznych surowców mineralnych. Rocznik Ochrony Środowiska. Annual Set The Environment Protection. Tom 17, s.792-813. BLASCHKE W., WITKOWSKA-KITA B., BIEL K., 2015 - Analiza możliwości pozyskiwania strategicznych surowców mineralnych. Rocznik Ochrony Środowiska. Annual Set The Environment Protection. Tom 17, s.1428-1448. Critical Raw Material for the EU Report of the Ad-hoc Working Group on Defining Critical Raw materials. EU Commissin Enterprise and Idustry. 2010. Komunikat Komisji Europejskiej do Parlamentu Europejskiego ws. Przeglądu wykazu surowców krytycznych dla UE i wdrażania inicjatywy na rzecz surowców, 26 maja 2014 r. (COM/2014/0297). Plan gospodarki odpadami dla województwa śląskiego na lata 2016-2022, Uchwała Śląskiego Urzędu Marszałkowskiego Nr 2656/160/V/2016 z dnia 23.12.2016 r. Praca statutowa, 2014, Surowce deficytowe-studium pozyskiwania, Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Warszawa- Katowice. Projekt Celowy Zamawiany PCZ-013-26 pt.: Krajowy system zbiórki i utylizacji wycofywanych z eksploatacji urządzeń elektrycznych i elektronicznych, Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Warszawa-Katowice. SMAKOWSKI, T. 2011 - Surowce mineralne krytyczne czy deficytowe dla gospodarki UE i Polski, Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energii Polskiej Akademii Nauk, 81, s. 59-68. WITKOWSKA-KITA B. (red.), BAIC I., BIEL K., BLASCHKE W., BLASCHKE Z., GÓRALCZYK S., 2015 - Surowce krytyczne i strategiczne w Polsce, wyd. Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Warszawa, WITKOWSKA-KITA B., BIEL K., BLASCHKE W., BAIC I. 2017 - Odpady sprzętu elektrycznego i elektronicznego jako potencjalne źródło surowców krytycznych, strategicznych i deficytowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Proceedings International Conference The present and Future of the Mining. Demanowska Dolina. Slovak Republik, Wydawnictwo Slovakian Mining Society, s. 129-140. WITKOWSKA-KITA B., BIEL K., BLASCHKE W., BAIC I., 2015 - Surowce wtórne potencjalnym źródłem surowców krytycznych, strategicznych i deficytowych, Proceedings International Conference The present and Future of the Mining. Demanowska Dolina. Slovak Republik, Wydawnictwo Slovakian Mining Society, s. 14-31. WITKOWSKA-KITA B., BIEL K., BLASCHKE W., ORLICKA A., 2016 - Gospodarka surowcami nieenergetycznymi w Polsce - surowce mineralne krytyczne, strategiczne i deficytowe, Przegląd Górniczy nr 3, s.76-84. WITKOWSKA-KITA B., BIEL K., BLASCHKE W., ORLICKA A., 2017 - Analiza możliwości pozyskiwania deficytowych surowców mineralnych. Rocznik Ochrony Środowiska. Annual Set The Environment Protection, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska, tom 19, s. 777-794. Artykuł wpłynął do redakcji - luty 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 15 Przemieszczenia ścian wyrobiska komorowego w skałach solnych spowodowane jego wypełnieniem The displacements of the walls of the chamber working in salt rocks caused by its filling Dr inż. Agnieszka Maj* ) Treść: W górnictwie solnym od stopnia wypełnienia pustek poeksploatacyjnych zależą przemieszczenia w jego otoczeniu, ale bardziej znaczący jest wpływ porzuconych wyrobisk na kształtowanie się stanu zagrożenia wodnego, w tym potencjalne skutki wdarcia wód. W pracy analizowano wyniki obliczeń numerycznych przeprowadzonych dla 4 wariantów sposobu wypełnienia wyrobiska na jego otoczenie skałami o właściwościach reologicznych. Stwierdzono współoddziaływanie dwóch procesów: spowalniania zaciskania wyrobisk wywołanego jego wypełnieniem i przyspieszenia zaciskania spowodowanego namakaniem górotworu przez solankę obecną w materiale podsadzkowym. Abstract: In salt mining, the displacements around the post-mining voids depend on the degree of their filling. The impact of abandoned workings on the extent to which the water hazard is present, including the potential effects of water inrush, is more significant. This paper presents an analysis of results of numerical calculations carried out for 4 variants of a filled excavation surrounded by a rock mass with rheological properties. Interaction of two processes was found: the slowing down of convergence caused by working filling and acceleration of room-closure caused by soaking of the rock mass by the brine presented in the filling material. Słowa kluczowe: kopalnia soli, podsadzanie, solanka w podsadzce Keywords: salt mine, backfilling, brine in backfill 1. Wstęp Podziemna eksploatacja górnicza złóż powoduje powstawanie pustek, których obecność jest na ogół uciążliwa i szkodliwa. Wydobywając kopalinę z pokładów, na przykład węgiel kamienny, wyrobiska ścianowe są podsadzane, dzięki czemu opanowuje się natychmiastowe obwały i zmniejsza deformacje nadległych terenów. Celem podsadzania jest wtedy zapewnienie bezpieczeństwa prowadzenia wydobycia i ochrona terenów górniczych. Problemom podsadzania w takich warunkach poświęcono szereg publikacji (Mazurkiewicz i in. 1997, Plewa, Mysłek 2015). Wiadomo, że warunki geologiczno-górnicze w złożach soli kamiennej różnią się zasadniczo od warunków eksploatacji wielopokładowych złóż węgla. W górotworze pozostawiane są calizny solne o objętości przekraczającej objętość wyrobisk, na ogół wybierana jest około ¼ pola górniczego (Kortas 2008). Zapewnia to powstrzymanie nadmiernych ruchów górotworu w trakcie wydobycia. Długotrwałe pozostawienie wyrobisk powodować może jednak powstawanie spękań i obwałów, jak w kopalni Wapno (Kortas, Maj 2014), czy w polu 1 w kopalni Kłodawa (Kortas, Maj 2012). Zjawiska takie obserwowane są także w kopalniach zabytkowych Wieliczka i Bochnia (Kortas 2004, Szewczyk 2015). Zmniejszenie objętości wyrobisk poprzez ich wypełnianie/podsadzanie, prowadzić może do spadku prędkości przemieszczeń i odkształceń w ich otoczeniu, a także na powierzchni terenu (Maciaszek i in. 2016). Szczególnie niebezpieczne dla kopalń podziemnych soli są spękania calizn solnych ze szczelinami propagującymi * ) Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków w kierunku zbiorników wód (Kortas, Maj 2014), zwłaszcza pozazłożowych, które doprowadzić mogą do wdarcia wód. Takie wypadki prowadzą na ogół do zatopienia części wyrobisk, a nawet całej podziemnej kopalni. Degradacja górotworu spowodowana przepływem wód zależy wtedy nie tylko od wydatku dopływu, ale także od objętości wyrobisk, które zostały zatopione. Zatem od stopnia wypełnienia pustek zależy kształtowanie się stanu zagrożenia wodnego, jak również potencjalne skutki wdarcia wód do kopalni. Problem współpracy podsadzki z wyrobiskiem w warunkach górotworu wykazującego właściwości reologiczne jest zagadnieniem złożonym, bo wymaga wprowadzenia dodatkowej zmiennej, jaką jest czas rzeczywisty procesu pełzania. Celem tej pracy jest pierwsze przedstawienie reakcji otoczenia wyrobisk solnych na ich wypełnianie. 2. Założenia modelowe Specyfiką warunków geomechanicznych długotrwałego zachowania się górotworu solnego jako ośrodka o właściwościach reologicznych wokół wyrobisk wypełnionych medium podsadzkowym jest współuczestnictwo oddziaływań: solnego ośrodka skalnego, wilgotnych piasków podsadzkowych wypełniających komorę, solanki uwolnionej z podsadzki. W procesie zaciskania należy zwrócić uwagę na szczególną rolę solanki, jako nośnika wprowadzanego do komór materiału podsadzkowego. Wpływ wilgotności powietrza na odkształcanie próbek soli badany był laboratoryjnie w testach jednoosiowego pełzania (Maj 2012). Wyniki analiz ujawniły

16 PRZEGLĄD GÓRNICZY znaczący wpływ podatności na pełzanie, obserwowany również w wynikach pomiarów przemieszczeń w wyrobiskach (Kortas 2004). W modelowaniu zachowania się górotworu wokół prostopadłościennego wyrobiska rozważano cztery warianty warunków podsadzania: Tabela 1. Warianty warunków wypełniania komór Table 1. Variants of cavity filling conditions Wariant Variant 1 2 3 4 Wypełnienie piaskiem Sand filling 0% 80% 0% 80% Zawilgocenie konturu Contour moistness + + Model stanowiła tarcza w płaskim stanie odkształcenia, odwzorowująca przekrój pionowy przez długą komorę o wymiarach: s = 24 m, h = 10 m, l = 100 m (kierunek prostopadły do przekroju). Wokół wyrobiska wyznaczono dwumetrową strefę zawilgocenia górotworu przez solankę (rys. 1). Spąg komory znajdował się na głębokości 100 m. Zastosowano przemieszczeniowe warunki brzegowe na dolnej i bocznych krawędziach modelu. Górną krawędź stanowiła powierzchnia terenu. W symulacjach numerycznych wykorzystano model sprężysto-lepki Hooke a-nortona (Maj 2012). Przyjęto następujące wartości praw materiałowych: Sole: E = 2,0*109 MPa, v = 0,3, γ = 2200 kg/m3, B= 0,5*10-23 Pa-2 n=2,0, m=1,0; Sole+H2O: E = 2,0*108 MPa, v = 0,3, γ = 2200 kg/m3, B= 0,9*10-22 Pa-2 n=2,0, m=1,0; Wypełnienie: E = 2,0*108 MPa, v = 0,3, γ = 2200 kg/m3, B= 0,5*10-22 Pa-2 n=2,0, m=1,0. Rys. 1. Schemat modelu górotworu z wypełnioną komorą Fig. 1. Scheme of a rock mass model with a filled chamber 2018 Nie wykonywano dotąd tego typu badań, z tego względu w przyszłości dobór wartości parametrów powinien być przedmiotem odrębnego studium, powiązanego z obserwowanymi przemieszczeniami. Przeprowadzono symulację wstępnego pełzania górotworu, w celu wytworzenia hydrostatycznego stanu naprężeń pierwotnych (Dt0) oraz pełzania górotworu z pustą komorą przez okres Dt1 = 20 lat. Po tym okresie wykonano symulację zachowania się wypełnionej komory oraz w celach porównawczych nadal pozostającej bez wypełnienia (Dt2 = 25 lat). Obliczono przemieszczenia i prędkości przemieszczenia dla ostatniego okresu symulacji numerycznych (Dt2). 3. Zaciskanie prostopadłościennej komory Analizowano średnią prędkość przemieszczeń spągu, stropu i ociosów komory w różnych wariantach jej wypełnienia (tab. 1). Na rysunku 2 przedstawiono prędkość przemieszczenia pionowego w stopie i spągu komory oraz poziomego na ociosach komory prostopadłościennej. 3.1. Przemieszczenie pionowe stropu komory Przy założonych parametrach modelu w pustej komorze dwmax/dt = -5,5 mm/rok, wartość dw/dt maleje w kierunku ociosów. Przy samym ociosie następuje skok z 3,7 do 2,6 mm/rok i liniowa zmiana w głąb górotworu do 2,0 mm/rok na granicy warstw (2 m od ociosu) i do -1,5 mm/rok ok. 6 m od konturu wyrobiska. W komorze w 80% wypełnionej piaskiem dwmax/dt = -4,6 mm/rok, wartość dw/dt maleje w kierunku ociosów. Przy samym ociosie następuje skok z 2,8 do 1,8 mm/rok i malejąca zmiana w głąb górotworu do 1,0 mm/rok na granicy warstw (2 m od ociosu) i do 0,8 mm/rok ok. 6 m od konturu wyrobiska.

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 17 Rys. 2. Roczne przyrosty przemieszczeń pionowych / poziomych ścian komory Fig. 2. Annual increments of vertical / horizontal displacements of the chamber walls W pustej komorze z nawilgoconymi ociosami, stropem i spągiem dw max /dt = -6,9 mm/rok, wartość dw/dt jest prawie stała na całej szerokości wyrobiska. Przy samym ociosie następuje skok z 6,5 do -5,0 mm/rok. W warstwie za ociosem (2 m od ociosu) wartość dw/dt znacząco maleje do -2,6 mm/ rok, a w głąb górotworu maleje łagodnie do -2,3 mm/rok ok. 6 m od konturu wyrobiska. W komorze w 80% wypełnionej piaskiem o zawilgoconych konturach dw max /dt = -5,8 mm/rok, wartość dw/dt jest prawie stała na całej szerokości wyrobiska. Przy samym ociosie pojawia się skok z -5,2 do -3,2 mm/rok. W warstwie za ociosem (2 m od ociosu) wartość dw/dt znacząco maleje do -1,5 mm/rok, a w głąb górotworu maleje łagodnie do -1,3 mm/rok ok. 6 m od konturu wyrobiska. 3.2. Przemieszczenie pionowe spągu komory Reakcja spągu komór jest podobna do stropu, ale kierunek wektora przemieszczeń jest przeciwny (rys. 2). Zaznacza się tu zauważalny wpływ obciążeń podsadzką powodujący nieco mniejsze bezwzględne wartości przemieszczeń niż w stropie. W pustej komorze dw max /dt = 4,6 mm/rok, wartość dw/dt maleje w kierunku ociosów. Przy samym ociosie następuje skok z 2,5 do 1,4 mm/rok i liniowa zmiana w głąb górotworu do 0,8 mm/rok na granicy warstw (2 m od ociosu) i do 0,25 mm/rok, ok. 6 m od konturu wyrobiska. W komorze w 80% wypełnionej piaskiem dw max /dt = 2,7 mm/rok, wartość dw/dt maleje w kierunku ociosów do 0,6 mm/ rok i dalej do 0,4 mm/rok na granicy warstw (2 m od ociosu) i do -0,1 mm/rok, ok. 6 m od konturu wyrobiska. W pustej komorze, której ociosy, strop i spąg zostały nawilgocone dw max /dt = 5,4 mm/rok, wartość dw/dt jest prawie stała na całej szerokości wyrobiska. Przy samym ociosie następuje skok z 5,0 do 3,3 mm/rok. W warstwie za ociosem (2 m od ociosu) wartość dw/dt znacząco maleje do 0,7 mm/ rok, a w głąb górotworu maleje łagodnie do 0,4 mm/rok, ok. 6 m od konturu wyrobiska.

