Paweł STEFANEK, Andrzej SERWICKI Ograniczenie oddziaływania

Paweł STEFANEK, Andrzej SERWICKI Ograniczenie oddziaływania

WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
Mat. Symp. str. 394–406
Paweł STEFANEK, Andrzej SERWICKI
KGHM Polska Miedź S.A. Oddział Zakład Hydrotechniczny, Rudna
Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most na środowisko
poprzez zmianę technologii składowania odpadów
Słowa kluczowe
unieszkodliwianie odpadów, odpady zagęszczone, pasta, oddziaływanie na środowisko
Streszczenie
W artykule przedstawiono wybrane problemy związane ze zmianą technologii składowania
odpadów powstających w takcie procesu produkcji miedzi na Obiekcie Unieszkodliwiania
Odpadów Wydobywczych „Żelazny Most” (OUOW ŻM). Początkowo nowa technologia
będzie stosowana na dobudowywanym obiekcie – Kwatera Południowa, a następnie zostanie
wprowadzona na Obiekt Główny. Zmiana dotyczyć ma przejścia z obecnej technologii
składowania odpadów „na mokro” na technologię składowania w postaci odpadów
zagęszczonych w tym do konsystencji pasty. Zmiana technologii będzie skutkować znaczącym
ograniczeniem oddziaływania obiektu na otoczenie, a także wpłynie na zwiększenie
bezpieczeństwa obszarów sąsiednich. Zapory utrzymujące odpady to jedne z największych
obiektów inżynierii geotechnicznej na świecie. Przy deponowaniu odpadów w postaci
zagęszczonej, a zwłaszcza pasty, transport i układanie odpadów powoduje wykształcanie się
stabilnych „plaż” co zwiększa bezpieczeństwo obiektu. Dodatkowo zostanie
w znacznym stopniu zmniejszona ilość wody gromadzonej na obiekcie głównym, co będzie
skutkowało ograniczeniem, a w konsekwencji brakiem możliwości przedostawania się wód
zasolonych poza jego granice. Likwiduje to możliwość zanieczyszczenia okolicznych wód
powierzchniowych, jak i gruntowych. Dodatkowo odpad zagęszczony po stosunkowo krótkim
czasie, uzyskuje wytrzymałość pozwalającą na prowadzenie na nim robót ziemnych.
Zwiększona stabilność odpadu umożliwi szybką rekultywację obszaru oraz brak konieczności
stosowania dodatkowych zabiegów w celu zapewnienia jego stateczności. Zamknięty obiekt po
przeprowadzeniu rekultywacji daje możliwość bezpiecznego użytkowania, a także
zagospodarowania na inne cele. Dodatkowo obiekty, na których odpad składowany był w
postaci zagęszczonej wykazują znaczną odporność na erozję w porównaniu do obiektów, gdzie
odpad składowany był metodą tradycyjną.
394
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
1. Wstęp
KGHM Polska Miedź to globalna firma górnicza, której podstawowa działalność skupia się
na produkcji miedzi i srebra. Firma jest właścicielem jednych z największych na świecie złóż
metali, gwarantujących jej działanie przez kolejne dziesięciolecia. Działalność górnicza firmy
w Polsce koncentruje się w trzech zakładach górniczych: Lubin, Polkowice oraz Rudna.
Wydobyta ruda kierowana jest do Zakładów Wzbogacania Rudy (ZWR) znajdujących się przy
każdej z kopalń. Po przejściu przez proces flotacji w ZWR pozostają odpady, które są
transportowany rurociągami w postaci szlamu o zwartości objętościowej frakcji stałej na
poziomie 7–9%. Odpady składowane są w Obiekcie Unieszkodliwiania Odpadów
Wydobywczych Żelazny Most (Rys. 2.1.).
OUOW Żelazny Most jest jedynym miejscem deponowania odpadów z flotacji rud miedzi
na terenie Zagłębia Miedziowego, co sprawia, iż jest on kluczowym ogniwem
technologicznym warunkującym produkcję koncentratu miedziowego. Obiekt eksploatowany
jest w sposób ciągły od 1977 r. i rozbudowywany poprzez sukcesywne podnoszenie rzędnych
zapór. Rozbudowa odbywa się metodą do środka i ku górze – upstream. Na podstawie
obecnych pozwoleń wodno-prawnych obiekt może być eksploatowany do rzędnej korony
zapór 180 m n.p.m. Przewiduje się, że poziom ten zostanie osiągnięty w roku 2016, co będzie
odpowiadało maksymalnej objętości zgromadzonych w nim 620 mln m3 odpadów. Zgodnie
z prognozami produkcji do roku 2042 konieczne jest zapewnienie możliwości deponowania
dalszych 314 mln m3 odpadów. W związku z kończącą się pojemnością obiektu, od roku 2010
w KGHM Polska Miedź S.A. trwają prace mające na celu zapewnienie ciągłości produkcji.
