Efektivní zahlazování následků hornické činnosti

1. Efektivní zahlazování následků hornické činnosti Výsledky spolupráce: DIAMO, s. p. GEAM, o. z. SUL, o. z. Separa-Eko, s. r. o. Masarykova univerzita v Brně

2. Největší dlouhodobý problém • nakládání s důlními vodami • ošetření důlních vod v průběhu zatápění • čištění nadbytečných důlních vod • pro efektivní volbu technologického procesu je nutné znát • prognózu dlouhodobého vývoje • sezónní výkyvy

3. Případové studie: Olší-Drahonín • těžba 1958–1989 • rudní minerály: uraninit, coffinit • dosažená hloubka 750 m • od roku 1989 regulované zatápění • na podzim 1995 dosáhly důlní vody povrchu

4. Olší-Drahonín

5. Kaňk • od středověku do roku 1990 • rudní minerály: sfalerit, galenit, chalkopyrit, arzenopyrit • dosažená hloubka500m • od roku 1993 regulované zatápění • na podzim2001dosáhly důlní vody povrchu

6. Kaňk

7. Kaňk

8. Rosicko-oslavanská uhelná pánev • 1760 ražení štol • dosažená hloubka1488 m • 1973 ukončení těžby v oslavanské části revíru • 1992 definitvní ukončení těžby • od roku 1993 regulované zatápění • v roce 1999dosáhly důlní vody povrchu

9. Základní trendy bez ohledu na typ a geologickou pozici ložiska • po zatopení dochází k významným a relativně rychlým změnám v geochemii důlních vod • typově podobný dlouhodobý trend • významné sezónní trendy vázané na konkrétní lokalitu • bez ohledu na kapacitu rezervoáru podzemních vod jsou vždy patrné sezónní změny

10. Příčiny pozorovaného chování Model

11. Důlní činnost Normální podmínky

12. Změny způsobené důlní činností • změna režimu podzemních vod • změna oxidačně-redukčních podmínek • hlavním oxidantem kyslík O2 + 4 H+ + 4 e– 2 H2O • vedlejším oxidantem trojvalentní železo Fe3+ + e–  Fe2+

13. Intenzivní oxidace • oxidační rozpouštění FeS2 Fe2+ + SO42– + H+ + e– UO2  UO22+ + 2e– ZnS  Zn2+ + SO42– + e– FeAsS  Fe2+ + AsO43– + SO42– + e– • některé z produktů oxidovány dále a imobilizovány (zůstávají a hromadí se na místě) Fe2+ Fe3+  Fe(OH)3(s)  FeO(OH)(s) Mn2+ Mn4+  MnO2(s)

14. Rozdíl mezi tzv. oplachovýmia pórovými vodami

15. Uzavření dolu

16. Zatápění a zatopení

17. Redukční rozpouštění • FeIIIO(OH)(s) + e– Fe2+ • MnIVO2(s) + e– Mn2+ • uvolnění sorbovaných a spolusražených složek Redukční imobilizace • UO22+ + e– UO2(s) • SO42– + e–  S2– • Fe2+ + 2 S2–  FeS2

18. Dopady Hadůvka v roce 1998. Foto: Jan Helešic.

19. Postupný návrat do původního stavu v redukčních podmínkách imobilizace oxidovaných složek (desetiletí)

20. Koncový stav

21. Z detailní analýzy časového chování vyplývá důležitý závěr • dochází k významné stratifikaci důlních vod, která se udržuje jako stabilní • termický pohyb vod nehraje významnou roli

22. Model

23. Ověření modelu: Brzkov

24. Ověření modelu: Zbýšov – Jindřich II

25. Obecné závěry • největší ekologická rizika pro podzemní a povrchové vody nastávají až po uzavření dolů • bez ohledu na typ a pozici ložiska jsou ekologicky nejrizikovějšími prvky Fe a Mn (přestože samy nejsou toxické) • po zatopení dolů dochází vždy ke stratifikaci důlních vod • v celém procesu je rozhodující změna oxidačně-redukčních podmínek • na základě detailního studia je možné předvídat dlouhodobé a sezónní trendy změn geochemie důlních vod

26. Závěry I • nižší koncentrace v období zatápění dolu odpovídají svrchní zředěné vrstvě • vyšší koncentrace po zatopení dolu odpovídají hlubší koncentrovanější zóně • v závislosti na geologické stavbě se mohou zóny střídat a opakovat

27. Závěry II • v principu se nabízí možnost výběru, jaké kvality důlní vody čistit • Brzkov • RL 140 nebo 350 mg/l • 226Ra 150 nebo 2300 mBq/l • Mn 0,01 nebo 0,3 mg/l • Zbýšov • RL 2500 nebo 5500 mg/l • Fe 0,5 nebo 60 mg/l • Mn 0,2 nebo 4,2 mg/l • As 17 nebo 40 ug/l

28. Závěry pro technologii nakládání s důlními vodami • studium dlouhodobých trendů umožňuje optimálně volit kapacitu čističky a použitou technologii • studium sezónních trendů umožňuje kvalifikovaně určit krátkodobé (několikatýdenní) změny v kvalitě důlních vod a tomu přizpůsobit technologické vstupy • studium zonálnosti umožňuje ve spolupráci s ložiskovými geology a hydrogeology určit způsob „odebírání“ nadbytečných důlních vod tak, aby: • se zpracovávaly zředěnejší vody • koncentrovanější důlní vody trvale zůstávaly v redukční zóně • hranice mezi zředěnějšími a koncentrovanějšími vodami zůstávala trvale pod úrovní, ze které by mohlo dojít k jejich úniku na povrch

29. Náklady • většinu parametrů - sezónní a dlouhodobé trendy - důlních vod lze na základě dosud provedených pilotních studií určit ze stávajících údajů - trendy chemického složení důlních vod v době aktivní činnosti dolu a v průběhu zatápění • kritickými údaji, které je nutné zjišťovat nově, je geochemická zonálnost a stratifikace důlních vod (mocnost zředěnejších a koncentrovanějších vod, jejich koncentrace, hloubkový vývoj)

30. Poděkování • celou rozsáhlou studii by nebylo možné provést bez finanční, materiální a odborné podpory pracovníků DIAMA, s. p. a jeho odštěpných závodů • z odborného hlediska se i ve světovém měřítku jedná o unikátní výsledky, které již mají a zcela jistě budou mít značné ekonomické přínosy • uvedený přístup poskytuje DIAMU, s. p. významnou komparativní výhodu při zahlazování následků hornické činnosti ve srovnání s ostatními subjekty; ta se ještě zvýší při začlenění ČR do EU