PG 10 2014.Pdf

ISSN 0033-216X 10/2014

RÓW I IE TE YN C Ż H N N I I K

E Ó I W N

E G

R I

C A

A T S

Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 217

50-lat Katedry Górnictwa Odkrywkowego

Katedra Górnictwa Odkrywkowego powstała dokład- W pierwszej kolejności kolejności należy wspo- nie pół wieku temu, w 1964 roku i jest częścią Wydziału mnieć o zasługach założyciela i pierwszego Kierownika Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo-Hutniczej Katedry Górnictwa Odkrywkowego – prof. Juliana Sulima- w Krakowie. Jest to tętniąca życiem jednostka organizacyjna, Samujłło, a także pierwszego dyrektora Instytutu Górnictwa realizująca działalność dydaktyczną i naukowo-badawczą. Odkrywkowego prof. Andrzeja Dunikowskiego oraz prof. Przez te 50 lat przyczyniła się do znacznego rozwoju gór- dr hab. inż. Adama Trembeckiego, dzięki którym powstało nictwa odkrywkowego w Polsce i na świecie. Nasze mury w 1975 roku Centralne Laboratorium Techniki Strzelniczej opuściło wielu znakomitych absolwentów - specjalistów i Materiałów Wybuchowych wraz ze Stacją Badawczą w z górnictwa odkrywkowego, którzy dzisiaj kształcą następne Regulicach. Serdeczne podziękowania należą się także, prof. pokolenia górników oraz pracują w przemyśle, w urzędach, dr hab. inż. Ryszardowi Ubermanowi i Dziekanowi prof. w biurach projektowych i kopalniach, a także piastują zacne dr hab. inż. Jerzemu Klichowi za ich dokonania i wsparcie stanowiska kierowników, dyrektorów i prezesów poważnych Katedry po dziś dzień. Wielkie podziękowania, kieruję także spółek w Polsce i na świecie. do naszego Jubilata, prof. dr hab. inż. Wiesława Kozioła, Nasza Katedra była pierwszą w Polsce specjalizującą się piastującego urząd Kierownika Katedry przez 16 lat, za w problematyce odkrywkowej eksploatacji złóż, a w szcze- wprowadzenie Katedry w XXI wiek. Dziękuje także wszyst- gólności złóż surowców skalnych i węgla brunatnego. kim poprzednim kierownikom naszej Katedry za wkład w jej Jednak historia rozwoju górnictwa odkrywkowego na naszej tworzenie i rozwój. Uczelni jest dużo starsza. Powołanie Zakładu Eksploatacji Nie możemy zapomnieć także o studentach, którym należą Złóż Skalnych nastąpiło już 65 lat temu, czyli w 1949 roku. się szczególne podziękowania za wybranie naszej specjalno- Natomiast specjalność dydaktyczna Eksploatacja Odkrywkowa ści – w celu rozwijania swoich aspiracji i poszerzania wiedzy uruchomiona została w roku akademickim 1951/52. o górnictwie odkrywkowym. Zespół Pracowników Katedry Nasza Katedra dzięki swoim wybitnym specjalistom wykształcił 2400 absolwentów. Przez 50 lat na Naszym z zakresu wybranych problemów górnictwa odkrywkowego, Wydziale, a pośrednio w Katedrze Górnictwa Odkrywkowego, takich: jak geologia surowców skalnych, geologia węgla bru- 94 osoby uzyskały stopień doktora, a 16 otrzymało habilitacje. natnego, mechanika i stateczność wyrobisk odkrywkowych, Miłym obowiązkiem kierownika Katedry jest złożenie ochrona środowiska, rekultywacja, technika strzelnicza, podziękowań wszystkim, którzy przyczynili się do opraco- maszyny i urządzenia górnicze - zajmuje wysoką pozycję wania materiałów oraz organizacji konferencji i jubileuszu. w kształceniu przyszłych pokoleń i dalszego rozwoju górnictwa. Szczególnie gorąco pragnę podziękować J.M. Rektorowi Z inicjatywy pracowników naszej Katedry powstało prof. dr. hab. inż. Tadeuszowi Słomce i Dziekanowi Wydziału i powstaje nadal wiele prac dla przemysłu górniczego, których prof. dr. hab. inż. Piotrowi Czai za umożliwienie organizacji większość została z powodzeniem wdrożona. Przykładem konferencji i wsparcie przy opracowaniu materiałów z zakresu twórczej działalności pracowników są nasze liczne publikacje, historii rozwoju Katedry i górnictwa odkrywkowego w AGH książki i monografie, projekty badawcze krajowe i między- jako cząstki historii naszej Uczelni. narodowe oraz prace zlecane z przemysłu, przedstawione Serdeczne podziękowania składam Kierownikom w rozdziale poświęconym osiągnieciom Katedry. Jednocześnie Pracowni w Katedrze Górnictwa Odkrywkowego za pomoc chciałbym podziękować wszystkim zacnym osobom za ich w przygotowaniu zagadnień dotyczących ich zespołów. upór i ambicję w tworzeniu naszej historii i wszystkich doko- Wydawnictwo to nie ukazałoby się, gdyby nie włożona nań na chwałę górniczego stanu i chwałę Akademii Górniczo- w jego przygotowanie praca wielu Pracowników Katedry, za Hutniczej w Krakowie. co składam Im serdeczne podziękowania.

Prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz Kierownik Katedry Górnictwa Odkrywkowego 218 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 PRZEGLĄDNr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZYGÓRNICZY1 założono 01.10.1903 r. MIESIĘCZNIK STOWARZYSZENIA INŻYNIERÓW I TECHNIKÓW GÓRNICTWA Nr 10 (1103) październik 2014 Tom 70 (LXX)

UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333(094) Jak rozpocząć odkrywkową działalność górniczą – droga od koncesji do planu ruchu How to start the surface mining activity – the roadmap from license to mining operation plan

Dr Miranda Ptak*) prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz**)

Treść: Uruchomienie odkrywkowej działalności górniczej poprzedzone jest wieloma procedurami administracyjnymi. Artykuł opisuje poszczególne etapy procedury planowania przestrzennego, w szczególności zmiany studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy oraz zmiany miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego, których celem jest wprowadzenie inwestycji górniczych do dokumentów planistycznych. W dalszej kolejności przedstawione zostały możli- we scenariusze postępowania w sprawie oceny oddziaływania na środowisko i uzyskania decyzji środowiskowej. Jak wynika z analizy, to właśnie zagospodarowanie przestrzenne i uwarunkowania środowiskowe powodują, że wiele planowanych inwestycji nie może być realizowanych lub czas ich rozpoczęcia znacznie się wydłuża. Ostatnie części artykułu dotyczą postępowania koncesyjnego oraz postępowania w sprawie decyzji zatwierdzającej plan ruchu. Abstract: Start-up of mining activity is preceded by a lot of administrative procedures. This paper describes several stages of spatial planning procedures, especially the changes in the community land use planning and the local land management plan whose aim is to introduce mining investments to this documents. Then the possible proceeding scenarios for environmental impact assessment and obtaining the environmental decision. As shown in the analysis, it is land use planning and environmental conditions which cause that many mining investment can not be implemented or that the implementation time extends. The last part of the paper concerns the license for mining and proceedings on approving a decision of mining plant operation plan.

Słowa kluczowe: górnictwo, prawo geologiczne i górnicze, procedury planistyczne, postępowanie w sprawie decyzji środowiskowej, plany ruchu Key words: mining, mining and geological law, municipal planning, proceedings on environmental decision, mining plant operation plan

