Górnictwo a środowisko

Działalność górnicza oddziałuje na środowisko w mniejszej skali przestrzennej niż inne działalności człowieka, ale za to bardzo intensywnie. Obszary koncentracji kopalń (także za sprawą obecności towarzyszącego przemysłu) należą do najbardziej intensywnie przekształconych na Ziemi.

Spis tematów (kliknij, aby przejść do wyboru tematów)

Człowiek a środowisko

V Górnictwo a środowisko

Wstępny zarys technologii wydobycia związanych z różnymi surowcami oraz charakterystyka części z tych surowców opisane zostały tutaj (kliknij, aby przejść do tematu).

1. Kopalnia otworowa

W Kopalni otworowej wydobycie surowca (płynnego w tym po upłynnieniu lub gazowego) odbywa się poprzez przygotowany w tym celu odwiert. W ten sposób pozyskuje się m.in. gaz (szyb gazowy, platforma wydobywcza) i ropę naftową (szyb naftowy, platforma wydobywcza), a rzadziej także sól czy siarkę.

Szyb gazowy wykorzystujący metodę szczelinowania hydraulicznego w Pinedale (USA)

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e1/Rig_wind_river.jpg

Wpływ kopalni otworowych na środowisko

Zasadniczo kopalnie otworowe mają najmniejszy wpływ na środowisko ze wszystkich metod wykorzystywanych w górnictwie. Mają jedynie niewielki wpływ na krajobraz, nie przyczyniają się do zniszczeń terenu, ani zbyt dużych zanieczyszczeń. Wśród bardziej istotnych zagrożeń można wymienić:

Największy wpływ tej metody obserwuje się w stosunku do wód podziemnych. Za sprawą stosowania w odwiercie (np. w celu upłynnienia lub uwolnienia surowca ze skał) rozmaitych chemikaliów może dojść do zanieczyszczenia wody wpływając na ich stan chemiczny. Pośrednio może to mieć pewien wpływ na stan lokalnego ekosystemu, a nawet zdrowie ludzi, ale przeważnie nie obserwuje się go.
Wydobyta kopalina (ciekła) może czasem parować powodując umiarkowaną emisję zanieczyszczeń do atmosfery.
Puste przestrzenie podziemne mogą czasem prowadzić do przemieszczania dużych mas Ziemi i zmiany lokalnego ukształtowania powierzchni.

W ostatnich latach największe kontrowersje budzi metoda tzw. szczelinowania hydraulicznego. Jest ona wykorzystywana m.in. do wydobycia gazu łupkowego. Polega ona na wpompowaniu do odwiertu specjalnej mieszanki (złożonej w przeważającej większości z wody z piaskiem, ale około 2% płynu stanowią różne w tym groźne chemikalia), w celu powiększenia szczelin w skałach i ułatwienia wydostania surowca. Metoda jest bardzo skuteczna i jest jedyną metodą pozwalającą na pozyskiwanie surowców ze złóż łupkowych (popularna m.in. w USA), lecz ma też swoich przeciwników. Uważają oni, że istnieje ryzyko zanieczyszczenia wód podziemnych oraz zużycia dużych ilości wody słodkiej (którą trzeba dostarczyć do odwiertu z zewnętrznych źródeł). Z tego powodu Francja jako jedyny kraj na świecie wprowadziła zakaz stosowania tej metody.

Inne zagrożenia związane z tą metodą dotykają platform wydobywczych. Czasami (choć bardzo rzadko) na skutek błędu ludzkiego może dojść do wypadku, który może skutkować wydobyciem się surowca (np. ropy naftowej) bezpośrednio do wody morskiej powodując katastrofalne skutki. Taki przypadek miał miejsce na platformie Deepwater Horizon w Zatoce Meksykańskiej w 2010 r. (kliknij, aby dowiedzieć się więcej).