2. Obecnie stosowana technologia
Obecnie odpady na OUOW Żelazny Most deponowane są w postaci niezagęszczonej.
Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001r. w sprawie
katalogu odpadów (Dz. U. nr 112 poz.1206) odpady składowane na OUOW Żelazny Most
posiadają kod 01 04 81– odpady z flotacyjnego wzbogacania węgla inne niż wymienione w 01
04 80. Odpady dostarczane są z Zakładów Wzbogacania Rudy za pomocą rurociągów
magistralnych do rurociągów namywających, usytuowanych na koronie obiektu. Odpady
o przeważającej zawartości frakcji piaskowej zrzucane są przy użyciu rur w 26 sekcjach
rozmieszczonych radialnie. W trakcie grawitacyjnego spływu frakcja najgrubsza sedymentuje
w okolicach korony zapory tworząc „plaże”, natomiast frakcja drobna wraz z wodą spływa do
akwenu zlokalizowanego w centralnej części obiektu. Okres prowadzenia namywu na jednej
sekcji nie przekracza zwykle 3 tygodni. W jego trakcie na „plaży” osadza się
kilkudziesięciocentymetrowa warstwa odpadów. Po namyciu sekcję wyłącza się z użytku na
okres 3–6 tygodni w celu umożliwienia odsączenia odpadów. Po tym okresie na sekcji znów
może być prowadzony namyw do czasu wypełnienia sekcji. Po wypełnieniu i osuszeniu korona
zapory jest nadbudowywana przy wykorzystaniu odpadów gruboziarnistych. Na nadbudowaną
część zapory przekładane są rurociągi, a cała operacja powtarza się. Odpady, w których
dominują łupki oraz skały węglanowe zrzucane są bezpośrednio do akwenu z rurociągów
umieszczonych na pirsach. Woda z akwenu znajdującego się w centrum obiektu ujmowana jest
za pomocą lewarów zlokalizowanych w wieżach ujęciowych oraz za pomocą ujęcia
pływającego. Przy wykorzystaniu instalacji zlokalizowanych w wieżach oraz na dnie obiektu
395
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
wodę odprowadza się do pompowni skąd tłoczona jest do Zakładów Wzbogacania Rud, gdzie
jest ponownie wykorzystywana w procesie flotacji.
Rys. 2.1. Widok "z lotu ptaka" na Obiekt Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych „Żelazny Most".
fot. archiwum KGHM O/ZH.
Fig. 2.1. General view of Tailings Storage Facilities “Zelazny Most”. Photo archive of KGHM O/ZH.
3. Deponowanie odpadów w postaci zagęszczonej
Ze względu na różnice w uziarnieniu, cechach mineralogicznych oraz reaktywności
chemicznej rozróżnienia pomiędzy szlamem a pastą dokonuje się w oparciu o wytrzymałość
odpadu na ścinanie. Literatura nie podaje jednoznacznych kryteriów. Przyjmuje się granicę, od
której mówi się o paście na poziomie 200 ± 25Pa w punkcie wypływu. Pierwsze badania nad
produkcją zagęszczonych odpadów prowadzone były przez dr E. Robinskyiego, a technologię
zastosowano w 1973 r. w kopalni Kidd Creek w Kanadzie. Przez kolejne lata technologia
uległa modyfikacji. Obecnie używany sprzęt umożliwia osiągnięcie bardzo dużego stopnia
zagęszczenia. Stosowanie odpadów zagęszczonych wiąże się z wykorzystaniem odpowiedniej
infrastruktury. Jej najważniejszym elementem jest zagęszczacz. Jego głównym zadaniem jest
doprowadzenie do uzyskania pożądanej zawartości cząstek stałych w odpadzie na dnie
zbiornika, przy utrzymaniu jak największej czystości wody ujmowanej górą. Główną częścią
zagęszczacza jest radialny zbiornik o średnicy od kilkunastu do kilkuset metrów, wewnątrz,
którego wokół osi porusza się kratownica mająca zazwyczaj oparcie na kolumnie
zlokalizowanej w środku obiektu, a z drugiej strony na ścianach. Jej zadaniem jest transport
zagęszczonego odpadu do punktu zbiorczego zlokalizowanego wewnątrz zbiornika
– (Rys. 3.1.). Zagęszczacze przez ostatnie lata przeszły znaczące zmiany głównie w związku
z rozwojem substancji chemicznych – flokulantów stosowanych do zagęszczania odpadów.