1. Wprowadzenie gruntowej, gdzie organem koncesyjnym jest marszałek wo- jewództwa. Poza kręgiem zainteresowania znajdzie się więc Rozpoczęcie i prowadzenie odkrywkowej działalności eksploatacja kopalin, wymienionych w art. 10 ust 1 i 2 ustawy górniczej jest zagadnieniem bardzo szerokim. Dlatego na z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (PGIG), potrzeby tego artykułu analizowana działalność górnicza stanowiących własność górniczą oraz działalność, gdzie or- dotyczy tylko złóż kopalin objętych własnością nieruchomości ganem koncesyjnym jest starosta. Przepisy prawa nakładają na przedsiębiorcę, który ma zamiar prowadzić działalność wydobywczą, obowiązek uzyskania koncesji na wydobywanie *) Okręgowy Urząd Górniczy we Wrocławiu. **) AGH w Krakowie kopalin ze złóż, a w dalszej kolejności decyzji zatwierdza- 2 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 jącej plan ruchu. Dopiero te dwie administracyjne decyzje, który uzyskał już koncesję od marszałka województwa, musi uprawniają do rozpoczęcia i prowadzenia działalności wy- następnie, celem rozpoczęcia działalności górniczej, uzyskać dobywczej. Kompetentne organy administracyjne, realizując decyzję zatwierdzającą plan ruch. Należy pamiętać, że plan swoje konstytucyjne zadania, w sposób jednostronny określają ruchu jest specjalistycznym dokumentem (opracowaniem) prawa i obowiązki podmiotu, który wystąpił z określonym sporządzanym z uwzględnieniem warunków określonych wnioskiem. Oczywiście nie są to prawa i obowiązki dowolne. w koncesji oraz projekcie zagospodarowania złoża. Kiedy ta W ramach posiadanego władztwa administracyjnego, organy decyzja administracyjna staje się ostateczna, odkrywkowa koncesyjne i organ nadzoru górniczego, na podstawie upoważ- działalność górnicza może być prowadzona. nienia zawartego w normach powszechnie obowiązującego prawa wydają decyzje administracyjne. Odbywać się to musi z jednoczesnym poszanowaniem takich zasad, jak równe 2. Koncesja – szczególne uprawnienie (1) traktowanie podmiotów gospodarczych, zachowanie zasady wolności gospodarczej czy zasada ochrony własności. Zanim Państwa w różny sposób mogą realizować swoje prawo do jednak dojdzie do złożenia wniosku do organu koncesyjne- dóbr, jakimi są kopaliny. Zależy to od sposobu pojmowania go, działalność górnicza musi „zaistnieć” w dokumentach roli państwa w życiu gospodarczym. Jednym z narzędzi poli- planistycznych. Nie można bowiem zgodnie z art. 7 ustawy tyki reglamentacji ściśle określonymi dobrami jest szczególne z dnia 9 czerwca 2011 r. (PGIG) podejmować i wykonywać pozwolenie – KONCESJA. Taki system reglamentacji dóbr działalności górniczej, która mogłaby naruszyć przeznaczenie istnieje w Polsce. Działalność koncesjonowana ma szczególne nieruchomości określonej w miejscowym planie zagospo- znaczenie dla zaspokojenia potrzeb publicznych i to powoduje, darowania przestrzennego oraz w odrębnych przepisach. że powierzenie jej realizacji podmiotom prywatnym musi być Analizując wnikliwie przepisy ustawy z dnia 9 czerwca 2011 przedmiotem szczególnej regulacji prawnej. Koncesja jest r. (PGIG) sam proces wydobywania kopalin ze złóż, nie tylko decyzją administracyjną, która w rozpatrywanym przypadku ma nie naruszać przeznaczenia nieruchomości (art. 7), ale musi uprawnia do wydobywania kopalin ze złóż. Wydobywanie być zgodny z przeznaczeniem terenu określonym w miej- kopaliny jest wprost zdefiniowane jako działalność gospodar- scowym planie zagospodarowania przestrzennego (MPZP) cza w ustawie z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności lub zgodny ze sposobem korzystania z nieruchomości, który gospodarczej (OSDG). Decyzja ta wskazuje szczegółowo na jest określany w studium uwarunkowań i kierunkach zago- uprawnienie. Dokonuje precyzyjnego określenia, w jakich spodarowania przestrzennego gminy (SUiKZPG) – art. 23 granicach przestrzennych, a także w jaki sposób oraz w jakich ust. 2 pkt 2 (PGIG). Dodatkowo, czego