18 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 W komorze o zawilgoconych konturach w 80% wypełnionej piaskiem dw max /dt = 3,5 mm/rok, wartość dw/dt maleje w kierunku ociosów. Przy samym ociosie dw/dt zmienia wartości z 1,3 mm/rok do 1,9 mm/rok na konturze wyrobiska, a następnie znacząco maleje w warstwie zawilgoconej do 0,3 mm/rok, a w głąb górotworu maleje łagodnie do 0,0 mm/rok, ok. 6 m od konturu wyrobiska. 3.3. Przemieszczenie poziome ociosów komory Podobne tendencje ruchu pod wpływem omawianych warunków występują w ociosach komory. W pustej komorze du max /dt = +/-4,0 mm/rok, wartość du/ dt maleje w kierunku stropu i spągu. Przy samym stropie następuje skok z +/-3,0 do +/-2,0 mm/rok i liniowa zmiana w głąb górotworu do +/-1,7 mm na granicy warstw (2 m od ociosu). Podobnie przy spągu skok z +/-3,2 do +/-2,1 mm/ rok i liniowa zmiana w głąb górotworu do +/-1,8 mm/rok na granicy warstw. W komorze w 80% wypełnionej piaskiem du max /dt = +/-2,1 mm/rok występuje w pustej części nad stropem wypełnienia. W części wypełnionej wartość du/dt nie przekracza +/ 1,7 mm/rok i spada przy spągu do +/-1,2 mm/rok. W pustej komorze, której ociosy, strop i spąg zostały nawilgocone du max /dt = +/-5,9 mm/rok występuje nad spągiem komory, na całej jej wysokości przemieszczenia poziome oscylują wokół wartości +/-5,5 mm/rok. W wilgotnej warstwie stropowej i spągowej przemieszczenia te znacząco zmniejszają wartość do +/-1,7 mm/rok w stropie i +/-1,9 mm/rok w spągu. W komorze w 80% wypełnionej piaskiem o zawilgoconych konturach du max /dt = +/-5,8 mm/rok występuje w pustej części nad stropem wypełnienia. W części wypełnionej wartość du/dt nie przekracza +/-2,2 mm/rok, tylko przy samym spągu, który jest zawilgocony du/dt = +/-2,6 mm/rok. 4. Analiza wyników Analiza wyników prowadzi do spostrzeżenia, że wpływ wypełnienia i zawilgocenia na przemieszczenia spągu, stropu i ociosów komory jest znaczący. Największe obniżenia stropu występują w komorze pustej o zawilgoconych ociosach, spągu i stropie, mniejsze w komorze o zawilgoconych konturach wypełnionej piaskiem, jeszcze mniejsze w komorze pustej o suchych konturach, a najmniejsze obniżenia w komorze o suchych konturach, wypełnionej piaskiem. Największe wypiętrzenia spągu i przemieszczenia poziome ociosów występują w komorze pustej o zawilgoconych ociosach, spągu i stropie, mniejsze w komorze pustej, jeszcze mniejsze w komorze o zawilgoconych konturach wypełnionej piaskiem (z wyjątkiem niewypełnionej części komory), a najmniejsze w komorze o suchych konturach, wypełnionej piaskiem. Maksymalne obniżenie stropu występuje nad środkiem wyrobiska i maleje w kierunku ociosów, jednak zjawisko to wyraźnie widoczne jest jedynie w suchych komorach. Maksymalne wypiętrzenie spągu występuje pod środkiem wyrobiska i maleje w kierunku ociosów (zjawisko mało widoczne w pustej komorze o zawilgoconych konturach). Obserwowane w kopalniach wybrzuszenie ociosów, w wynikach symulacji numerycznych występuje tylko w pustej, suchej komorze. W przypadku komór wypełnionych można zauważyć zwiększenie prędkości przemieszczeń w części, która nie została jeszcze wypełniona szczególnie jest to widoczne w komorze o wilgotnych konturach. W części wypełnionej podsadzką zauważalny jest również spadek prędkości przemieszczeń z głębokością. W wyrobiskach o zawilgoconych konturach obniżenia stropu są prawie stałe na całej jego szerokości, podczas, gdy w suchych komorach strop ugina się, powodując zauważalne wybrzuszenie. W wyrobisku pustym o zawilgoconych konturach wypiętrzenie spągu jest prawie stałe na całej jego szerokości, podczas gdy w pozostałych przypadkach spąg wypiętrza się, powodując zauważalne wybrzuszenie. Wypełnienie komory w 80% jej objętości powoduje zmniejszenie obniżenia stropu o ok. 16% (oba przypadki: suchych i mokrych komór) oraz zmniejszenie wypiętrzenia spągu o ok. 35-40% (oba przypadki: suchych i mokrych komór). W warstwie przyociosowej wartość przemieszczenia znacząco spada, zwłaszcza w komorach o zawilgoconych konturach, dalej w głąb górotworu przemieszczenia maleją 0,05 0,15 mm/m. 5. Podsumowanie i wnioski Wypełnienie pustek pozostałych po eksploatacji soli, poza funkcją podporową, ogranicza objętość ewentualnego zbiornika cieczy w przypadku katastrofalnego wdarcia wód do kopalni. Wypełnienie komory suchym materiałem powoduje znaczące zmniejszenie przemieszczeń pionowych stropu i poziomych ociosów, a pomimo braku podparcia stropu zmniejszają się również obniżenia na całej linii stropowej. Nawilgotnienie konturu powoduje znaczące zwiększenie przemieszczeń oraz wypłaszczenie powierzchni ścian wyrobiska wynika to z większej podatności ośrodka na odkształcenia i szybszej relaksacji naprężeń. Zawilgocona warstwa łatwiej się odkształca, więc spadek wartości przemieszczeń jest większy niż w warstwie suchej. Nałożenie obu procesów, tzn. wypełnienia piaskiem i nawilgotnienia górotworu wokół wyrobiska, zmienia krzywą przemieszczenia jest ona bardziej płaska. Wartości przemieszczeń są zależne od przyjętych założeń (wartości parametrów praw materiałowych warstwy zawilgoconej i wypełnienia wyrobiska). Mogą być mniejsze lub większe od wartości przemieszczeń w komorze pustej. Skutki obecności solanki jako nośnika podsadzki mają znaczenie lokalne, a spowodowany nią wzrost prędkości pełzania zawodnionych soli jest zjawiskiem korzystnym, powodującym szybsze zaciskanie wypełnianych wyrobisk. Praca została wykonana w 2018 roku w ramach prac statutowych IMG PAN w Krakowie. Literatura Mazurkiewicz M., Piotrkowski Z., Tajduś A. 1997 - Lokowanie odpadów w kopalniach podziemnych. Część I (ekologia i technologia), Część II (geoinżynieria) Szkoła Eksploatacji Podziemnej. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, nr 5. Kortas G. 2008 - Ruch górotworu w rejonie wysadów solnych. Wyd. IGSMiE PAN. Kraków. Kortas G., Maj A. 2014 - Defomation of the protection shelf in the Wapno Salt Mine, based on model studies. Archives of Mining Sciences. Vol 59, Iss. 4, s. 869-886. Kortas G., Maj A. 2012 - Warunki geomechaniczne w caliznach chroniących kopalnię przed wodami na przykładzie kopalni soli Kłodawa. Przegląd Górniczy nr 12, s. 112-117. Kortas G. 2004 - Ruch górotworu i powierzchni w otoczeniu zabytkowych kopalń soli. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków. Maciaszek J., Stoch T., Szewczyk J. 2016 - Badanie deformacji powierzchni i górotworu w rejonie centralnym kopalni w aspekcie ochro-

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 19 ny powierzchni i wyrobisk, prowadzenia podsadzania wyrobisk oraz zagrożeń wodnych. Opracowanie na zlecenie KS Wieliczka, Kraków. Maj A. 2012 - Convergence of gallery workings in underground salt mines. Archives of Mining Sciences. Monograph. No.14. Plewa F., Mysłek Z. 2015 - Wpływ podsadzania pustek po podziemnym zgazowaniu węgla na wielkość deformacji powierzchni. Przegląd Górniczy, nr 12. s. 28-31. Szewczyk J. 2015 - Wykonanie analizy stałości sieci kątowo-liniowej do badania deformacji powierzchni. Opracowanie na zlecenie KS Wieliczka. Kielce. Artykuł wpłynął do redakcji - lipiec 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018 Radosnych, pełnych rodzinnego ciepła Świąt Bożego Narodzenia, wszystkiego co wyjątkowe i świąteczne w ten niezwykły czas oraz wszelkiej pomyślności i zdrowia w nadchodzącym Nowym Roku 2019 życzy zespół Redakcji Przeglądu Górniczego

20 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Przygotowanie rozpoznania byłych wyrobisk górniczych w pokładzie 510 od strony głównej kluczowej sztolni dziedzicznej w zabrzu Recognition of the abandoned mining workings in the 510 coal bad from the main kay hereditary adit side in Zabrze Dr hab. inż. Kajetan d Obyrn, prof. Dr inż. Krzysztof Słota ** ) dr inż. Zbigniew Słota ** ) AGH* ) Mgr inż. Leszek Żurek *** ) Mirosław Maciaszek *** ) Treść: W Muzeum Górnictwa Węglowego w Zabrzu prowadzona jest działalność turystyczna w wyrobiskach, które pozostały po prowadzonych w przeszłości pracach górniczych. Wyrobiska znajdujące się pod kuratelą MGW zostały w większości zinwentaryzowane. Istnieją jednak wyrobiska, które nie zostały do tej pory dokładnie rozpoznane i zbadane. Informacje o nich pochodzą najczęściej ze starych map, zachowanej dokumentacji lub relacji świadków. W artykule przedstawiono przygotowanie rozpoznania byłych wyrobisk górniczych na przykładzie prac prowadzonych w pokładzie 510 od strony Głównej Kluczowej Sztolni Dziedzicznej w Zabrzu. Opisano wyniki penetracji przeprowadzonej przez ratowników górniczych. Dokonano szeregu pomiarów przestrzeni niepodsadzonej skałami zawałowymi i stwierdzono, że na 14 otworzonych tam izolacyjnych rejony za 4 tamami posiadają pustki o znacznych rozmiarach. W podsumowaniu wskazano także proponowany, dalszy przebieg rozpoznania. Abstract: In the Coal Mining Museum in Zabrze (MGW), tourist activities are carried out in excavations that have remained after previous mining operations. MGW s workings were almost completely inventoried. However, there are places that have not been precisely identified and researched so far. Information about them comes mostly from old maps, preserved documentation, or witnesses accounts. This paper presents the reconstruction preparation in the former mining excavations on the example of works carried out in the coal bed 510 from the Main Kay Hereditary Adit in Zabrze. Among the 14 confirmed insulation dams, behind 4 of them voids of considerable size were detected. The summary also indicates the proposed further course of diagnosis. * ) AGH, Akademia Górniczo Hutnicza, Kraków, WGGiOŚ ** ) Politechnika Śląska, Gliwice, WGiG *** ) Muzeum Górnictwa Węglowego, Zabrze

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 21 Słowa kluczowe: Muzeum Górnictwa Węglowego, płytka eksploatacja, dawne wyrobiska górnicze, podziemne trasy turystyczne Keywords: Coal Mine Museum in Zabrze, shallow exploitation, abandoned mine workings, underground tourist routes 1. Wstęp Podczas prowadzonej w przeszłości działalności górniczej wyrobiska, które nie pełniły funkcji technicznych były tamowane, grodzone, całkowicie lub częściowo likwidowane. W Muzeum Górnictwa Węglowego w Zabrzu prowadzona jest działalność turystyczna w wyrobiskach, które pozostały po prowadzonych w przeszłości pracach górniczych. Wyrobiska znajdujące się pod kuratelą Muzeum Górnictwa Węglowego w Zabrzu zostały w większości zinwentaryzowane. W części z nich poprowadzono trasy turystyczne (ZKWK Guido, Kopalnia Królowa Luiza oraz Główna Kluczowa Sztolnia Dziedziczna). Istnieją jednak wyrobiska, które nie zostały do tej pory dokładnie rozpoznane, zbadane i opisane. Informacje o nich pochodzą najczęściej ze starych map, zachowanej dokumentacji, czy też relacji świadków. Dostęp do tych miejsc niejednokrotnie jest bardzo utrudniony. Problemem są także zagrożenia aerologiczne i techniczne (brak prawidłowej wentylacji, zły stan obudowy, zagrożenie wodne, ograniczony przekrój z powodu zawału. W Zabrzu historia eksploatacji węgla kamiennego to prawie 200 lat robót górniczych. Początkowo eksploatowano pokłady leżące najpłycej, często pozostawiając wyrobiska przygotowawcze niezlikwidowane. W chwili obecnej wyrobiska te oraz inne pustki poeksploatacyjne stwarzają zagrożenie wystąpienia deformacji nieciągłych, szczególnie groźnych dla obiektów na powierzchni (Strzałkowski 2017). Profesor Chudek i inni (1988) opisują, iż pustki, które przez długi czas pozostawały w stanie stabilnym, mogą przejść w stan zawału wskutek wystąpienia któregoś z następujących czynników: zmiany wymiarów lub kształtów pustek, zmiany stanu naprężenia w górotworze otaczającym pustkę. Zmiany te mogą zaistnieć wskutek: upływu czasu, wpływu zmian stosunków wodnych w górotworze, oddziaływania eksploatacji górniczej prowadzonej pod pustkami, obciążenia powierzchni nad pustką, występowania wstrząsów górniczych i innych drgań podłoża. Prowadzona pod pustkami eksploatacja górnicza wywołuje deformacje górotworu, a powstające wokół pustek deformacje mogą przekroczyć wartości graniczne, doprowadzając do utraty stateczności górotworu i płytkiego wyrobiska, wywołując jego zawał. Obciążenie terenu nad pustką związane np. z obiektami budowlanymi lub ruchem ciężkich pojazdów, także może naruszyć stan równowagi w górotworze, a to w konsekwencji może prowadzić do powstania zapadliska na powierzchni (Strzałkowski 2017). Prowadzone badania mają na celu nie tylko inwentaryzację starych zrobów i pozostałości robót górniczych. W związku z licznymi na Górnym Śląsku zapadliskami, będącymi skutkiem płytkiej eksploatacji górniczej i niezlikwidowaniem prawidłowo pustek w górotworze powstałych często jeszcze w XIX wieku, konieczne jest wyeliminowanie w rejonie Głównej Kluczowej Sztolni Dziedzicznej możliwości powstania deformacji nieciągłych terenu. To zadanie jest tym ważniejsze, że nad omawianym rejonem istnieje gęsta zabudowa mieszkalna i usługowa oraz ulice i typowa, miejska infrastruktura. W zależności od stwierdzonych wymiarów pustki poeksploatacyjnej, jej wartości historycznej, stanu górotworu w otoczeniu pustki możliwe będzie podjęcie dalszych działań polegających na likwidacji wyrobiska lub podjęciu prac zabezpieczających, mających na celu wzmocnienie górotworu obudową i włączenie wyrobiska do podziemnych tras udostępnionych turystom. 2. Metodyka badań Zgodnie z opracowaną koncepcją (Szewczyk i in. 2017) w pierwszym etapie przystąpiono do analizy dostępnej dokumentacji. Po analizie zachowanych, archiwalnych map pokładowych (rys. 1), można stwierdzić, iż w pokładzie 510 na północ od szybu Wyzwolenie chodnik podstawowy na poz. 40 m jest obustronnie otoczony zrobami z lat 20. i 50. XIX wieku. Za tamą TI-10, w kierunku północnym znajduje się ok. dwudziestometrowy chodnik. W pochylni do poziomu 80 m, biegnącej w kierunku wschodnim od chodnika podstawowego, znajdują się otamowane dojścia do zrobów zarówno po stronie północnej, jak i południowej. Prawdopodobnie w zrobach zawałowych występują pustki o znacznych wymiarach. Liczbę zidentyfikowanych tam izolacyjnych określono na 13 (5 po stronie południowej oraz 8 po stronie północnej). Po stronie południowej zlokalizowano mur o długości około 33 m, za którym mogą występować kolejne tamy izolacyjne. W czasie rozbierania tamy TI-8/IV ( rys. 2) w 2015 r. ratownicy górniczy z CSRG skontrolowali pochylnię na długości ok. 13 m, stwierdzając drożność wyrobiska. Do tej pory były to jedyne informacje, jakie posiadało Muzeum. W maju 2017 r., na zasadach akcji ratowniczej, dokonana została penetracja całej pochylni (ok. 90 m). Następnie zaplanowano kontrolę wyrobisk za tamami po stronie północnej i południowej. Na bieżąco prowadzono kontrolę parametrów powietrza poprzez pomiary stężenia tlenu, tlenku węgla, dwutlenku węgla, metanu, temperatury i wilgotności względnej. Stężenie tlenu za otwartą tamą TI-8/IV wynosiło 17%, a dwutlenku węgla 2,65%. W kolejnej akcji w chodniku podstawowym w pokładzie 510 zabudowano wentylator WLE 503, a osiem metrów na południe od komory System wybierkowy z kołowrotem, z którego wyprowadzony został lutniociąg Ø600 do TI 8/IV. Wentylator pracował jako wentylator tłoczący. Wentylację odrębną pochylni do poziomu 80 m uruchomiono na odcinku około 90 m, tj. od chodnika podstawowego w pokładzie 510 do rejonu ostatniego skrzyżowania z tamami izolacyjnymi TI-7N i TI-7S ( rys.3). Po przewietrzeniu przedmiotowej części wyrobiska przystąpiono lokalnie do tymczasowego zabezpieczenia stropu i ociosów wyrobiska, szczególnie na skrzyżowaniach z otamowanymi wyrobiskami. W dalszej kolejności wykonywano otwory w tamach izolacyjnych zabudowanych po północnej stronie pochylni, a następnie w tamach po południowej stronie pochylni. 3. Uzyskane wyniki Podczas pierwszej penetracji pochylni do poz. 80 skontrolowano stan pochylni oraz dokonano pomiarów geometrycznych tam izolacyjnych. Poniżej skrzyżowania z pierwszą parą

22 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 1. Archiwalna mapa pokładu 510 z połowy XIX wieku (archiwum MGW ) Fig.1. Archival map of the 510 bed appr. middle of 19 century (archives of MGW ) Rys. 2. Otoczenie rozpoznawanego wyrobiska (archiwum MGW) Fig. 2. Surroundings of the recognized excavation (archives of MGW)

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY tam izolacyjnych (po stronie północnej tama TI-1N, po stronie południowej tama TI-1S) zabudowano tamę deskową i lutniociąg przewietrzający dojście do pochylni. W dniu 29.05.2017 r. na zasadach akcji ratowniczej dokonano wejścia za tamę TI1N i otwarto tamę izolacyjną TI-1S. W tamie TI-1N wykonano otwór o wymiarach 1,0 m x 0,5 m. Za tamą stwierdzono obwał pryzma węgla na długości ok. 2 m z prześwitem pod stropem umożliwiającym wejście po wzniosie ok. 45. Po przejściu obwału odkryto wolną przestrzeń komorę o wymiarach: wysokość ok. 5 m, długość ok. 15 m, szerokość od 5 m do 10 m i wzniosie ok. 15. W ociosach komory po stronie zachodniej znajduje się węgiel, a po stronie wschodniej skała płonna. Schemat rozpoznania z naniesionymi zdjęciami odkrytych przestrzeni zamieszczono na rys. 3. Tama TI-1N ma szerokość 3,1 m, wysokość 1,7 m i jest murowana. Brak większych pęknięć w murze. Przed tamą, w pochylni, znajduje się rumowisko węgla o wysokości około 0,3 m. Tama TI-1S położona jest naprzeciwko tamy TI-1N i jest murowana z cegły o szerokości 3,0 m i wysokości 2,5 m. Stan tamy dobry, mur bez widocznych dużych pęknięć. 23 Tama TI-2N położona w odległości około 32 m od tamy TI-8. Tama jest wykonana z cegły i ma wymiary: szerokość 2,6 m, wysokość 2,7 m. W tamie widoczne wejście o wymiarach 0,8 m (szerokość) na 1,0 m (wysokość). Tama popękana. Przed tamą widoczne zniszczone elementy starej obudowy drewnianej i rumosz węglowy. Tama TI-3N znajduje się w odległości około 12 m od tamy TI-2N. Wejście do tamy wykonanej z cegły ma wymiary: szerokość 2,7 m i wysokość 2,8 m. Głębokość wnęki przed tamą wynosi około 3,3 m. Stan tamy dobry, we wnęce znajdują się poniszczone elementy drewnianych stojaków. Tama TI-4N położona jest w odległości 7 m od poprzedniej tamy TI-3N (51 m od tamy TI-8). Tama znajduje się we wnęce o głębokości 2,2 m. Tama jest wykonana z cegły, a jej wymiary to 3,5 m szerokości i 2,5 m wysokości. Przed tamą usypany węgiel wraz z drewnianymi elementami obudowy. Tama TI-5N znajduje się w odległości 60 m od tamy TI-8. Podobnie jak wcześniejsze dwie tamy znajduje się za wnęką o głębokości 2,0 m. Szerokość i wysokość tamy wynoszą po 2,8 m. Przed tamą widoczne duże elementy obudowy drewnianej. Rys. 3. Schemat rozpoznania pochylni do poziomu 80 z naniesionymi zdjęciami tam izolacyjnych Fig. 3. Recognition schema of the incline to the level 80 with photos of the insulating dams

