Hałdy odpadów powęglowych – ich charakterystyka

Hałdy odpadów powęglowych – ich charakterystyka

Hałda lub zwałowisko to określenia zamienne w przypadku odpadów powstałych w wyniku działalności górniczej. Oba te terminy dotyczą obiektów przeznaczonych do składowania odpadów stałych, powstających w wyniku działalności górnictwa głębinowego, odkrywkowego lub otworowego. Terminy górnictwo głębinowe i górnictwo odkrywkowe to pojęcia znane, ściśle związane z eksploatacją węgla, ich charakterystyka nie wymaga wyjaśnienia. 

Co to jest górnictwo otworowe

Górnictwo otworowe to działalność polegająca na usuwaniu ziemi w celu uzyskania dostępu do złóż mineralnych, które następnie pozyskiwane są poprzez pionowy odwiert. W Polsce, górnictwo otworowe stosowane jest na przykład w Inowrocławskich Kopalniach Soli, w których sól kamienna wydobywana jest ze złoża poprzez wymywanie wodą. Ten rodzaj górnictwa jest też stosowany w eksploatacji złóż siarki. W tym przypadku przez odwiert, do złoża siarki wtłaczana jest woda o temperaturze powyżej 150 st. Celsjusza, a rozpuszczona siarka wyprowadzana jest na powierzchnię poprzez wtłaczanie sprężonego powietrza (jest to tzw. metoda Frascha).

Przemysł wydobywczy to ten rodzaj działalności człowieka w którym tworzenie różnego rodzaju odpadów widoczne jest w sposób najbardziej wyraźny, bardzo widoczny. Odpadami wydobywczymi mogą być produkty kopalin z różnego rodzaju złóż mineralnych. Tutaj ograniczymy się do przedstawienia zwałowisk / hałd odpadów powęglowych, związanych z wydobyciem węgla.

W Polsce mamy dobrze ponad setkę obiektów typu hałdy / zwałowiska odpadów pogórniczych. Pomimo, że ich ilość maleje to szacuje się, że nadal zajmują one obszar około 11 tysięcy hektarów.

Co tworzy odpad powęglowy

W przypadku górnictwa węgla kamiennego odpady stanowią od 30 do 40 procent wydobywanego urobku. To bardzo dużo, choć rekordy w tym względzie należą do kopalń złota czy kamieni szlachetnych, gdzie wobec minimalnej zawartości w urobku pożądanego składnika, odpadem jest prawie cały urobek związany z działalnością wydobywczą. 

W przypadku górnictwa węgla kamiennego odpady przemysłowe powstają zarówno w trakcie wydobywania węgla jak i jego przeróbki. W rezultacie robót udostępniających i robót przygotowawczych, poprzedzających proces wydobycia, powstaje tak zwana skała płonna, zaś w procesie wzbogacania urobku tworzą się odpady przeróbcze.

Głównym balastem w przypadku procesów tworzenia odkrywki w kopalniach węgla brunatnego jest tak zwany nadkład, który należy usunąć aby dotrzeć do pokładu węgla. Jak olbrzymie są to ilości materiału może świadczyć fakt, że w kopalni węgla brunatnego Bełchatów głębokość odkrywki wynosiła ponad 300 metrów głębokości. Taka ogromna ilość materiału będzie oczywiście tworzyć potężną hałdę w najbliższym sąsiedztwie odkrywki. Tego rodzaju usypana góra to tzw. zwałowisko zewnętrzne. W trakcie eksploatacji złoża węgla brunatnego świeży nadkład można jednak lokować w miejsce wcześniej eksploatowanego złoża. Wtedy usuwany nadkład tworzy tzw. zwałowisko wewnętrzne.

W przypadku hałd odpadów powstających w górnictwie węgla kamiennego, niestety w ich wnętrzu mieszczą się składniki mogące w pewnych warunkach doprowadzić do powstania zwałowiska czynnego termicznie, co może prowadzić do pożaru.

Odpadem węglowym, zawierającym resztki węgla kamiennego jest również muł węglowy. Powstaje w górniczym zakładzie przeróbczym, w którym obrabia się wydobyty (surowy) węgiel kamienny w celu poprawy jego właściwości energetycznych. W trakcie jego wzbogacania oddzielana jest skała płonna i inne zanieczyszczenia, z tym jednak, że jednocześnie powstaje wodna zawiesina skały płonnej wraz z drobnymi cząstkami węgla. Po odparowaniu wody powstaje muł węglowy będący drobną frakcją ziarnową.

Pozostałość drobin węgla w takim materiale jest powodem możliwości wykorzystania takiego odpadu jako paliwa, z tym jednak, że bardzo złej jakości. Jego cechą jest wysoka zawartość siarki, chloru oraz popiołu. Mogą tam być również metale ciężkie i inne substancje. Znaczna część tych składników, w trakcie spalania, uchodzi do powietrza i staje się składnikiem zanieczyszczeń powietrza podczas epizodów smogu zimowego. Obecnie, zgodnie z uchwałą antysmogową, spalanie mułu węglowego w większości województw w Polsce jest zabronione.

