AKTUALNE PROBLEMY ODWADNIANIA ZŁÓŻ WĘGLA BRUNATNEGO W WIELKOPOLSCE
CURRENT PROBLEMS OF THE LIGNITE OPEN CAST MINES DEWATERING IN THE WIELKOPOLSKA REGION
Jan Przybyłek – Instytut Geologii, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
Na tle zarysowanej problematyki odwodnień odkrywkowych kopalń węgla brunatnego w Wielkopolsce wskazano na ich zagrożenia w stosunku do środowiska gruntowo-wodnego, w tym systemów hydrogeologicznych i powiązanych z nimi systemów jeziornych. Przedstawiono sytuację w rejonie odkrywek KWB Konin, która się ukształtowała pod wpływem presji hydrodynamicznej odwodnień górniczych w latach 1957 – 2015 na obszarze południowo-wschodniej części Pojezierza Gnieźnieńskiego. Jako studium przypadku przywołano opracowaną prognozę wpływu odwodnienia o/Jóźwin IIB i projektowanej o/Ościsłowo na dalszą degradację jezior w Powidzkim Parku Krajobrazowym (Obszar NATURA 2000) w przypadku kontynuacji eksploatacji węgla brunatnego do 2034 r. Wskazano na konieczność pilnych działań ratunkowych przez zasilanie jezior wodą ze studziennego odwodnienia odkrywek.
In the scope of the lignite open cast mine dewatering issue, which are located in Wielkopolska region, main threats related to soils and groundwater were pointed out including interactions between hydrogeological and surface water systems. It is presented general overview of the conditions in the vicinity of the KWB Konin open cast mines as a result of hydrodynamic pressure due to mine dewatering in time period 1957 – 2015 in the south-eastern part of the Gniezno Lakeland. As a case study it is presented the prognosis of influence of the mine Jóźwin IIB dewatering system and projected mine Ościsłowo on the lakes desiccation in Powidzkie Landscape Park (Nature 2000 site) in case of further exploitation of lignite up to ear 2034. The necessity of urgent mitigation measures is pointed out through the groundwater transfer from the mines dewatering wells system to lakes.
AKTUALNE UWARUNKOWANIA DRENAŻU GÓRNICZEGO W NIECCE BYTOMSKIEJ
CURRENT CONDITIONS FOR MINING DRAINAGE IN THE BYTOM SYNCLINE
Marek Pozzi, Tadeusz Mzyk, Marian Gorol – Katedra Geologii Stosowanej, Politechnika Śląska, Gliwice
W 1989 r. w Zakładach Górniczo-Hutniczych „Orzeł Biały” zakończono eksploatację złóż rud Zn-Pb w niecce bytomskiej. W tamtym czasie pod zrobami rudnymi eksploatację węgla prowadziło kilkanaście kopalń i dla ich ochrony podjęto decyzję o dalszym odwadnianiu zrobów rudnych z wykorzystaniem pompowni stacjonarnej przy szybie „Bolko” w Bytomiu. W ostatnich
30-tu latach w niecce bytomskiej zaszły duże zmiany w strukturze górniczej i sytuacji hydrogeologicznej, polegające na zlikwidowaniu kilku kopalń i kilku zakładów górniczych węgla kamiennego oraz zdecydowanym zmniejszeniem natężenia dopływu wody z triasowego poziomu wodonośnego do pompowni przy szybie „Bolko”. Zaistniały zatem powody, dla których podjęto dyskusję w sprawie ewentualnej zmiany systemu pompowania ze stacjonarnego na głębinowy, ze względu na zalety tego sposobu odwadniania, potwierdzone dotychczasowymi wieloletnimi doświadczeniami Spółki Restrukturyzacji Kopalń S.A. Oddziału Centralnego Zakładu Odwadniania Kopalń w Czeladzi w odwadnianiu zlikwidowanych kopalń węgla kamiennego. W artykule przeanalizowano obecny i planowany sposób odwadniania kopalń węgla kamiennego i oceniono ewentualne zagrożenie dla prowadzenia ruchu w sytuacji tworzenia się zbiornika wodnego w zrobach porudnych w utworach triasowych, zawiązanego ze zmianą systemu odwadniania tych zrobów ze stacjonarnego na głębinowy.
In 1989, mining process of Zn-Pb ore deposits conducted by Orzeł Biały Mining and Metallurgical Works in the Bytom syncline was discontinued. At that time, exploitation of coal deposits located beneath the abandoned ore workings was carried out by a dozen or so coal mines. To protect abandoned ore workings, there was made a decision on their further dewatering by using a stationary pumping station placed by the Bolko Shaft in Bytom. In the last 30 years, major changes in the mining structure and hydrogeological situation have taken place in the Bytom basin. They include liquidation of several hard coal mines and mining plants as well as a significant reduction in the inflow of water from the Triassic aquifer to the pumping station placed by the Bolko Shaft. Therefore, there arose reasons to start a discussion on a possible change of a pumping system, from stationary to a deepwater one, due to the advantages of this dewatering method, approved by the previous long-term experience
of the Central Department of the Mine Dewatering Plant in Czeladź, belonging to the Mine Restructuring Company (SRK S.A.) in the dewatering of liquidated hard coal mines.