2. Kopalnia głębinowa

Ta metoda wydobycia znajduje swoje zastosowanie w pozyskiwaniu surowców (ciał stałych, zwłaszcza węgla kamiennego i niektórych metali) zlokalizowanych głęboko pod powierzchnią ziemi. Elementem technicznym jest wykonanie pionowego szybu lub sztolni. W tej technologii pozyskuje się głównie surowce zalegające głębiej niż 200 metrów pod ziemią. W jej obrębie stosuje się sposób filarowy (drążenie złoża i pozostawianie filarów zbudowanych z surowca zabezpieczającego strop) oraz sposób równoległy (kopanie dwóch tuneli i wybieraniu złoża pomiędzy nimi).

Pod ziemią stosuje się różne maszyny w celu pozyskania złoża

Źródło: https://pliki.wnp.pl/d/36/92/97/369297_r2_940.jpg

Wpływ kopalni głębinowych na środowisko

Głębinowa działalność górnicza rzadko pozostawia skutki widoczne gołym okiem. Nie licząc niewielkiej części złóż, gdzie oprócz wydobywanego surowca pozyskuje się zbędny materiał skalny (z którego tworzy się hałdy na powierzchni Ziemi), właściwie przeciętny obserwator może ich przez długi czas nie dostrzegać. Warto jednak wspomnieć o:

Ryzyko osiadania a nawet zapadania się mas ziemi powyżej poziomu kopalni (nad tunelami). Grozi to zniszczeniami infrastruktury, a nawet zawaleniem domów ludności.

Czasami zapadliska są małe, np. w 2013 r. w Sosnowcu zawalił się fragment systemu wentylacyjnego dawnej kopalni

Źródło: https://dziennikzachodni.pl/dziura-w-sosnowcu-na-placu-zabaw-to-biedaszyb-albo-szyb-kopalni-niwkamodrzejow/ar/928205

Wstrząsy tektoniczne (zwykle krótkotrwałe i o małej sile) mogą być powodowane przez zawalanie się fragmentów dawnych kopalń.

Na skutek przesunięć mas terenu może dojść do przechylania się budynków np. w Piekarach Śląskich odchylił się cały blok. Takich budynków są w Polsce tysiące

Źródło: https://www.fakt.pl/wydarzenia/polska/slask/prostowanie-blokow-w-piekarach-slaskich/7y40z2r#slide-1

Obniżenie zwierciadła wód podziemnych – aby możliwe było kopanie pod ziemią, czasami trzeba najpierw usunąć zalegającą tam wodę. W konsekwencji może dojść do powstania leja depresyjnego. W konsekwencji okoliczne ujęcia wody nagle wysychają, osłabiają się także właściwości gleby.
Analogicznie po zaprzestaniu działalności górniczej i wstrzymaniu odpompowywania wód może dojść do zalania kopalni. Wody podziemne mieszają się wtedy z resztkami zanieczyszczeń w kopalni i ich stan się pogarsza. Na skutek podsiąkania wody w górę może dojść do zalania piwnic budynków lub podmakania fundamentów.

Umiejętnie prowadzona działalność głębinowa ma tylko umiarkowany wpływ na środowisko naturalne. Może mieć jednak istotny wpływ na życie ludzi tam pracujących – górników. Ze względu na panujące warunki – wyższą temperaturę, inną wilgotność czy obecność pyłów, zdrowie górników jest ciągle eksploatowane, a ich życie jest na skutek różnych chorób o wiele krótsze niż przedstawicieli innych zawodów. W kopalniach czasami dochodzi także do wypadków spowodowanych wybuchami metanu. Wiele osób może wtedy stracić życie, co raczej nie zdarza się przy stosowaniu innych metod wydobycia.