Rozwój w obszarze chemii do zagęszczania odpadów doprowadził do znaczącego zwiększenia
możliwości przerobowych przy minimalizowaniu rozmiarów instalacji. Technologia
deponowania odpadów poflotacyjnych w postaci pasty zakłada wstępną segregację na frakcje
grubo i drobnoziarniste, która zachodzi w hydrocyklonach. Segregacja odbywa się za pomocą
396
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
hydrocyklonów. Zagęszczenie pozostałej frakcji drobnoziarnistej odbywa się poprzez jej
odwodnienie. Zakłada się, iż frakcja gruboziarnista posłuży do budowy zapór ograniczających
oraz „plaż” nowego obiektu. Jako instalacje do zagęszczania odpadów stosuje się także filtry,
które umożliwiają osiągnięcie przez odpady konsystencji możliwej do transportowania na
taśmie.
Rys. 3.1. Zagęszczacz służący do zagęszczania odpadów (fot. Outotec).
Fig. 3.1. The thickener used for thickening of waste (phot. Outotec).
Ze względu na bardzo duży wpływ czynników zewnętrznych na efekt końcowy procesu
zagęszczania wymagane jest wykonanie specjalistycznych badań laboratoryjnych oraz budowa
instalacji pilotażowej. Na proces zagęszczania odpadów szczególny wpływ mają (DHV
Hydroprojekt 2012):
 stosunek ilości wody do frakcji stałej,
 kształt i uziarnienie frakcji stałej,
 obecność flokulantu,
 lepkość cieczy,
 temperatura,
 metoda aplikacji flokulantów,
 rodzaj urabiania odpadu w zagęszczaczu.
4. Ograniczenie filtracji wód zasolonych do środowiska
W trakcie eksploatacji głębinowej miedzi dochodzi do intensywnego odwadniania
górotworu. Wody kopalniane charakteryzujące się znacznym zasoleniem wraz z odpadem po
procesie flotacji transportowane są w postaci szlamu na OUOW Żelazny Most. Na obiekcie
podejmowany jest szereg działań mających na celu zapobieganie ich przedostawaniu się poza
obręb składowiska. W celu przejmowania wód zasolonych na obiekcie funkcjonuje drenaż
pierścieniowy, drenaże poziome stopy zapory podstawowej, rowy opaskowe oraz bariera
studni drenażu pionowego. Celem stosowania drenaży na OUOW ŻM jest obniżenie krzywej
filtracji w miejscu posadowienia do rzędnej jego usytuowania wysokościowego. Drenaż
pierścieniowy składa się z czterech pięter, budowa kolejnego piętra jest każdorazowo
uzależniona od długości ściany filtracyjnej. Drenaż stopy zapory podstawowej to drenaż
funkcjonujący od początku istnienia Obiektu. Jego podstawowym zadaniem jest utrzymanie
397
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
krzywej filtracji w miejscu posadowienia obiektu na rzędnej zbliżonej do wysokościowej bazy
drenażu. Jednym z głównych elementów mających na celu ograniczenie filtracji
zanieczyszczonych wód jest system 58 studni drenażu pionowego, zainstalowanych wokół
obiektu. Bezpośredni kontakt zdeponowanych odpadów z podłożem rodzimym stwarza
możliwość migracji słonych wód w kierunku przedpola. Od początku funkcjonowania obiektu
obserwowane są zmiany pola hydrodynamicznego na przedpolu, a także w samej zaporze.
Równolegle prowadzone są działania zapobiegawcze celem przechwytywania części wód
przedostających się do cieków powierzchniowych.
W KGHM Polska Miedź S.A. w trakcie podejmowania decyzji o lokalizacji nowego
Obiektu przeprowadzano analizę możliwych miejsc i metod składowania odpadów. W celu
wyboru metody najmniej wpływającej na środowisko, a jednocześnie ekonomicznie
akceptowalnej KGHM Polska Miedź S.A. zleciło szereg badań i ekspertyz. Ostatecznie
zdecydowano się na rozbudowę obiektu od strony południowej – Kwatera Południowa. Na
Kwaterze Południowej odpady deponowane będą w postaci zagęszczonej. Przewiduje się także
stopniową zmianę technologii z tradycyjnej na zagęszczanie na obiekcie głównym (Rys. 4.1.).
