Wojciech Krzaklewski, Jerzy Wójcik

WARSZTATY 2004 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
Mat. Symp. str. 201 – 205
Wojciech KRZAKLEWSKI*, Jerzy WÓJCIK**
*Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja, Kraków
**Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów nadkładu
odkrywki „Szczerców” w KWB „Bełchatów”
Streszczenie
Rozpoznanie właściwości utworów nadkładu, deponowanych na zwałowisku zewnętrznym
odkrywki „Szczerców” jest podstawą do oceny warunków wprowadzenia na ten obiekt
roślinności i propozycji rozmieszczenia na nim utworów nadkładu. Ustalenie to pozwala na
opracowanie optymalnej gospodarki tymi utworami, m.in. wytypowanie gruntów nieprzydatnych wymagających np. izolacji oraz gruntów o najbardziej korzystnych cechach, w pełni
przydatnych do budowy warstw zewnętrznych zwałowiska. Uwzględniając tę potrzebę, w 2003
roku wykonano ocenę utworów nadkładu metodą T. Skawiny i M. Trafas. Jej wyniki
wykazały, że w odkrytej do 2003 roku części nadkładu występuje około 55% utworów luźnych
i około 45% zwięzłych. Tych ostatnich znacznie więcej niż to miało miejsce w przypadku
otwierania odkrywki „Bełchatów”. Uwzględniając tę sytuację wskazano na możliwości
tworzenia powłoki zwałowiska zewnętrznego z mieszaniny luźnych i zwięzłych utworów
nadkładu w celu uzyskania jak najkorzystniejszych warunków siedliskowych dla tymczasowej
obudowy biologicznej tego obiektu.
1. Wstęp
Koncepcja kształtowania obszarów pogórniczych przyjęta w kopalni „Bełchatów” uwzględnia zdeponowanie części nadkładu pochodzącego z Pola „Szczerców” na tymczasowym
zwałowisku zewnętrznym (o docelowej powierzchni około 1200 ha i wys. względnej około
150 m) w celu ponownego ich zdeponowania w wyrobiskach końcowych odkrywek
„Szczerców” i „Bełchatów” w celu ich wypłycenia. Zgodnie z założeniami technicznoekonomicznymi opracowanymi przez Poltegor – Projekt sp. z o.o. Wrocław, zwałowisko to
będzie pełnić funkcję obiektu tymczasowego do roku 2032. Realizacja tej koncepcji ważnej
dla racjonalnego kształtowania krajobrazu pogórniczego Zagłębia Bełchatowskiego wymaga
realizacji na zwałowisku zewnętrznym odkrywki „Szczerców” tymczasowej obudowy
biologicznej (Krzaklewski 1990). W postępowaniu takim nie uwzględnia się uzyskania na
terenach pogórniczych wartości użytkowej w myśl obowiązującej „Ustawy o Ochronie
Gruntów Rolnych i Leśnych”, lecz jedynie skutecznej ochrony przed erozją i odpowiednich
walorów estetyczno-sanitarnych. Należy jednak zaznaczyć, że w chwili obecnej brak jest
przepisów prawnych regulujących zasady postępowania na terenach zwałowisk przeznaczonych w dalszej perspektywie do ponownej eksploatacji.
____________________________________________________________________________
201
W. KRZAKLEWSKI, J. WÓJCIK – Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów...
____________________________________________________________________________
2. Ogólne założenia dla tymczasowej obudowy biologicznej
Uwzględniając aspekty technologiczne oraz prognozowane uwarunkowania siedliskowe na
zwałowisku zewnętrznym Pola „Szczerców”, zaproponowano zastosowanie tymczasowej
obudowy biologicznej roślinnością o funkcjach ochronnych i estetycznych. W metodzie tej
główny nacisk kładzie się na odpowiedni dobór zabiegów agrotechnicznych (hydroobsiew,
nawożenie mineralne) oraz skład gatunkowy zbiorowisk roślinności zielnej (mieszanka traw
z gatunkami motylkowatymi). Jednym z zadań etapu technicznego, poprzedzającego tymczasową obudowę biologiczną, jest stworzenie korzystnych warunków dla roślinności oraz jej
rozwoju. Uzyskuje się to realizując kierowaną gospodarkę nadkładem, polegającą w rozpatrywanym przypadku przede wszystkim na budowie powłoki zwałowiska z mieszaniny
utworów piaszczystych ze zwięzłymi. Następnie wprowadzane i odpowiednio pielęgnowane
zbiorowiska roślinności zielnej zabezpieczą obiekt przed erozją i przyczynią się do
zainicjowania procesów glebotwórczych, umożliwiając w ten sposób jego wieloletnie
funkcjonowanie. Jednak z uwagi na jego wyjątkowo duże rozmiary i związane z nimi
zagrożenie procesami destrukcyjnymi (erozja, osuwiska), wydaje się że, wprowadzenie na
wybranych fragmentach obiektu elementów obudowy roślinnością krzewiastą będzie
niezbędne. Niskie zbiorowiska krzewiaste w formie pasów, wyprowadzone ze zrzezów,
przewiduje się przede wszystkim na górne i dolne krawędzie skarp zwałowiska.
