Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie Number 05/2003

Górnictwo i hutnictwo metali kolorowych obejmuje procesy, które mogą znacząco wpływać na środowisko naturalne. W wielu krajach świata przemysł wydobywczy metali kolorowych znajduje się na terenach niezamieszkałych., bądź o niskim zaludnieniu. Polska Miedź powstała ponad czterdzieści lat temu w rejonie rolniczym, w sąsiedztwie miast i osiedli miejskich. Przez kilka dziesięcioleci przedsiębiorstwo będąc motorem rozwoju i cywilizacyjnego postępu regionu, wpływało równocześnie negatywnie na jego otoczenie i warunki życia. Rosnąca świadomość ekologiczna oraz coraz ostrzejsze prawo ekologiczne były siłą napędową wieloletniej polityki ekologicznej firmy. Uciążliwość KHGM została ograniczona do granic aktualnych możliwości techniczno - ekonomicznych, zaś stosowane technologie służące ochronie środowiska odpowiadają międzynarodowym standardom. Potwierdzają to wysokie oceny w kraju i zagranicą.

W referacie omówiono zagadnienia dotyczące wpływu górnictwa rud metali nieżelaznych na poszczególne elementy środowiska. Szczególnie przedstawiono aktualny wpływ tego górnictwa w aspekcie ochrony powierzchni ziemi oraz gospodarki wodno ściekowej w nawiązaniu do pozostałych gałęzi górnictwa w kraju. Opisano również podstawowe formy finansowania działań proekologicznych w górnictwie z zaznaczeniem roli narodowego Funduszu Ochrony środowiska i Gospodarki Wodnej.

Od wielu lat istnieje problem z wiarygodną oceną skutków drgań wywołanych wstrząsami górniczymi na zabudowę powierzchniową, infrastrukturę techniczną oraz budowle geotechniczne. Obecnie stosowana w LGOM i na Górnym Śląsku do tego celu skala MSK, opiera się na przypisaniu poszczególnym stopniom intensywności drgań, odpowiednich wartości amplitud przyspieszenia i prędkości w określonym przedziale częstotliwości. Badania przeprowadzone przez autorów artykułu dowodzą, że stopnie intensywności drgań przypisane na podstawie danych pomiarowych nie korelują się ze stopniami intensywności drgań określonymi na podstawie skutków zaobserwowanych w budynkach. Intensywność drgań określana dla wstrząsów górniczych z danych pomiarowych jest wyższa od intensywności faktycznie obserwowanej. Korelację obserwowanych stopni intensywności z rejestrowanymi przyspieszeniami drgań badano dla wstrząsów z lat 2000-2002, a wyniki obserwacji naniesiono skalibrowaną mapę topograficzną w programie MapInfo.

Rozwój elektroniki, technik komputerowych i informatycznych umożliwił powstanie wielu nowych przyrządów i technologii pozyskiwania informacji w terenie. W publikacji zaprezentowano możliwości ich wykorzystania w monitoringu zmian powodowanych działalnością górnicza ze szczególnym uwzględnieniem Legnicko - Głogowskiego Okręgu Miedziowego.

Przedstawiono zastosowanie metod geoelektrycznych do badania i monitorowania stanu środowiska geologicznego w otoczeniu składowisk odpadów przemysłowych. Metodyka badań dostosowywana jest do warunków geologicznych oraz do rozmiarów i charakterystyki składowiska. Opisano wyniki badań przeprowadzonych w rejonie zbiornika osadowego "Żelazny Most" (KGHM) w celu wykrycia i skartowania stref filtracji skażonych wód podziemnych na przedpolu składowiska.

