Stanisław Rymar Doc. dr inż. Instytut Politechniczny PWSZ Krosno Badania geotechniczne i monitoring środowiska wodnogruntowego nieodzownym elementem w planowaniu rozwoju terenów poprzemysłowych (zagadnienia techniczne i edukacyjne) Artykuł dyskusyjny Wstęp eksploatacja i przeróbka surowców mineralnych jest zawsze naruszeniem równowagi w środowisku przyrodniczym. Czynniki eksploatacyjne powodują przekształcenia typu geochemicznego, fizyko-mechanicznego, czy termicznego. Naukową prognozę zmian środowiska przyrodniczego w Polsce przedstawiono stosunkowo późno (S.Jastrzębski-1976 Rozwój zagrożeń zależy przede wszystkim od charakteru górnictwa (podziemne, odkrywkowe lub otworowe)zagadnienia wpływu górnictwa odkrywkowego na środowisko były opracowane znacznie wcześniej 1968 r(j.pilawska). Problem był jednakże w tym,ze były prawie całkowicie pomijane przy projektowaniu i uruchamianiu nowych odkrywek. Rodzaj zmian spowodowanych w środowisku wskutek eksploatacji odkrywkowej(w tym surowców skalnych) został kompleksowo omówiony dopiero na I-szym Krajowym Sympozjum pt. Wpływ eksploatacji surowców skalnych na środowisko geologiczne. Wtedy też sformułowane zostały rodzaje czynników powodujących zmiany środowiskowe. Zaliczono do nich: - rodzaj surowca,oraz budowę geologiczną złoża - warunki hydro-geologiczne - warunki inżyniersko-geologiczne - rodzaj wyrobiska - sposób urabiania i zwałowania - cel eksploatacji i sposób przeróbki - rozmiary eksploatacji - sposób zakończenia i rekultywacji.
Jednym z bardziej istotnych zagadnień jest określenie zasięgu wpływu projektowanej eksploatacji i przeróbki na środowisko przyrodnicze. Najszerszy zasięg oddziaływania mają: warunki hydrogeologiczne (osuszanie terenu, zanieczyszczenie wód powierzchniowych lub wgłębnych oraz warunki atmosferyczne (zanieczyszczenia powietrza związane z przeróbką surowców). Wśród w.w czynników powodujących zmiany środowiskowe najbardziej trudne i kłopotliwe do wykonania jest ustalenie warunków geologiczno-inżynierskich, oraz wykonanie projektu, a także samo zakończenie eksploatacji i rekultywacja terenu. Ogólnie można przyjąć, że rekultywację terenów pogórniczych można prowadzić wg schematu: (Schemat Nr 1) Rekultywacja terenów pogórniczych Schemat nr 1
Potrzeba ochrony powierzchni ziemi wynika z wielkości obszarów zajmowanych przez górnictwo odkrywkowe. Szacunkowo można przyjąć,że powierzchnia terenów w Polsce zajmowana przez górnictwo odkrywkowe wynosi około 100 000 ha, w tym grupy kopalin: węgiel brunatny 8500 piaski podsadzkowe 4500,siarka 2100(dane 1980 r) odkrywki w rejonie kieleckim 4000 ha. Pozostałe to drobne żwirownie i kamieniołomy czynne okresowo. Część dawnych wyrobisk górniczych przeznaczona została na składowiska odpadów komunalnych, część została zrekultywowana, chociaż zasady rekultywacji dotyczące terenów pogórniczych zostały sprecyzowane stosunkowo późno, bo dopiero Rozporządzeniem Rady Ministrów nr 303 z1972 r. Bardziej złożone procesy zagrożenia środowiska przyrodniczego związane są z przemysłem przetwórczym, rozwijającym się wokół wyrobisk górniczych. Są to zakłady stosujące flotację lub metody chemiczne. Wiele stosowanych technologii jest szczególnie uciążliwa dla środowiska. Dotychczas problematyka złożowa była w zbyt małym stopniu uwzględniana w trakcie opracowywania planów przestrzennego zagospodarowania. Jakie przeszkody powodowały ten stan rzeczy? Problemy planowania i monitoringu środowiska w rozwoju terenów poprzemysłowych. W 1999 r zostaje opracowana przez Ministerstwo Środowiska Instrukcja sporządzania mapy warunków geologiczno-inżynierskich dla potrzeb planowania przestrzennego w gminach W- wa 1999 r. Data ta zbiega się zupełnie przypadkowo z datą powołania Państwowych Wyższych Szkół Zawodowych (szczególnie na Podkarpaciu ich ilość jest znaczna) W swoich założeniach