3. Ocena jakości utworów w odkrytej do 2003 roku części nadkładu złoża „Szczerców”
Prawidłowo zaprojektowana i wykonana rekultywacja bezglebowych terenów poprzemysłowych ma istotne znaczenie ochronne, krajobrazowe, a często także produkcyjne dla rejonu,
w którym te tereny występują, zwłaszcza jeżeli takie grunty posiadają duży udział w jego
areale. Jak wykazują wyniki dotychczas prowadzonych badań (Krzaklewski i in. 1988),
właściwości utworów nadkładu lokowanych na powierzchni zwałowisk, a następnie właściwie
dobrane zabiegi z zakresu rekultywacji biologicznej mają decydujący wpływ na efektywność
procesu rekultywacji.
Na podstawie doniesień literaturowych można stwierdzić, że opracowana przez Skawinę
i Trafasa (1971) klasyfikacja przydatności utworów geologicznych dla potrzeb rekultywacji, ze
względu na liczbowy i jednoznaczny sposób ich oceny, znalazła w Polsce największe
zastosowanie i jest powszechnie wykorzystywana przy rekultywacji obiektów towarzyszących
przemysłowi wydobywczemu. Pozwala ona bowiem poznać przydatność utworu na podstawie
prostych metod analitycznych, a uzyskane wyniki oznaczeń przeliczyć na wartość punktową.
Przedstawiona klasyfikacja opracowana jest na podstawie wskaźników stabilnych nie ulegających większym zmianom np. w wyniku urabiania, transportu czy zwałowania, a wyliczona
wartość punktów dla konkretnych utworów pozwala na obiektywną ocenę. Podstawowe
wskaźniki przyjęte w tej metodzie mogą być oznaczone w typowym laboratorium, przy
korzystaniu z metodyk powszechnie stosowanych i dość łatwych do wykonania (Gołda 2004).
Klasyfikacja ta uwzględnia podział gruntów podlegających rekultywacji na potencjalnie
produktywne – żyzne (trzy klasy), jałowe (jedna klasa) oraz toksyczne (jedna klasa i dwie
podklasy). Utwory toksyczne wymagają najczęściej uzupełniających badań laboratoryjnych dla
szczegółowego rozpoznania przyczyn, rodzaju i ilości związków szkodliwych. Wyliczona
klasa przydatności gruntów do rekultywacji najczęściej dobrze charakteryzuje potencjalne
możliwości ocenianego utworu i jest w pełni przydatna przy wstępnym rozpoznaniu. Jednak
projektowanie szczegółowych rozwiązań rekultywacyjnych wymaga wykonania bardziej
____________________________________________________________________________
202
WARSZTATY 2004 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
zaawansowanych ocen i analiz.
4. Wyniki badań utworów nadkładu złoża „Szczerców”
Uwzględniając potrzebę ukształtowania, na budowanym aktualnie zwałowisku zewnętrznym, jak najkorzystniejszych dla wieloletniej wegetacji roślinności warunków, przystępując do
projektowania zabiegów etapu biologicznego, wykonano w 2003 r. ocenę właściwości
utworów występujących w nadkładzie złoża „Szczerców” pod kątem ich przydatności
rekultywacyjnej metodą T. Skawiny i M. Trafas (1971).
Pobrane do analiz laboratoryjnych próby reprezentują charakterystyczne utwory czwartorzędowe występujące w I piętrze urabiania skał nadkładu (około 177 – 150 m.n.p.m.) wkopu
udostępniającego złoże „Szczerców”. Wyniki oznaczeń podstawowych właściwości fizycznych
i chemicznych, mających znaczenie dla ich przydatności rekultywacyjnej przedstawiono
szczegółowo w opracowanym przez autorów niniejszej publikacji projekcie tymczasowej
obudowy biologicznej zwałowiska (Geolab 2003). Według szacunkowej oceny w aktualnie
czynnym poziomie urabiania nadkładu, utwory piaszczyste i piaszczysto-żwirowe mają
nieznacznie ponad 50% udziału, pozostałą część stanowią gliny, muły, mułki i iły oraz ich
mieszaniny (tab. 4.1). Pod względem składu mechanicznego utwory te scharakteryzować
można następująco (Geolab 2003): piaski czwartorzędowe charakteryzują się składem garnulometryzcznym piasków luźnych, piasków słabogliniastych i piasków słabogliniastych pylastych,
gliny natomiast mają skład gliny średniej, muły i mułki pyłu zwykłego oraz gliny średniej
pylastej, w końcu iły i ich mieszaniny z mułkami – iłu i gliny ciężkiej.