Przewiduje się, że deponowanie odpadów w postaci zagęszczonej będzie skutkowało
znacznym zmniejszeniem wpływu obiektu na środowisko poprzez minimalizowanie ilości
zasolonych wód gromadzonych wraz z odpadami (DHV Hydroprojekt 2013). Z doświadczeń
na podobnych obiektach zlokalizowanych poza granicami Polski wynika, iż
prawdopodobieństwo powstania zanieczyszczeń wiąże się jedynie z możliwością ługowania
soli w masywie odpadów przez infiltrację wód opadowych (BHP Billiton 2009).
Rys. 4.1. Koncepcja rozbudowy OUOW Żelazny Most powyżej rzędnej 180 m n.p.m. Sposób
deponowania odpadów, za Australian Government Department of Resources Energy and Tourism (2007).
Fig. 4.1. The koncept of development of OUOW Zelazny Most above the 180 m above sea level.
The method of depositing waste, Australian Government Department of Resources Energy and Tourism
(2007).
398
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
Na potrzeby zlecenia realizowanego przez PAN „Analiza warunków filtracji w masywie
odpadów OUOW Żelazny Most lokowanych w postaci pasty i technologią namywu”
przeprowadzano symulacje numeryczne na specjalnie do tego stworzonym trójwymiarowym
modelu hydrogeologicznym (Rys. 4.2.). Model swoim zakresem obejmował obszar będący
w strefie oddziaływania OUOW Żelazny Most i miał pokazać wpływ stosowanej technologii
na wody podziemne i powierzchniowe. Wyniki wykazały, iż w przypadku dalszej eksploatacji
obiektu z zastosowaniem technologii namywów trzeba będzie się liczyć z wystąpieniem
znacznego zasolenia wód podziemnych. Mogłoby także dojść do zanieczyszczenia
źródliskowej części potoku Żdżerowitej oraz Lipówka. Dodatkowo w przypadku kontynuacji
działania przy braku zmian technologii możliwe byłoby występowanie lokalnych podtopień
terenu.
Rys. 2.2. Trójwymiarowy model hydrogeologiczny składowiska Żelazny Most - układ siatki i warstw
modelu w ujęciu aksonometrycznym wygenerowany w środowisku GMS, za Świdziński i in. (2013).
Fig. 4.2. Three dimensional, hydrological model Tailings Storage Facilities “Zelazny Most” – grid layout
and layers of the model on an axonometric generated in GMS, Świdziński et al. (2013).
Na dzień dzisiejszy ilość infiltrującej wody określa się na poziomie 32 tys. m3/d.
Z przeprowadzonych symulacji wynika, iż 99% całości wód infiltruje poprzez plaże natomiast
około 2 tys
wypływa na przedpole. Dla wariantu zakładającego wstrzymanie
deponowania odpadów na Obiekcie Głównym po uzyskaniu rzędnej180 m n.p.m oraz ich
deponowanie na terenie Kwatery Południowej w postaci zagęszczonej, w tym do konsystencji
pasty, uzyskano wyniki wskazujące na zatrzymanie wypływu wód słonych na przedpola, poza
system drenażu. Jak wskazują wyliczenia zmiana technologii składowania odpadów spowoduje
12 krotne zmniejszenie wielkości infiltracji wód przez „plaże” Obiektu Głównego. Dodatkowo
wykazano, iż w związku ze zmianą technologii nastąpi kilkukrotne zmniejszenie wydatków
drenaży i studni drenażowych. Po ponownym planowanym włączeniu obiektu głównego, około
roku 2020 odpady deponowane będą w sposób mieszany, szacuje się ilość wód słonych
przedostających się na przedpola na około 400 m3/d, co jest wartością kilkukrotnie mniejszą
399
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
ZAWARTOŚĆ WODY [m3]
niż obecnie. Wartość ta będzie systematycznie spadać wraz z upływem czasu. Dzieje się tak
w związku ze wstępnym wyeliminowaniem wody z odpadu przed jego zdeponowaniem.
Gęstość obecnie deponowanych odpadów metodą namywu wynosi 1,15
, a przewiduje
się, iż po zagęszczeniu będzie to wartość na poziomie 1,7
dla frakcji gruboziarnistej
oraz 1,6
dla frakcji drobnoziarnistych. Zmiana technologii ograniczy do minimum
rozpływ zasolonych wód na przedpola obiektu (Świdziński i in. 2013). Zależność ilości wody
zawartej w odpadzie od jego gęstości przedstawiono na Rys. 4.3.
