Przekształcenia wywołane odkrywkową eksploatacją kopalin oraz ich trwałość i dynamika

W artykule przybliżono zakres prawdopodobnych zmian środowiska przyrodniczego spowodowanych odkrywkową eksploatacją kopalin oraz procesami wzbogacania urobku w ujęciu ich trwałości i dynamiki. Do trwałych i nieodwracalnych zakwalifikowano:

- ubytek  zasobów kopaliny ze złoża na skutek eksploatacji,

- większość przekształceń morfologii terenu związanych z  zakładaniem wyrobisk  i składowisk,

- wylesienie - mimo możliwości  powrotu do stanu przypominającego pierwotny,

- często przekształcenie krajobrazu i ekosystemów.

Do długotrwałych zaliczono:

- zmiany warunków krążenia wód  powierzchniowych i podziemnych,

- zmiany geochemiczne w wodach i glebie,

- zmiana sposobu wykorzystywania  terenu. Przekształcenia okresowe, ściśle związane z okresem działalności górniczej:

- hałas,

- drgania sejsmiczne powstające podczas urabiania metodami strzałowymi,

- zapylenie powietrza.   

Wyodrębnia się trzy fazy przekształceń środowiska, które związane są z kolejnymi etapami gospodarowania złożem: udostępnienie złoża do eksploatacji, eksploatacja i zagospodarowanie  terenów  poeksploatacyjnych. Etapy te zróżnicowane są pod względem zakresu i intensywności oddziaływań na poszczególne komponenty środowiska przyrodniczego. Eksploatacja kamienia budowlanego, czy ogólnie kopaliny, jest procesem silnie ingerującym w środowisko naturalne, pozostawiającym przy tym wyraźne na nim ślady. Zarówno zakres jak i skala tych wpływów zależna jest od szeregu czynników -przyrodniczych, ekonomicznych, społecznych i technicznych. Przyrodnicze to: lokalizacja, czyli usytuowanie wyrobisk względem morfologii terenu; zwierciadło wód gruntowych; umiejscowienie względem istniejących form zagospodarowania terenu i konstrukcji ekosystemów; również rodzaj i miąższość kopaliny wraz z budową geologiczną złoża. Czynniki techniczne to: wielkość, głębokość i ekspozycja krajobrazowa wyrobiska; metodyka urabiania złoża wraz z przeróbką surowca. Czynniki  ekonomiczne i społeczne mają pośredni wpływ na przekształcenie środowiska i też różna jest ich waga. Decydują one o czasie trwania i skali eksploatacji, ingerując w  wielkość terenów objętych działalnością górniczą i intensywność jej oddziaływań. Zależnie od wysokości środków finansowych zmienia się dostępność i zagospodarowanie złoża poprzez dobór technologii wydobycia i przetwarzania surowca, jakość parku maszynowego, kończąc na środkach przeznaczanych na likwidację kamieniołomów i rekultywację obszarów poeksploatacyjnych. Bardzo duże znaczenie ekonomiczne ma oczywiście wielkość wydobycia i popyt na daną kopalinę. Czynniki społeczne to stopień świadomości społeczeństwa i jego podejście do korzystania z bogactw naturalnych, jako źródła bezpośrednich zysków ekonomicznych jak i estetycznych, rekreacyjnych i zdrowotnych. Kluczową sprawą jest etyka i świadomość ekologiczna osób bezpośrednio związanych z działalnością wydobywczą. Przekształcenia o charakterze trwałym lub długookresowym Nieodnawialność większości bogactw mineralnych skorupy ziemskiej implikuje trwałość i nieodwracalność zmian, w tym przypadku ubytku kopaliny ze złoża. Powoduje to zajście konieczności szczególnego chronienia zasobów kopaliny i racjonalnego nimi gospodarowania na każdym z etapów  działalności wydobywczej. Nieodwracalne są zazwyczaj przekształcenia w morfologii terenu wywołane powstaniem wyrobisk. Na terenach płaskich i w dolinach rzecznych tworzą się często rozległe wyrobiska wgłębne, na terenach górskich zaś powstają wyrobiska stokowe. Gromadzenie materiału nadkładu i przerostów płonnych również doprowadzić może do dużych zmian. Mimo że część z nich jako składowiska tymczasowe ma charakter okresowy,  gromadzony materiał jest zbywany lub zużywany  do prac rekultywacyjnych, to jednak część ma status składowisk stałych. Przekształcenia rzeźby terenu są tym znaczniejsze