The article analyses current and planned methods of dewatering hard coal mines and possible threats for mines operations in the situation of formation water reservoirs in the abandoned ore workings, resulted from the change of a pumping system, from stationary to a deepwater one.
UWARUNKOWANIA HYDROGEOLOGICZNE WYDOBYCIA KOPALIN W KOPALNIACH ODKRYWKOWYCH WĘGLA BRUNATNEGO
HYDROGEOLOGICAL CONDITIONS OF MINERAL RESOURCES EXTRACTION IN OPEN PIT MINES
Jacek Szczepiński – „Poltegor-Instytut” Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław
Właściwe rozpoznanie warunków hydrogeologicznych złoża oraz wszystkich czynników wpływających na wielkość dopływu wód do systemu odwodnienia kopalń jest niezbędne dla oceny przyszłego funkcjonowania kopalń odkrywkowych. Warunki wodne złóż eksploatowanych metodą odkrywkową są zdeterminowane siecią hydrograficzną, zasilaniem wód podziemnych z opadów atmosferycznych oraz zawodnieniem górotworu, rozumianym jako stosunki hydrogeologiczne w jego obrębie. W ocenie natężenia dopływu do kopalń odkrywkowych największe znaczenie mają układ hydrostrukturalny oraz warunki zasilania wód podziemnych. W warunkach działalności wydobywczej uruchamiają się dodatkowe zasoby wód podziemnych pochodzące ze wzrostu infiltracji efektywnej w obszarze obniżonego zwierciadła wody oraz z zasilania sztucznego związanego z funkcjonowaniem kompleksu energetyczno-górniczego.
The proper identification of the hydrogeological conditions of the deposit and all the factors influencing the mine water inflow is crucial for assessing the future mining activities in a open-pit mine. The water conditions of a deposit are determined by the hydrology, the groundwater recharge from precipitation and hydrogeological conditions. In view of the intensity of the mine
water inflow to the open-pit, the hydrostructural system and the conditions for ground water supply are most important. Nevertheless, in extraction activities, additional groundwater resources may be activated from the increase of effective infiltration in the area of the lowered water table, and the artificial supply associated with the operation of the power and mining complex.
METODY OCENY STANU TECHNICZNEGO OBIEKTÓW ODWODNIENIA WGŁĘBNEGO W KWB BEŁCHATÓW
METHODS OF ASSESSING THE TECHNICAL CONDITION OF THE FACILITIES OF DEEP DRAINAGE IN KWB BEŁCHATOW
Zbigniew Stobiecki, Krzysztof Pierzchała – PGE GiEK SA Oddział KWB Bełchatów
Odwadnianie wyrobisk górniczych kopalni odkrywkowej węgla brunatnego Bełchatów wymaga ciągłego i precyzyjnego monitoringu zmian warunków hydrogeologicznych w otaczającym górotworze. Zmiany te powodowane są przez ciągłą eksploatację odwodnieniowych studni głębinowych. Efekty ich pracy monitorowane są za pomocą systemu otworów obserwacyjnych obejmujących swym zasięgiem rejon prowadzonych robót górniczych w wyrobisku, jak również otoczenie kopalni w promieniu nawet kilkudziesięciu kilometrów. W tym aspekcie istotnym jest, aby zarówno studnie głębinowe jak i piezometry charakteryzowały się wysoką sprawnością. Wiarygodność prowadzonych obserwacji położenia zwierciadła wody ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa prowadzenia robót górniczych w wyrobisku oraz optymalizacji kosztów budowy i eksploatacji podstawowego systemu odwodnienia złoża węgla brunatnego. W artykule opisano różne metody oceny stanu technicznego obiektów jakie obecnie stosowane są w kopalni Bełchatów dla nowych obiektów odwodnienia wgłębnego, jak i będących już w eksploatacji. Przedstawiono również, wypracowane w sposób praktyczny, kryteria oceny jakości studni odwadniających i otworów obserwacyjnych.
Drainage of the excavation pits of the Bełchatów opencast brown coal mine requires continuous and precise monitoring of changes in hydrogeological conditions in the surrounding rock mass.
These changes are caused by the continuous exploitation of drainage deep wells. The effects of their work are monitored by means of a system of observation holes covering the area of mining works carried out in the excavation pits as well as the surroundings of the mine within a radius of several dozen kilometers. In this aspect, it is important that both deep wells and piezometers are characterized by high efficiency. The reliability of the observations/monitoring of the location of the water table
which have been carried out, is of fundamental importance for the safety of mining works in the excavation pit and for the optimization of construction and operation costs of the basic drainage system of brown coal deposits. The article describes various methods of assessing the technical condition of the facilities which are currently used in the Bełchatów brown coal mine for new deep drainage facilities as well as for those which have already been in operation. In the article there are also presented some criteria, which were developed in a practical way, for assessing the quality of drainage wells and observation wells.