Na całym świecie przemysł górniczy doświadcza rosnącego nacisku na minimalizację oddziaływania działalności wydobywczej na środowisko naturalne. W efekcie wiele firm przeprowadziło lub wprowadza inwestycje proekologiczne mające na celu nie tylko minimalizację ilości wytwarzanych odpadów, ale i redukcję kosztów gospodarowania odpadami (w artykule przedstawiono koszty gospodarki odpadami w kopalniach rud w Europie i ich udział w kosztach wytworzenia metalu). Dodatkowo, firmy wydobywcze starają się wzmocnić swój wizerunek w zakresie ekologii poprzez zdobywanie certyfikatów ISO z grupy 14000. Ma to szczególne znaczenie również dla odbiorców metali zważywszy na coraz powszechniejsze stosowanie w wielu krajach UE Ekologicznej Oceny Cyklu Życia (LCA). LCA to nowa technika zarządzania środowiskowego, analizująca wpływ na środowisko od "kołyski do grobu", co obejmuje nie tylko sposób wydobycia rudy metalu i jej przeróbki, ale również kwestie gospodarki odpadami.

Górnictwo, podobnie jak większość branż w Unii Europejskiej, nie posiada własnych, środowiskowych aktów prawnych. Jednakże w wielu rozporządzeniach, dyrektywach i orzeczeniach wydawanych przez Europejski Trybunał Sprawiedliwości znajdziemy liczne odniesienia do tej ważnej dziedziny gospodarki. Górnictwo ze względu na swoją specyfikę i różnorodność działań wymaga szczególnego traktowania. I tak też ostatnio się dzieje. W poszczególnych aktach prawnych tej branży poświęca się wiele miejsca. Artykuł analizuje wybrane środowiskowe normy prawne i ukazuje ich związki z górnictwem.

Zarządzanie środowiskiem stanowi część ogólnego systemu zarządzania przedsiębiorstwem wydobywczym. W kontekście wstąpienia Polski do Unii Europejskiej przedsiębiorstwa powinny respektować przepisy i normy stosowane w zakresie ochrony środowiska, a zwłaszcza normy z serii ISO 14000. jedną z potencjalnych korzyści dla przedsiębiorców wynikającą ze stosowania tych norm jest eliminacja lub ograniczenie kosztów poprzez efektywne zarządzanie środowiskiem z wykorzystaniem analizy ryzyka.

Zwiększające się w aglomeracjach miejskich zagęszczenie mieszkańców/km2 powoduje, że deponowanie odpadów zawierających szkodliwe substancje na składowiskach powierzchniowych staje się coraz bardziej problematyczne. Lokalne społeczności coraz więcej uwagi poświęcają ochronie krajobrazu, ochronie resztki terenów z zabytkami kultury nieożywionej. Politycy szczebla lokalnego i krajowego napotykają na coraz większe trudności przy rozwiązywaniu problemów związanych z utylizacją odpadów. Znaczące osiągnięcia w tej dziedzinie można zaobserwować w kopalni soli "Heilbronn". Od momentu rozpoczęcia składowania odpadów (1987 r.) do chwili obecnej zdeponowano tam ok. 0,8 mil. Mg odpadów specjalnych. Obecnie na liście znajduje się 245 rodzajów dopadów dopuszczonych do składowania w Multideponie "Heilbronn".

Przedstawiono pogląd o ograniczeniach, które uniemożliwiają przeprowadzenie prognozy wystąpienia wstrząsów górniczych. Zaproponowano sposób oceny zagrożenia sejsmicznego metodą ekspercką.

Przedstawiono nową wersję relacji tłumienia wartości szczytowej składowej poziomej przyspieszenia punktu w paśmie częstotliwości do 10 Hz dla rejonu miasta Polkowice. Analiza reszt wykazała, że część zmienności danych niewyjaśniona przez tę relację jest głównie związana ze zróżnicowaniem warunków odbioru dla stanowisk pomiarowych. Oszacowany wpływ wzmacniający warstwy przypowierzchniowej w miejscach położenia stanowisk metodą widzenia widm, HVSR. Gdy obserwowane amplitudy drgań zostają podzielone przez wyznaczone wartości amplifikacji, tak zredukowane wielkości są znacznie bardziej zgodne z zasadą zmniejszania się drgań z rosnącą odległością od źródła.