Kopalnia głębinowa (np. Bogdanka) nie różni się na powierzchni zbyt mocno od innego zakładu przemysłowego

Źródło: https://www.lublin112.pl/wp-content/uploads/2020/04/91337856_3607856829256709_8139958723893264384_o-1280×877.jpg

3. Kopalnia odkrywkowa

Stosowanie odkrywkowej metody wydobycia należy do jednego z największych dylematów w górnictwie. Metoda polega na usunięciu nadkładu (wierzchniej warstwy gruntu – skał płonnych) i pozyskiwaniu „odkrytego” (odsłoniętego) surowca bezpośrednio na powierzchni z wykorzystaniem maszyn. Z jednej strony metoda ta cechuje się wysoką opłacalnością ekonomiczną (przynajmniej w krótkiej perspektywie) – niewielkim kosztem i względnie prostą technologią można pozyskać zwykle duże ilości surowców różnego typu (np. węgiel brunatny, rzadziej kamienny, niektóre metale oraz surowce skale np. piasek, żwir, a także inne np. marmur, piaskowiec, wapień, bazalt, granit czy kredę). Z drugiej strony, wpływ tej metody na środowisko jest olbrzymi i generuje wielkie koszty w dłuższym horyzoncie czasowym. Opłacalność metody sięga wydobyciu surowców do około 200 metrów pod ziemią.

Główne skutki stosowania metody odkrywkowej to:

Całkowite i bezpowrotne przekształcenie powierzchni ziemi, powodujące niewyobrażalnie duże zmiany w krajobrazie, z występowaniem naprzemiennie wyrobisk i zwałowisk (hałd).

W celu osiągnięcia wysokiej efektywności stosuje się wielkie, potężne maszyny (np. w Kopalni Hambach w Niemczech)

Źródło: https://www.rp.pl/apps/pbcsi.dll/storyimage/RP/20180916/SWIAT/180919536/AR/0/AR-180919536.jpg?imageversion=Artykul&lastModified=20200817162458&exactW=1000

Destrukcja fauny, flory – usunięcie roślinności naturalnej i zniszczenie naturalnych siedlisk zwierząt.
Zniszczenie pokrywy glebowej – na skutek usuwania gruntu, bezpowrotne i całkowite unicestwienie gleby.
Emisja pyłów do atmosfery – z hałd górniczych na skutek oddziaływania wiatru.
Zniszczenie krajobrazu – powodujące straty także w sektorach gospodarczych np. turystyce.

Hałdy górnicze są poważnym zaburzeniem naturalnego krajobrazu np. Hałda Szarlota w Rydułtowach

Źródło: https://www.radio90.pl/files/2014/03/Z-Lotu-Ptaka-Rydultowy-Halda-Szarlota-021.jpg?x64070

Wstrząsy sejsmiczne o małej sile (zwykle nieodczuwalne).
Zmiana stosunków wodnych – powstawanie leja depresyjnego. Na skutek obniżania poziomów wodonośnych wysychają ujęcia wody np. studnie.

Dawna kopalnia uranu w Australii, dno wypełnione wodą na skutek zaprzestania jej wypompowywania – klasyczny lej depresyjny

Źródło: https://www.planeta2030.es/uploads/s1/66/26/47/6/uranio-w.png

Do poważnych długotrwałych skutków górnictwa odkrywkowe należą leje depresyjne, czyli obszary na których poziom zwierciadła wód podziemnych został obniżony w celu wydobycia kopaliny. Ściany kopalni są wyposażone w studnie odwadniające wodę lub w ekrany przeciwfiltracyjne, uniemożliwiające przesiąknie wody do wyrobiska.

Schemat klasycznego leja depresyjnego według Państwowego Instytutu Geologicznego

Źródło: http://geoportal.pgi.gov.pl/css/powiaty/2018/wplyw_odkrywkowej_eksploatacji.pdf

4. Rekultywacja terenów pogórniczych

Zdewastowanemu obszarowi pogórniczemu można próbować przywrócić funkcjonalność stosując zabiegi rekultywacji. Działania takie najczęściej są kosztowne, ale zwykle przynoszą duże korzyści społeczne i środowiskowe, a czasem także gospodarcze – w dłuższej perspektywie. Wśród kierunków rekultywacji możemy wymienić:

Zalesianie i zadrzewianie hałd i zwałowisk – działalność najczęściej poprzedzona stosowaniem tzw. roślinności motylkowej, która pozwala na szybkie wytworzenie gleby, niezbędnej dla następnego nasadzenia drzew. Takie działanie uzasadnione jest chęcią unieruchomienia powstałego wzniesienia, zatrzymania emisji pyłów do atmosfery a także oczyszczanie powietrza przez roślinność.