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
1,2
1,3
1,4
1,5
GĘSTOŚĆ ODPADÓW
1,6
1,7
[t/m3]
Rys. 4.3. Zawartość wody w odpadzie w zależności od jego gęstości, za Jawell i Fourie (2002).
Fig. 4.3. The water kontent in the waste depending on density (Jawell, Fourie 2002).
5. Bezpieczeństwo Obiektu
OUOW Żelazny Most to jeden z najlepiej uzbrojonych pod względem aparatury
monitorującej obiekt na świecie. Rozbudowa OUOW Żelazny Most prowadzona jest
z wykorzystaniem „metody obserwacyjnej”, która zakłada równoczesne prowadzenie badań i
obserwacji przy użyciu rozbudowanego systemu monitoringu oraz projektowanie, budowę i
eksploatację obiektu (Stefanek i in. 2013). Uzyskiwane dane analizowane są przez KGHM
Polska Miedź S.A., a także przez inne instytucje, firmy oraz ośrodki badawcze, dla których
dane są podstawą do przygotowywania ekspertyz na potrzeby funkcjonowania obiektu, a także
opracowywania projektów wykonawczych. Metoda obserwacyjna pozwala na uwzględnienie
wyników monitoringu w procesie projektowania i sprawia, że budowa i eksploatacja Obiektu
prowadzona jest w sposób bezpieczny i zapobiegający negatywnemu oddziaływaniu na
środowisko. W obszarach związanych z dalszymi kierunkami rozwoju składowiska,
szczególnie ważna jest opinia Zespołu Ekspertów Międzynarodowych (ZEM) uczestniczących
w procesie rozbudowy OUOW od 1992r. W skład zespołu wchodzą: prof. Michele
Jamiołkowski, dr W. David Carier, prof. Richard J. Chandler oraz prof. Kaare Hoeg.
Naukowcy w trakcie cyklicznych spotkań opiniują oraz zatwierdzają plany związane ze stałą
rozbudową obiektu.
Monitoring stosowany na OUOW Żelazny Most spełnia dwie zasadnicze funkcje:
 monitoring badawczy traktowany jako narzędzie wspomagania metody obserwacyjnej,
 monitoring ostrzegawczy jego zadaniem jest wczesne wykrywanie zjawisk mogących
niekorzystnie wpłynąć na bezpieczeństwo otoczenia.
400
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
Na obiekcie zastosowano trzy rodzaje monitoringu: monitoring geodezyjny, geotechniczny
a także hydrotechniczny:
 monitoring geodezyjny obejmuje punkty kontrolne powierzchniowe, repery wgłębne
i wciskane, inklinometry, szczelinomierze,
 monitoring geotechniczny i hydrotechniczny obejmuje piezometry otwarte oraz strunowe
przetworniki ciśnienia,
 inne elementy systemu monitoringu- stacja meteorologiczna oraz stacje sejsmiczne.
W świetle prowadzonych badań oraz analiz wysunięto wnioski, iż dalsze podnoszenie
wysokości obiektu ponad 185 m n.p.m przy obecnie stosowanej technologii bez zapewnienia
kilkuletniej przerwy w użytkowaniu, może zagrażać jego bezpieczeństwu. Rysunek 5.1.
przedstawia poprzeczny przekrój zapory obiektu. Zgodnie z opiniami wyrażanymi przez ZEM,
w związku z pomiarami geodezyjnymi jak i głębokich inklinometrów, wskazano na możliwość
wstrzymania deponowania odpadów po osiągnięciu 185 m n.p.m. Taka opinia związana jest
z tym, iż zarówno pomiary głębokich inklinometrów jak i pomiary geodezyjne wskazują na
przemieszczenia poziome, które koncentrują się w głębokim podłożu zapory. Fakt ten
w połączeniu z występowaniem wysokich ciśnień wody w porach iłów plioceńskich
i soczewkach wywołanych narastającymi naprężeniami może w przyszłości spowodować
potencjalne zagrożenie dla stateczności zapory. W związku z koniecznością wstrzymania
deponowania odpadów na obecnym obiekcie, w trakcie poszukiwania nowej lokalizacji,
postanowiono, iż nowa technologia ma spełniać wyższe wymagania od dotychczas stosowanej
metody pod względem oddziaływania na środowisko (DHV Hydroprojekt 2013).
Rys. 5.1. Przekrój poprzeczny przez zaporę OUOW Żelazny Most (DHV Hydroprojekt 2013).