24 PRZEGLĄD GÓRNICZY Tama TI-5S znajduje się naprzeciwko tamy TI-5N. Przed tamą jest wnęka o głębokości 0,4 m, szerokości 3,7 m oraz wysokości 2,8 m. Stan tamy jest dobry. Przed tamą leżą elementy obudowy drewnianej, a strop przed tamą jest podparty drewnianymi stojakami. Tama TI-6N znajduje się w odległości 10 m od tamy TI5N. Znajduje się we wnęce o głębokości 2,0 m. Jej szerokość to 2,2 m, a wysokość 2,1 m i ma kształt prostokąta. Strop wnęki zabezpieczony jest drewnianą stropnicą. Tama TI-6S znajduje się po drugiej stronie pochylni, naprzeciwko tamy TI-6N. Również jest za wnęką o głębokości 1,8 m i ma szerokość 2,2 m i wysokość 2,0 m. Stan tamy jest dobry. Tama TI-7N znajduje się w odległości 80 m od tamy TI-8. Wnęka, w której znajduje się tama ma głębokość 3,8 m. Szerokość tamy to 3,4 m, a wysokość 2,5 m. Przed tamą widoczne są złożone elementy obudowy drewnianej. Ostatnia tama TI-7S, znajdująca się naprzeciwko tamy TI-7N jest usytuowana w najgłębszej wnęce, której głębokość 2018 wynosi 5,0 m. Wymiary tamy to: szerokość 2,4 m i wysokość 2,3 m. Podobnie jak w przypadku tamy TI-7N, również przed tamą są złożone elementy drewnianej obudowy. W dniach 01.08.2017 r. do 10.08.2017 r. przeprowadzono penetrację przestrzeni za tamami izolacyjnymi TI-2N, TI3N, TI-4N, TI-5N, TI-6N, TI-7N zabudowanymi na północ od pochylni do poz. 80 m oraz TI-7S, TI-6S, TI-5S, TI-4S, TI-3S, TI-2S, zabudowanymi na południe od tej pochylni. Po penetracji zamurowywano i uszczelniono otwory w tamach izolacyjnych. Podstawowym celem penetracji przestrzeni za tamami izolacyjnymi było uzyskanie informacji, czy pustki po dawnej eksploatacji pokładu 510 zostały wypełnione strefą zawału. Dokonano szeregu pomiarów przestrzeni niepodsadzonej skałami zawałowymi i stwierdzono, że na 14 otworzonych tam izolacyjnych tylko rejony za tamami TI-1N, TI-3N, TI-7N i TI-7S posiadają pustki znacznych rozmiarów. Stwierdzone za tamami pustki są nachylone zgodnie z upadem pokładu 510, a płaszczyzna obwału jest nachylona pod kątem ok. 45. Rys. 4. Zdjęcie zza tamy TI-1N - obwał przed wejściem do komory (archiwum MGW ) Fig. 4. Photo behind the TI-1N dam rocks detached from the ceiling in front of the entrance to the chamber (archive of MGW ) Rys. 5. Komora za tamą TI-1N - po przejściu przez obwał (archiwum MGW ) Fig. 5. Chamber behind the TI-1N visible in the coal layer (archives of MGW )

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 25 Rys. 6. Komora za tamą TI-7N - po przejściu przez obwał. Komora o szerokości 10 15 m z obwałem skał stropowych i ociosowych (głazy 5,0 x 6,0 m). Nachylenie płaszczyzny obwału w stosunku do ociosów komory 45, długość po obwale 50 m (archiwum MGW ) Fig. 6. Chamber behind the TI-7N dam width 10-15 m, lenght 50 m, slope of the ceiling 45 Rys. 7. Dawne wyrobisko górnicze w rejonie GKSD panorama (fot. Łukasz Zawada) Fig. 7. Old mining working in the area of Main Key Hereditary Adit panoramic view (photo Łukasz Zawada) W lewym górnym rogu rys. 5 widoczne są rdzawe, cienkie stalagmity o długości dochodzącej do 50 cm. Świadczą one o wieloletnich wyciekach wody ze szczelin w stropie. Zjawisko tworzenia się stalagmitów o takiej długości, spotykanych również w innych penetrowanych pustkach, wskazuje na bardzo wolny przebieg procesu odspajania skał stropowych w wyrobisku, które było eksploatowane ok. 165 lat temu. Widoczny w ociosie węgiel pokładu 510 również wskazuje na bardzo wolną degradację stropu w tej komorze. Jedynie ok. 1/3 grubości pokładu jest zasłonięte rumoszem skalnym skał stropowych. Tak wolnej degradacji stropu sprzyja brak zmian temperatury, brak ruchu powietrza, stała wilgotność oraz niewielkie dopływy wody. W niżej położonych wyrobiskach, czyli za kolejnymi tamami wzdłuż pochylni można spodziewać się zachowania stropu w gorszym stanie. Może to wynikać z pozostawienia cieńszych filarów pomiędzy kolejnymi wyrobiskami (rys. 1), co mogło spowodować szybsze rozgniatanie tych filarów i bardziej intensywny proces opadania skał stropowych (rys. 6). Na rys. 7 po prawej stronie, widoczne jest ugięcie skał stropowych i brak większych śladów niszczenia ociosu podtrzymującego strop. Obwał skał stropowych po lewej stronie wynika prawdopodobnie z istnienia w tym miejscu niewielkiej strefy dyslokacji tektonicznej (uskoku) i związanej z tym mniejszej wytrzymałości skał stropowych. 4. Podsumowanie W analizie wyników badań starano się określić zagrożenie powierzchni wynikające z przejścia w stan zawału płytkich pustek. W tym celu naniesiono lokalizację pustek na mapę powierzchni. Pustki za tamami TI-7N i TI-7S swym zasięgiem wpływów obejmują cztery zabudowania oraz częściowo ulicę Wolności w Zabrzu. Pozostałe puste przestrzenie znajdują się pod terenem o niskim stopniu zurbanizowania. Należy podkreślić fakt, że pustki zlokalizowane są na małej głębokości. Wynosi ona bowiem około 60 m i dotyczy to tam izolacyjnych TI7N i TI-7S. Ponadto nadkład zbudowany ze żwirów, iłów i piasków sięga głąbokości ok. 10 m. Osady karbonu w strefie przypowierzchniowej, w dużej części pozostają zwietrzałe. Rejon byłej eksploatacji znajduje się w strefie przyuskoko-

26 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 wej, stwierdzonej wcześniej w rejonie Głównej Kluczowej Sztolni Dziedzicznej. To samo dotyczy pustek stwierdzonych za tamami TI-1N i TI-3N, natomiast umiejscowione są one w większej odległości od terenów zabudowanych. Pozostałe przestrzenie za tamami izolacyjnymi w tym rejonie można uznać za stosunkowo niewielkie, odpowiadające naturalnemu wypełnieniu skałą płonną zakończonej eksploatacji górniczej (Książka 2017). Wszystkie odkryte przestrzenie powinny jednak zostać jeszcze bardzo dokładnie zinwentaryzowane (np. poprzez wykonanie skanowania 3D). W tej sytuacji, zgodnie z opracowaną wcześniej koncepcją ustalono, iż warunkiem powodzenia podjętych działań zmierzających do wykonania pełnej dokumentacji pustek pozostawionych w bezpośrednim sąsiedztwie tras turystycznych w pokładzie 510 jest wykonanie niezbędnych dokumentacji i szeregu prac przygotowawczych, takich jak: zgromadzenie niezbędnych urządzeń wentylacyjnych (lutnie i wentylatory), przygotowanie instalacji elektrycznych dla zasilania WLE, zabudowa (instalacja) wentylatorów i lutniociągów w wyrobiskach ze sprawną wentylacją, sporządzenie planu prac profilaktycznych (ratowniczych) wyznaczających jako cel ponowne otwarcie tam izolacyjnych, wznowienie wentylacji poprzez wprowadzenie lutniociągów do wyrobisk i pustych przestrzeni. Po uzyskaniu składu atmosfery zdatnej do oddychania prace zawodowych ratowników górniczych zostaną zakończone. Kolejnym krokiem będzie wstępne zabezpieczenie pochylni do poziomu 80 (zrzucenie wiszących łat i fragmentów odspojonego stropu, wykonanie nowych stojaków oraz wykładki stropu). Należy także wykonać dokumentację opisującą procedury i zasady wykonywania skanowania 3D stwierdzonych pustek, uwzględniające zasady współpracy i zabezpieczenia zespołu dokumentującego przez CSRG (ubezpieczanie zespołu poprzez: obecność na miejscu, podszybiu czy nadszybiu lub gotowość do natychmiastowego włączenia się i udzielenia niezbędnej pomocy przez zastępy dyżurujące w OSRG Zabrze). Taka kolejność działań powinna pozwolić na bezpieczne rozpoznanie byłych wyrobisk górniczych w pokładzie 510 od strony GKSD w Zabrzu. Zachowanie w tak dobrym stanie pustek poeksploatacyjnych pochodzących z połowy XIX wieku, do których jest dostęp z innych płytkich, zabezpieczonych wyrobisk jest niewątpliwie ewenementem w górnictwie węglowym, zarówno polskim, jak i światowym. Wpływ na ten stan miała budowa geologiczna, warunki panujące w tych wyrobiska oraz małe zurbanizowanie terenu na powierzchni. Literatura CHUDEK M., JANUSZ W., ZYCH J. 1988 - Studium dotyczące rozpoznania tworzenia się i prognozowania deformacji nieciągłych pod wpływem podziemnej eksploatacji złóż. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, s. Górnictwo, z. 141, Gliwice. STRZAŁKOWSKI P. 2017 - Analiza stateczności płytkiego wyrobiska w aspekcie możliwości wystąpienia zapadliska na powierzchni, Budownictwo Górnicze i Tunelowe nr 2, s. 1-5. SZEWCZYK B. i inni 2017 - Koncepcja rozpoznania archeologicznego (badań naukowych) byłych wyrobisk górniczych w aspekcie archeologii przemysłowej na przykładzie MGW w Zabrzu. Materiały konferencyjne XI Konferencji Dziedzictwo i historia górnictwa oraz wykorzystanie pozostałości dawnych robót górniczych. Zabrze. Książka prowadzenia akcji ratowniczej związanej z częściowym demontażem tamy izolacyjnej TI 8/IV, zabudowanej w komorze System wybierkowy z kołowrotem w Głównej Kluczowej Sztolni Dziedzicznej w ZKWK GUIDO. Zabrze 2017. Artykuł wpłynął do redakcji - sierpień 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 27 Projektowanie wysokości podniesienia naroży dziewięciosegmentowego budynku wychylonego wskutek eksploatacji górniczej Computing the value of uneven raising of building consisting of nine segments deflected due to mining exploitation Dr hab. inż. Krzysztof Gromysz prof. PŚl* ) Treść: Budynek cechujący się znacznym rzutem, który można wpisać w prostokąt o wymiarach 64,0 m 41,9 m, jest wychylony z pionu wskutek deformacji terenu górniczego. W skład budynku wchodzi dziewięć zdylatowanych segmentów, które są powiązane funkcjonalnie. Ze względu na znaczny rzut budynku, wskaźniki deformacji oddziałujące na poszczególne segmenty różniły się, stąd wychylenie segmentów nie jest jednakowe. Przedstawiono sposób wyznaczania wysokości podniesienia naroży poszczególnych segmentów. Polegał on w pierwszej kolejności na ustaleniu wychylenia każdego segmentu, a następnie na podziale budynku na grupy segmentów, ze względu na rozwiązania funkcjonalne. Następnie dla każdej grupy wyznaczono średnie wychylenie. Na podstawie tego wychylenia obliczono wartości o jakie należy podnieść naroża poszczególnych segmentów. Postępowanie takie umożliwiło minimalizację liczby stopni, które powstaną po wyprostowaniu obiektu. Dzięki temu budynek odzyska funkcjonalność po przeprowadzeniu projektowanego remontu. Abstract: The subject of this paper is the deflected from vertical building of large projection (64.0 m 41.9 m). The building consists of nine dilated segments, which are functionally related. The width of expansion joints between segments is about 10 cm. The deflection from vertical of the building occurred as a result of deformation of the mining area. Due to the significant projection of the building, the deflection of each segment is not the same. It was decided, that deflection of the building will be removed by uneven raising of the structure with jacks mounted in the walls. The method of computing the value of uneven raising of the building is presented. In the first step the deflection of each segment was identified. Then, the segments were divided into groups, due to its functional solutions. Then, for each group, the average deflection was determined. On the basis of this deflection, the values of uneven raising of each segment were determined. The procedure made it possible to minimize the number of steps that will appear between the segments. Thanks to this, the building will regain functionality after carrying out the planned renovation. Słowa kluczowe: usuwanie wychyleń budynków, budynek wielosegmentowy, projektowanie rektyfikacji Keywords: removal of building deflections, multi-segment building, designing of rectification 1. Wprowadzenie Wychylenie budynków z pionu jest powszechnie występującym uszkodzeniem wywołanym podziemną eksploatacją górniczą (Kawulok 2000, Kwiatek i in. 1997). Jego usuwanie polega na rozerwaniu obiektu w poziomie jednej z kondygnacji, najczęściej piwnicznej, a następnie na nierównomiernym podnoszeniu części budynku znajdującej się powyżej płaszczyzny rozerwania za pomocą tłokowych siłowników hydraulicznych (Gromysz, Niemiec 2010). Jednym z warunków poprawnie przeprowadzonego remontu jest prawidłowe zaprojektowanie wysokości podniesienia poszczególnych naroży obiektu. Budynek jest traktowany jako bryła sztywna, w związku z tym wysokości te jednoznacznie określają nowe położenie części obiektu znajdującej się nad płaszczyzną rozerwania. W przypadku budynków składających się z jednego segmentu wysokości podniesienia naroży wynikają z ustalonego wychylenia obiektu. Za wychylenie to, w zależności od zakresu przewidywanego remontu, przyjmowane jest pomierzone nachylenie posadzek lub stropów albo wychylenie * ) Politechnika Śląska WB, Gliwice ścian (Gromysz i in. 2015) lub szybów windowych (Gromysz, Niemiec 2010). W przypadku budynków składających się z wielu segmentów każdy z nich traktowany jest jako osobna bryła sztywna i najczęściej prostowany niezależnie. Często, ze względu na znaczny rzut wielosegmentowego budynku, wychylenie poszczególnych segmentów nie jest jednakowe. Jeżeli segmenty są połączone z sobą funkcjonalnie, na przykład przez dylatację prowadzi korytarz, niemożliwe jest tradycyjne, niezależne wyznaczanie wysokości podnoszenia naroży każdego z segmentów. Konieczna jest wówczas indywidualna analiza uwzględniająca rozwiązania funkcjonalne i konstrukcyjne obiektu, a także wychylenia analizowanego segmentu oraz segmentów sąsiednich. W artykule przedstawiono przykład wyznaczania wartości, o jakie należy podnieść naroża dziewięciosegmentowego budynku. 2. Opis budynku W skład dziewięciosegmentowego budynku pełniącego funkcje biurowo-magazynowe wchodzą dwa segmenty o siedmiu kondygnacjach nadziemnych, sześć segmentów o dwóch kondygnacjach nadziemnych oraz pomost znajdujący się w poziomie pierwszego piętra.