mają przygotowywać kadry dla potrzeb Regionu. Uczelnie te jak również istniejące ośrodki akademickie tworzą dość dynamicznie specjalności a później kierunki studiów o profilu ochrona środowiska lub inżynieria środowiska, które w ówczesnym czasie cieszą się znacznym zainteresowaniem. Bardzo szybko przychodzi jednakże refleksja: okazuje się,że nawet najbardziej ambitne plany i standardy studiów czy znakomita kadra naukowa nie zastąpią bazy badawczej, laboratoryjnej, nie rozwiążą problemów projektowania bez oparcia o aktualne (a więc nowoczesne technologie informatyczne). Część uczelni wybiera kierunek ochrona środowiska część postanawia realizować typową inżynierię środowiska(w tej drugiej grupie jest PWSZ Krosno) Pojawiają się nowe problemy. Od 2006 r zaczyna być obowiązkowa nowa norma europejska dotycząca badań geotechnicznych i ustalająca nowe kategorie geotechniczne. Zostają ustalone zasady doboru metod badań polowych podłoża budowlanego ENV 1997.3.ENV 1972. Zestawienie metod badań polowych i laboratoryjnych gruntów. Podstawowe wyposażenie laboratorium to już nie jak dotychczas młotek geologiczny, mapa, lupa, notatnik, czy zbiory minerałów i skał. To są już rekwizyty. W celu obiektywizacji ocen
podłoża podstawową sprawą jest stosowanie w całej Europie jednakowych procedur w badaniach polowych i laboratoryjnych. Jest oczywiste, że metoda wykonania badania ma istotne znaczenie dla wartości uzyskanego wyniku. Podane wyżej normy badań są obszernekażda liczy ok.100 stron. W skrócie opracowana na ich podstawie metodyka badań wygląda następująco (Schemat Nr 2) Schemat Nr 2. Zestawienie metod badań polowych i laboratoryjnych gruntów Przegląd wybranej aparatury badawczej laboratorium geotechniki i geologii inżynierskiej Instytutu Politechnicznego PWSZ w Krośnie. 1. Płyta do badań dynamicznych - stosowana do badań nośności rozpatrywanej warstwy podłoża. W praktyce używana w badaniach nasypów wykonanych w budownictwie drogowym, kolejowym,wałów przeciw powodziowych. Zalecana do rozpatrywania nośności gruntów obciążanych dynamicznie w sposób niecykliczny.
Lekka płyta do badań właściwości dynamicznych podłoża gruntowego typu HMP LFG ze wskaźnikiem osiadania wraz z drukarką. 2. Sonda lekka typ SL- pozwala na określenie parametrów podłoża przez wbijanie. Stosowana do wyznaczania stopnia zagęszczania gruntów niespoistych bez pobierania prób do badań laboratoryjnych Sonda lekka typ SL
3. Wiertnica i zestaw świdrów do wierceń otworów piezometrycznych i poboru prób gruntu.wiercenia badawcze są podstawowym rodzajem rozpoznania warunków gruntowowodnych w celu dokumentowania geologiczno-inżynierskiego Standardowe wyposażenie laboratoryjne stanowi sprzęt : Zestaw świdrów do wierceń otworów piezometrycznych i poboru prób gruntu 4. Edometr do badań odkształceń podłoża gruntowego w stanie jednoosiowego stanu naprężeń,oraz aparat AT-II do badań w trójosiowym stanie naprężeń Edometr i aparat AT II
5. Wstrząsarka z kpl sit do oznaczeń stopnia granulacji gruntu Wstrząsarka 6.Przyrząd do oznaczania kapilarności biernej pozwala określać wysokość podnoszenia wody włoskowatej w gruncie. Przyrząd do oznaczania kapilarności biernej
7.Aparat Casagrande, a i Stożek Wasiliewa do oznaczania granicy płynności gruntu - do oznaczania stopnai uplastycznienia gruntów. Stożek Wasiliewa 8. Georadar istotą badania georadarowego jest prześwietlanie gruntu wiązką fal elektromagnetycznych o różnej częstotliwości, które odbijając się od wszelkich materiałów dają obraz rur i kabli granic między warstwami, zawodnień, pustek oraz wszelkich niejednorodności badanego ośrodka. Georadar
Wykres interpretacyjny Do tego należy dodać współczesne metody geodezyjne oparte o pomiary satelitarne, systemy informacji przestrzennej GIS, GPS, to mamy obraz ogromu wiedzy jaką musi zdobyć absolwent studiów inżynierskich, aby móc projektować i kształtować środowisko. W tym miejscu, powinienem właściwie zakończyć. Pozostaje jednakże jeden bardzo ważny aspekt, który korzystając z tak zacnego grona zgromadzonych chciałbym poruszyć kształcenie praktyczne popularnie określane jako praktyki. Nie można projektować, jeśli się nie wykona własnych badań, obserwacji środowiskowych własnego monitoringu, jeśli się nie ma minimum doświadczenia praktycznego. W tym obszarze występują znaczne trudności ale również ogromne możliwości. Z tego względu cenne są każde inicjatywy. Sam zanim zmierzyłem się z problemami edukacji odbyłem długą drogę emigranta poprzez spalarnie w Chicago, londyńskie składowiska odpadów lokalizowane w starych wyrobiskach pocegielnianych czy wreszcie spalarnie odpadów w Wiedniu projektowane nie tylko przez inżynierów ale we współpracy z artystami (mówię tu o malarzu Fritzu Hundertwaserze). Uważam, ze nasza młodzież (również ta wykształcona) wybierze pracę w Unii Europejskiej i powinniśmy ją (każdy wg swoich możliwości ) do tego przygotować.