i bardziej widoczne im większa jest skala prowadzonej działalności. Powstawaniu wyrobisk towarzyszy zazwyczaj wylesienie terenu, zwłaszcza przy udostępnianiu złóż kamieni budowlanych i drogowych w terenach górskich. Przy uruchomieniu wydobycia kopalin skalnych położonych w obrębie kompleksów leśnych następuje zwiększenie degradacji całego środowiska. Przy otwieraniu działalności wydobywczej należy dokonać analizy kosztów ponoszonych przez środowisko leśne w kontekście cen zbytu kopalin. Porównanie cen i wartości kopaliny  uzyskanej z jednego hektara powierzchni lasu z wartością tego lasu, umożliwia określenie opłacalności pozyskania kopaliny. Dla złóż jeszcze nie eksploatowanych wprowadza to możliwość określenia sensowności rozpoczęcia eksploatacji, w zależności od kosztów uzysku. Nieodwracalny charakter mają zmiany w ekosystemach. Odnosi się to szczególnie do wprowadzania nowych, obcych gatunków np. roślinności ruderalnej lub tworzenia nowych siedlisk np. w pustkach po kopalinie. Zmiany warunków krążenia wód powierzchniowych i podziemnych zalicza się do długookresowych. Podjęcie eksploatacji poniżej zwierciadła wód podziemnych zmusza do rozpoczęcia intensywnego odwadniania. Wiąże się z tym pompowanie i odprowadzanie poza obszar złoża znacznych ilości wód podziemnych, często o bardzo dobrych parametrach jakościowych.  Zależnie od zawartości (składu) sąsiednich poziomów wodonośnych mogą następować zmiany mineralizacji wód. Prace wydobywcze mogą zintensyfikować napływ wód o podwyższonych zawartościach makro- i mikroelementów, dyskwalifikując zasoby istniejące jako ewentualne wody pitne lub te już wykorzystywane do tego celu. Odwadnianie może doprowadzić poprzez otwarcie i odszczelnienie poziomów wodonośnych do intensyfikacji napływu związków azotu do wód pitnych. Głównym źródłem związków azotu jest działalność rolnicza i nieprawidłowa gospodarka komunalna na obszarach zabudowanych. Generalnie nastąpić może wzrost zanieczyszczenia wód podziemnych w skutek wzmożonej antropopresji. Zdarza się, że w wyniku dużego zawodnienia powstaje konieczność zaprzestania eksploatacji, gdyż przestaje ona być w tych warunkach opłacalna. Odwadnianie powoduje także obniżenie zwierciadła wód podziemnych, czyli powstanie leja depresji o zasięgu i głębokości zależnych od parametrów  warstwy wodonośnej i wyrobiska. Objawiać się to może obniżeniem poziomu wody w  studniach lub ich całkowitym wysychaniem, niekorzystnie odbić się to może również na uprawach rolnych. Również zmiany klimatyczne mają charakter długookresowy. Specyficzne warunki kopalni odkrywkowej wpływają na klimat lokalny. Odsłonięte, eksponowane,  najczęściej  jasne powierzchnie skał przyczyniają się do zwiększenia albedo, czyli  zwiększenia  stopnia odbicia promieni słonecznych, skutkiem czego w wyrobiskach panują wyższe dzienne temperatury powietrza w stosunku do otoczenia. W nocy z kolei, wypromieniowywanie zgromadzonego w ciągu dnia ciepła z powierzchni pozbawionych okrywy roślinnej jest intensywniejsze niż na terenach otaczających. Co więcej, w okresach bezwietrznej i bezchmurnej pogody w wyrobiskach istnieje tendencja do stagnacji chłodnego powietrza w porze nocnej. Efektem powyższych zjawisk atmosferycznych są lokalne wyższe temperatury dzienne i większe zróżnicowanie temperatur pomiędzy dniem a nocą. Zmiany te są na tyle znaczące, że przyczyniają się do rozwoju ciepłolubnej flory i fauny. Często praktykowane tworzenie zbiorników wodnych w miejscu dawnych dołów wyrobiskowych w konsekwencji prowadzi do wystąpienia zjawiska odwrotnego do wzrostu albeda. Zbiornik wodny ma w takich warunkach działanie stabilizujące.Właściwości fizykochemiczne i chemiczne gleb pod wpływem eksploatacji surowca budowlanego w większości nie zmieniają się. Ewentualne szkody, jakie mogą mieć miejsce, wynikać mogą z mechanicznego zanieczyszczenia powierzchni, jakim jest pokrywanie roślin i gleb opadami pyłów.