Fig. 5.1. Cross section through the Tailings Storage Facilities Zelazny Most (DHV Hydroprojekt 2013).
Dla technologii składowania odpadów w postaci zagęszczonej, niebezpieczeństwo jak
i skutki wystąpienia awarii są nieporównywalnie mniejsze niż w przypadku, gdy odpad
składowany jest na mokro. Jest to związane z lepszymi parametrami wytrzymałościowymi,
które cechują odpady zagęszczone (Rys. 5.2.).
401
WYTRZYMAŁOŚC ODPADÓW
NA ŚCINANIE [Pa]
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
200
150
100
50
0
20
25
30
35
40
45
50
55
60
ZAWARTOŚĆ FAZY SATAŁEJ [%]
Rys. 5.2. Zależność wytrzymałości odpadów na ścinanie od zawartości frakcji stałej w odpadach (Jawell,
Fourie 2002).
Fig. 5.2. Dependence of shear strenght of solids content in the waste (Jawell, Fourie 2002).
Dodatkowo brak występowania akwenu na środku zbiornika znacznie zmniejsza rozmiar
ewentualnych szkód powstałych w wyniku potencjalnego wystąpienia awarii.
Z dotychczasowej historii katastrof wynika, iż to właśnie akwen umieszczony ponad
poziomem terenu jest głównym czynnikiem powodującym zniszczenia w przypadku utraty
stateczności zapór (Jawell, Fourie 2002).
6. Pylenie
Ze względu na dużą przepuszczalność odpadów gromadzonych na składowisku dochodzi
do ich przesuszania, co sprzyja podatności na pylenie. W związku z bliską lokalizacją terenów
zamieszkałych przez ludzi, w celu ograniczenia pylenia podejmowanych jest szereg działań:
 deszczownie – eksploatowane w okresach o prognozowanych dużych prędkościach wiatru.
W okresach bezdeszczowych o dużym nasłonecznieniu włączana jest deszczownia, która
z jednego stanowiska może zraszać obszar plaż o szerokości ponad 100 m i długości 1 km.
 kurtyna wodna – instalacja ma zapobiegać emisji frakcji pylastych z powierzchni „plaż”
szczególnie w okresie formowania zapory, kiedy dochodzi do przemieszczania odpadów,
a jednocześnie brak jest możliwości stabilizacji „plaż” przy użyciu emulsji asfaltowej.
 stabilizacja plaż – przy użyciu emulsji asfaltowej, która rozpylana jest w sposób
systematyczny i planowy nad powierzchnią plaż przy użyciu helikoptera.
 rekultywacja biologiczna skarp – prowadzona jest przez pokrywanie biologiczne skarp
warstwą humusu i obsiewanie mieszanką traw szybko-porostowych. Dodatkowo brzegi
skarp, które narażone są na erozję wodną wzmocnione są przez darniowanie. Bardzo dobre
wyniki uzyskano testując na skarpach nową metodę hydroobsiewu, która od 2009 r.
stanowi metodę uzupełniającą darniowanie.
Do głównych powodów pylenia odpadów możemy zaliczyć (Instrukcja):
 wyniesienie powierzchni ponad sąsiadujący teren,
 swobodny przepływ mas powietrza nad obiektem,
 ciągłe prace ziemne związane z bieżącym utrzymywaniem obiektu.
402
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
Analizując dotychczasowe doświadczenia podmiotów stosujących zagęszczanie odpadów
nie da się jednoznacznie określić, czy stosowanie nowej technologii wpłynie znacząco na
redukcję pylenia. W przypadku, gdyby okazało się, że pylenie w dalszym ciągu występuje
wymienione metody stabilizacji odpadów będą w dalszym ciągu stosowane i przystosowywane
do nowych warunków. Możliwość regulacji parametrów frakcji, z której będą budowane plaże
daje możliwość zredukowania ilości frakcji pylastej zalegającej na plażach, co powinno
skutecznie wpłynąć, a nawet wyeliminować pylenie z obszaru Obiektu (Jawell, Fourie 2002).
7. Rekultywacja terenu
Eksploatacja podziemna prowadzi do wytwarzania znacznych ilości odpadów, które
w większości przypadków składowane są na powierzchni terenu, gdzie pozostają długo po tym
jak działalność górnicza zostanie zakończona. Firmy górnicze, jako tymczasowi użytkownicy
terenu, po zakończonej działalności powinny zwrócić jak największe obszary nadającego się
do bezpiecznego wykorzystania w innych celach. Likwidacja kopalń wymusza naprawę
skutków prowadzonej eksploatacji. Jest to czynnością bardzo złożoną i kosztowną. Do
głównych zagrożeń jakie może stwarzać obiekt nawet długo po tym, jak został wyłączony
z użytkowania możemy zaliczyć:
 utratę stateczności,
 zanieczyszczenie wód gruntowych oraz powierzchniowych,
 zanieczyszczenie gleb,
 zanieczyszczenie powietrza.