PROGNOZA DZIAŁANIA SYSTEMU MELIORACYJNEGO NA TERENACH POGÓRNICZYCH BYŁEJ KOPALNI SIARKI PIASECZNO ZAGROŻONYCH PODTOPIENIEM
THE FORECAST OF DRAINAGE SYSTEM FUNCTIONING ON POST-MINING AREAS OF FORMER PIASECZNO SULPHUR MINE THREATENED WITH FLOODING
Andrzej Haładus, Ryszard Kulma, Adam Postawa – AGH Akademia Górniczo-Hutnicza
Justyna Burchard-Piekutowska – Przedsiębiorstwo Usługowo-Projektowe SIGMA BP Sp. z o. o., Tarnobrzeg
Przemysław Bukowski, Katarzyna Niedbalska – Główny Instytut Górnictwa, Katowice
Odkrywka „Piaseczno” po byłej kopalni siarki od prawie 40. lat pozostaje w stanie niezlikwidowanym. Utworzony zbiornik, w wyniku samonapełnienia wodami podziemnymi, spiętrzony jest obecnie do rzędnej 138,0 m n.p.m., której utrzymanie zapewnione jest poprzez odprowadzanie wód nadmiarowych do Wisły. Dalsze piętrzenie wody w odkrywce może prowadzić do podtopiania terenów w rejonie zbiornika, a tym samym spowodować ogromne szkody w stanie zagospodarowania i użytkowania
tych terenów. Wykonane, na modelu numerycznym, wielowariantowe prognozy hydrogeologiczne umożliwiły, w zależności od wysokości położenia lustra wody w zbiorniku, wybór optymalnego sposobu w zakresie regulacji stosunków wodno-gruntowych na terenach znajdujących się w zasięgu depresyjnego oddziaływania likwidowanego wyrobiska „Piaseczno”. Osiągnięcie docelowej wysokości napełnienia zbiornika musi być jednak poprzedzone wykonaniem podstawowego systemu melioracyjnego uzupełnionego na wybranych fragmentach terenu melioracją szczegółową.
The „Piaseczno” open pit of the former sulphur mine has been in an unliquidated state for nearly 40 years. The created reservoir, as a result of self-flooding with groundwater, is currently dammed up to an ordinate of 138.0 m above sea level, the
maintenance of which is ensured by drainage of redundant water to the Vistula. Further damming up of the water in the open pit can lead to flooding of the areas in the surrounding of the reservoir, and thus cause great damage in the state of development and usage of these areas.
The hydrogeological forecasts performed on a numerical model enabled, depending on the water table level in the reservoir, the selection of the optimal method for regulating water-ground relations in the areas within the depression range of the „Piaseczno” mine. The achievement of the target water level in reservoir must be preceded by the implementation of the basic drainage system supplemented with specific melioration on selected areas.
SKŁAD CHEMICZNY WODY W ZATOPIONEJ ODKRYWCE GIPSU „GACKI” (NIECKA NIDZIAŃSKA)
CHEMISTRY OF WATER IN THE GYPSUM PIT LAKE „GACKI” (NIDA BASIN, SE POLAND)
Małgorzata Malata, Jacek Motyka, Kajetan d’Obyrn, Adam Postawa – AGH w Krakowie, Katedra Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej
Eksploatacja złoża gipsu „Gacki” w dolinie Nidy (region świętokrzyski) metodą odkrywkową trwała od 1955 do 1985 roku. Kopalnia składała się z trzech odkrywek o różnej wielkości, od 0,8 do 19,88 ha. Po zaprzestaniu eksploatacji podjęto decyzję o rekultywacji w kierunku wodnym i nastąpiło zatopienie odkrywek do naturalnego poziomu wód podziemnych. Powstał w ten sposób zespół trzech akwenów o różnej głębokości. W kwietniu 2008 roku w największym akwenie o głębokości 12 m wykonano badania właściwości fizycznych i składu chemicznego wody w jego profilu. W terenie zmierzono przewodność elektrolityczną właściwą (PEW), temperaturę i pH wody na dziewięciu głębokościach zbiornika, począwszy od jego powierzchni. Stwierdzono, że temperatura i pH zmniejszają się wraz z głębokością, a PEW i stężenie makroskładników i większości badanych mikroelementów jest prawie wyrównane w profilu akwenu. Mineralizacja ogólna wody sięga około 2100 mg/dm3 i jest to woda typu Ca-SO4, co wynika z charakteru skał otaczających (gipsów).
Exploitation of the „Gacki” gypsum deposit in the Nida valley (Świętokrzyskie region, SE Poland), by the opencast method lasted from 1955 till 1985. The mine consisted of three open pits of various sizes, from 0.8 to 19.88 ha. After the exploitation ceased, a decision was made to recultivate the area in order to recreate the natural groundwater levels. In this way three artificial
lakes of different depths were formed. In April 2008, the largest lake, with a depth of 12 m, was tested and the chemical properties of water in the vertical profile was investigated. The field measurements of the electrolytic conductivity (CEC), temperature and pH of the water at nine depths levels, starting from its surface were made. It has been found that the temperature and pH decrease with depth and CEC and the concentration of macroelements and most of the examined microelements are almost uniform in the water profile. The total dissolved solids (TDS) reaches about 2100 mg/dm3 and it is Ca-SO4 type water,
which results from the nature of the surrounding rocks (gypsum).