                                         Przekształcenia okresowe

Charakterystycznymi zmianami czasowymi są: wpływ hałasu i zanieczyszczenie powietrza powstałe wskutek pracy maszyn urabiających, robót strzałowych i urządzeń przeróbczych oraz transportu  surowca. Klimat akustyczny ulega pewnym zmianom w stosunku do czasu prowadzenia eksploatacji. Zmiany natężenia hałasu ciągłego będą przemieszczać się wraz z postępem robót wydobywczych. Hałas wywoływany jest przez urządzenia urabiające oraz transport samochodowy urobku, nadkładu i odpadów. Hałas impulsowy związany jest z prowadzeniem robót strzałowych. Mają one zazwyczaj miejsce we wnętrzu wyrobiska i często hałas jest wytłumiany przez otoczenie i nie dociera do ewentualnych zabudowań mieszkalnych. Okresowa jest również emisja pyłów i gazów. Występować może niezorganizowana emisja pyłów, której źródłem jest:

- usuwanie i zwałowanie nadkładu,

- urabianie surowca  głównie wiercenie otworów strzałowych, strzelanie i załadunek  urobku na samochody,

- transport samochodami kopaliny wraz z nadkładem i odpadami.

W wyniku umiejscowienia źródeł pylenia wewnątrz wyrobiska, na jego dnie, ryzyko transportu pyłów poza jego granice jest nieznaczne. Poza tym największa część pylenia, pochodząca z załadunku i transportu urobku ograniczona jest przez wilgotność naturalną i zraszanie dróg w podczas suszy.W niezorganizowanej emisji gazów źródłem zanieczyszczenia powietrza są:

- roboty strzałowe  gazy postrzałowe,

- spalanie paliw w silnikach samochodów i maszyn wydobywczych.

Gazy postrzałowe to tlenki azotu i tlenek węgla, które powstają podczas detonacji materiałów wybuchowych (trotyl TNT, dynamit czy amonit skalny). Gazy te nie stanowią zagrożenia dla środowiska, o ile roboty strzałowe wykonywane są prawidłowo, gdyż ulegają one szybkiemu rozproszeniu w powietrzu.

Zagrożenia i niedogodności powstałe w wyniku prowadzenia robót strzałowych to:

- rozrzut odłamków skalnych.

- drgania sejsmiczne mogące w pewnych warunkach stanowić zagrożenie dla budynków. Skala zagrożenia zależy od wielu czynników  wielkości jednorazowo odpalanego ładunku, odporności sejsmicznej budynków i obiektów inżynierskich a także budowy geologicznej górotworu.

- uderzeniowa fala powietrzna-strefa zagrożenia podmuchem. Może ona spowodować szkody w oszkleniu budynków, w przypadku znalezienia się ich w strefie zagrożenia.

- hałas impulsowy omówiony wcześniej.

- zanieczyszczenie powietrza i wód - omówiony wyżej.

Oto kilka słów o zagrożeniu odpadami. odpady powstawać mogą podczas wstępnej obróbki surowca np. sortołomiarnie  a także podczas zdejmowania nadkładu:

- nadkład usuwany znad złoża-gleba i grunty  mineralne- może być wykorzystany w całości bądź części do rekultywacji wyrobisk poeksploatacyjnych.

- odpady eksploatacyjne i przeróbcze powstające podczas kruszenia i sortowania surowca- też mogą posłużyć jako wypełnienie wyrobisk.

- odpady powstające w wyniku eksploatacji sprzętu i maszyn czyli zużyte opony i oleje. oleje mogą być oddawane do regeneracji a opony spalane w odpowiednich instalacjach.

pozostałe odpady mogą być składowane  na wysypiskach publicznych.