Zdecydowana większość pobranych do badań utworów wykazuje odczyn alkaliczny
i obojętny. Podwyższonym zakwaszeniem charakteryzują się jedynie piasek żółty pobrany
z poziomu 172 m – odczyn kwaśny (pH w KCl 4,5) oraz piasek popielaty z poziomu 151 m –
odczyn silnie kwaśny (pH w KCl 3,4). W przypadku tego ostatniego utworu stwierdzono
nieznacznie podwyższoną (jak na utwory piaszczyste) zawartość siarki ogólnej. Z uwagi na
niekorzystny dla wzrostu roślin odczyn oraz możliwość pogłębienia się zakwaszenia, utwory
takie powinny być lokowane w korpusie zwałowiska.
Zawartość węglanu wapnia w rozpatrywanych utworach jest zróżnicowana. W piaskach
i mułkach najczęściej go brak, a jeżeli występuje to nie przekracza 2%. W glinach, iłach oraz
w mieszaninach iłów z mułkami zawartość CaCO3 wynosi od 4,2 do 12%.
Utwory piaszczyste charakteryzuje niska zawartość przyswajalnych i ogólnych form N, P,
K, Mg i Ca, natomiast zwięzłe posiadają na ogół dobrą zasobność w K, Mg i Ca oraz niską
w P i N. Zawartość azotu ogólnego jest bardzo niska i w utworach zwięzłych, gdzie osiąga
najwyższe wartości, nie przekracza 0,06%. Niska zawartość siarki ogólnej wskazuje na brak
zagrożenia nadmiernym zakwaszeniem rozpatrywanych utworów.
Według klasyfikacji (Skawina, Trafas 1971) przydatności rekultywacyjnej skał nadkładu
najwyższą przydatnością (klasa A – grunty bardzo dobre, przydatne do rekultywacji rolnej)
charakteryzują się mieszaniny iłów i mułków oraz iły warwowe o większej (powyżej 20%)
zawartości cząstek pyłu (tab. 4.1). Nieznacznie tylko niższą wartość (klasa B – grunty dobre,
mniej przydatne do rekultywacji rolnej, bardzo przydatne do rekultywacji leśnej) przedstawiają
gliny, muły i pozostałe iły warwowe. Ich przydatność obniża nadmierna zwięzłość (iły) lub
brak węglanu wapnia (muły). Piaski pylaste zaliczone zostały do klasy C (grunty wadliwe,
nieprzydatne do rekultywacji rolnej, a do rekultywacji leśnej dopiero po częściowym
ulepszeniu). Natomiast czyste piaski oceniono jako utwory jałowe, nieproduktywne, nieprzydatne do rekultywacji i wymagające podstawowego użyźnienia lub izolacji (klasa D).
____________________________________________________________________________
203
W. KRZAKLEWSKI, J. WÓJCIK – Wstępna ocena przydatności rekultywacyjnej utworów...
____________________________________________________________________________
Tabela 4.1.
Klasyfikacja przydatności do rekultywacji utworów nadkładu odkrywki „Szczerców”, KWB „Bełchatów”
2003 r. (metodą T. Skawiny i M. Trafas 1971)
Table 4.1.
Classification of the usability of the overburden’s ground on the field „Szczerców” in Lignite Mine
„Bełchatów” 2003 r. (according to Skawina and Trafas method 1971)
Głębokość
pobrania
m n.p.m.