Zagrożenia stwarzane przez hałdy

Ze względu na znaczne rozmiary i często nieuporządkowany charakter ich powierzchni hałdy stanowią istotne zakłócenie krajobrazu.

Można niekiedy przyznać, że w niektórych warunkach hałda przyprószona śniegiem może wyglądać nawet ciekawie, nieco teatralnie, jednak w kategoriach ochrony i kształtowania krajobrazu ich obecność uznawana jest jako degradacja pierwotnego charakteru przestrzeni.

Na pewno raczej przygnębiająco oddziałuje na nas krajobraz zajęty przez hałdę wyraźnie napierającą na obszary leśne. Oprócz nieprzyjemnych wrażeń estetycznych jest jeszcze inny problem - hałda napierająca na zajmowany teren zmienia obiegi wody powierzchniowej i podziemnej, często niekorzystnie modyfikując rozwój przyrodniczego komponentu środowiska.

Jak i dlaczego powstają pożary na hałdach

Powodem pożaru wewnątrz hałdy odpadów powęglowych jest powstanie warunków uniemożliwiających odprowadzenia ciepła powstającego z utleniania się składników palnych obecnych w jej wnętrzu. Dane pomiarowe wskazują, że temperatura w głębi hałdy może być rzędu 300 stopni Celsjusza; udokumentowane są jednak nawet przypadki, w których temperatura przekraczała 1000 stopni Celsjusza. 

Nie musi dochodzić do wystąpienia otwartego ognia, lecz wtedy taki endogeniczny pożar objawia się jedynie wydzieleniem gazów emitowanych do powietrza. Najczęściej gazami uwalnianymi do powietrza z zapożarowanej hałdy, są: siarkowodór, tlenki siarki i azotu oraz tlenek i ditlenek węgla; nieraz może to być również palny metan. Oprócz oczywistego zagrożenia tymi emisjami dla zdrowia ludzi, to mamy również często do czynienia z powstaniem znaczącej uciążliwości odorowej, wywołanej najczęściej obecnością siarkowodoru w powietrzu.

Pewnym sposobem uniknięcia samozapłonu gazów w zwałowisku jest odgazowanie niektórych składowisk powydobywczych. Tego rodzaju odgazowanie przeprowadza się za pomocą instalacji odprowadzającej gaz, podłączonej do otworów wiertniczych wykonanych w odpowiednio wybranych miejscach na powierzchni hałdy.

Istnieje jeszcze inne niekorzystne zjawisko generowane przez odpady powęglowe. Węgiel kamienny w złożu wykazuje pewien poziom promieniotwórczości. Dotyczy to zwłaszcza tak zwanych przerostów węgla i różnego rodzaju jego mineralnych zanieczyszczeń. To powoduje, że w procesach przeróbki i wzbogacania węgla, promieniotwórczość zawarta w surowym węglu przenosi się zwłaszcza na skałę płonną gromadzoną na zwałowiskach. Właściwości promieniotwórcze tych odpadów to efekt naturalnej zawartości pierwiastków promieniotwórczych, zwłaszcza izotopów potasu, uranu, toru, radu czy ołowiu. Uważa się jednak, że z uwagi na bardzo niski poziom promieniotwórczości zwałowiska odpadów powęglowych nie powodują istotnego zagrożenia radiacyjnego.

Sposoby przeciwdziałania problemom stwarzanym przez hałdy

Często materiał zgromadzony na zwałowiskach udaje się zagospodarować. Taki proces może dotyczyć całego zwałowiska lub przynajmniej jego części. Rezultatem idealnym jest, poprzez takie procesy, doprowadzenie do całkowitej likwidacji hałdy. Zwałowiska coraz częściej podlegają rozbiórce w celu pozyskania surowców wtórnych.

Dosyć szczególnym sposobem zagospodarowania zwałowisk jest odzysk z nich węgla. Kawałki węgla, zresztą różnej wielkości, mogą być znajdowane płytko zakryte przez wierzchnią warstwę, a nawet często zalegają na powierzchni hałdy. Taki stosunkowo łatwy dostęp do kawałków węgla jest wykorzystywany przez zbieraczy.

Sposobem najczęściej stosowanym po zakończeniu eksploatacji hałdy są jednak procesy rekultywacji zwałowisk odpadów pogórniczych. Oczywiście działania takie rozpoczynają się jednak po uprzednim pozyskaniu z hałdy przydatnych surowców. Na odzyskanych powierzchniach, oprócz wysiewu traw i krzewów, tworzy się często stawy będące oazami naturalnej odnowy przyrodniczej. Zazieleniona, zakrzewiona i właściwie zalesiona hałda ma szanse wtopienia się w leśny krajobraz i z czasem może stać się jakby naturalnym elementem krajobrazu.

Wymienione powyżej, ale i inne jeszcze sposoby przeciwdziałania problemom stwarzanym przez hałdy są na tyle ciekawe i ważne, że będzie im poświęcona oddzielna prezentacja.

Tekst i zdjęcia: Stanisław Hławiczka