nie można pomijać, warunkach prowadzona będzie działalność. Organ koncesyjny a co nie znajduje, jak dotychczas, podkreślenia w literaturze ma obowiązek udzielić koncesji na czas określony, nie krót- branżowej, niesprzeczność czyli nienaruszanie przeznaczenia szy niż 3 lata i nie dłuższy niż 50 lat. W toku postępowania nieruchomości, musi być zachowana z innymi przepisami. koncesyjnego, marszałek województwa bada m.in. takie Zadając pytanie – z jakimi innymi przepisami? – na pierwszy elementy wniosku jak : plan wyłaniają się przepisy ustawy z dnia 3 lutego 1995 r. – stan prawny nieruchomości, potwierdzony dowodami o ochronie gruntów rolnych i leśnych (oogril) oraz przepisy ustawy z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody (OP). z odpowiednich rejestrów, Nie są to jednak jedyne przepisy, jakie mogą decydować – prawo wnioskodawcy do wskazanej nieruchomości, o przeznaczeniu terenu. Równocześnie należy podkreślić, że – wskazanie terminu rozpoczęcia i czas trwania przedsię- ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. (PGIG) nie wskazuje wprost wzięcia, na obowiązek dołączenia do wniosku koncesyjnego decyzji – środki finansowe. środowiskowej. Decyzji, która jest podsumowaniem całego postępowania w sprawie oceny oddziaływania przedsięwzię- cia na środowisko, a które to postępowanie jest przeprowa- 3. Krok przed koncesją czyli dokumenty planistyczne dzane obligatoryjnie dla przedsięwzięć zawsze mogących i decyzja środowiskowa znacząco oddziaływać na środowisko, planowanych przed- sięwzięć mogących znacząco oddziaływać na obszar Natura Jak zostało to podkreślone we wcześniejszych rozdzia- 2000 oraz przeprowadzane fakultatywnie dla przedsięwzięć łach, działalność górnicza musi „zaistnieć” w dokumentach mogących potencjalnie znacząco oddziaływać na środowisko. planistycznych. Pod hasłem dokumenty planistyczne należy Wydobywanie kopalin ze złóż może być przedsięwzięciem rozumieć studium uwarunkowań i kierunków zagospoda- właśnie z powyższych grup. Zawsze jednak przedsięwzięcie rowania przestrzennego gminy (studium) i miejscowy plan takie wymaga uzyskania koncesji. A skoro wymaga uzyskania zagospodarowania przestrzennego (mpzp). Przedsiębiorca koncesji, to przed jej wydaniem musi być wydana decyzja najczęściej spotyka się z sytuacją, kiedy dokumenty plani- środowiskowa zgodnie z ustawą z dnia 3 października 2008 styczne milczą na temat udokumentowanego złoża. Nie ma r. o udostepnieniu informacji o środowisku i jego ochronie, ani w studium sposobu zagospodarowania jako odkrywkowa udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach działalność górnicza ani nie ma przeznaczenia gruntu w mpzp oddziaływania na środowisko (OOS). Procedura oceny od- na odkrywkową działalność górniczą. Aby móc realizować działywania na środowisko składa się z trzech zasadniczych inwestycje należy wnioskować o zmianę studium i mpzp. etapów: weryfikacji raportu o oddziaływaniu na środowisko, Nowa ustawa przewidziała sytuację, gdy rady gmin nie podej- uzyskaniu opinii i uzgodnień organów współdziałających mują uchwał w zakresie ujawnienia udokumentowanych złóż. oraz zapewnieniu udziału społeczeństwa w postępowaniu. W tych przypadkach zgodnie z art. 96 PGiG po upływie 2 lat Jeżeli postępowanie zakończy się wydaniem decyzji środo- od zatwierdzonej dokumentacji geologicznej, wojewoda wyda wiskowej to do wniosku koncesyjnego dołącza się decyzję zarządzenie zastępcze, którym wprowadza obszar udokumen- środowiskową. Oprócz decyzji środowiskowej, ubiegający się towanego złoża do studium. Jeżeli gmina sama przystąpi do o koncesję dołącza dowody prawa korzystania z informacji zmian studium, to realizowana jest zgodnie z ustawą z dnia geologicznej, kopię decyzji zatwierdzającej dokumentację 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu prze- geologiczną, projekt zagospodarowania złoża. Przedsiębiorca, strzennym (uopizp). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 3