28 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Segmenty siedmiokondygnacyjne (segmenty wysokie) oznaczono jako W1 i W2, a segmenty dwukondygnacyjne (segmenty niskie) jako N1, N2, N3, N4, N5 i N6, co przedstawiono na rysunku 1. Sąsiadujące ze sobą segmenty są zdylatowane przerwami szerokości ok. 10 cm. Wszystkie segmenty cechują się prostokątnymi rzutami, przy czym wymiary segmentu o największym rzucie ( N3 ) wynoszą 26,7 m 12,6 m, a segmentu o najmniejszym rzucie ( N5 ) są równe 16,1 m 7,0 m. Jednokondygnacyjny pomost, biegnący między segmentami W2 i N2 cechuje się długością wynoszącą 17,5 m i szerokością równą 3,6 m. Rzut całego budynku można wpisać w prostokąt o długości boków 64,0 m 41,9 m. Widok segmentów wysokich przedstawiono na rysunku 2a, a segmenty niskie obserwowane od strony zachodniej na rysunku 2b. Na parterze niepodpiwniczonych segmentów niskich oraz w dwóch piwnicznych kondygnacjach segmentów wysokich znajdują się pomieszczenia magazynowe. Pozostałe kondygnacje pełnią funkcję biurowe. Wszystkie segmenty są powiązane funkcjonalnie, a ciągi komunikacyjne wewnątrz obiektu poprowadzone są w taki sposób, że w poziomie pierwszego piętra jest możliwe poruszanie się dookoła obiektu (rys. 1). Ponadto przez segmenty wysokie, w poziomie wszystkich kondygnacji, prowadzą korytarze. Obecnie między krawędziami stropów sąsiadujących segmentów, poza jednym stopniem między pomostem a segmentem W2, nie występują różnice wysokości, to znaczy przemieszczając się między sąsiednimi segmentami w poziomie kondygnacji naziemnych nie pokonuje się stopni. W skład segmentów wysokich wchodzi siedem kondygnacji nadziemnych i dwie podziemne, co przedstawiono na przekroju (rys. 3). Segmenty te posadowiono na żelbetowej płycie fundamentowej, której podstawa znajduje się na poziomie 6,80 m, przy czym poziom 0,00 m jest poziomem posadzki parteru położonym 1,5 m nad terenem. Dwie kondygnacje piwniczne cechują się ścianowym układem nośnym zrealizowanym w technologii monolitycznej, przy grubości ścian wynoszących 30 cm. Kondygnacje naziemne wykonane są w żelbetowej konstrukcji szkieletowej, przy czym w kondygnacji parteru i częściowo pierwszego piętra belki i słupy wykonano w technologii monolitycznej, a ramy pozostałych kondygnacji w technologii prefabrykowanej. Szkic układu elementów prefabrykowanych tworzących szkielet kondygnacji nadziemnych, opracowany na podstawie (Katalog 1978), przedstawiono na rysunku 4. Słupy w tym systemie cechują się przekrojem 0,3 m 0,4 m, a rygle 0,3 m 0,45 m. Segmenty niskie, poza fragmentem segmentu N6 są niepodpiwniczone, posadowione na żelbetowych ławach fundamentowych, których podstawa znajduje się na poziomie -2,85 m, to jest ok. 1,35 m poniżej poziomu terenu. Konstrukcja wszystkich segmentów niskich jest żelbetowa szkieletowa. Segmenty niskie oznaczone jako N2, N3, N4 i N5 wykonane są od poziomu 0,6 m nad posadzką w konstrukcji prefabrykowanej. Poniżej tego poziomu znajduje się monolityczna konstrukcja fundamentów. Wyprowadzone z fundamentów monolityczne elementy stanowią oparcie dla słupów prefabrykowanych (rys. 5). Z kolei konstrukcja Rys. 1. Schemat rzutu budynku z podziałem na segmenty: wysokie W1, W2 ; niskie N1 N6 oraz pomost Fig. 1. Sketch of the building plan with the names given to each segment: W1, W2 (tall segments); N1 N6 (low segments) and the platform

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 29 Rys. 2. Widok budynku od strony: a) północno-wschodniej, b) zachodniej; segmenty niskie widoczne na pierwszym planie Fig. 2. View of the building: a) from the north-east, b) from the west; low segments visible on the first plan segmentów niskich oznaczonych jako N1 i N6 jest w całości monolityczna. 3. Wychylenie segmentów Wychylenie segmentów wysokich ustalono na podstawie pomiaru wychylenia naroży w dwóch kierunkach przy pomocy teodolitu. W przypadku segmentów niskich wartości wychylenia przyjęto na podstawie niwelacji posadzek na piętrze. W ten sposób otrzymano średnie wartości wychyleń, których składowe w kierunku ścian segmentów przedstawiono na rysunku 6. Dominującym kierunkiem wychylenia budynku jest wschodni, z tym że segmenty N1 i N2 są wychylone na południowy wschód, a pozostałe segmenty na północny wschód. Największym wypadkowym wychyleniem, wynoszącym 30 mm/m cechuje się segment N2, a najmniejszym wychyleniem, wynoszącym 17 mm/m, pomost. Maksymalna składowa wychylenia krawędzi zewnętrznych segmentu N1 w kierunku południowym wynosi 9 mm/m, a maksymalna składowa wychylenia naroży w kierunku północnym segmentu N4 wynosi 7 mm/m. Znaczne różnice między pomierzonymi wychyleniami poszczególnych segmentów wynikają z dużego rzutu obiektu oraz z różnic w sposobie i poziomie posadowienia segmentów niskich i wysokich. Ponadto, co było istotne przy przyjmowaniu miarodajnych wychyleń, w ramach segmentów niskich występują istotne różnice (do 9 mm/m) w wychyleniu poszczególnych elementów, takich jak posadzki, ściany, naroża ścian i słupy. Te ostatnie różnice są konsekwencją małej sztywności niepodpiwniczonych, wykonanych w technologii prefabrykowanej segmentów niskich. Na rysunku 6 naniesiono wartości h, o które należałoby podnieść naroża segmentów, aby doprowadzić każdy z nich niezależnie do pionowego położenia. We wszystkich segmentach występują punkty, dla których h wynosi zero. Jest to naroże segmentu znajdujące się najwyżej i niewymagające podnoszenia. Należy zwrócić uwagę, że niezależne podnoszenie naroży segmentów o wartości h przedstawione na rysunku 6 doprowadziłoby jednak do powstania pionowych przemieszczeń między segmentami. W konsekwencji w poziomie posadzek między wszystkimi sąsiednimi segmentami powstałyby stopnie. Pojawiłyby się one w szczególności w korytarzach na wszystkich kondygnacjach między segmentami W1 i W2. Ostatecznie funkcjonalność budynku zostałaby

30 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 3. Przekrój poprzeczny przez segment W1 ; położenie przekroju A A przedstawiono na rys. 1 Fig. 3. Cross-section of the segment W1 ; the position of the cross-section A A is shown in Fig. 1 Rys. 4. Układ elementów konstrukcji prefabrykowanej segmentów W1 i W2 (opracowano na podstawie (Katalog 1978)) Fig. 4. The arrangement of prefabricated elements of segments W1 and W2 (elaborated on the basis of (Katalog 1978))

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 31 Rys. 5. Układ elementów konstrukcji prefabrykowanej segmentów N2, N3, N4 i N5 (opracowano na podstawie (Rysunki)); położenie przekroju B B przedstawiono na rys. 1 Fig. 5. The arrangement of prefabricated elements of segments N2, N3, N4 and N5 (elaborated on the basis of (Rysunki)); the position of the cross-section B B is shown in Fig. 1 znacznie obniżona. Usuwanie uszkodzenia budynku przez niezależne usuwanie wychylenia każdego segmentu prowadziłoby zatem do zmniejszenia wartości budynku. Należało w związku z tym przyjąć inny sposób postępowania z segmentami, który minimalizuje liczbę nowo powstałych stopni wskutek prostowania. Sposób ten zostanie przedstawiony w kolejnym punkcie. 4. Projektowane wysokości podniesienia naroży segmentów Prostowanie budynku będzie polegało na nierównomiernym podnoszeniu poszczególnych segmentów przy pomocy siłowników. W stosowanej od lat technologii (Gromysz, Niemiec 2010) płaszczyzna wyznaczona przez przegubowe głowice tłoków siłowników pozostaje niezmienna w trakcie całego procesu prostowania. W konsekwencji, o czym wspominano wyżej, budynek może być traktowany jako bryła sztywna. Dzięki temu nie powstają w nim dodatkowe siły wewnętrzne związane z pracą wykonywaną przez siłowniki. Zatem w przyjętej technologii, w przypadku segmentu o prostokątnym rzucie, wyznaczenie wysokości podniesienia trzech naroży jednoznacznie opisuje pionowe przemieszczenie segmentu. Zasadniczym zadaniem jest zatem określenie wysokości, o które należy podnieść poszczególne naroża wszystkich segmentów. Projektując wysokości podniesienia naroży segmentów założono, że nie mogą powstać stopnie między następującymi segmentami: dwoma segmentami wysokimi W1 i W2, trzema segmentami niskimi N2, N3 i N4 oraz między segmentami N5 i N6. Założenia te wynikają z następujących przesłanek. Przez segmenty wysokie i segmenty N2, N3 i N4, oraz przez dylatacje znajdujące się między nimi, przebiegają korytarze. Z kolei z korytarza segmentu N5 wchodzi się bezpośrednio do auli znajdującej się w segmencie N6. W przyjętej koncepcji dopuszczono natomiast powstanie stopni między segmentem wysokim W1 a niskim N3 oraz między segmentami niskimi N3 i N5. Z kolei segment niski N1 nie jest połączony funkcjonalnie, za wyjątkiem magazynowego pomieszczenia na parterze, z segmentem sąsiednim N2. Konsekwencją powyższych założeń jest dokonany podział segmentów na pięć grup, których wychylenie będzie usuwane niezależnie. Podział ten przedstawiono na rysunku 7, a poszczególne grupy tworzą: segment N1, grupa segmentów N2, N3 i N4, grupa segmentów N5 i N6, grupa segmentów W1, W2 oraz pomost. Układ funkcjonalny budynku, w szczególności przebieg korytarzy wymusza przyjęcie generalizacji wychyleń segmentów w kierunku wschodnim w ramach danej grupy. Przyjęte wychylenie dla grupy stanowi wychylenie średnie segmentów wchodzących w jej skład. Stąd wyznaczono wychylenie grupy segmentów N2, N3 i N4 w kierunku wschodnim jako równe 25 mm/m, segmentów grupy N5 i N6 wynoszące 23 mm/m, a segmentów wysokich 21 mm/m. Konsekwencją powyższego jest fakt, że po wyprostowaniu maksymalne średnie wychylenie posadzek segmentów będzie wynosiło od 1 mm w przypadku segmentu wysokiego W1 do 6 mm/m w przypadku segmentu N3. Wychylenie to będzie jednak nieodczuwalne przez użytkowników budynku (Kawulok 2000). Jednocześnie wskazuje się, że ze względu na zakres zmienności nachylenia posadzek występujący obecnie (± 9 mm) w segmencie N3, po wyprostowaniu wystąpią także posadzki nieobarczone konsekwencją generalizacji nachyleń w danej grupie. W przypadku każdej grupy segmentów wyznaczono punkt zero (rys. 7), to znaczy punkt, który w czasie prostowania segmentów nie będzie podnoszony. Pozostałe naroża w przyjętej koncepcji będą podnoszone, przy czym najwyżej

32 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 6. Wyniki pomiarów wychylenia segmentów z zaznaczeniem wysokości, o które należałoby podnieść naroża segmentów, aby doprowadzić je do pionowego położenia; wartości wychylenie podano w mm/m a h w mm Fig. 6. Mean deflection of each segment and computed values h of uneven raising of building segment s corners, based on the assumption that each segment is raising separately; the values of the deflection are given in mm/m and h in mm będzie podnoszone naroże północno-wschodnie segmentu N6, gdzie wysokość podnoszenia h = 574 mm. Najistotniejsze z punktu widzenia eksploatującego obiekt jest powstanie nowego stopnia wysokości 147 mm w korytarzu między segmentami W1 a N5 oraz trzech stopni, o łącznej wysokości 392 mm w korytarzu między segmentami N3 i N5 (rys. 7 i przekrój A-A na tym rysunku). Ponadto w przyjętej koncepcji zwiększeniu ulegnie nachylenie posadzki pomostu łączącego segment W2 z segmentem niskim N2 z 17 mm/m do 36 mm/m. Nachylenie to będzie niestety odczuwalne przez użytkowników po wyprostowaniu budynku. W wyniku prostowania schody wejścia głównego zostaną podniesione o maksymalnie 434 mm, to jest przybędą trzy nowe stopnie. Ponadto nieznacznie będą musiały zostać przebudowane wjazdy do pomieszczeń magazynowych znajdujących się na parterach niepodpiwniczonych segmentów niskich N1, N2, N3, N4 oraz N5. Przebudowa ta polegać będzie na wykonaniu podjazdów o maksymalnych wysokościach od 85 mm w segmencie N1 do 370 mm w przypadku segmentu N5. 5. Podsumowanie Przedstawiony sposób projektowania wysokości podniesienia naroży wychylonego z pionu budynku dziewięciosegmentowego pozwala na następujące uogólnienia dotyczące usuwania wychyleń budynków składających się z segmentów połączonych funkcjonalnie. Wychylenie poszczególnych segmentów budynku wielosegmentowego poddanego wpływom eksploatacji górniczej nie jest jednakowe. Różnice w wychyleniu wynikają między innymi ze zmian wskaźników deformacji terenu występujących w ramach rzutu obiektu oraz z odmiennych rozwiązań konstrukcyjnych segmentów.

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 33 Rys. 7. Projektowane wysokości h nierównomiernego podniesienia segmentów (opis w tekście) Fig. 7. Computing the values h of uneven raising of building s (description in the text) Usuwanie wychylenia budynków wielosegmentowych polega na niezależnym nierównomiernym podnoszeniu kolejnych segmentów. Przyjmując, że segment jest bryłą sztywną, wysokości podniesienia poszczególnych naroży segmentu definiują jednoznacznie sposób prostowania obiektu. W przypadku budynków, w których segmenty są powiązane funkcjonalnie, na przykład przez ciągi komunikacyjne przecinające dylatacje, wysokości podnoszenia naroży poszczególnych segmentów nie mogą wynikać wprost z ich wychylenia. Takie postępowanie prowadziłoby bowiem do powstania licznych schodów wewnątrz budynku, co zaniżyłoby wartość użytkową obiektu. W przypadku budynków wielosegmentowych niezbędne jest zatem indywidualne podejście do projektowania usuwania jego wychylenia. Skutecznym rozwiązaniem przy wyznaczaniu wysokości podnoszenia naroży jest podzielenie segmentów wchodzących w skład budynku na grupy, w ramach których po wyprostowaniu nie mogą powstać stopnie. Wychyleniem, które winno

34 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 być usunięte w ramach takiej grupy jest średnie wychylenie segmentów. Na podstawie tego wychylenia można dopiero wyznaczać wartości podniesienia naroży poszczególnych segmentów. Takie postępowanie przy projektowaniu usuwania wychylenia zostało przyjęte w przypadku budynku składającego się z dziewięciu segmentów. Umożliwiło ono minimalizację liczby stopni, które powstaną po wyprostowaniu obiektu. Dzięki temu budynek odzyska funkcjonalność po przeprowadzeniu prostowania. Autor składa podziękowania firmie MPL Technology za udostępnienie materiałów niezbędnych do opracowywania niniejszego artykułu. Literatura Kawulok M. 2000 - Ocena właściwości użytkowych budynków z uwagi na oddziaływania górnicze. Wydawnictwo Instytutu Techniki Budowlanej. Warszawa. Kwiatek J. i inni. 1997 - Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych. Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice. Gromysz K., Niemiec T. 2010 - Wybrane problemy prostowania obiektów budowlanych wychylonych z pionu. III Konferencja Naukowo- Szkoleniowa, Bezpieczeństwo i ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych, Ustroń-Zawodzie, październik 2010, Prace Naukowe GIG, Katowice, s. 43-65. Gromysz K., Kowalski A., Mika W., Niemiec T. 2015 - Naprawa zabytkowego kościoła drewnianego znajdującego się na terenie górniczym. Przegląd Górniczy nr 3, s. 14-20. Katalog elementów dla budownictwa powierzchni kopalń. Elementy budowlano konstrukcyjne. Katalog wydało Ministerstwo Górnictwa, Główne Biuro Studiów i Projektów Górniczych. Biuro Studiów i Typizacji Katowice, Plac Grunwaldzki 8/10. XIII wydanie katalogu z marca 1978 r. Rysunki elementów prefabrykowanych do budowy konstrukcji żelbetowych szkieletowych, z których wykonano część segmentów niskich budynku PMG oraz kondygnacje nadziemne powyżej drugiej segmentów wysokich budynku PMG. Tytuł katalogu rysunków: Zestaw żelbetowych elementów szkieletu dla budynków szkolnych. Rysunki wykonano w Głównym Biurze Studiów i Projektów Górniczych. Biuro Projektów Górniczych Katowice. Projektował mgr inż. M. Musioł, konstruował M. Perkosz, kreślił J. Pawłowski, sprawdził U. Broda, kier. Pracowni N. Kincel. Artykuł wpłynął do redakcji - wrzesień 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 35 Zmiany struktury świadczeń ekosystemów na obszarach pogórniczych. Przykład odkrywki Kazimierz w Konińskim Zagłębiu Węgla Brunatnego The changes of the ecosystem service structures in post mining areas. The case of Kazimierz open pit in the Konin Lignite Basin dr hab. Katarzyna Fagiewicz* ) Mgr Mateusz Sobera** ) Treść: Artykuł przedstawia koncepcję świadczeń ekosystemów jako propozycję rozwiązania metodycznego zastosowanego w ocenie wpływu górnictwa węgla brunatnego na środowisko przyrodnicze i społeczno-kulturowe. Analiza zmian świadczeń ekosystemów w obszarach górniczych pozwala uzyskać syntetyczną informację o utraconych w wyniku działalności górniczej korzyściach, czerpanych z ekosystemów oraz możliwościach kreowania w procesie rekultywacji nowych geosystemów pogórniczych, o zróżnicowanym potencjale, zależnym od wizji rozwoju obszaru pogórniczego i dostosowanym do potrzeb lokalnej społeczności. Artykuł podkreśla znaczenie rekultywacji terenów pogórniczych w kształtowaniu poziomu i struktury świadczeń ekosystemów, zgodnie z priorytetami określonymi w planowaniu przestrzennym. Badaniami objęto obszar odkrywki Kazimierz zlokalizowanej w Konińskim Zagłębiu Węgla Brunatnego. Abstract: This paper presents the concept of ecosystem services as a proposal of a methodical solution used in the assessment of the impact of lignite mining on natural and socio-cultural environment. Analysis of changes in ecosystem services in mining areas provides synthetic information on the benefits lost as a result of mining activities, the benefits derived from the ecosystems as well as the possibilities of creating new post-mining geosystems during the process of reclamation, with varying potentials, depending on the vision for the development of the post-mining area and adapted to the needs of the local community. The paper emphasizes the importance of the reclamation of post-mining areas in shaping the level and structure of ecosystem services in accordance with the priorities defined in the spatial planning. The research covered the open-pit area of Kazimierz, located in the Konin Lignite Basin. Słowa kluczowe: górnictwo węgla brunatnego, rekultywacja obszarów pogórniczych, świadczenia ekosystemów Keywords: lignite mining, post-mining reclamation, ecosystem services 1. Wprowadzenie Według założeń Polityki Energetycznej przyjętej przez Radę Ministrów 10 listopada 2009 r., rolę stabilizatora bezpieczeństwa energetycznego kraju w perspektywie XXI wieku nadal stanowić będą znaczne zasoby własne węgla, w tym głównie węgla brunatnego. Zakładany 3% średnioroczny wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną do 2030 roku i wynikająca z niego konieczność zapewnienia * Uniwersytet im. A. Mickiewicza w Poznaniu. Wydział Nauk Geograficznych i Geologicznych ** Związek Międzygminny GOAP w Poznaniu zwiększonych dostaw energii, stanowi poważne wyzwanie dla przemysłu energetycznego. Według szacunków Kasztelewicza (2008) dla zaspokojenia tych potrzeb należy do 2030 roku zainstalować około 45 tys. MW nowych mocy i mocy zmodernizowanych w istniejących elektrowniach. Z opracowania Bednarczyka (2008) dotyczącego wystarczalności zasobów złóż eksploatowanych i przewidywanych do udostępnienia w czynnych zagłębiach wynika, że najdłuższy okres wystarczalności złóż do 2045 roku prognozuje się dla kopalni Turów. Wobec sczerpywania się zasobów z eksploatowanych złóż i konieczności zaspokojenia potrzeb energetycznych trwa obecnie dyskusja nad budową nowych zagłębi górniczo-energetycznych poza rejonami obecnego wydobycia i uruchomienie do 2030 r. nowych złóż.

