Zagrożenia jakości wód w zbiornikach poeksploatacyjnych kopalń węgla brunatnego

Jednym z podstawowych problemów środowiskowych w działalności kopalni jest zagospodarowanie wód kopalnianych. W krajach, w których bilans wodny jest dodatni, a zbiorniki wód podziemnych mają znaczne rozmiary w stosunku do objętości zdejmowanego nadkładu, do kopalń dopływają znaczne ilości wód podziemnych. W typowych warunkach, na każdą tonę wydobytego węgla przypada, co najmniej, kilka metrów sześciennych wypompowanej wody. W zależności od wielkości zasilania przywrócenie wywołanego deficytu wód podziemnych w górotworze może potrwać nawet kilkadziesiąt lat. W przypadku, kiedy istnieje możliwość wykorzystania wód powierzchniowych do napełniania wyrobisk poeksploatacyjnych, okres ten może ulec skróceniu do kilku lat. Zmiany warunków wodnych na ogromną skalę i długi czas wietrzenia skał w leju depresji uruchamiają, kolejno następujące po sobie reakcje, skutkujące rozpadem pirytów – zakwaszeniem środowiska wodnego, wzbogaceniem wód w żelazo, siarczany, metale ciężkie i pierwiastki śladowe powyżej niepożądanego poziomu stężeń. W zależności od własności geochemicznych nadkładu i stopnia utlenienia minerałów, rozpuszczalne, zarówno kwaśne jak i neutralne sole zmagazynowane są w strefie aeracji w nadkładzie. Podczas gdy zwierciadło wody podnosi się, następuje rozpuszczanie produktów wietrzenia skał, a zmineralizowane wody dopływają do wyrobisk poeksploatacyjnych. W zależności od stopnia zanieczyszczenia wód podziemnych, dopływających do wyrobisk końcowych, może zachodzić konieczność ich zasilania świeżymi wodami z wydajnością, zapewniającą utrzymanie jakości wody na oczekiwanym poziomie. W artykule przedstawiono stan wiedzy w zakresie wpływu wietrzenia skał na kształtowanie się jakości wody w zbiornikach poeksploatacyjnych. Przedstawiono także doświadczenia światowe, w szczególności niemieckie, w tym zakresie. Omówiono także wyniki badań dotyczących zmian jakości wód w napełnianym wyrobniku poeksploatacyjnym Pątnów w rejonie konińskim.

---

Water management is usually one of the main problems to be solved when developing and operating a mine. In countries where the water balance is positive and where porous aquifers form a large proportion comparing to overburden volume, large volumes of groundwater are involved. A typical example of single open-pit mine requires more then a few cubic meter of water for every metric tone of excavated lignite. Depending on the rates of groundwater recharge, it may take several decades to refill the deficit in static resources of groundwater. If only surface water is available to be used for flooding the residual holes and cone of depression refill period may be cut to a few years. Large scale of water abstraction and long term oxidation of substrates in cone of depression is followed by well know chemical reactions makes iron, sulphate, heavy metals and trace elements free. It results in increase of water contamination up to undesirable concentration. Depending on geochemical characteristics of the overburden and degree of oxidation during exposition time, soluble, acidic and neutral salts are mostly stored in the unsaturated overburden. Only when the water table rises oxidation products are dissolved. Contaminated water is stored in post mining lakes. Depending on charge of contamination in groundwater inflowing to the open pit various volume of fresh water are required to keep quality of water in lakes on expected level. An article presents some theoretical aspects connected with impact of pyrite oxidation on water quality in post mining lakes. Moreover case studies based on flooding experiences in chosen countries, especially Germany was presented. Flooding process and chemical changes in the Pątnów post mining lakes (Konin Mining District) are particularly analyzed.