OCENA RYZYKA ŚRODOWISKOWEGO W ZAKRESIE ZANIECZYSZCZENIA WÓD PODZIEMNYCH I GRUNTÓW W REJONIE ROBÓT GÓRNICZYCH
ENVIRONMENTAL RISK ASSESSMENT IN THE FIELD OF GROUNDWATER AND GROUND POLLUTION IN THE AREA OF MINING WORKS
Ewa Krogulec, Katarzyna Sawicka, Sebastian Zabłocki, Ewa Falkowska – Wydział Geologii, Uniwersytet Warszawski
Ważnym elementem dokumentacji hydrogeologicznych, projektów robót geologicznych, raportów oddziaływania na środowisko, pozwoleń zintegrowanych i wielu innych opracowań jest określenie stopnia zagrożenia środowiska. W realizowanych opracowaniach analiza stanu środowiska rozumiana jest jako waloryzacja odnosząca się do opisu elementów środowiska. Praktycznie nie wykonywana jest spójna i skwantyfikowana ocena ryzyka środowiskowego, rozumiana jako ocena stopnia podatności na zanieczyszczenie wraz z symulacją zdarzeń wystąpienia zagrożenia i predykcją jego skutków. Ocena ryzyka środowiskowego powinna opierać się na identyfikacji ryzyka naturalnego, czyli analizie warunków geologicznych, które w bezpośredni sposób wpływają na bezpieczeństwo środowiskowe prowadzonej działalności górniczej. Ocena ryzyka naturalnego powinna uwzględniać czynniki naturalne, które warunkują określony wpływ działalności na wody podziemne, grunty czy aktywność procesów geodynamicznych. Ważnym etapem oceny ryzyka środowiskowego powinna być analiza wpływu czynników antropogenicznych. Ryzyko środowiskowe obejmuje także analizę zagrożeń geogenicznych lub geogeniczno-antropogenicznych, do których należą, między innymi, kolmatacja strefy przyotworowej, ascenzja wód głębszych poziomów wodonośnych, zmiany reżimu hydrologicznego. Ocena ryzyka środowiskowego pozwala także obniżyć koszty realizacji opracowań geologicznych, poprawiając ich wartość merytoryczną.
Determination of environmental risk is an important element of hydrogeological documentation, geological work project, environmental impact report, integrated permit or any other study. Analysis of the environment state in these studies is understood as valorization referring to the description of environmental elements. A coherent and quantified environmental risk assessment, as an assessment of the degree of pollution vulnerability together with the simulation of occurrence events and the prediction of its effects, is practically not performed. The environmental risk assessment should be based on the identification of natural risk, i.e. the analysis of geological conditions that directly affect the environmental safety of mining operations. The assessment of natural risk should take into account natural factors determining a specific impact of activities on groundwater, grounds or the activity of geodynamic processes. An important step in the environmental risk assessment should be to analyze the impact of anthropogenic factors. The environmental risk also includes analysis of geogenic-anthropogenic hazard, including, among others, clogging of injection well, groundwater ascension from deeper aquifers, and changes in the hydrological regime. The environmental risk assessment also allows reducing the cost of geological projects, improving their meritorious value.
PRZEGLĄD METOD INTENSYFIKACJI WYDOBYCIA KOPALIN I UWARUNKOWAŃ ZWIĘKSZENIA CHŁONNOŚCI ODWIERTÓW
REVIEW OF METHODS FOR INTENSIFICATION OF MINE EXPLOITATION AND CONDITIONS OF INCREASING INJECTION WELL EFFICIENCY
Ewa Krogulec, Katarzyna Sawicka, Sebastian Zabłocki – Wydział Geologii, Uniwersytet Warszawski
Metody intensyfikacji wydobycia są to zabiegi wykonywane w odwiertach, mające na celu zwiększenie dopływu do odwiertu, zmniejszonego lub ograniczonego na skutek przyczyn naturalnych oraz prac wiertniczych i eksploatacyjnych. Stosowane metody i zabiegi intensyfikacji mają na celu oczyszczenie samego odwiertu oraz polepszenie właściwości filtracyjnych utworów w otoczeniu, co daje możliwość znaczącego wzrostu produktywności i ekonomiczności całego złoża. Obecnie w Polsce najpowszechniej stosowane jest kwasowanie matrycy skalnej. Jest to metoda chemiczna, która umożliwia zarówno poprawę warunków eksploatacji złoża, jak i chłonności odwiertu poprzez likwidację skutków kolmatacji w otworze oraz zwiększenie przepuszczalności poziomu złożowego. Najważniejsze, z punktu widzenia hydrogeologii, są efekty kwasowania wyrażone poprzez wzrost wartości parametrów przepuszczalności kp i porowatości efektywnej skał potwierdzone badaniami polowymi oraz laboratoryjnymi. Osobnym problemem jest jednak utrzymanie raz osiągniętej intensyfikacji wydobycia lub poprawionej chłonności odwiertu, cowiąże się z koniecznością rozpoznania cech hydrochemicznych płynów występujących w złożu, składu chemicznego matrycy skalnej i stosowanego płynu w zabiegach intensyfikacji, dlatego ocena i prognoza zjawiska kolmatacji powinna być realizowana przy zastosowaniu modelowania hydrogeochemicznego z wykorzystaniem specjalistycznych programów dedykowanych dla modelowania procesów chemicznych w roztworach o wysokiej sile jonowej. Modelowanie hydrogeochemiczne, zrealizowane w oparciu o znajomość podstawowych czynników fizykochemicznych, w konkretnych warunkach geologicznych (złożowych) mających zasadniczy wpływ na korozyjność roztworu, w sposób ilościowy umożliwia ocenę korozyjności wraz ze zmianą zakresu temperatury i odczynu pH. Symulacje na modelach hydrogeochemicznych charakteru procesów chemicznych powinny poprzedzać bezpośrednie badania testowe zabiegu kwasowania w otworze w warunkach in situ.