36 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Na bazie tej dyskusji żywy pozostaje problem postrzegania górnictwa węgla brunatnego jako najmniej przyjaznej środowisku działalności człowieka (Bell i in. 2001, Miranda i in. 2003) i przekształceń krajobrazu określanych jako radykalne, znaczące czy mające charakter destrukcji. Takie postrzeganie terenów górniczych wynika z faktu, że opinie dotyczące wpływu górnictwa odkrywkowego na środowisko formułuje się uwzględniając jedynie wstępne etapy działalności górniczej, obejmujące udostępnianie i eksploatację złóż. Tymczasem największe znaczenie dla kształtowania struktury dojrzałego krajobrazu pogórniczego mają geosystemy pogórnicze powstałe w procesie rekultywacji. W odniesieniu do tego, szczególnego znaczenia nabiera świadomość potencjału procesu rekultywacji, wynikającego z możliwości kreowania wielofunkcyjnych krajobrazów. Odznaczają się one wartościami użytkowymi, zarówno przyrodniczymi (np. rozwój potencjału produktywności biotycznej związany ze wzrostem lesistości czy wzrost potencjału wodnego), jak i kulturowymi (np. rozwój potencjału rekreacyjnego), które nadają odtworzonym obszarom nowe funkcje (Fagiewicz 2016). Wobec zakładanego wzrostu powierzchni przekształcanych przez górnictwo niezbędne jest zatem wypracowanie zintegrowanej oceny zmian krajobrazu i zmian użytkowania terenów pogórniczych obejmującej całościowo proces eksploatacji złóż. Obiecującą na tym polu badawczym jest stosowana w badaniach krajobrazowych metodyka wykorzystująca koncepcję świadczeń ekosystemów (ekosystem services), które rozumiane są jako całokształt korzyści osiąganych przez człowieka z metabolizmu ekosystemów (Mizgajski 2010), oraz układów, które tworzą, czyli krajobrazów. Koncepcja świadczeń ekosystemów ma silnie antropocentryczny charakter koncentrujący się na badaniu struktur krajobrazów użytecznych dla społeczeństwa, zarówno naturalnych, półnaturalnych, jak i silnie przekształconych, które w bezpośredni sposób wpływają na dobrostan człowieka (Burkhard 2014, Solon 2008). Na całokształt korzyści otrzymywanych od ekosystemów (krajobrazów) składają się: świadczenia regulacyjne (odnoszące się do klimatu, wezbrań wód, opadów, jakości wód), świadczenia zaopatrujące (dostarczanie żywności, wody, drewna, paliw), świadczenia kulturowe (zapewniające korzyści estetyczne, duchowe, edukacyjne, rekreacyjne). Koncepcja świadczeń ekosystemów ze względu na potencjał do integrowania ekologicznych, ekonomicznych i społecznych aspektów krajobrazu stanowi obecnie najbardziej spójne podejście o charakterze operacyjnym, które służy racjonalizacji korzystania przez człowieka z procesów i zasobów przyrodniczych (Mizgajski 2010). Celem opracowania jest zastosowanie koncepcji świadczeń ekosystemów do oceny zmian ich struktury i poziomu na obszarach eksploatacji węgla brunatnego w różnych etapach działalności górniczej. Badaniami objęto obszar odkrywki Kazimierz zlokalizowanej w Konińskim Zagłębiu Węgla Brunatnego. W odkrywce podzielonej na dwa pola wydobywcze Południe i Północ eksploatowano złoże węgla brunatnego Pątnów III. W odkrywce Kazimierz Południe eksploatację prowadzono w latach 1965 1997. Wydobycie ze złoża kontynuowano w polu Kazimierz Północ do roku 2011. W 46-letnim okresie działalności odkrywki Kazimierz, zależnie od postępu eksploatacji i sukcesywnie prowadzonej rekultywacji, zmieniały się proporcje udziału czynnych obszarów górniczych i powierzchni terenów zrekultywowanych. W rezultacie, we współczesnym krajobrazie odkrywki Kazimierz występują zarówno ekosystemy pogórnicze w zaawansowanym stadium kształtowania nowej równowagi, pełniące funkcje ekologiczne, rolnicze, rekreacyjno wypoczynkowe, jak i obszary we wczesnej fazie rekultywacji, stanowiąc odpowiednie pole badawcze do analizowania zmian świadczeń ekosystemów na obszarach pogórniczych. 2. Zmiany świadczeń ekosystemów przed- i pogórniczych na obszarze odkrywki węgla brunatnego Kazimierz 2.1. Założenia metodyczne W odniesieniu do rozpatrywanej problematyki wpływu długofalowej działalności górniczej obejmującej eksploatację złóż węgla brunatnego i rekultywację terenów pogórniczych na kształtowanie struktury i poziomu świadczeń ekosystemów, przyjęto następujące założenia badawcze: różne typy użytkowania terenu dostarczają specyficznych korzyści (świadczeń ekosystemów) dla człowieka, analizę zmian świadczeń ekosystemów prowadzono w granicach obszaru górniczego, czyli przestrzeni objętej bezpośrednim wpływem działalności górniczej, zmiany struktury i poziomu świadczeń ekosystemów analizowano w trzech przedziałach czasowych: przed eksploatacją (1944 r.), po eksploatacji (2015 r.) i po zakończeniu prac rekultywacyjnych (ok. 2030 r.), poziom świadczeń ekosystemów nieprzekształconych przez górnictwo i odpowiadających im ekosystemów pogórniczych w Konińsko-Tureckim Zagłębiu Węgla Brunatnego jest porównywalny. Ostatnie założenie przyjęto na podstawie badań zmian przydatności rolniczej gruntów pogórniczych oraz wartości gospodarczej lasów nasadzonych w ramach rekultywacji (Fagiewicz, Brzęcka 2016). Według analiz porównawczych przeprowadzonych w obrębie trzech wsi Psary, Józefina, Zimotki, zlokalizowanych w granicach obszaru górniczego Adamów, udział gleb antropogenicznych, które uzyskały wyższą wartość użytkową (wzrost o 1 lub 2 klasy bonitacyjne) kształtuje się na poziomie 35%. Gleby, których urodzajność odtworzono na tym samym poziomie stanowiły 40% sklasyfikowanych gruntów, natomiast w przypadku 25% areału wartość użytkowa gleb jest niższa, co wyraża się spadkiem o 1 do 2 klas bonitacyjnych. Wykształcone na gruntach pogórniczych siedliska lasu mieszanego świeżego cechuje porównywalna do lasów porastających grunty porolne wartość gospodarcza i struktura drzewostanu (dominujące gatunki, zagęszczenie, zwarcie drzewostanu). 2.2. Zmiany struktury użytkowania terenu Struktura użytkowania terenu w okresie poprzedzającym rozwój górnictwa węgla brunatnego (rys.1) zdominowana była przez grunty orne pokrywające 81,56% obszaru, z których większość stanowiły gleby płowe i bielicowe, wykształcone na glinach z udziałem glin płytkospiaszczonych oraz na piaskach gliniastych lekkich i słabogliniastych. Należały one w przewadze do klas bonitacyjnych IV, V i VI. Strukturę uzupełniały użytki zielone wypełniające dna rynien i obniżeń, których udział wynosił 7,03 % oraz niewielkie połacie lasów (6,9%) zlokalizowanych we wschodniej części odkrywki. Sieć hydrograficzną obszaru tworzyła Struga Kleczewska wraz z dopływami i drobnymi zbiornikami wypełniającymi dno jej doliny oraz jezioro Kurzyniec, zajmując łącznie 13,55 ha (0,58%). W wyniku bezpośredniej działalności eksploatacyjnej likwidacji uległy wszystkie ze wskazanych typów użytkowania. W roku 2015 odkrywka Kazimierz stanowiła obszar pogórniczy w różnych fazach rekultywacji (rys. 2). W części południowej, gdzie eksploatacja zakończyła się w 1997 r. wy-

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 37 Rys. 1. Struktura użytkowania terenu w granicach obszaru górniczego Kazimierz przed eksploatacją (1944 r.) (Sobera 2017) Fig. 1. Structure of land use within the Kazimierz mining area before exploitation (1944). (Sobera 2017) stępują grunty pogórnicze, na których w procesie rekultywacji odtworzono areał utraconych gleb. Znaczną część obejmują grunty pogórnicze rekultywowane w kierunku rolnym, które w trakcie kilkuletniej rekultywacji biologicznej są obsiewane roślinnością strukturotwórczą (888,06 ha). Ich dalsze rolnicze użytkowanie, zabiegi agrotechniczne oraz poprawa stosunków wodnych związana z odbudową horyzontów wodonośnych sprzyjać będą rozwojowi procesów glebotwórczych i przekształceniu tych gruntów w grunty rolne. Taki proces ewolucji gruntów pogórniczych dotyczy również obszarów pokrytych obecnie roślinnością we wczesnej fazie sukcesji (546,43 ha). Zagłębienie końcowe odkrywki Kazimierz Północ zrekultywowano w kierunku wodnym. Powstał tu zbiornik Kozarzewek o pow. 65 ha, na którym dla urozmaicenia krajobrazu uformowano półwysep i dwie wyspy, przy brzegu powstały plaże, w części płytszej kąpielisko, w części głębszej miejsca do wędkowania, a skarpy wokół zbiornika zalesiono. W zagłębieniu końcowym odkrywki Kazimierz Północ powstaje obecnie zbiornik wodny o docelowej powierzchni lustra wody ok. 455 ha. Według założeń zbiornik ma pełnić funkcję rekreacyjną z plażami, przystanią i terenami zielonymi. Grunty zakrzewione i zadrzewione (roślinność w późniejszej fazie sukcesji - 266,14 ha), występujące głównie w otoczeniu nowo powstałych zbiorników wodnych docelowo przekształcą się w powierzchnie leśne. Do nowych form użytkowania terenu w obszarze Kazimierz zaliczyć należy ogródki działkowe (6,44 ha), stadion, lotnisko i składowisko odpadów. Po zakończeniu rekultywacji odkrywki Kazimierz (ok. 2030 r.) teren zachowa rolniczy charakter z dominującym udziałem gruntów ornych (69,65 %), choć ich powierzchnia w stosunku do struktury przedgórniczej zmniejszy się o 282 ha, a udział o 11,91 p.p. (rys.3). Najbardziej istotne, bo nieodwracalne przekształcenia struktury użytkowania, objęły powierzchnie naturalnych łąk i pastwisk, miejscowo podmokłych z niewielkimi oczkami wodnymi, które w krajobrazie przedgórniczym, zajmowały 7,03% powierzchni. Ich utratę w strukturze ekologicznej skompensowano wzrostem udziału lasów. Bilans utraconych i odtworzonych powierzchni leśnych będzie dodatni. Likwidacji w wyniku działalności górniczej uległo 161,71 ha, a rekultywację leśną zaplanowano dla 350 ha gruntów pogórniczych. Znacząco na wzmocnienie struktury ekologicznej w obszarze Kazimierz wpłynęło powstanie antropogenicznych zbiorników wodnych w zagłębieniach końcowych O/ Kazimierz N i O/Kazimierz S, co przyczyniło się do zwiększenia udziału wód w krajobrazie z 0,6% do 12,1%. Ogółem udział płatów tworzących strukturę ekologiczną (lasy, wody powierzchniowe, ogrody działkowe, lotnisko) zwiększy się o 15,75% (do 30, 27%) w stosunku do stanu sprzed eksploatacji (14,52%). Zmiany struktury użytkowania terenu w odkrywce Kazimierz przedstawia tab. 1. 2.3. Zmiany struktury i poziomu świadczeń ekosystemów Zmiany użytkowania terenu na skutek utraty różnych typów ekosystemów w czasie eksploatacji i ich odtwarzania w procesie rekultywacji gruntów pogórniczych wpłynęły również na zmianę korzyści jakie czerpał człowiek z układu ekosystemów przed eksploatacją, po eksploatacji i po zakończeniu rekultywacji. Dla ich szacowania zastosowano koncepcję świadczeń ekosystemów. Porównano potencjalną zdolność układów ekosystemów do dostarczania usług regulacyjnych, zaopatrujących i kulturowych na trzech badanych etapach działalności górniczej. We wstępnej analizie zastoso-

38 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 2. Struktura użytkowania terenu w granicach obszaru górniczego Kazimierz po zakończeniu eksploatacji, w różnych fazach rekultywacji (2015 r.) (Sobera 2017) Fig. 2. Structure of land use within the Kazimierz mining area after exploitation, in various phases of reclamation (2015) (Sobera 2017) Rys. 3. Struktura użytkowania terenu w granicach obszaru górniczego Kazimierz po zakończeniu rekultywacji (ok. 2030 r.) (Sobera 2017) Fig. 3. Structure of land use within the Kazimierz mining area after completion of reclamation (around the year 2030) (Sobera 2017)