Jednym z rejonów o wysokiej aktywności sejsmicznej GZW jest strefa tektoniczna uskoku kłodnickiego. Wysoka aktywność sejsmiczna stanowi zagrożenie dla podziemnych wyrobisk jak również jest przyczyną dyskomfortu i uciążliwości dla mieszkańców a nawet uszkodzeń w infrastrukturze powierzchniowej. W celu poznania charakteru tej sejsmiczności przeprowadzono badania mechanizmu ognisk wstrząsów i fizycznych parametrów źródła a następnie podjęto próbę określania związków tych parametrów z charakterem drgań na powierzchni. Badania wykazały, że mechanizm wstrząsów górotworu odzwierciedla lokalne pole tektoniczne. Mianowicie dla większości badanych ognisk dominowały w nich procesu ścinania (udział składowej ścinającej 60% do 70%) zachodzące w uskoku normalnym płaszczyzny prawdopodobnego pękania w ognisku można było skorelować z przebiegiem uskoków kłodnickiego oraz Vla. Wstrząsy te charakteryzowały się bardzo wysokimi amplitudami przyspieszeń drgań na stanowisku sejsmometrycznym zainstalowanym w Katowicach - Panewnikach.

Praca ta przedstawia wyniki zastosowania tak zwanej teorii pola emisji (Kornowski 2003) - do estymacji emisji zdarzeń sejsmoakustycznych - celem prognozy całkowitej energii (sejsmoakustycznej + wstrząsów) emitowanej w kolejnych przedziałach czasu z obserwowanego rejonu. Na przykładzie obserwacji ze ścian 37/501 i 44/510 w kopalni Wesoła - gdzie metoda ta stosowana jest eksperymentalnie lecz w sposób ciągły od pół roku - pokazano, że estymacja energii wykorzystująca model pola emisji umożliwia uzyskanie wyników prognozy lepszych - od tych które uzyskuje się stosując mniej rozwinięte (lub bardzie uproszczone) metody. Oznacza to, że teoria pola emisji może być użyteczna do estymacji i prognozy energii sejsmicznej, emitowanej w godzinowych odcinkach czasu z rejonu obserwowanej ściany.

Proces przemieszczeń punktów powierzchni w obszarze oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej był obserwowany w małej skali czasowej. Proces ten wykazuje wysoce nieregularne zachowanie (na przykład, obserwowane punkty oscylowały w sposób losowy w czasie ich obniżania się). Charakter zaobserwowanych nieregularności został w pracy zilustrowany na przykładzie jednego punktu. Zaobserwowane zjawisko odsłania losowy mechanizm rządzący procesem formowania się niecki pogórniczej. Jako matematyczny opis tego procesu zaproponowano równanie stochastyczne Itô oraz, wyprowadzalne z niego, równanie retrospektywne Kołmogorowa. To pierwsze równanie opisuje powyższy proces z indywidualnego punktu widzenia (mikro opis), zaś to drugie równanie opisuje omawiany proces ze statycznego punktu widzenia (makro opis).

W pracy przedstawiono wyniki badań geofizycznych w wersji mirkograwimetrycznej i georadarowej, stanowiących próbę oceny deformacji powierzchni terenu w wyniku podziemnej eksploatacji górniczej. Weryfikację skuteczności obydwu metod przeprowadzono na przykładzie analizy katastrofy budowlanej w Tarnowskich Górach na tle udokumentowanej sytuacji geologiczno-górniczej.