The main purpose of intensification performed in boreholes, is an increase the inflow, reduced or limited due to natural or mine work causes. The applied methods of intensification are conducted to clean the well and improving the filtration parameters, which gives the possibility of a significant increase in the productivity of the entire deposit. The acidizing of the rock
matrix is most commonly used in Poland at present. It is a chemical method that allows both the improvement of deposit exploitation conditions and effectiveness of well injection by eliminating the effects of clogging and increasing the permeability of deposits. The most important, from the hydrogeological point of view, are the effects of acidizing expressed through the increase in the values of permeability kp and effective porosity confirmed by field and laboratory tests. A separate problem, however, is the maintenance of the achieved intensification or the improved effectiveness of well injection, which requires the recognition of hydrochemical features of deposit fluid, chemical composition of the rock matrix and the fluid used in intensification operations,
therefore the assessment and prognosis of the clogging should be carried out using hydrogeochemical models with the use of programs dedicated to the modeling of chemical processes in solutions with high ionic strength. Hydrogeochemical modeling, based on the knowledge of basic physico-chemical factors in specific geological conditions has a fundamental meaning for proper definition of the fluid corrosivity and its quantitative assessment with the temperature and pH changes. Simulations of chemical processes should be preceded by direct in-situ tests before acidizing.
OCENA SPRAWNOŚCI HYDRAULICZNEJ STUDNI GŁĘBINOWYCH – STUDIUM PRZYPADKU
THE EVALUATION OF WELLS HYDRAULIC EFFICIENCY – CASE STUDY
Krzysztof Polak, Karolina Kaznowska-Opala – AGH kademia Górniczo-Hutnicza , Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Centrum Energetyki AGH
Sprawność hydrauliczna studni głębinowej wyraża się stosunkiem depresji rzeczywistej w warstwie wodonośnej do depresji mierzonej w studni. Jej wartość zależy od przepuszczalności strefy przyotworowej. Na zmniejszenie sprawności studni wierconej wpływają naturalne procesy starzeniowe. Ich rozwój może być intensyfikowany poprzez zjawiska fizyczne i fizykochemiczne pobudzane w trakcie intensywnej eksploatacji zasobów wód podziemnych. W artykule zagadnienie omówiono na przykładzie dwóch studni, zasadniczej i rezerwowej, pracujących dla potrzeb ujęcia wód. W studni zasadniczej określono charakterystykę sprawności hydraulicznej po jej uruchomieniu, po 10 latach intensywnej eksploatacji, a także po przeprowadzeniu jej renowacji. Dla porównania przedstawiono także wyniki próbnego pompowania dla studni rezerwowej. Wyniki przedstawionych w artykule analiz wskazują, że przyczyną radykalnego zmniejszenia sprawności hydraulicznej studni była eksploatacja zasobów ze zbyt dużą wydajnością. Ponadto dwa niezależne próbne pompowania prowadzone przy zastosowaniu odmiennej metodyki badawczej dostarczyły bardzo zbliżonych wyników. Może to oznaczać, że długotrwałe testy mogą być zastąpione znacznie krótszymi, dającymi bardzo zbliżone wyniki, które mogą być wykorzystane do doboru parametrów pracy głębinowego ujęcia wody.
The hydraulic efficiency of a water well is expressed by the ratio of apparent drawdown, measured in a well, to real drawdown in the aquifer. Its value depends on the permeability of the perimeter zone. The natural aging processes affect the drilled well’s efficiency. Their development can be intensified by physical and physico-chemical phenomena stimulated during intensive exploitation of groundwater resources. In this work, the issue is discussed on the example of two wells, the main and reserve wells, working for the needs of water intake. In the basic well, the characteristics of the hydraulic efficiency were determined after drilling, after 10 years of intensive exploitation, also after its renovation. For comparison, the results of a step drawdown pumping test for a secondary well were also presented. The results of the analyzes presented in the paper indicate that the reason for the radical decrease in the hydraulic efficiency of the well was the exploitation of resources with too high efficiency. In addition, two independent trial pumping carried out using a different research methodology provided very similar results. This may mean that long-term tests can be replaced with
much shorter, giving very similar results, which can be used to select the parameters of the work of the water intake.