3.1. Studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowa- o sposobie wniesionych uwag. Dalsze działania polegają na nia przestrzennego gminy (2) wniesieniu do projektu studium uwag, które zostały zaakcep- towane przez wójta oraz przedstawienia radzie gminy uwag, Procedura uchwalania studium lub jego zmiany jest wie- które nie zostały uwzględnione w projekcie studium. Studium loetapowa i złożona, ale konieczna w sytuacji, kiedy ma być jest uchwalane w drodze uchwały podejmowanej przez radę opracowany miejscowy plan zagospodarowania przestrzen- gminy (art. 12 ust. 2 uopizp). Po uchwaleniu studium przez nego. Obowiązek sporządzenia studium spoczywa na wójcie radę gminy, wójt (burmistrz, prezydent) przedkłada niniej- (burmistrzu, prezydencie miasta zgodnie z art. 9 ust. 2 ustawy szą uchwałę wojewodzie wraz z załącznikami, tj. pracami z dnia 27 marca 2003 r. – uopizp. Gminy miały wywiązać się planistycznymi precyzyjnie określonymi w rozporządzeniu z tego obowiązku do 11 lipca 2004 roku. Obecnie większość Ministra Infrastruktury z dnia 28 kwietnia 2004r. w sprawie gmin posiada studium, ale nie jest to jednak 100 %. Skutkiem zakresu projektu studium uwarunkowań i kierunków zagospo- nie wykonania tego obowiązku jest niemożność uchwalenia darowania przestrzennego gminy (Dz.U. nr 118, poz.1233), mpzp, gdyż mpzp musi uwzględniać ustalenia studium (art. celem dokonania oceny legalności tej uchwały z obowiązują- 17 ust 4 ustawy uopizp). Sankcje za taki stan rzeczy może cymi przepisami prawa. Zakres badania legalności odnosi się ponieść gmina, jeżeli z tytułu nie uchwalenia planu, został do zasad, trybu sporządzania studium, kompetencji organów. naruszony interes prawny i uprawnienia osoby prawnej lub Badanie nie obejmuje natomiast przyjętych rozstrzygnięć fizycznej. Studium jest przyjmowane w drodze uchwały przez czy poprawności merytorycznej. Studium jest dokumentem radę gminy. Inicjatywę w podejmowaniu uchwały o uchwa- planistycznym, który ma za zadanie koordynować ustalenia leniu studium ma rada gminy art. 9 ust. 1 uopizp oraz wójt miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego, (burmistrz, prezydent miasta) a w szczególnym przypadku określać politykę rozwoju przestrzennego dla całej gminy. wojewoda. Tym szczególnym przypadkiem jest zarządzenie Jako dokumentu planistycznego jest podsumowaniem wszel- zastępcze, kiedy np. rada gminy nie przystępuje do uchwały kich ustaleń planistycznych poczynionych dla terenu gminy o studium. Rozwiązanie to znane pod rządami ustawy uopizp przez organy wszystkich szczebli planowania przestrzennego. zostało powielone w nowej ustawie Prawo geologiczne Co należy podkreślić, nie jest aktem prawa miejscowego, i górnicze. Zgodnie z art. 95 PGIG gmina ma obowiązek ujaw- powszechnie obowiązującym, na podstawie którego organ nienia udokumentowanych złóż kopalin w studium w terminie może wydawać decyzje administracyjne. Jednakże jego usta- do 2 lat od dnia zatwierdzenia dokumentacji geologicznej. lenia są wiążące dla mpzp. To związanie spowodowane jest Jeżeli tego nie zrobi, to na koszt gminy wojewoda ujawnia koniecznością ustalenia zgodności planowanych rozwiązań udokumentowane złoże kopaliny w studium i możliwe jest w mpzp z ustaleniami, jakie zawiera studium ( art. 15 ust. podejmowanie dalszych działań planistycznych. Następuje 1; 17 pkt 4 uopizp) oraz obowiązku stwierdzenia przez radę wówczas ogłoszenie o przyjęciu uchwały w sprawie przystą- gminy przed uchwaleniem mpzp zgodności projektu planu pienia do sporządzania studium i 21-dniowy okres oczekiwań z ustaleniami studium. W ten sposób inwestycja górnicza na ewentualne wnioski do studium, które to wnioski nie są zaczyna „istnieć” w dokumentach planistycznych. Krytycznie wiążącymi dla organu uchwalającego studium. W ramach należy ocenić zmianę przepisów, dotyczącą obligatoryjnych procedury odbywa się zawiadamianie instytucji i organów mpzp dla terenu górniczego. Rezygnacja z obowiązku spo- uzgadniających i opiniujących projekt studium o przystąpie- rządzania tych planów, jaki był zapisany w art. 53 u ustawie niu do jego sporządzania. Wójt (burmistrz, prezydent miasta) z 