Eksploatacja surowców skalnych wywołuje przekształcenie środowiska przyrodniczego wokół złóż, zaznaczając się najwyraźniej w krajobrazie. Wywołuje to początkowo negatywne wrażenie, gdyż powstaje element obcy w danym krajobrazie. Jest nim wyrobisko wraz z otaczającym go zapleczem techniczno-administracyjnym. Wyrobisko może być stokowe, stokowo-wgłębne lub wgłębne, jedno- lub wielopoziomowe i zajmować niewielką powierzchnię lub znaczny obszar. Wszystko zależne jest od udokumentowanych zasobów geologicznych bilansowych, warunków geologiczno-górniczych, a także właściwości technicznych danej kopaliny, z czym wiąże się zainteresowanie nią jako surowcem do dalszego gospodarczego wykorzystania. Wraz z bezpowrotnym przekształceniem krajobrazu dewastacji ulega także szata roślinna, a w znacznie mniejszym stopniu i na czas trwania eksploatacji - powietrze atmosferyczne oraz hydrosfera. W latach prosperity polskiego górnictwa skalnego znaczne obszary, zwłaszcza w Polsce południowej zajęte zostały pod okręgi eksploatacji odkrywkowej i poprzez duże nagromadzenie różnej wielkości i typów wyrobisk obok siebie ulegały znacznej dewastacji, zwłaszcza krajobrazu i szaty roślinnej. Po zakończeniu eksploatacji pozostawał krajobraz, często przypominający księżycowy. Niewiele wyrobisk wraz z otaczającymi je zwałowiskami było rekultywowane, a jeszcze mniej zagospodarowywane. Rekultywacja miała charakter zalesień i ewentualnej niwelacji obszarów eksploatowanych. Było to zjawisko powodujące negatywne postrzeganie górnictwa odkrywkowego surowców skalnych, co nie zawsze było zgodne z prawdą. Już wtedy, w obszarach przyrodniczo cennych np. G. Świętokrzyskich, Sudetach itp. zaczęto zwracać uwagę na możliwość wykorzystania terenów pogórniczych na inne cele np. rekreacyjne, naukowo-badawcze czy gospodarcze. W ostatnich latach, w wyniku przemian gospodarczych i wzroście świadomości ekologicznej społeczeństwa, a także braku wolnych pod zabudowę terenów zaczęto inaczej patrzeć na potencjał drzemiący w terenach pogórniczych. Stają się one ważnym elementem w kształtowaniu lokalnego krajobrazu, a nawet w podnoszeniu walorów krajobrazowych danych regionów, w których prowadzona jest eksploatacja.

Na skutek eksploatacji surowców mineralnych na Krzemionkach Podgórskich zostały odsłonięte profile geologiczne o ważnym znaczeniu naukowym i dydaktycznym. Na przykładzie występujących na Krzemionkach skał i rezultatów procesów i zjawisk geologicznych można tutaj, w centrum miasta zapoznać się z budową geologiczną sporej części okolic Krakowa. Krzemionki są także cenne pod względem przyrodniczym, gdyż są płatem zieleni z resztkami roślinności naturalnej i fragmentem otwartego krajobrazu w otoczeniu terenów zabudowanych.

Zagospodarowanie surowców wtórnych wywołuje tendencje do wykorzystania również żużli z hut i stalowni. Miliony ton odpadów, stają się obecnie cennymi surowcami w różnych działach gospodarki. Eksploatacja wysokich hałd żużlowych wymaga skupienia uwagi na górniczo-geotechnicznych uwarunkowaniach bezpiecznego prowadzenia wyrobisk eksploatacyjnych.

Powierzchniowe, szczegółowe badania grawimetryczne wraz z badaniami metodą pionowych profilowań grawimetrycznych PPGR w szybach górniczych mogą być zastosowane do wykrywania stref rozluźnień i pustek w podłożu budowlanym. Na przykładzie przeprowadzonych badań, w rejonie dwóch szybów głównych KWK "Nowy Wirek", rozpoznano rozkład gęstości objętościowej ośrodka skalnego wokół szybów oraz strefy rozluźnień w nasypach współczesnych i leżących poniżej utworach karbońskich.