ZASTOSOWANIE ZMODYFIKOWANEJ METODY ANALOGII HYDROGEOLOGICZNEJ Z WYKORZYSTANIEM GIS W PROGNOZOWANIU DOPŁYWU WÓD DO PODZIEMNYCH WYROBISK
GÓRNICZYCH
FORECASTING OF GROUNDWATER INFLOW INTO UNDERGROUND MINE WORKINGS WITH IMPLEMENTATION OF MODIFIED HYDROGEOLOGICAL ANALOGY METHOD AND GIS
Maciej Pikuła, Magdalena Worsa-Kozak, Krzysztof Chudy, Katarzyna Kaczorek, Artur Szymański – KGHM Cuprum Sp. z o. o. – CBR, Wrocław
W artykule przedstawiono przykład modyfikacji uproszczonej metody prognozowania dopływu wód do kopalń podziemnych. Podstawą zaproponowanego rozwiązania jest metoda polegająca na określeniu wartości wskaźnika zawodnienia jednostkowego (q A) tj. dopływu, który przypada na jednostkę powierzchni rozciętej wyrobiskami górniczymi (Rogoż, 2012). Proponowana modyfikacja związana jest z analizą zmienności dopływów do wyrobisk górniczych wraz z upływem czasu od momentu wykonania wyrobisk oraz strefowej zmienności charakteru dopływów w obrębie jednej kopalni. W artykule omówiono zagadnienia związane z prowadzeniem obliczeń w oparciu o dwuwymiarowy model wyrobisk górniczych (o uproszczonej geometrii) z wykorzystaniem darmowego oprogramowania geoinformacyjnego. Proces określania i prognozowania dopływu do wyrobisk górniczych zobrazowano za pomocą hipotetycznego modelu wyrobisk górniczych kopalni umiejscowionej na fikcyjnym złożu. Punktem wyjścia do opracowania prezentowanej metody były doświadczenia autorów związane z analizą wyników pomiarów rzeczywistych dopływów oraz obliczeniamiprognozowanych dopływów do wyrobisk górniczych jednej z kopalń KGHM Polska Miedź S.A. na obszarze monokliny przedsudeckiej.
The article presents an example of forecasting the inflow of water to underground mine workings with implementation of modified simplified method of hydrogeological analogy. The basis of the proposed solution is the method based on the determination of the value of the mine-water inflow index (q A), which represents a unit of mining excavations area (Rogoż, 2012). The proposed modification is related to the analysis of the variability of inflow to mining workings with the passage of time from
the moment excavations are made and the zonal variability of the nature of tributaries within one mine. The article discusses issues related to calculations based on a two-dimensional model of mining excavations (with simplified geometry) using free geoinformation software. The process of determining and forecasting the inflow to mine workings was depicted by means of a hypothetical model of mining excavations located in a fictional deposit. The starting point for the development of the presented method was the authors experience with the analysis of actual inflows and forecasting the tributaries in one of the KGHM Polska Miedź S.A. mines which is located at the Fore-Sudetic Monocline.
ANALIZA SKUTECZNOŚCI PRACY BARIERY HYDRAULICZNEJ NA PRZEDPOLU SKŁADOWISKA OSADÓW POFLOTACYJNYCH NA PODSTAWIE BADAŃ MODELOWYCH
ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF THE HYDRAULIC BARRIER AT THE FOREGROUND OF THE POST-FLOTATION SLUDGE DEPOSIT ON THE BASIS OF NUMERICAL MODELLING
Jacek Gurwin, Mirosław Wąsik – Zakład Hydrogeologii Stosowanej ING, Pracownia Modelowania Procesów Hydrogeologicznych, Uniwersytet Wrocławski
Celem artykułu jest przedstawienie problemów związanych ze zjawiskami filtracji wód podziemnych w otoczeniu składowiska odpadów poflotacyjnych, które zostały odtworzone na numerycznym modelu wybranej części zachodniego przedpola. Wykonane badania miały na celu: rozpoznanie systemu krążenia wód, ustalenie bilansu przepływów dla poszczególnych poziomów wodonośnych, określenie skuteczności bariery zabezpieczającej przed migracją zanieczyszczeń ze składowiska. Zbudowany został model o charakterze lokalnym dla obszaru o powierzchni 1,87 km2. Warunki brzegowe przyjęto według naturalnych granic hydraulicznych, związanych z ciekami powierzchniowymi, na wschodzie na podstawie stanu hydrodynamicznego i dopływu od strony składowiska, a na południu po zasięgu utworów wodonośnych. Z uwagi na skalę i złożone warunki hydrogeologiczne zbudowano model 3-warstwowy z regularnym krokiem siatki dyskretyzacyjnej 20×20 m. Na podstawie prognoz numerycznych, analizy pola prędkości i linii prądu ustalono potencjalny zasięg migracji zanieczyszczeń w warunkach funkcjonowania sześciu studni drenażowych, o łącznym poborze w wysokości 2670,5 m3/d. Wykazano, w których rejonach działanie bariery jest skuteczne, a w których możliwy jest intensywny przepływ strumieni spod składowiska na przedpole i dalej w kierunku cieków powierzchniowych.