Plan zamknięcia obiektów powinien zapewniać długoterminową stateczność,
bezpieczeństwo oraz brak emisji substancji szkodliwych do środowiska. Rewitalizacja
obszarów, na których składowane były odpady to często jeden z najtrudniejszych i najbardziej
czasochłonnych procesów związanych z zakończeniem działalności górniczej. W wielu krajach
instytucje rządowe wymagają by firmy prowadzące działalność górniczą posiadały
odpowiednie zabezpieczenia finansowe pozwalające na pokrycie kosztów związanych z
rekultywacją terenu po zakończeniu działalności. Tego typu zabezpieczenia są powszechne w
Kanadzie, Australii, Japonii, Południowej Afryce i wielu innych krajach. Stosowanie
zabezpieczeń często jest jedynym sposobem zapewnienia społecznościom lokalnym tego, iż po
zakończonej działalności będzie możliwość sfinansowania rekultywacji obiektu tak by nie
stanowił on zagrożenia dla okolicznych mieszkańców i środowiska (Rys. 7.1.) (Australian
Government Department of Resources Energy and Tourism 2007).
403
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
Rys. 7.1. Przykład dobrze wykonanej rekultywacji: Obiekt Unieszkodliwiania Odpadów Wydobywczych
Gilów, fot. archiwum KGHM O/ZH.
Fig. 7.1. Example of a remediation: Tailings Storage Facilities Gilow, photo archive KGHM O/ZH.
Obecnie światowe trendy wskazują na technologię deponowania odpadów w postaci
zagęszczonej ze względu na niższe koszty rekultywacji, stosunkową łatwość jej
przeprowadzenia oraz większe bezpieczeństwo rozumiane jako długoterminowa stateczność
obiektu. Dodatkowo, szybkie uzyskiwanie odpowiedniej wytrzymałości przez zagęszczone
odpady pozwalającej na poruszanie się ludzi i sprzętu, a także brak akwenu daje możliwość
stosunkowo wczesnego prowadzenia robót. W związku z tym rekultywacja obiektów może
nastąpić zaraz po zakończeniu użytkowania obiektu. Obiekty zbudowane z odpadów
zagęszczonych eliminują wiele zagrożeń, które występują na obiektach formowanych
w sposób tradycyjny (Tabela 7.1.) (Australian Government Department of Resources Energy
and Tourism 2008).
Tabela 7.1. Porównanie składowania odpadów w formie zagęszczonej i na mokro.
Table 7.1. Comparison of waste storage in the form of compact and wet conditions.
Aspekt
Odpady zagęszczone
Odpady składowane metodą
tradycyjną
Zanieczyszczenie wód
Minimalne lub brak
Znaczne
Ilość robót wymaganych dla
zapewnienia długoterminowej
stateczności obiektu
Minimalne lub brak
Potencjalnie znaczące- dotyczy
zwłaszcza obwałowań
Odporność na erozję
Duża
Niska, możliwość zwiększenia poprzez
humusowanie
Możliwość przystąpienia do
humusowania i zalesiania
Niemalże zaraz po zakończeniu
eksploatacji
Z opóźnieniem, dodatkowy problem
istnienia akwenu na środku obiektu
404
P. STEFANEK, A.SERWICKI – Ograniczenie oddziaływania OUOW Żelazny Most …
W związku z zastosowaniem technologii zagęszczania odpadów przed ich wcześniejszym
zdeponowaniem obszar, na którym będą składowane ulega dodatkowo zmniejszeniu. Wiąże się
to z możliwością osiągnięcia przez odpady większej gęstości po procesie zagęszczania. Lepsze
parametry wytrzymałościowe sprawiają, iż odpad może być bezpiecznie składowany
w wyższych Obiektach, tym samym zmniejszając zajmowaną powierzchnię.