Przedstawiono znane w literaturze przykłady zastosowania promieniowania elektromagnetycznego do prognozy zagrożeń w podziemnych wyrobiskach kopalń. Podano opis wykonanych pomiarów laboratoryjnych oraz zaprezentowano wyniki pomiaru promieniowania elektromagnetycznego (pola elektrycznego i pola magnetycznego) oraz emisji akustycznej. Porównano uzyskane wyniki dla próbek węgla, dolomitu i piaskowca.

Celem pracy jest sformułowanie użytecznych, ilościowych definicji oraz elementarnych algorytmów umożliwiających bieżącą ocenę ryzyka (wyrażonego w jednostkach pieniężnych) wynikającego z realizacji potencjalnego zagrożenia sejsmicznego w czasie akcji ratowniczej. Stwierdzając, że potrzebne są informacje statystyczne (z przeszłości) o jednostkowych kosztach wypadków, i potrzebne są prognozy najbardziej prawdopodobnej energii zdarzeń i związanego z nią prawdopodobieństwa, autor konkluduje, że szacunkowe informacje i bieżące - z godziny na godzinę - prognozy są dziś dostępne zatem ilościowa, bieżąca ocena ryzyka w warunkach akcji ratowniczej jest możliwa. Praca ta stanowi skrót obszerniejszego artykułu (Kornowski 2003).

Opór akustyczny jest jedną z podstawowych cech charakteryzujących własności fizycznych skał. Wszelkie zmiany typu litologiczno-facjalnego wpływają na zmiany jego wartości. Wykonano modelowania syntetycznych sekcji pseudooporu akustycznego, wzorowanych na złożach soli kamiennej z rejonu Monokliny Przedsudeckiej. Są one traktowane jako perspektywiczne dla lokalizacji podziemnych zbiorników. Załączone sekcje ilustrują jak cechy ważne dla lokalizacji podziemnego zbiornika, takie jak niejednorodności w wykształceniu złoża i jego przestrzennym ułożeniu odzwierciedlają się sekcjach pseudooporu akustycznego. Prace te, dostarczają pozytywnej odpowiedzi o możliwościach uzyskiwania informacji o niejednorodnościach .

Praca zawiera opis i analizę wyników badań poligonowych wielkości oraz charakteru obciążeń dynamicznych podłoża w miejscach w których w ostatnich latach odnotowano zjawiska powstania zapadliskowych deformacji powierzchni. Na podstawie analizy danych charakteryzujących klimat wibroakustyczny w obrębie poligonów, warunków geologiczno-górnicznych w ich podłożu, zjawisk zachodzących w gruntach i skałach pod wpływem drgań określono wstępne zasady uwzględniania obciążeń sejsmicznych i parasejsmicxznych w prognozowaniu zagrożenia zapadliskowego na terenach dawnej płytkiej eksploatacji podziemnej. W szczególności dotyczą one wpływu ruchu komunikacyjnego (szynowego i samochodowego) na ryzyko wystąpienia zjawisk deformacji powierzchni.

W pracy omówiono wyniki badań sejsmicznych wykonanych w celu oceny stanu górotworu na terenie zapadliskowym w bezpośrednim sąsiedztwie budynku kościoła w Inowrocławiu. Na podstawie wykonanych profilowań refrakcyjnych i refleksyjnych, w specjalnie zaprojektowanym schemacie, uzyskano informacje o położeniu stref osłabienia i przypowierzchniowej budowie ośrodka. Na podstawie wyników badań sformułowano spostrzeżenia dotyczące przyczyn występujących spękań w budynku kościoła.

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań właściwości tłumiących utworów fliszu karpackiego za pomocą pomiarów techniką refrakcji sejsmicznej. Analizowano tłumienia energii fali S. Wyniki przedstawiono w postaci zmian funkcji tłumienia oraz powierzchni współczynnika anizotropii KS. Wskazano na przydatność współczynnika tłumienia w określaniu warunków propagacji fali i jakości górotworu.