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze, powoduje, że zgodnie z art. 11 ust 3 ustawy – uopizp rozpatruje wszystkie nie można egzekwować od gminy obowiązku przystąpienia wnioski i się do nich w sposób merytoryczny odnosi. Kolejny w terminie trzech miesięcy do sporządzenia mpzp na podsta- etap to sporządzenie projektu studium z zachowaniem przewie przepisów art. 10 ust 3 ustawy uopizp. W konsekwencji pisów prawa materialnego, czyli rozporządzenia w sprawie procedura planistyczna dla inwestycji górniczych, w tym zakresu projektu studium tak w części graficznej, jak i tek- zakresie się wydłużyła. stowej. Projekt studium musi uwzględniać wymogi dotyczące materiałów planistycznych, skali opracowań kartograficznych, 3.2. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego stosowanych oznaczeń, standardów oraz sposobów dokumentowania prac planistycznych. Dalej w ramach współpracy Cała procedura uchwalenia mpzp, tak jak i poprzednia z instytucjami i innymi organami, wójt (burmistrz, prezydent procedura, jest bardzo sformalizowana i wieloetapowa. miasta) występuje o opinie i uzgodnienia. Zgromadzone Obowiązek sporządzenia planu może wynikać tylko z prze- w postępowaniu opinie i uzgodnienia mogą zmienić sporzą- pisów odrębnych (ale nowa ustawa Prawo geologiczne i gór- dzony projekt studium. Zasadą powszechnie obowiązującą nicze nie zawiera już tej delegacji, jaka była w starym PGIG jest fakt, iż opinie nie wiążą organu w sprawie. Natomiast tj. art. 53 ust 1) lub z ustaleń studium. Mimo że tryb planów uzyskane uzgodnienia są bezwzględnie wiążące dla wójta miejscowych w ustawie uopizp jest trybem pożądanym przez (burmistrz, prezydent miasta), co oznacza, że stanowisko planistów, to ustawodawca nie zobowiązał gmin do ich spo- organu właściwego w przedmiocie uzgodnienia projektu rządzania. Przedsiębiorcy nierzadko spotykają się z niechęcią studium musi być uwzględnione w praktyce. Ostatnim etapem lub brakiem działania władz gmin w przedmiocie sporządzania przed uchwaleniem studium jest wyłożenie studium do pu- mpzp. Wówczas pozostaje do ich realizacji tryb sporządzanie blicznego wglądu oraz przeprowadzenie publicznej dyskusji miejscowego planu przez zarządzenie zastępcze wojewody nad przyjętymi rozwiązaniami w projekcie. Każdy ma pra- (art. 12 ust. 3 uopizp) w sytuacji zaniechania działań przez wo wglądu, przez 30 dni zapoznać się z projektem studium radę gminy. Należy zauważyć, że z chwilą przystąpienia do i wnieść uwagi. Po upływie wystawienia 30-dniowego projek- uchwalania miejscowego planu, postępowania w sprawie wa- tu studium, wójt przystępuje do rozpatrzenia uwag do projektu runków zabudowy (decyzje lokalizacyjne) zostają zawieszone, studium. Należy zwrócić uwagę, że rozstrzyganie uwag przez a po uchwaleniu planu postępowanie umorzone. Dotyczy to wójta w zasadzie opiera się na ocenie swobody planistycznej inwestycji celu publicznego, gdyż dla nich na podstawie art. gminy, jej autonomii planistycznej i obranych kierunkach 50 ustawy uopizp wydaje się decyzje o ustaleniu lokalizacji polityki przestrzennej gminy. Przepisy nie nakładają na wój- inwestycji celu publicznego. Nowa ustawa Prawo geologicz- ta obowiązku uzasadnienia przyjętego rozstrzygnięcia, ani ne i górnicze jako inwestycje celu publicznego widzi tylko też nie ma obowiązku poinformowania zainteresowanych kopaliny objęte własnością górniczą, tym samym nie jest to 4 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 w kręgu zainteresowań tego artykułu. Etapy uchwalania bądź miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego wójt zmiany mpzp przebiegają podobnie, jak przy uchwalaniu (burmistrz, prezydent miasta) w terminie 7 dni od uchwalenia studium, z tą różnicą , że sporządzony projekt mpzp musi być przekazuje uchwałę podjęta przez radę gminy celem oceny jej zrealizowany wraz z prognozą oddziaływania na środowisko. zgodności z przepisami prawa. Oprócz uchwały przekazywana W praktyce wójt powierza wykonanie takiego projektu mpzp jest w całości dokumentacja prac planistycznych. Wojewoda osobom o odpowiednich kwalifikacjach. Projekt musi być w terminie 30 dni może stwierdzić