Przykładem bardzo intensywnego zalesiania jest hałda w Bełchatowie (Góra Kamieńska) – największe tego typu wyrobisko w Polsce

Źródło: https://d-art.ppstatic.pl/kadry/k/r/05/05/597db26b44657_o_original.jpg

Czasami możliwe jest przystosowanie wyrobisk do działalności rolniczej, zwłaszcza chowu zwierząt. Dzięki nasadzeniom traw, powstają duże łąki, na których można prowadzić np. wypas krów, owiec lub kóz.
Wyrobisko jako obniżenie terenu często przekształcane jest w sztuczny zbiornik wodny. Może wtedy pełnić różne funkcje np. jako zbiornik retencyjny albo zaplecze dla elektrowni. Czasami jednak takie zbiorniki wykorzystywane są w celach rekreacyjno-sportowych (kąpieliska).

Jezioro Tarnobrzeskie to sztuczny zbiornik w wyrobisku dawnej kopalni siarki, obecnie wykorzystywany jako kąpielisko

Źródło: https://ocdn.eu/pulscms-transforms/1/_UEk9kpTURBXy84ZTU2MWE4NWUzNjZjMzY1NzQ4MzEyZTgxZDFhN2RkNy5qcGeTlQMAMc0H0M0EZZMFzQMUzQG8kwmmOWI1MmYyBoGhMAE/jezioro-tarnobrzeskie-kapielisko-w-wyrobisku-dawnej-kopalni-siarki.jpg

Hałdy kopalni oprócz przeznaczenia pod zalesienie mogą być także wykorzystywane sportowo i rekreacyjnie. Ze względu na duże różnice wysokości, czasami tworzy się na nich wyciągi narciarskie i trasy zjazdowe.

Góra Kamieńsk zimą wykorzystywana jest w celach narciarskich

Źródło: https://lh3.googleusercontent.com/proxy/QXArokRd3UgNrmcOiUc9IUTebmlP-Ve2b_RPo1U0H-__UxwgU2aDtoK9N8mXI-QCz2qDRmDcAZ8KfVvhvFSZUNuN3uMipvWP_Ai572KhzA

Czasami w ramach rekultywacji obszarów pogórniczych zagospodarowuje się także powierzchniowe budynki kopalń, tworząc w nich rozmaite obiekty związane z edukacją, kultura, nauką czy biznesem.
Niektóre obiekty górnicze związane z historią (np. szczególne dla branży lub związane z innymi wydarzeniami np. politycznymi), czasami przekształcane są w muzea.

Przykładem muzeum jest Kopalnia Soli „Wieliczka”, wpisana na listę światowego dziedzictwa UNESCO

Źródło: https://cdn.shortpixel.ai/client/q_lossy,ret_img,w_770,h_433/https://www.readyforboarding.pl/wp-content/uploads/2019/10/kopalnia-soli-wieliczka-25-201908-readyforboarding_pl-770×433.jpg

Kolejnym zastosowaniem dla kopalnianych hałd może być energetyka. Za sprawą wzrostu wysokości rośnie też prędkość wiejących wiatrów, co pozwala na rozwój energetyki wiatrowej.

Czasami na miejscu dawnych obiektów górniczych buduje się zupełnie nowe. Tak było na przykład w związku z rozwojem Silesia City Center w miejscu dawnej Kopalni Węgla Kamiennego Gottwald. W ramach kompleksu zachowano jednak częściowo zabytkowe budynki i wieżę szybu kopalni.

Silesia City Center w Katowicach