The aim of the work is to present problems related to the phenomena of groundwater filtration in the vicinity of post-flotation tailings pond, which have been reconstructed on the numerical model of a selected part of the western foreground. The research carried out was aimed at: identification of the water circulation system, determination of the flow balance for individual aquifer, determination of the effectiveness of the barrier preventing migration of pollutants from the landfill. A local model for the area of 1.87 km2 was built. The boundary conditions were adopted according to the natural hydraulic boundaries associated with surface watercourses, in the east on the basis of the hydrodynamic state and the inflow from the landfill site and in the south after the range of aquiferous deposits. Due to the scale and complex hydrogeological conditions, a 3-layer model was built with a regular step of 20×20 m discretisation grid. Based on numerical predictions, velocity field and pathlines analysis, the potential range of migration of pollutants in the conditions of functioning of six drainage wells was determined, with a total intake of 2670,5 m3/d. It was revealed in which regions the barrier operation is effective, and in which it is possible to intense flflow from the landfill to the foreland and further towards surface watercourses.
INIEKCYJNA TECHNOLOGIA TWORZENIA HORYZONTALNYCH BARIER IZOLACYJNYCH: Z LABORATORIUM DO WARSTWY WODONOŚNEJ
TRENCHLESS TECHNOLOGY OF FORMING HORIZONTAL INSULATION BARRIERS: FROM LABORATORY TO AQUIFER
Sławomir Falkowicz, Renata Cicha-Szot – Instytut Nafty i Gazu Kraków – Państwowy Instytut Badawczy
W artykule omówiono wyniki prac laboratoryjnych, których celem było określenie wpływu wybranych parametrów procesu tłoczenia ditlenku węgla do modelu porowatej warstwy wodonośnej na skalę i dynamikę jego wypływu z tejże warstwy. Określono objętość warstwy, przez którą wypływał ditlenek węgla oraz stopień nasycenia (saturacji) warstwy wodonośnej gazem. Punktowe zatłaczanie ditlenku węgla do warstwy wodonośnej jest jednym z pierwszych etapów wykonywania poziomych barier izolacyjnych, zgodnie z założeniami Technologii Horyzontalnych Barier Krzemianowych (THBK). Celem technologii THBK jest likwidacja pionowego przepływu płynów w ośrodku geologicznym, co daje szerokie pole zastosowań w ochronie wód podziemnych i górnictwie. W pracy wykonano symulację procesu oraz zoptymalizowano parametry zatłaczania cieczy zabiegowej. Podjęto także próbę przeniesienia uzyskanych w laboratorium wyników do warunków płytkich warstw wodonośnych.
The article discusses the results of laboratory work, the objective of which was to determine the relevant parameters of technological process of aquifer saturation by carbon dioxide during forming horizontal insulating barriers, in accordance with the Technology of forming Horizontal Silicate Barriers (THBK). The main objective of the THBK technology is vertical control of fluid flow in porous media, what gives a wide field of applications in groundwater protection and mining. In this work simulation of saturation process and optimization of injection parameters were performed. Moreover, an attempt to transfer obtained laboratory results to shallow aquifers conditions was conducted.
LIKWIDACJA ZAGROŻENIA WODNEGO I OGRANICZENIA DOPŁYWU WÓD DO SZYBU „CZUŁÓW” ZE STRONY ZAWODNIONYCH WARSTW NADKŁADU W SRK S.A. ODDZIAŁ KWK „BOŻE DARY”
LIQUIDATION OF A WATER THREAT AND LIMITATIONS OF WATER SUPPLY TO THE SHAFT „CZUŁÓW” FROM THE SIDE OF THE WATERLOGGED LAYERS OF THE EXPOSURE IN THE COMPANY OF RESTRUCTURIZATION OF THE MINES, COAL MINE „BOŻE DARY”
Roman Kuś, Mateusz Kuś, Jerzy Jędrzejewski – PRGW Sp. z o.o., Sosnowiec
Marcin Węglarz – SRK S.A. Oddział KWK „Boże Dary”
W artykule przedstawiono sposób likwidacji zagrożenia wodnego i ograniczenia dopływu wód do szybu „Czułów” SRK S.A. Oddział KWK „Boże Dary” ze strony zawodnionych warstw nadkładu i utworów karbońskich. Realizacja prac polegała na wykonaniu przesłony hydroizolacyjnej oraz likwidacji otworów drenażowych zlokalizowanych wokół szybu „Czułów”. Uszczelnienie i stabilizacja górotworu obejmowała czwartorzędowy nadkład i strop słabo zwięzłego piaskowca karbońskiego do głębokości 65 m. W tym interwale głębokościowym zaprojektowano wykonanie przesłony hydroizolacyjnej w technologii iniekcyjnej, przy wykorzystaniu pionowych otworów wierconych z powierzchni w strefie zrębu szybu. Do osiągnięcia zamierzonego celu wykorzystano mieszaninę charakteryzującą się niskim współczynnikiem filtracji (k<1·10-8 m/s) nierozmywalnością i brakiem odstoju dobowego gwarantującego optymalne wypełnienie i zabezpieczenie górotworu w celu długotrwałej likwidacji zagrożenia wodnego w warunkach wzmożonej filtracji wód podziemnych. Otwory drenażowe zlikwidowano przez cementację do powierzchni terenu. W jednym z otworów pozostawiono niezlikwidowany odcinek 90 m, który posłuży jako piezometr do obserwacji odbudowywania ciśnienia piezometrycznego w górotworze. Przed rozpoczęciem robót sumaryczny dopływ wody do poziomu 282 m i do rury szybowej szybu „Czułów” od powierzchni do poziomu 282 m wynosił 2,25 m3/min. Po zakończeniu robót sumaryczny dopływ wody do poziomu 282 m i do rury szybowej szybu „Czułów” od powierzchni do poziomu 282 m wyniósł 0,30 m3/min, tzn. dopływ wody zmniejszył się o 86,7 %.