Zagrożenie elektromagnetycznym promieniowaniem niejonizującym istnieje w pobliżu przewodów linii napowietrznych wysokich napięć. Zagrożenia nadzwyczajne o katastrofalnych rozmiarach związane są generalnie z przechowywaniem materiałów wybuchowych oraz ich transportem do kopalni. Należy wspomnieć, iż wszystkie ewentualne zagrożenia dla środowiska podlegają specjalnym regulacjom prawnym, np. dopuszczalny poziom hałasu  czy ingerencja w stosunki hydrologiczne terenu. Przekształcenia środowiska naturalnego wynikające z działalności wydobywczej przebiegają trójfazowo.Pierwsza faza  to okres związany  z udostępnianiem złoża, kiedy dochodzi do zajęcia terenu pod działalność wydobywczą, a co za tym idzie zmianą jego przeznaczenia, intensywnym niszczeniem szaty roślinnej, świata zwierzęcego oraz gleby podczas zdejmowania nadkładu, ponadto kształtowania wyrobiska i budowy całej infrastruktury górniczej. Jest faza, w której zmiany środowiska odbywają się najdynamiczniej, gdyż  skumulowane są w bardzo krótkim okresie czasu. Zmiany środowiska są w  tej fazie  najbardziej drastyczne.Druga faza to czas właściwej eksploatacji wraz z przeróbką wydobytego surowca. Powiększenie powierzchni zajmowanej przez wyrobiska i składowiska nie zachodzi tu już tak gwałtownie a zmiany w morfologii terenu są mniej intensywne, z uwagi na ich rozciągnięcie w czasie, zwykle okres kilku, kilkunastu lat. Udostępnienie kolejnych fragmentów złoża  zachodzi  skokowo, w pewnych odstępach czasu. Eksploatacja rozszerza się aż do docelowych rozmiarów wyrobiska, po czym następuje penetracja głębiej ległych pokładów, aż do eksploatacji resztkowej, czyli wybierania pozostawionych fragmentów złoża (na przykład filarów ochronnych). Ten etap działalności górniczej często obejmuje  profilowanie docelowych skarp wyrobiska. W większości przypadków, w których dochodzi do przeróbki surowca, zakłady do tego celu służące usytuowane są w bezpośrednim sąsiedztwie złoża, co powoduje kumulowanie się negatywnych oddziaływań  na tym obszarze. Działalność samego zakładu przeróbczego przyczynia się do  zaistnienia konieczności składowania  odpadów przeróbczych, zrzutu wód technologicznych oraz hałasu i zapylenia. Trzecia faza. Ten etap wiąże się z rekultywacją terenów poeksploatacyjnych. Następuje tu zanik okresowych szkodliwych oddziaływań, bezpośrednio związanych z działalnością wydobywczo-przetwórczą. W przypadku płytkich wyrobisk jest możliwość częściowego przywrócenia dawnej morfologii. W przypadku niewielkich kamieniołomów stokowych dochodzi do ich maskowania przez roślinność w stosunkowo krótkim czasie - kilkunastu lat. Szybkość i skuteczność tych procesów uwarunkowana jest rodzajem kopaliny i pozostawianiem półek ochronnych, gdzie sukcesja roślinności dokonuje się najszybciej. W kamieniołomach o wysokich i stromych ścianach, gdzie mało jest (lub wcale) przerostów ilastych, roślinność ekspanduje o wiele wolniej. Tak dzieje się na przykład w kamieniołomach gruboławicowych, litych piaskowców lub marmurów. W sytuacji braku rekultywacji terenów poeksploatacyjnych dojść może do dalszych negatywnych zmian w środowisku, zapoczątkowanych antropopresją:

- rozwoju  erozji,

- powierzchniowych ruchów masowych,

- zmiany w ekosystemie, wynikające z wprowadzenia flory synantropijnej,

- eutrofizacji zbiorników wodnych,

- skażenie wód i gleb wynikające z nie kontrolowanej depozycji odpadów komunalnych (niestety wciąż istnieją dzikie wysypiska śmieci).

Bywa i tak, że zaniechanie lub ograniczenie rekultywacji wpływa korzystnie na środowisko  przyrodnicze, gdyż zwiększa jego georóżnorodność. Tak na przykład powstają nowe tereny dla  rzadkich gatunków ptaków, związanych z ubogimi, skalistymi  siedliskami. W większości mimo ustania przyczyny, skutki działalności wydobywczej trwają długo-generalnie odbudowa szaty roślinnej zajmuje od kilku do kilkudziesięciu lat, w przypadku pełnej odbudowy drzewostanu. Możliwe do wyboru rozwiązania pod kątem minimalizacji  przyszłych skutków wydobycia w środowisku są ograniczone, gdyż wybór parametrów  technicznych wyrobisk dostosowany jest przede wszystkim do geologiczno-górniczych warunków wydobycia i ma na celu efektywne wykorzystanie zasobów kopaliny i względy bezpieczeństwa. Docelowa wielkość wyrobiska zależy od założonej skali wydobycia i od ekonomicznej opłacalności eksploatacji, a ta może ulegać zmianom, doprowadzając nawet do jej zaniechania. Wtedy zmiany środowiskowe są oczywiście mniejsze, co ułatwia rekultywację. Jednocześnie, biorąc pod uwagę nieodnawialność zasobów kopaliny i wynikającą z tego potrzebę jej ochrony, w projekcie rekultywacji trzeba uwzględnić ewentualność wznowienia wydobycia kopaliny.

• « poprz.
• nast. »