Rodzaj
164
WL
WCa
WSp
WSo
LB
Klasa
bonitacyjna
Czwartorzędowa glina
zwałowa brązowa
33
10
10
15
68
B
168
Czwartorzędowe muły
45,5
0
10
7
62,5
B
172
Piasek żółty
10
0
0
0
10
D
177
Gleba próchniczna
7
0
0
9
16
D
148
Iły warwowe
46,5
10
10
12
78,5
A
145
Glinazwałowa
31
15
10
15
71
B
151
Piasek pylasty
10,5
0
0
15
25,5
C
170
Piasek żółty
4
0
0
3
7
D
175
Glina rdzawo-brązowa
30,5
15
10
15
70,5
B
158
Glina szara
33,5
15
10
15
73,5
B
151
Piasek popielaty
1,5
0
0
0
1,5
D
152
Piasek pylasty z ksylitem
8,5
5
0
15
28,5
C
152
Mułki z warstewkami
warwitów
53
10
6
15
84
A
152
Mułki i iły
55,5
10
0
15
80,5
A
152
Iły warwowe
40
15
3
15
73
B
utworu
Objaśnienia: LB – liczba bonitacyjna = WL (wskaźnik litologiczny) + WCa (wskaźnik wapniowy) + WSo
(wskaźnik sorpcji BM) + WSp (wskaźnik spoistości).
5. Podsumowanie i wnioski
1) W ocenianej partii nadkładu złoża „Szczerców” zaznacza się stosunkowo niewielka przewaga
utworów piaszczystych klasy D tzn. jałowych wymagających użyźnienia, które w ramach
deponowania na zwałowisku zewnętrznym powinny być lokowane w korpusie zwałowiska
lub mieszane z utworami zwięzłymi.
2) Znaczący udział utworów zwięzłych glin, iłów i mułków (klasy A i B) jest w nadkładzie
wyraźny, większy niż to miało miejsce przy otwieraniu odkrywki „Bełchatów”. Istnieją więc
____________________________________________________________________________
204
WARSZTATY 2004 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”
____________________________________________________________________________
sprzyjające warunki aby grunty te w większym stopniu wykorzystać do budowy powłoki
zwałowiska zewnętrznego.
3) W warstwie tworzącej powłokę zwałowiska należy lokować mieszaninę utworów luźnych ze
zwięzłymi albo same zwięzłe. Jest to element jednego z wariantów tzw. kierowanej gospodarki nadkładem, polegający na eliminacji z górnych warstw zwałowiska utworów jałowych
a w przyszłości także trzeciorzędowych, mogących wykazywać potencjalnie nadmierne
zakwaszenie (z uwagi na przewidywaną, podwyższoną zawartość siarki zredukowanej). Taki
sposób postępowania będzie miał pierwszorzędne znaczenie dla udatności i trwałości
prowadzonej na bieżąco tymczasowej obudowy biologicznej zwałowiska zewnętrznego Pola
„Szczerców”, zwłaszcza w aspekcie ograniczania kosztów jego tymczasowej obudowy
biologicznej.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Gołda T. 2004: Rekultywacja. Skrypty AGH, (maszynopis).
Krzaklewski W. 1988: Leśna rekultywacja i biologiczne zagospodarowanie nieużytków poprzemysłowych. Skrypty uczelniane Akademii Rolniczej w Krakowie.
KWB „Bełchatów” – Pole „Szczerców”. Aktualizacja ZTE Pola Szczerców” wraz z biznes planem.
Wydobycie maksymalne. Część ogólna. Poltegor – Projekt sp. z o.o. Wrocław – grudzień 2002 r.
Skawina T., Trafas M. 1971: Zakres wykorzystania i sposób interpretacji wyników badań
geologicznych dla potrzeb rekultywacji. Ochrona Terenów Górniczych nr 15.
Tymczasowa obudowa biologiczna zwałowiska zewnętrznego Pola Szczerców, etap 03-04.
„Geolab”, Projekt Techniczny, Kraków 2003 r.
Preliminary evaluation of the reclamation usability of the overburden’s
ground of the field „Szczerców” in lignite mine „Bełchatów”
Evalution of the properties of overburden’s ground deposited on the outer dumping field
„Szczerców” is fundamental to estimate the conditions for the introduction of vegetation on
this object, and also, in order to propose the distribution of the overburden’s ground. This
information allows to plan the optimal management of these formations, so among other
things, to select useless formations which e.g. need isolation, or ground with the most
advantageous qualities that would be fully useful for the building of the external layers of the
outer dumping grounds. Taking into consideration the need for creating the most beneficial
vegetation conditions on the outer dumping grounds, in 2003 the evaluation of the ground was
done using the method of Skawina and Trafas. Its results demonstrated that the part of the
overburden, uncovered in 2003, contained around 55% of the loose and around 45% of hard
material (medium heavy and heavy). This is much more that in the rest of the Belchatow open
pit. In account of this, we show that constructing the external layer of the outer dumping
ground from the mixture of the loose and heavy material, would create the best vagetation
conditions for the temporary biological stabilization of this object.
Przekazano: 25 marca 2004 r.
____________________________________________________________________________
205