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 39 Tabela 1. Struktura użytkowania terenu w odkrywce Kazimierz przed eksploatacją, po eksploatacji i po zakończeniu rekultywacji Table 1. Structure of land use within the Kazimierz mining area before exploitation, after exploitation and after completion of reclamation Typy użytkowania terenu Przed eksploatacją (1944 r. ) Po eksploatacji (2015 r.) Po rekultywacji (ok. 2030 r.) Pow. (ha) Udział (%) Pow. (ha) Udział (%) Pow. (ha) Udział (%) Winnice 0,31 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 Grunty orne 1912 81,56 196,20 8,37 1631,01 69,58 Lasy 161,71 6,9 128,72 5,49 394,86 16,84 Łąki 164,85 7,03 0,00 0,00 0,00 0,00 Zbiorniki wodne 13,55 0,58 281,65 12,01 281,65 12,02 Zabudowa, infrastruktura 91,89 3,92 13,02 0,56 13,02 0,56 komunikacyjna Ogrody działkowe 6,44 0,27 6,44 0,27 Stadion 2,44 0,10 2,44 0,10 Aeroklub 3,32 0,14 3,32 0,14 Składowisko odpadów 11,56 0,49 11,56 0,49 Roślinność we wczesnej fazie 546,43 23,34 0,00 0,00 sukcesji Roślinność w późniejszej fazie 266,14 11,35 0,00 0,00 sukcesji Roślinność strukturotwórcza 888,38 37,88 0,00 0,00 2344,3 100 2344,3 100 2344,3 100 wano metodykę zaproponowaną przez Burkharda i in. (2014), rekomendowaną do badania poziomu świadczeń ekosystemów przez Komisję Europejską. Opiera się ona na matrycy określającej w kolumnach typy świadczeń ekosystemów (11 typów świadczeń regulacyjnych, 14 typów świadczeń zaopatrujących, 6 typów świadczeń kulturowych) oraz typy użytkowania terenu w wierszach. Na przecięciu kolumn i wierszy określono w sześciostopniowej skali (0-5) potencjał świadczeń ekosystemów rozumiany jako hipotetyczną, maksymalną korzyść jaką można uzyskać z danego typu ekosystemu (Burkhard i in. 2012). W analizie przeprowadzonej na obszarze górniczym Kazimierz uwzględniono te typy geosystemów, których potencjał do świadczenia usług regulacyjnych, zaopatrujących i kulturowych jest wysoki i bardzo wysoki (odpowiadający wartości 4 i 5 w stosowanej skali). Świadczenia regulacyjne są odpowiedzialne za utrzymanie naturalnych procesów w środowisku oraz ich dynamiki. Służą rozwojowi i poprawnemu funkcjonowaniu wewnątrz systemu obejmując zdolność samoorganizacji, stabilność i odporność ekosystemów (Solon 2008). Decydują o cyklach życiowych, ochronie siedlisk i puli genowej, procesach glebotwórczych i jakości gleby, remediacji przez faunę i florę, wpływają na zwalczanie szkodników. Najwyższym potencjałem świadczeń regulacyjnych w zakresie regulacji lokalnego klimatu, poprawy jakości powietrza, ochrony przed erozją oraz regulacją obiegu biogenów w przyrodzie cechują się zbiorowiska leśne. Stanowią także obszary tzw. małej retencji, wydłużając drogę i czas obiegu wody w zlewni, wpływając na regulację stosunków wodnych (Janusz i in. 2011). Zbiorniki wodne charakteryzuje najwyższy potencjał do regulacji obiegu wody, a w szczególności retencji wód. Poprzez łagodzenie temperatur i zwiększanie wilgotności oddziałują także na regulację lokalnego klimatu. Realizowane w obszarze górniczym Kazimierz kierunki rekultywacji zakładające wzrost udziału powierzchni leśnych i wodnych o 11,01 p.p. w stosunku do struktury przedgórniczej (z 7,48% do 18,49%) przyczynią się do 2,5-krotnego wzrostu świadczeń regulacyjnych na tym obszarze (rys.4). Świadczenia zaopatrujące związane są ze strukturami krajobrazu użytecznymi dla społeczeństwa. Dostarczają człowiekowi korzyści w postaci żywności, surowców pochodzenia organicznego, energii i wody. Najwyższy potencjał świadczeń zaopatrujących wykazują grunty orne, lasy, łąki naturalne i antropogeniczne, ogrody działkowe i zbiorniki wodne. Lasy dostarczają produktów w postaci drewna, dzikiej zwierzyny i dziko rosnących roślin, ziół i grzybów. Zbiorowiska łąk mają istotny wpływ na produkcję pasz zwierzęcych. Wysoki potencjał świadczeń zaopatrujących w zakresie dostarczania ryb charakteryzuje zbiorniki wodne. Świadczenia zaopatrujące na obszarze pogórniczym Kazimierz wzrosną nieznacznie (o 2,43 p.p.) w stosunku do okresu przedeksploatacyjnego, ale zmieni się ich poziom i struktura. Świadczenia nadal będą się koncentrować na produkcji rolnej. Mimo zmniejszenia areału gleb, ich potencjał produktywności biotycznej związany ze wzrostem rolniczej przydatności gleb wykształconych na gruntach pogórniczych wzrósł. Silne wymieszanie piasków czwartorzędowych (zalegających w przewadze w wierzchniej warstwie nadkładu) i glin zwałowych, wpłynęło na zróżnicowanie składu granulometrycznego i petrograficzno-mineralogicznego gruntów pogórniczych. W wyniku zabiegów rekultywacyjnych wykształciły się gleby antropogeniczne, z 30 cm poziomem próchniczym, w obrębie którego nastąpiło wyraźne rozluźnienie mas ziemnych, struktura bryłowa charakterystyczna dla gruntów spoistych przekształciła się w strukturę gruzełkową, korzystną dla rozwoju roślin. Po klasyfikacji, gleby te zostały zaliczone do wyższych, niż pierwotne, klas bonitacyjnych IV IVa i IVb, a pod względem typologicznym do gleb brunatnych właściwych (Bender, Gilewska 2000). Produktywność gleby mierzona wielkością uzyskiwanych plonów jest porównywalna z plonami uzyskiwanymi na glebach uprawnych i oscyluje w granicach 30-40 dt zbóż z hektara, a ich właściwości umożliwiają uprawę roślin o znacznie wyższych wymaganiach pokarmowych i glebowych, niż przed rekultywacją (Gilewska, Otremba 2007). Sugeruje to, że gleby powstałe w procesie rekultywacji wykazują większą, w stosunku do gleb pierwotnych, przydatność rolniczą. Na obecnym etapie rekultywacji rolnej (2015 r.) znaczny udział stanowią grunty pogórnicze pokryte roślinnością strukturotwórczą (888,06 ha), o charakterze łąk antropogenicznych, które obecnie stanowią bazę do produkcji pasz i rozwoju

40 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 4. Zmiany rozkładu przestrzennego i poziomu świadczeń regulacyjnych w obszarze górniczym Kazimierz (Sobera 2017) Fig. 4. Changes in the spatial distribution and the level of regulating services in the Kazimierz mining area. Source: (Sobera 2017) Rys. 5. Zmiany rozkładu przestrzennego i poziomu świadczeń zaopatrujących w obszarze górniczym Kazimierz (Sobera 2017) Fig. 5. Changes in the spatial distribution and the level of provisioning services in the Kazimierz mining area (Sobera 2017)

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 41 hodowli, a docelowo zwiększą areał gruntów ornych. Nowy, niewystępujący przed eksploatacją typ świadczeń związany jest z powstaniem zbiorników wodnych i ich potencjałem do rozwoju hodowli ryb (rys. 5). Świadczenia kulturowe w przeciwieństwie do świadczeń zaopatrujących, nie wiążą się z bezpośrednim pobieraniem dóbr materialnych. Bazują na funkcjach ekosystemów (krajobrazów), które wpływają na jakość życia człowieka. Korzyści te mają wymiar niematerialny, odnoszą się do walorów estetycznych krajobrazu, dóbr kulturowych i naukowych, zapewniają możliwość rozwoju turystyki i rekreacji, wypoczynku, edukacji czy rozwoju duchowego. Sposób ich wykorzystania jest indywidualny i zależny od preferencji poszczególnych grup społecznych. Dostępność świadczeń kulturowych na danym obszarze zależna jest od kapitału przyrodniczego (lasy, zbiorniki wodne), ale czynnikiem decydującym o możliwości ich wykorzystania jest współtowarzysząca infrastruktura w postaci zagospodarowanych stref wokół zbiorników wodnych (plaża, przystań, pomosty wędkarskie, tereny zielone), oznakowanych szlaków pieszych i rowerowych, parków aktywności fizycznej, boisk sportowych, ścieżek dydaktycznych zapoznających z dziedzictwem poprzemysłowym tego obszaru. Powstałe w wyniku rekultywacji gruntów pogórniczych O/Kazimierz typy ekosystemów pogórniczych przyczyniły się do prawie 2,5-krotnego wzrostu potencjału świadczeń kulturowych w stosunku do ich poziomu sprzed eksploatacji oraz istotnej zmiany ich struktury (rys.6). Przed rozpoczęciem eksploatacji świadczenia kulturowe były związane z niewielkimi powierzchniami leśnymi. Natomiast realizowana w obszarze O/Kazimierz rekultywacja wodna przyczyniła się do wykształcenia nowego typu przestrzeni turystycznej, w obrębie której rozwinęły się, niewystępujące wcześniej, formy turystyki i rekreacji związane z wodą. Powstałe zbiorniki wodne wraz z zaplanowaną infrastrukturą stwarzają warunki do aktywnej rekreacji (kąpiele, wędkowanie, spacery) czy wypoczynku (plażowanie, biwakowanie). W obrębie terenów pogórniczych powstały również przestrzenie dla specjalnych form sportu i rekreacji. Przykładem jest lotnisko Aeroklubu Konińskiego zlokalizowane na gruntach zwałowiska wewnętrznego O/Kazimierz Południe, wyposażone w asfaltowy oraz trawiasty pas startowy. W ramach działalności rozwija się tu lotnictwo, szybownictwo, baloniarstwo, skoki spadochronowe. Organizowane są pikniki lotnicze dla szerszego grona odbiorców. Wysokim potencjałem świadczeń kulturowych charakteryzują się również ogrody działkowe powstałe w sąsiedztwie lotniska. Po zakończeniu rekultywacji, gdy nasadzenia roślinności drzewiastej i krzewiastej utworzą w pełni wykształcone powierzchnie leśne, udział ekosystemów o bardzo wysokim potencjale w zakresie świadczeń kulturowych wzrośnie w O/Kazimierz do 19,36%. Przedstawione analizy pozwalają na wstępną ocenę zmian struktury i potencjału świadczeń ekosystemów na obszarach pogórniczych. Istotnym dla oceny wpływu działalności górniczej jest porównanie poziomu świadczeń ekosystemów nieprzekształconych przez górnictwo i tożsamych ekosystemów pogórniczych. Dla tego typu analiz najbardziej pożądane jest wykorzystanie wskaźników ilościowych uwzględniających cechy ekosystemów przed i pogórniczych. Przykładowo, zmiany wielkości produkcji żywności są zależne od jakości gleby, a ta z kolei wyznacza wartość ziemi. Prostym wskaźnikiem może być przeliczenie wartości podatku rolnego, bowiem wskaźnik ten różnicuje klasy bonitacyjne gruntów (nieprzekształconych i pogórniczych) oraz rodzaje użytków. Podobny wskaźnik zastosować można w przypadku produkcji Rys. 6. Zmiany rozkładu przestrzennego i poziomu świadczeń kulturowych w obszarze górniczym Kazimierz (Sobera 2017) Fig. 6. Changes in the spatial distribution and the level of cultural services in the Kazimierz mining area (Sobera 2017)

42 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Tabela 2. Przykładowe wskaźniki wyceny świadczeń zaopatrujących Table 2. Examples of valuation indicators for providing services Świadczenie zaopatrujące Wskaźnik Metoda Produkcja żywności Produktywność ekosystemów uprawowych Powierzchnia gruntów uprawowych (ha) x wartość podatku rolnego * Produkcja paszy Produktywność ekosystemów łąkowych Powierzchnia łąk i pastwisk (ha) x wartość podatku rolnego* Produkcja drewna Produktywność lasów Powierzchnia lasów wg typu siedliskowego (ha) x średnioroczna produkcja drewna (m 3 /ha)** * Wskaźnik różnicuje klasy bonitacyjne gruntów (I-VI) oraz rodzaje użytków (Lupa 2016) pasz. Uwzględniając typy siedliskowe lasów naturalnych i lasów wykształconych na gruntach pogórniczych oraz średnioroczną produkcję drewna, można porównać produktywność lasów w obrębie dwóch typów ekosystemów leśnych (tab. 2). Wyceny świadczeń ekosystemów mogą odnosić się do obszarów planowanej eksploatacji, uwzględniać poziom świadczeń możliwy do uzyskania w wyniku przyjętych planów rekultywacyjnych, czy wyrażać potencjał świadczeń istniejących ekosystemów pogórniczych. 3. Podsumowanie Wobec planów zagospodarowywania nowych złóż, interesujących z punktu widzenia wydłużenia czasu funkcjonowania czynnych kopalń węgla brunatnego oraz uruchomienia eksploatacji poza rejonami obecnego wydobycia, problematyka wpływu górnictwa odkrywkowego na środowisko, jak również kształtowania krajobrazów pogórniczych pozostaje nadal aktualna. Przedstawiona koncepcja zmian struktury i poziomu świadczeń ekosystemów w obszarach górniczych pozwala uzyskać syntetyczną informację o utraconych w wyniku działalności górniczej korzyściach czerpanych z ekosystemów i możliwościach kreowania w procesie rekultywacji nowych ekosystemów, o zróżnicowanym potencjale zależnym od wizji rozwoju obszaru i dostosowanym do potrzeb lokalnej społeczności (rys. 7). W połączeniu z prostymi wskaźnikami oceny poziomu świadczeń daje decydentom istotny zakres informacji, dotychczas słabo rozpoznawanych, a niezbędnych do podejmowania decyzji planistycznych. Scenariusze rozwoju obszarów przekształconych w wyniku górnictwa odkrywkowego uwzględniające strukturę i poziom świadczeń ekosystemów pogórniczych, zależnie od przyjętego kierunku rekultywacji, są proste i łatwe w interpretacji, powinny zatem zostać włączone w proces planowania krajobrazów pogórniczych i stać się elastycznym narzędziem planowania przestrzennego. Warto również zwrócić uwagę, że stosując podejście świadczeń ekosystemów uzyskujemy informacje o wpływie odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego na krajobraz w wymiarze materialnym (odnoszącym się do pozyskiwanych dóbr i korzyści z funkcjonowania ekosystemów) oraz niematerialnym (odnoszącym się do potencjału kulturowego), co wyróżnia tę metodę na tle tradycyjnych ocen oddziaływania inwestycji na środowisko. Znaczenie wyceny świadczeń ekosystemów jest szczególne w przypadku uruchamiania złóż występujących na obszarach odznaczających się dużym potencjałem świadczeń kulturowych. Przykład może stanowić złoże węgla brunatnego Oczkowice w południowo-zachodniej Wielkopolsce, gdzie jednym z podstawowych elementów scalających charakter obszaru intensywnego rolnictwa jest wysoka kultura rolna, która w dużej mierze została ukształtowana przez tradycje kulturowe Biskupizny, wpisane na listę niematerialnego dziedzictwa narodowego UNESCO. Ocena wpływu potencjalnej eksploatacji węgla brunatnego na środowisko, jak również ocena procesów kształtowania obszarów pogórniczych z zastosowaniem podejścia świadczeń ekosystemów stanowi propozycję rozwiązania metodycznego, ujmującego zarówno specyfikę procesów górniczych, jak i wynikające z nich zmiany w wymiarze środowiskowym, ekonomicznym i społeczno-kulturowym. Rys. 7. Scenariusze kształtowania terenów pogórniczych zależnie od wizji rozwoju obszaru i potrzeb lokalnej społeczności Fig. 7. The scenarios for shaping post-mining areas depending on the vision of the region s development and the needs of the local community

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 43 Literatura BELL F.G., HALBICH T.F., BULLOCK S.E., LINDSAY P., 2001 - Environmental impacts associated with an abandoned mine in the Witbank Coalfire, South Africa. International Journal of Coal Geology45 (2-3), s. 195-216. BEDNARCZYK J., 2008 - Perspektywiczne scenariusze rozwoju wydobycia i przetworzenia węgla brunatnego na energię elektryczną. Polityka Energetyczna 11 (1), s. 73-88. BENDER J., GILEWSKA M., 2000 - Rekultywacja w konfrontacji z aktami prawnymi, badaniami naukowymi i praktyką gospodarczą. Rocz. AR Poznań. CCCXVII, Roln. 56, s. 343 356. BURKHARD B., KANDZIORA M., HOU Y., MÜLLE F., 2014 - Ecosystem Service Potentials, Flows and Demands Concepts for Spatial Localization, Indication and Quantification, Landscape online 34, s. 1-32 (2014), doi 10.3097/lo.201434. FAGIEWICZ K., 2016 - Przekształcenia struktury krajobrazowej obszarów odkrywkowej eksploatacji węgla brunatnego. Przykład Konińsko- Tureckiego Zagłębia Węgla Brunatnego. Studia i Prace z Geografii nr 58, Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań, pp.421. FAGIEWICZ K., BRZĘCKA K., 2016 - Ocena jakości rekultywacji gruntów pogórniczych w obszarze kopalni węgla brunatnego Adamów, Przegląd Górniczy 10 (1126), s. 24-32. GILEWSKA M., OTREMBA K., 2004 - Struktura gleb rozwijających się z gruntów pogórniczych. Roczniki Akademii Rolniczej w Poznaniu, 357, s. 61 69. GILEWSKA M., OTREMBA K., 2007 - Grunty pogórnicze Kopalni Węgla Brunatnego Konin jako materiał macierzysty gleb. Materiały konferencji naukowej Warsztaty Górnicze z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie. Sympozja i Konferencje 69. Polska Akademia Nauk, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią, Kraków. JANUSZ E., JĘDRYKA S., KOPEĆ D., MILER A.T., 2011 - Woda dla lasu las dla wody, na przykładzie Nadleśnictwa Kolumna. Infrastruktura i ekologia terenów wiejskich 1, Polska Akademia Nauk, Oddziała w Krakowie s. 275 288. KASZTELEWICZ Z., 2008 - Zasoby węgla brunatnego w Polsce i perspektywy ich wykorzystania. Polityka Energetyczna 11 (1), s.182-200. LUPA P., 2016 - The use of data from the land and building register and soil and agricultural maps for quantification of provisioning agroecosystems services. Ekonomia i Środowisko 4(59), s. 65-75. MIRANDA M., BURRIS P., BINGCANG J. F., SHEARMAN P., BRIONES J. O., LA VIÑA A., MENARD S., 2003 - Mining and critical ecosystems: Mapping the risks. World Resources Institute. Washington (http://pdf. wri.org/mining_critical_ecosystems_full.pdf). MIZGAJSKI A., 2010 - Świadczenia ekosystemów jako rozwijające się pole badawcze i aplikacyjne. Ekonomia i Środowisko 1 (37), s. 10 19. SOBERA M., 2017 - Zmiany świadczeń ekosystemów przed- i pogórniczych na terenie odkrywki węgla brunatnego Kazimierz. Uniwersytet A. Mickiewicza w Poznaniu, WNGiG, praca magisterska, niepublikowana. SOLON J., 2008 - Koncepcja Ecosystem Services i jej zastosowania w badaniach ekologiczno-krajobrazowych. W: Chmielewski T. J., Struktura i funkcjonowanie systemów krajobrazowych: Meta-analizy, modele, teorie i ich zastosowania, Problemy Ekologii Krajobrazu, 21, Wydaw. Print 6, Lublin, s. 25-44. Artykuł wpłynął do redakcji - kwiecień 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