8. Podsumowanie
Na podstawie doświadczeń podmiotów stosujących składowanie odpadów w postaci
zagęszczonej można powiedzieć, iż wybór nowej technologii wpłynie znacznie na redukcję
oddziaływania OUOW Żelazny Most na środowisko. W KGHM Polska Miedz S.A. zlecono
wykonanie wielu badań, ekspertyz oraz analiz w celu wskazania kierunków rozwoju oraz
weryfikacji już podjętych działań. Na podstawie wstępnie przyjętych parametrów uzyskano
wyniki mówiące o znacznej redukcji filtracji zasolonych wód przedostających się na przedpole
obiektu, w tym o możliwości czasowego lub nawet stałego wyeliminowania tego zjawiska.
Zmiana technologii pozwoli w przyszłości na bardzo szybkie rozpoczęcie rekultywacji terenu
w momencie wyłączenia go z użycia. Dodatkowo brak akwenu na środku obiektu, a także
lepsze parametry wytrzymałościowe zagęszczonych odpadów sprawią, iż praktycznie
całkowicie wyeliminowana zostanie możliwość powstania awarii, która mogłaby zagrozić
lokalnej społeczności i środowisku. Ze względu na złożoność procesu zagęszczania odpadów
i dużej wrażliwości na czynniki zewnętrzne, dokładne określenie parametrów jakie będzie miał
uzyskany materiał na podstawie analizy teoretycznej nie jest możliwe. Obecnie trwają badania
laboratoryjne, które dokładnie określą ilościowe korzyści płynące ze zmiany technologii
deponowania odpadów w postaci zagęszczonej, w tym do konsystencji pasty.
Literatura
[1] Australian Government Department of Resources Energy and Tourism, Leading practice suitable
development program for the mining industry 2008: Risk Assessment and Management, 13-36.
[2] Australian Government Department of Resources Energy and Tourism, Leading practice suitable
development program for the mining industry 2007: Tailings Management, 28-49.
[3] BHP Billiton 2009: Tailings storage facility design report, 69-90.
[4] DHV Hydroprojekt 2012: Rozbudowa OUOW Żelazny Most powyżej rz. 180 m n.p.m. Transport
i deponowanie odpadów zagęszczonych w OUOW Żelazny Most, Kwatera Południowa – studium
techniczne, Hydroprojekt DHV Group, Warszawa,
[5] DHV Hydroprojekt 2013: Kwatera Południowa – Projekt budowlany wstępny.
[6] DHV Hydroprojekt 2013: Projekt wstępny Obiekt Główny – Projekt budowlany zamienny.
[7] Instrukcja eksploatacji do rz. 180 m npm.
[8] Jawell R.J., Fourie A.B. 2002: Paste and Thickened Tailings: A Guide. Australian Centre for
Geomechanics.
[9] Stefanek P., Romaniuk D., Sorbjan P. 2013: Zastosowanie metody obserwacyjnej przy
bezpiecznym wznoszeniu budowli geotechnicznych na przykładzie Obiektu Unieszkodliwiania
Odpadów Wydobywczych Żelazny Most. Czasopismo Naukowo-Techniczna Górnictwa Rud
Cuprum. 101-111.
[10] Świdziński W., Maciejewski S., Walter A. 2013: Analiza warunków filtracji w masywie odpadów
OUOW Żelazny Most lokowanych w postaci pasty i technologią namywu. IBW PAN, Gdańsk,
(praca niepublikowana).
405
WARSZTATY 2014 z cyklu: Górnictwo – człowiek – środowisko: zrównoważony rozwój
Reduction of environmental impact of Żelazny Most Tailings Storage
Facility
Key words
thickened tailings disposal, paste
Summary
The article shows prediction of reduction of environmental impact of Żelazny Most
Tailings Storage Facility (TSF). Expectations of reduction of impact of TSF are due to change
of method of tailings disposal. The Żelazny Most (TSF) is only site for the deposition of
tailings generated during the flotation process of copper ore in KGHM Polska Miedz S.A..
Żelazny Most TSF is one of the largest facilities of this kind in the world and biggest in
Europe. According to current permits, the Żelazny Most TSF will be raised up to the elevation
of 180 m asl which results in the ability to store 620,000,000 m3 of tailings by 2016. Nowadays
tailings from ore enrichment plants (OEP) are being delivered by a pipeline to the Żelazny
Most TSF. Tailings are being stored as a mixture of water and crushed rocks. The solid
particles sediment at the bottom and the clarified water is returned to the ore enrichment plant.
Permit limitation indicate a need to create additional storage capacity. New destination for
tailings disposal was chosen next to old TSF and it’s called Southern Extension. After several
studies KGHM Polska Miedz S.A. decided to choose thickened tailings disposal. According to
calculation and simulation KGHM predicts reduction of seepage, water erosion, wind erosion,
dust generation, reclamation and closure costs.
406