In the paper there is presented a way of liquidation of water hazard and limitation of inflow of water to the shaft Czułów”, Company of Restructurization of the Mines, Coal Mine „Boże Dary” from waterlogged layers of overburden and Carboniferous strata. Realization of works was based on making of hydroisolation screen and liquidation of drainage holes situated around the shaft „Czułów”. Sealing and stabilization of rock mass comprised Quaternary overburden and roof of low compact Carboniferous sandstone up to the depth of 65 meters. In this depth interval there was done a project of hydroisolation screen in injection technology using vertical drill-holes, drilled from the surface in the zone of framework of the shaft. For intended purpose there was used a mixture characterised by low filtration coefficient (k<1·10-8 m/s), non-washability and lack of 24 hours water separation, what guarantees optimal filling and protection of rock mass for the purpose of sustained liquidation of water hazard in the conditions of intensified filtration of groundwater. Drainage holes have been liquidated by cementation to the ground surface. In one hole there was left not liquidated 90 meters long sector, which will be used as piezometer for observation of reconstruction of piezometric pressure in rock mass. Before starting works the total inflow of water to the level 282 m and to the shaft pipe of „Czułów” shaft from the surface to the level 282 m counted 2,25 m 2,25 m3/min. After fifinishing works the total inflflow of water to the level 282 m and to the shaft pipe of „Czułów” shaft from the surface to the level 282 m counted 0,30 m3/min, that is the inflflow was reduced of 86,7 %.
KONCEPCJA BUDOWY ZBIORNIKA RETENCYJNO-DOZUJĄCEGO W ZROBACH GÓRNICZYCH CZYNNEGO ZAKŁADU GÓRNICZEGO
JANINA W ASPEKCIE OCHRONY JEDNOLITYCH CZĘŚCI WÓD POWIERZCHNIOWYCH
THE CONCEPT OF CONSTRUCTION OF THE RETENTION AND DOSING SYSTEM IN MINE VOIDS OF THE JANINA COAL MINE IN THE ASPECT OF SURFACE WATER BODIES PROTECTION
Aleksander Waligóra, Michał Świstak, Robert Frączek – TAURON Wydobycie S.A., Jaworzno
Działalność górnicza i związane z nią odwadnianie wyrobisk górniczych wymusza wypompowywanie na powierzchnię i odprowadzanie do cieków powierzchniowych zasolonych wód dołowych. Zrzuty wód pochodzących z drenażu górniczego, zawierające wysokie stężenia jonów chlorkowych i siarczanowych, stanowią istotne źródło zanieczyszczeń jednolitych części wód powierzchniowych (JCWP). W sytuacji kiedy kilka kopalń odprowadza wody dołowe do tej samej jednolitej części wód powierzchniowych dochodzi do oddziaływania skumulowanego. Wzrost zasolenia wód powierzchniowych powyżej dopuszczalnych wartości powoduje konieczność przesunięcia w czasie osiągnięcia celów środowiskowych dla poszczególnych JCWP poprzez zastosowanie odstępstw od Ramowej Dyrektywy Wodnej. Jednym ze sposobów ochrony jakości wód powierzchniowych jest stosowanie zbiorników retencyjno-dozujących. Metoda ta polega na czasowym gromadzeniu słonych wód kopalnianych w zbiornikach retencyjnych i kontrolowanym ich odprowadzaniu w okresach wysokich przepływów w rzekach. W publikacji przedstawiono koncepcję budowy zbiornika retencyjno-dozującego, wraz z towarzyszącą infrastrukturą, w zrobach czynnego Zakładu Górniczego Janina, należącego do TAURON Wydobycie S.A., biorąc pod uwagę zarówno uwarunkowania geologiczno-górnicze, jak również aspekty środowiskowe w świetle obowiązujących przepisów prawnych.
Mining activity and associated drainage of mining excavations forces pumping and discharge saline underground waters to rivers. Discharges of water coming from mining drainage, containing high concentrations of chloride and sulphate ions, are an important source of contamination of surface water bodies. When several mines discharge underground water into the same surface water body, cumulative impact occurs. The increase of salinity in surface water above the permissible values makes it necessary to postpone the achievement of environmental objectives for individual surface water body by applying derogations from the Water Framework Directive. One of the ways to protect the quality of surface water is the use of retention and dosing systems. This method is based on the temporary collection of salt mine water in retention systems and controlled discharge of water during periods of high flows in rivers. The publication presents the concept of construction of a such system, along with accompanying infrastructure, in the mine voids of the active Janina coal mine belonging to TAURON Wydobycie S.A., taking into account both geological and mining conditions as well as environmental aspects.