44 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Morfologia, wielkość i gęstość mikrosfer z polskich i zagranicznych elektrowni Morphology, size and density of cenospheres from Polish and foreign power plants Dr inż. Ewa Strzałkowska* ) Dr hab. inż. Katarzyna Stanienda-Pilecki* ) Treść: W pracy zamieszczono wyniki szczegółowych obserwacji mikroskopowych mikrosfer, dostępnych na rynku krajowym, jak i zagranicznym, przeprowadzonych pod kątem analizy kształtu, wielkości i grubości ścianek. Badania wykazały, że mimo iż mikrosfery zalicza się do materiałów równoziarnistych to próbki pochodzące z różnych elektrowni mogą wykazywać znaczne różnice w uziarnieniu. Większość mikrosfer cechuje się dużą sferycznością, jednak wraz ze wzrostem średnicy maleje ich sferyczność. Istotną cechą jakościową badanych mikrosfer jest ich niska gęstość objętościowa, dzięki czemu mikrosfery te mogą być stosowane do produkcji szerokiej gamy materiałów budowlanych, w tym i konstrukcyjnych, jako lekki wypełniacz do produkcji tworzyw sztucznych, czy betonów lekkich. Abstract: This paper presents the results of detailed microscopic observations of cenospheres, available in Poland as well as abroad. The observations were performed for shape, size and thickness of shells analysis. The survey shows that although cenospheres are classified as materials of equal size of grains, the samples coming from different power plants can characterize with various grain size. Most of the cenospheres are characterized with almost perfect sphericity, but as the diameter grows, the spherical shape becomes less regular. A significant quality feature of researched cenospheres is their low volume density, which allows using these cenospheres for producing various building materials including construction materials, light aggregate for plastics production and light concretes. Słowa kluczowe: popioły lotne, mikrosfery, morfologia, grubość ścianek Keywords: fly ashes, cenospheres, morphology, shell thickness 1. Wprowadzenie Mikrosfery nazywane w literaturze także cenosferami (Łączny, Wałek 2011) to sferyczne, wypełnione gazami cząstki popiołów lotnych. Ich udział w popiołach jest niewielki, maksymalnie 5%. Powstawanie mikrosfer zależne jest m.in. od czasu i temperatury spalania, atmosfery panującej w kotle, a także od wielkości cząstek oraz składu chemicznego i petrograficznego spalanego węgla. Niezbędnym czynnikiem warunkującym formowanie mikrosfer jest wydzielanie się gazów. Obecne wewnątrz cząstek mineralnych gazy, głównie N 2 i CO 2 (Li 2012, Łączny, Wałek 2011), w wysokiej temperaturze zaczynają wytwarzać ciśnienie rozprężające cząsteczkę od wewnątrz, w wyniku czego dochodzi do jej ekspandowania. Ścianki mikrosfer zbudowane są głównie z fazy amorficznej, z wtrąceniami krystalicznymi kwarcu, mullitu, rzadziej hematytu, magnetytu, czy kalcytu (Haustein, Quant * Politechnika Śląska, WGiG, Gliwice 2011, Strzałkowska 2017). Grubość ścianek mikrosfer, waha się w przedziale od 1 µm do 30 µm i stanowi z reguły 2% -10%, a nawet 16% ich średnicy (Acar, Atalay 2016, Pichór, Petri 2003, Joseph i in. 2013). Według (Acara, Atalaya 2016) średnica cząstek znajduje się w przedziale od 5 do 500 μm, przy czym większość stanowią cząstki o średnicy od 20 do 250 μm. Vassilev i inni (2004) podają, że średnica mikrosfer może osiągać nawet 1000 μm. Kolay i Bhusal (2014) z kolei korelują średnicę cząstek z ich gęstością. Z ich badań wynika, że 80% cząstek, o gęstości mniejszej niż 0,857g/cm 3, ma średnicę od 50 do 150 μm. Ngu i in. (2007) zauważyli tendencję zwiększania się stosunku SiO 2 /Al 2 O 3 wraz ze zmniejszaniem się wielkości cząstek, co związane jest z temperaturą spalania. Ze wzrostem temperatury maleje wartość stosunku SiO 2 /Al 2 O 3, a rośnie udział cząstek o większych rozmiarach. Chociaż większość mikrosfer jest sferyczna, zdarzają się także mikrosfery o nieregularnym kształcie. Joseph i inni (2013) dzielą mikrosfery na dwie grupy: o kształtach sferycznych, z pierścieniową strukturą oraz o kształtach nieregularnych i strukturze sieci. Z kolei Fomenko i in. (2011), jako główne

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 45 kryterium podziału przyjęli grubość powłoki i na tej podstawie wyróżnili: mikrosfery z cienką i ciągłą powłoką, mikrosfery z grubą i porowatą powłoką, mikrosfery z porowatą powłoką i urzeźbioną powierzchnią, mikrosfery z cienką lub porowatą powłoką, zawierające krystality mullitu, mikrosfery o strukturze siateczkowej, które są charakterystyczne tylko dla wąskich frakcji popiołów lotnych. Według Muszera (2007) jedynie formy zbudowane ze stopu krzemionkowego cechują się idealną sferycznością. Mikrosfery zawierające uwięzione wewnątrz drobniejsze osobniki zwane są plerosferami (Żyrkowski i in. 2016). Według Goodarziego i Sanei (2009) cząstki te, ze względu na ich masę, są skuteczniej usuwane przez elektrofiltry niż pojedyncze cząstki sferyczne. Barwa mikrosfer może zmieniać się od białej, poprzez szarą, żółtą do brązowej. Różne zabarwienie może wynikać z różnego udziału SiO 2 i Al 2 O 3, ale także może pochodzić od pierwiastków śladowych, takich jak Fe, Ti lub Cu obecnych w fazie szklistej (Żyrkowski i in. 2016). Ze względu na specyficzne właściwości mikrosfery znajdują coraz szersze zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, w tym jako lekki wypełniacz mineralny do zapraw i betonów, do produkcji farb i powłok lakierniczych, w przemyśle wiertniczym, a także farmaceutycznym (Pichór 2005, Suryavanshi, Swamy 2002). Zbliżona do perlitów struktura szklista oraz wysoka ogniotrwałość kwalifikują ten surowiec do wykorzystania w produkcji materiałów termoizolacyjnych (Kapuściński, Strzałkowska 2008). Ze względu na niską gęstość, sferyczny kształt i niewielkie rozmiary cenosfery dają się łatwo sfluidyzować, dzięki czemu mogą znaleźć zastosowanie jako innowacyjny materiał złoża fluidalnego (Berkowicz i in. 2016). Mimo że materiał ten znany jest już od dawna, aby mógł być stosowany jako dobry zamiennik niektórych surowców, konieczne jest szczegółowe poznanie, nie tylko jego składu chemicznego czy fazowego, ale także jego cech fizycznych i morfologicznych. Ponieważ dostępne źródła zbyt pobieżnie traktują ten temat, w ramach niniejszego artykułu zamieszczono wyniki szczegółowych obserwacji mikroskopowych mikrosfer dostępnych na rynku krajowym, jak i zagranicznym, przeprowadzonych pod kątem analizy kształtu, wielkości i grubości ścianek oraz podano ewentualne możliwości i kierunki ich zastosowań. 2. Metodyka badań Badaniom mikroskopowym poddane zostały próbki mikrosfer pochodzących ze zbiorników osadczych dwóch elektrowni krajowych (Dolna Odra i Opole) i dwóch elektrowni zagranicznych (Kazachstan i Chiny). Mikrosfery separowano grawitacyjnie na mokro. Po wysuszeniu, aby zapewnić reprezentatywność próbek, w stosunku do całości materiału z którego zostały pobrane, zastosowano metodę kwartowania. Tak przygotowaną próbkę umieszczono na szkiełku podstawowym i zatopiono balsamem kanadyjskim. Obserwacje mikroskopowe w świetle przechodzącym przeprowadzono za pomocą mikroskopu polaryzacyjnego, typu Axioskop firmy Carl Zeiss. Dla dokładniejszej identyfikacji faz mineralnych badania prowadzono na próbkach niezmielonych oraz zmielonych. W celu uszczegółowienia danych o wielkości mikrosfer, grubości ich powłok oraz ustalenia udziału ilościowego cząstek sferycznych i nieregularnych, przeprowadzono analizę planimetryczną. Obserwacje mikroskopowe oraz fotografie wykonano przy powiększeniach 100x, 200x i 400x. Analizę planimetryczną wykonano przy powiększeniu 200x. W ramach analizy planimetrycznej dokonano zliczeń mikrosfer, o wielkości w przedziale: <100 μm, od 100 do <200 μm, 200 do <300 μm, 300 do < 400 μm i 400 μm. Dla uszczegółowienia wyników, badania poszerzono o obserwacje mikroskopowe w świetle odbitym, przy użyciu mikroskopu polaryzacyjnego Axioskop firmy Zeiss, prowadzone przy powiększeniach 100x, 200x oraz 500x z obiektywem suchym. Grubość ścianek i stopień porowatości oznaczono także przy wykorzystaniu mikroskopu skaningowego ze zmienną próżnią SEM SU3500 firmy Hitachi. Dodatkowo oznaczono w cylindrze gęstość objętościową próbek w stanie luźnym i w stanie zagęszczonym zgodnie z normą PN-B-04481: 1988. 3. Wyniki badań Próbka 1 - Mikrosfery z Elektrowni Opole Próbka wykazuje zróżnicowanie pod względem wielkości mikrosfer, których średnica waha się od 50 μm do 400 μm (rys. 1 - rys. 5, rys. 28, tabela 1). Wśród mikrosfer z Elektrowni Opole dominuje materiał o wielkości od 120 do 200 μm. Większość mikrosfer posiada idealnie kulisty kształt (rys. 3 - rys. 5). Grubość powłok waha się w zakresie Rys. 1. Mikrosfery i konglomeraty mikrosfer (Opole). Światło przechodzące, 1N, pow. 100x Fig. 1. Cenospheres and cenospheres aggregates (Opole). Transmitted light, 1N, magn. 100x Rys. 2. Mikrosfery i plerosfery (Opole). Światło przechodzące, XN, pow. 100x Fig. 2. Cenospheres and plerospheres (Opole). Transmitted light, XN, magn. 100x

46 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 4 20 μm (rys. 3, 4, 5, 7). Ścianki mikrosfer są w różnym stopniu przeźroczyste, niektóre o lekko brunatnawym zabarwieniu, wskazującym na domieszki związków żelaza. Często w ściankach dostrzega się liczne pory. W badanej próbce zidentyfikowano także ziarna kwarcu o szarych barwach interferencyjnych I rzędu (rys. 6). Rys. 3. Zróżnicowanie wielkości cząstek (Opole). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 3. Microscopic view of grain variability of the cenospheres (Opole), Reflected light, 1N, magn. 200x Rys. 4. Mikrosfera o sferycznym kształcie i porowatej ściance (Opole). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 4. Cenosphere spherical in shape and porous shell (Opole). Reflected light, 1N, magn. 200x Rys. 5. Mikrosfera o idealnie sferycznym kształcie (Opole). Światło odbite, 1N, pow. 100x Fig. 5. Cenosphere perfectly spherical in shape (Opole). Reflected light, 1N, magn. 100x Rys. 6. Kwarc w próbce mikrosfer (Opole). Światło przechodzące, XN, pow. 200x Fig. 6. Quartz in cenosphere (Opole). Transmitted light, XN, magn. 200x Rys. 7. Obraz SEM mikrosfer (Opole) Fig. 7. SEM image of the cenospheres (Opole) Próbka 2 - Mikrosfery z Elektrowni Dolna Odra Próbka wykazuje mniejsze zróżnicowanie pod względem wielkości mikrosfer, niż materiał próbki z Elektrowni Opole (rys. 8, 9 i 29) (tabela 1). Wielkość mikrosfer waha się w przedziale od 5 do 160 μm. Dominują mikrosfery o idealnym, kulistym kształcie (rys. 8, 9, 11, 12, 14), których średnica nie przekracza 60 μm, a grubość powłoki z reguły wynosi poniżej 5 μm (rys. 11). W ściankach mikrosfer często zauważyć można pory zamknięte, o różnych rozmiarach, prawdopodobnie wypełnione gazami (rys. 10-12). Szczegółowe badania mikrosfer, przy użyciu mikroskopu skaningowego, pozwoliły stwierdzić, że na powierzchni części mikrosfer zauważalne są także pory otwarte, których obecność jest istotna z punktu widzenia chłonności tego materiału (rys. 14). Mikrosfery zbudowane są głównie z izotropowej fazy amorficznej. Ze składników krystalicznych obecny w próbce jest kwarc, o szarych barwach interferencyjnych I rzędu i minerały węglanowe o barwach pastelowych IV rzędu (rys. 13).

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY Rys. 8. Mikrosfery (Dolna Odra). Światło przechodzące, Rys. 9. Mikrosfery (Dolna Odra). Światło przechodzące, XN, pow. 100x 1N, pow. 100x Fig. 8. Cenospheres (Dolna Odra). Transmitted light, 1N, Fig. 9. Cenospheres (Dolna Odra). Transmitted light, XN, magn. 100x magn. 100x Rys. 10. Widoczne pory w ściance mikrosfery (Dolna Rys. 11. Odra). Światło odbite, 1N, pow. 500x Fig. 10. Visible pores in cenosphere shell (Dolna Odra). Reflected light, 1N, magn. 500x Fig. 11. Rys. 12. Mikrosfery o porowatych ściankach (Dolna Odra). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 12. Cenospheres with porous shells (Dolna Odra). Reflected light, 1N, magn. 200x Mikrosfery o sferycznych kształtach i różnej grubości ścianek (Dolna Odra), Światło odbite, 1N, pow. 200x Cenospheres spherical in shape and different thickness of shell (Dolna Odra). Reflected light, 1N, magn. 200x Rys. 13. Kwarc i węglan w próbce mikrosfer (Dolna Odra). Światło przechodzące, XN, pow. 400x Fig. 13. Quartz and carbonate in cenosphere sample (Dolna Odra). Transmitted light, XN, magn. 400x 47

48 PRZEGLĄD GÓRNICZY Rys 14. Obraz SEM mikrosfer (Dolna Odra) Fig.14. SEM image of the cenospheres (Dolna Odra) Próbka 3 - Mikrosfery z Elektrowni w Chinach Próbka wykazuje zróżnicowanie pod względem wielkości mikrosfer, podobnie jak materiał z Elektrowni Opole. W próbce z Chin przewagę stanowią mikrosfery o idealnym, kulistym kształcie (rys. 15-17 i 29. ). Średnica mikrosfer waha się od 10 do 400 μm (tabela 1, rys. 28). Dominują mikrosfery o wielkości 160-200 μm. Grubość powłoki mikrosfer najczęściej wynosi ok. 4 μm, sporadycznie przekracza 20 μm i może być zmienna nawet w ramach jednej cząstki (rys. 18). Niektóre mikrosfery są wzbogacone w związki żelaza, na co wskazuje ich lekko brunatna barwa (rys. 16). Mikrosfery, podobnie jak materiał próbek z Elektrowni Opole i Dolna Odra, zbudowane są głównie z fazy amorficznej. Wśród składników krystalicznych zidentyfikowano węglany o pastelowych barwach interferencyjnych IV rzędu i bardzo drobne, ostrokrawędziste okruchy kwarcu (rys. 19). Dosyć dużo obserwowano w tej próbce ziaren nieprzeźroczystych, często o brunatnawym lub czarnym zabarwieniu, ostrokrawędzistych, rzadziej zaokrąglonych (rys. 20). Rys. 15. Mikrosfery (Chiny). Światło przechodzące, 1N, Rys.16. Mikrosfery (Chiny). Światło przechodzące, XN, pow. 200x pow. 100x Fig. 15. Cenospheres (China). Transmitted light, 1N, Fig. 16. Cenospheres (China). Transmitted light, XN, magn. 200x magn. 100x Rys. 17. Mikrosfera o sferycznym kształcie i zmiennej grubości ścianki (Chiny). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 17. Cenosphere spherical in shape and variable thickness of shell (China). Reflected light, 1N, magn. 200x 2018 Rys. 18. Zmienna grubość ścianek mikrosfer (Chiny). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 18. Cenospheres spherical in shape characterized by variable shell thickness (China). Reflected light, 1N, magn. 200x

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 49 Rys. 19. Węglany i drobne okruchy kwarcu w próbce mikrosfer (Chiny). Światło przechodzące, XN, pow. 200x Fig. 19. Carbonates and small quartz grains in cenosphere sample (China). Transmitted light, XN, magn. 200x Rys. 20. Nieprzeźroczyste składniki w próbce mikrosfer (Chiny). Światło przechodzące, XN, pow. 100x Fig. 20. Opaque components in cenosphere material (China). Transmitted light, 1N, magn. 100x Próbka 4 - Mikrosfery z Elektrowni w Kazachstanie Próbka z Kazachstanu wykazuje znaczne zróżnicowanie pod względem wielkości mikrosfer (rys. 21-27). Występują tu, w przeciwieństwie do poprzednich próbek, mikrosfery reprezentujące wszystkie analizowane klasy ziarnowe (tabela 1, rys. 28). Cząsteczki o wielkości poniżej 100 μm obserwowano sporadycznie. Dominuje materiał o uziarnieniu ok. 300 μm. Na podstawie obserwacji makroskopowych stwierdzono obecność pojedynczych cząstek i konglomeratów, o wielkości nawet powyżej 5 mm (rys. 26). Zatem, średnice mikrosfer są zdecydowanie większe niż w pozostałych próbkach, mniejsza jest też ich sferyczność (rys. 29). Mikrosfery o nieregularnym kształcie stanowią w tej próbce aż 54 % (tabela 1). Wśród cząstek nieregularnych często obserwowano plerosfery, czyli większe mikrosfery wypełnione drobniejszymi ziarnami kulistymi (rys. 25). Ich średnica zwykle przekracza 300 μm. Struktura plerosfer jest silnie gąbczasta, a grubość ścianek mieści się w przedziale 2 4 μm (rys. 25). Wśród składników krystalicznych stwierdzono, podobnie jak w poprzednich próbkach, obecność kwarcu, węglanów i hematytu, wykazującego charakterystyczne czerwone refleksy wewnętrze (rys. 22). Rys. 21. Mikrosfery, (Kazachstan). Światło przechodzące, XN, pow. 100x Fig. 21. Cenospheres (Kazakhstan). Transmitted light, 1N, magn. 100x Rys. 22. Hematyt w zmielonej próbce mikrosfer (Kazachstan). Światło przechodzące, XN, pow. 200x Fig. 22. Hematite in cenosphere sample (Kazakhstan). Transmitted light, XN, magn. 200x

50 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Rys. 23. Mikrosfera o idealnie sferycznym kształcie (Kazachstan). Światło odbite, 1N, pow. 100x Fig. 23. Cenosphere perfectly spherical in shape (Kazakhstan). Reflected light, 1N, magn. 100x Rys. 24. Mikrosfera o idealnie sferycznym kształcie (Kazachstan). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 24. Cenosphere perfectly spherical in shape (Kazakhstan). Reflected light, 1N, magn. 200x Rys. 25. Plerosfera (Kazachstan). Światło odbite, 1N, pow. 200x Fig. 25. Plerosphere (Kazakhstan). Reflected light, 1N, magn. 200x Rys. 26. Mikrosfery (Kazachstan) Fig. 26. Cenospheres ( Kazachstan) Rys. 27. Obraz SEM mikrosfer (Kazachstan) Fig. 27. SEM image of the cenospheres (Kazakhstan)

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 51 Tabela 1. Wyniki analizy planimetrycznej próbek mikrosfer Table 1. Results of planimetric analysis of cenospheres Pochodzenie mikrosfer OPOLE DOLNA ODRA CHINY KAZACHSTAN Wielkość mikrosfer [μm] Udział [%] < 100 5,6 83,2 3,2 0,3 100-200 56,3 16,6 65,6 3,8 200-300 32,5 0,2 26,1 16,2 300-400 5,6-5,1 63,7 > 400 - - - 16 Suma % 100 100 100 100 Udział mikrosfer owalnych 81 95 81 46 Udział mikrosfer o kształcie nieforemnym 19 5 19 54 Suma % 100 100 100 100 Rys. 28. Graficzne przedstawienie wyników analizy planimetrycznej próbek wielkość mikrosfer Fig. 28. Graphic image of the planimetric analysis results of samples - size of cenospheres Rys. 29. Graficzne przedstawienie wyników analizy planimetrycznej próbek - morfologia mikrosfer Fig. 29. Graphic image of the planimetric analysis results of samples - morphology of cenospheres

52 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 4. Podsumowanie Przeprowadzone badania wykazały obecność w badanych próbkach mikrosfer o średnicy od kilku do kilkuset μm. Wyniki analizy planimetrycznej wskazują, że najdrobniejszym uziarnieniem charakteryzowały się mikrosfery z Elektrowni Dolna Odra, rzadko przekraczając wielkość 60 μm. Większa była także ich sferyczność. Należy zatem sądzić, że materiał ten będzie bardziej stały, jeśli chodzi o własności pucolanowe i reologiczne, niż pozostałe próbki. Studia literaturowe w tym zakresie wykazały, że im drobniejsze cząstki, tym bardziej rośnie udział fazy szklistej (Giergiczny 2002). Reaktywność tej próbki będzie większa ze względu na obecność większej ilości amorficznej krzemionki. Mikrosfery z Kazachstanu osiągały zdecydowanie większe rozmiary. Około 80% cząstek miało średnicę powyżej 300 μm. W większości były to plerosfery, czyli cząstki o gąbczastej strukturze. Prawdopodobnie cząstki te powstały z lepkiego stopu, o dużym udziale fazy gazowej (Ramsden, Shibaoka 1982). Obecność w tej próbce związków żelaza, występującego w postaci hematytu, może negatywnie wpływać na przebieg reakcji pucolanowej, gdyż gromadząc się na powierzchni cząstek może utrudniać dostęp do fazy szklistej mikrosfer. Uziarnienie mikrosfer z Opola i Chin było zbliżone. W obu próbkach stwierdzono podwyższoną zawartość mikrosfer, o średnicy 100 200 μm. Wielkość cząstek zależy od ciśnienia gazów w nich uwięzionych, naprężenia powierzchniowego powstających mikrosfer i ich lepkości. Grubość ścianek mikrosfer zawierała się w przedziale od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów, co zwykle stanowiło od 2 do 12% ich średnicy. Z reguły dla cząstek większych ten stosunek był mniejszy i nie przekraczał 5%. Prawdopodobnie wzrost wielkości mikrosfer, kompensowany był zmniejszeniem grubości ich ścianek, w wyniku czego dochodziło do zmniejszenia siły napięcia powierzchniowego formujących się mikrosfer. Warunkiem, aby nie doszło do rozerwania cząstek, jest odpowiednia lepkość ich ścianek, ta z kolei zależy od ich składu chemicznego. Najmniejsze zróżnicowanie grubości ścianek odnotowano w próbce z Dolnej Odry. Zaobserwowano, że na porowatość ścianek wpływ miała nie wielkość mikrosfer, ale ich grubość. Często duże mikrosfery o cienkich ściankach charakteryzowały się niską porowatością, co sugeruje niską ich nasiąkliwość, niezwykle pożądaną dla materiałów budowlanych. Natomiast mikrosfery o grubszych ściankach, wykazywały zdecydowanie większą porowatość. Analizując morfologię mikrosfer wykazano w przypadku materiału z Opola, Dolnej Odry i Chin przewagę cząstek idealnie kulistych nad formami nieregularnymi. Najwięcej form nieregularnych odnotowano w próbce mikrosfer z Kazachstanu (tabela 1, rys. 29). Należy zatem stwierdzić, że wraz ze wzrostem średnicy maleje sferyczność cząstek. Większość form nieregularnych to cząstki o strukturze gąbczastej tzw. plerosfery. Na ogół były to cząstki dużych rozmiarów i średnicy powyżej 300 μm. Charakterystyczną cechą wszystkich badanych próbek, wynikającą z ich budowy, jest niska gęstość objętościowa: najniższa dla próbki z Kazachstanu 0,35 g/cm 3 (0,40 g/cm 3 w stanie zagęszczonym), najwyższa dla próbki Dolna Odra 0,42 g/cm 3 (0,44 g/cm 3 w stanie zagęszczonym), co potwierdza występowanie zależności pomiędzy gęstością objętościową a rozmiarem cząstek. 5. Wnioski Przeprowadzone badania pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków: Mimo że mikrosfery zalicza się do materiałów równoziarnistych, to próbki pochodzące z różnych elektrowni mogą wykazywać znaczne różnice w uziarnieniu. Szczególnie duże średnice w rozmiarach cząstek odnotowano w próbce z Kazachstanu. Wskazuje to na konieczność każdorazowego badania tego materiału przed jego ewentualnym wykorzystaniem przemysłowym. Większość mikrosfer cechuje się dużą sferycznością, jednak wraz ze wzrostem średnicy maleje ich sferyczność. Z punktu widzenia przydatności mikrosfer jako materiałów budowlanych, materiał z Elektrowni Dolna Odra będzie prawdopodobnie charakteryzował się lepszą aktywnością pucolanową, w porównaniu do mikrosfer z innych elektrowni. Wskazuje na to duży udział, w tym materiale, najdrobniejszych cząstek o wysokiej sferyczności. Jedną z istotniejszych cech mikrosfer jest ich niska gęstość objętościowa, dzięki czemu mikrosfery te mogą być stosowane do produkcji szerokiej gamy materiałów budowlanych. Ze względu na skalę zapotrzebowania istotną cechą jest także ich niski koszt pozyskiwania. Literatura ACAR I., ATALAY M.U. 2016 - Recovery potentials of cenospheres from bituminous fly ashes. Fuel, 180, 97-105. BERKOWICZ G., BRADŁO D., ŻUKOWSKI W. 2016 - Cenospheres as an innovative fluidised bed material. Czasopismo Techniczne. Chemia, 113 (1), 3-10. FOMENKO E.V., ANSHITS N.N., PANKOWA M.V., SOLOVYOV L.A., ANSHITS A.G. 2011 - Fly Ash Cenospheres: Composition, Morphology, Structure and Helium Permeability. World of Coal Ash (WOCA) Conference, Denver, CO, USA, May 9-12. GIERGICZNY Z. 2002 - Popiół lotny aktywnym składnikiem cementu. IV Sympozjum Naukowo-Techniczne Górażdże S.A. Reologia w Technologii Betonu. Gliwice. GOODARZI F., SANEI H. 2009 - Plerosphere and its role in reduction of emitted fine fly ash particles from pulverized coal - fired power plants. Fuel, 88 (2), 382-386. HAUSTEIN E., QUANT, B. 2011 - Charakterystyka wybranych właściwości mikrosfer - frakcji popiołu lotnego - ubocznego produktu spalania węgla kamiennego. Mineral Resources Management ( Gospodarka Surowcami Mineralnymi ), 27 ( 3), 95-111. JOSEPH. K. V., FINJIN F., JOYSON CH., DAS P., HEBBAR G. 2013 - Fly ash cenosphere waste formation in coal fired power plants and its applicationas a structural material - A review. International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 2 (8). KAPUŚCIŃSKI T., STRZAŁKOWSKA E. 2008 - Cenospheres from fly ashes of Łaziska Power Plant. Mineralogia - Special Papers; 32 (83). KOLAY P. K., BHUSAL S. 2014 - Recovery of hollow spherical particles with two different densities from coal fly ash and their characterization. Fuel, 117, 118-124. LI Y. 2012 - Ash cenosphere formation, fragmentation and its contribution to particulate matter emission during solid fuels combustion. Praca doktorska. Curtin University, ŁĄCZNY M.J., WAŁEK, T. 2011 - Modelowanie procesu powstawania cenosfer w kotłach pyłowych. Popioły z energetyki, Zakopane, 191-203. MUSZER A. 2007 - Charakterystyka sferul i minerałów akcesorycznych z wybranych utworów fanerozoicznych i antropogenicznych, Fundacja Ostoja, Wrocław. NGU L., WU H., ZHANG D. 2007 - Characterization of Ash Cenospheres in Fly Ash from Australian Power Station. Energy Fuels, 21 (6), 3437-3445. PICHÓR W. 2005 - Kierunki wykorzystania w budownictwie mikrosfer powstających jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego. Materiały Ceramiczne, 4, 160-165.

Nr 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY PICHÓR W., PETRI M. 2003 - Właściwości mikrosfer pozyskiwanych jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego. Ceramika, 80, 705-710. RAMSDEN A.R., SHIBAOKA M. 1982 - Characterization and analysis of individual fly-ash particles from coal-fired power stations by a combination of optical microscopy, electron microscopy and quantitative electron micro-probe analysis. Atmospheric Environment 16 (9), 2191-2206. STRZAŁKOWSKA E. 2017 - Wybrane właściwości mikrosfer z popiołów lotnych. Przegląd Górniczy, 73 (11), 37-43. SURYAVANSHI A.K., SWAMY R.N. 2002 - Development of lightweight mixes using ceramic microspheres as fillers. Cement and Concrete Research, 32, 1783-1789. 53 VASSILEV S.V, MENENDEZ R., BORREGO A. G., DIAZ-SOMOANO M., MARTINEZ-TARAZONA M.R. 2004 - Phase-mineral and chemical composition of coal fly ashes as a basis for their multicomponent utilization. 3. Characterization of magnetic and char concentrates. Fuel, vol. 83, 11-12, 1563-1583. ŻYRKOWSKI M., RUI COSTA N., SANTOS F.L., WITKOWSKI K. 2016 - Characterization of fly-ash cenospheres from coal-fired power plant unit. Fuel, 174, 49-53. Artykuł wpłynął do redakcji - lipiec 2018 Artykuł akceptowano do druku 10.11.2018

54 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2018 Koordynator do spraw bhp w górnictwie stan prawny, kwalifikacje i obowiązki Safety and health coordinator in mining industry job description: responsibilities and qualifications Mgr inż. Alicja Kozera* ) Treść: W artykule przedstawiono aktualne przepisy dotyczące koordynatora bhp, jego funkcje i kompetencje. Dla wybranych branż przemysłu pokazano próby przypisania obowiązków dla koordynatora w kontekście działalności danej dziedziny przemysłu czy gospodarki. Dla branży górniczej podana została propozycja rozwiązań prawnych w celu ujednolicenia zadań i obowiązków przypisanych koordynatorowi do spraw bhp. Abstract: This paper presents the legal status and actual legislation which concern the safety coordinator responsibilities and qualifications, job requirements. Examples were taken from several trades of industry. For the mining industry, the project of law regulation for creating tasks, duties and qualification for safety coordinator was presented Słowa kluczowe: bezpieczeństwo pracy, koordynator do spraw bhp, górnictwo, prawo pracy Keywords: safety and health in mining, safety coordinator, mining industry, labour law 1. Analiza wymagań prawnych Zgodnie z prawem Unii Europejskiej dotyczącym zwiększania bezpieczeństwa i poprawy zdrowia pracowników podczas pracy pracodawca ma obowiązek podejmowania działań mających na celu (Dyrektywa... 1989): unikanie ryzyka, ocenę ryzyka, którego nie można uniknąć, zapobieganie ryzyku u źródła, dostosowanie pracy do pojedynczego człowieka, w szczególności w zakresie projektowania stanowiska roboczego i doboru metod pracy, stosowanie nowych rozwiązań technicznych, zastępowanie środków niebezpiecznych bezpiecznymi, prowadzenie spójnej i całościowej polityki zapobiegawczej obejmującej technikę, organizację pracy, warunki pracy, stosunki społeczne i wpływ czynników związanych ze środowiskiem pracy, właściwe instruowanie pracowników. Jest wiadome, że pracodawca nie wykonuje wszystkich swoich obowiązków osobiście, powołuje i wyznacza do tego swoich przedstawicieli, którzy w jego imieniu pełnią powierzone funkcje. W czynnościach dotyczących zarządzania bezpieczeństwem pracy dopuszczona prawem jest konsultacja pracodawcy z pracownikami i ich uczestnictwo. Według dyrektywy (Dyrektywa... 1989) pracodawcy powinni konsultować się z pracownikami i (lub) ich przedstawicielami i umożliwiać im uczestniczenie we wszystkich dyskusjach dotyczących bezpieczeństwa i ochrony zdrowia podczas pracy, poprzez konsultacje, przyjmowanie wniosków oraz współuczestnictwo. Dotyczy to w szczególności informowania pracowników o zagrożeniach bezpieczeństwa i zdrowia w zakładzie pracy, ale także na każdym stanowisku pracy oraz o podjętych dzia- * ) Politechnika Śląska, Gliwice łaniach w celu uniknięcia czy minimalizowania zagrożenia i ryzyka. Sytuacja przedstawiona powyżej w pełni znajduje konsekwencje prawne w prawie krajowym, poprzez przeniesienie obowiązków z zakresu ochrony zdrowia i życia pracowników na odpowiednie, powołane do tego służby. Niestety, pewne komplikacje pojawiają się, kiedy mamy do czynienia z wykonywaniem pracy przez pracowników różnych przedsiębiorstw w trakcie np. świadczenia pracy w tym samym miejscu. Taka sytuacja występuje kiedy pracodawcy: korzystają z infrastruktury jednego z przedsiębiorców, tworzą własną (odrębną) infrastrukturę. Współdziałanie pracodawców w ramach wspólnej infrastruktury ma miejsce na przykład na terenie zakładu górniczego, zaś w ramach tworzenia odrębnych infrastruktur, na przykład na placu budowy. Dyrektywa Rady, na którą powołano się w niniejszym artykule, w art. 12 nakłada na pracodawcę obowiązki w przypadkach wymienionych wcześniej: zapewnienia każdemu pracownikowi odbycia odpowiedniego szkolenia dotyczącego bezpieczeństwa i ochrony zdrowia, a w szczególności przekazanie mu informacji i instrukcji specyficznych dla danego stanowiska lub wykonywanej pracy, zapewnienia, aby pracownicy z innych zakładów (przedsiębiorstw) zatrudnieni w jego zakładzie (przedsiębiorstwie) zostali w pełny sposób poinstruowani o zagrożeniach bezpieczeństwa i zdrowia podczas ich pracy, przeprowadzenia stosownego szkolenia dla przedstawicieli pracowników odpowiedzialnych za zdrowie i bezpieczeństwo pozostałych pracowników. W ślad za regulacjami prawnymi, które wynikają z dyrektyw, wprowadzono w prawie krajowym zapis kodeksowy w ustawie z dnia 26 czerwca 1974 r. z późn. zmianami, dotyczący koordynacji działań w zakresie bhp (Kodeks pracy 1974).