nieważność w całości bądź zgodny z wymaganiami, jakie przewiduje rozporządzenie w części przyjętej uchwały. Innym rozstrzygnięciem jakie Ministra Infrastruktury z 26 sierpnia 2003r. w sprawie wy- może wojewoda podjąć to stwierdzenie wydania uchwały maganego zakresu projektu miejscowego planu zagospoda- z naruszeniem prawa (art. 91 ust 4 ustawy z dnia 8 marca rowania przestrzennego (Dz.U. 164, poz. 1587). W prognozie 1990r. o samorządzie gminnym Dz.U. z 2001 r. Nr 142, oddziaływania na środowisko obowiązkowo musi być zawarta poz. 1591 z późn. zm). Kryteria jakie stanowią ramy oceny warstwa informacyjna, jaka wynika z powiązanych z projek- zapisane są w art. 28 ust 1 uopizp i dotyczą zarówno samego tem opracowań, w tym wytycznych w zakresie planowania trybu procedury planistycznej jak i badania właściwości or- przestrzennego zawartych w prognozie oddziaływania planu ganów. Całe postępowanie planistyczne kończy się z chwilą zagospodarowania przestrzennego województwa oraz progno- ogłoszenia uchwały w dzienniku urzędowym województwa. zie oddziaływania sporządzanej dla strategii rozwoju gminy. Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego jest Sporządzanie prognozy jest elementem przeprowadzanego w systemie aktów kształtujących ład przestrzenny aktem postępowania w sprawie oceny oddziaływania na środowi- powszechnie obowiązującym, który stanowi podstawę do sko skutków realizacji mpzp, a jej ustalenia powinny znaleźć wydawania indywidualnych rozstrzygnięć administracyj- wyraz w opracowywanym projekcie mpzp . Projekt mpzp nych w drodze decyzji (np. decyzje koncesyjne, budowlane, wraz z prognozą jest przedstawiany instytucjom i organom wywłaszczeniowe na cele publiczne). Jest to podstawowy in- opiniującym i uzgadniającym oraz osobom zainteresowanym strument planowania przestrzennego. Ma on największą skalę na zasadach dostępu do informacji o środowisku. W dalszym szczegółowości i ma za zadanie ustalić: przeznaczenie terenu, etapie wójt (burmistrz, prezydent miasta) zobowiązany jest lokalizację inwestycji, sposób zagospodarowania terenu i wa- do sporządzenia prognozy skutków finansowych wynikają- runki jego zabudowy oraz określa jak na tym terenie będzie cych z uchwalenia planu miejscowego (art. 17 pkt 5 uopizp). wykonywane prawo własności (art. 6 ust 1 ustawy uopizp). Opracowanie to jest odrębnym opracowaniem „eksperckim” Zawsze poprzedza go sporządzenie studium uwarunkowań o charakterze analizy ekonomicznej. Jej zakres, co powinna i kierunków zagospodarowania gminy. zawierać, precyzyjnie określa §11 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 26 sierpnia 2003r. w sprawie wymaganego zakresu projektu miejscowego planu zagospodarowania 3.3. Postępowanie w sprawie oceny oddziaływania na przestrzennego (Dz.U. 164, poz. 1587). Opracowanie to ma środowisko i decyzja środowiskowa znaczenie dla wartości nieruchomości, w granicach planu miejscowego, gdyż zazwyczaj po zmianach planu dochodzi Przed wydaniem każdej decyzji koncesyjnej na wydo- również do bezpośredniej zmiany tych wartości. Taki stan rze- bywanie kopaliny ze złóż, konieczne jest przeprowadzenie czy wiąże się często z koniecznością zaspokojenia roszczeń postępowania w sprawie oceny oddziaływania na środowisko. osób, które poniosły straty na skutek zmiany miejscowego Ale nie każde postępowanie będzie mieć taki sam przebieg. planu. Pomimo wagi analizowanych elementów w prognozie Możliwych jest tu kilka scenariuszy. Najbardziej powszechna finansowej, opracowanie to nie jest załącznikiem do uchwa- sytuacja jest taka, że dane przedsięwzięcie jest wymienione lonego mpzp. Jest on tylko przedkładany radzie gminy do w § 2 ust 1 pkt 27 rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 9 uchwalenia projektu mpzp. Następny etap to współdziałanie listopada 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco z organami i instytucjami celem uzyskania opinii i uzgod- oddziaływać na środowisko, dla których przeprowadzenie nień. W tym miejscu należy podkreślić, że w odniesieniu do oceny oddziaływania na środowisko jest wymagane (Dz.U. nr gruntów rolnych i leśnych, aby móc je użytkować w inny 213, poz. 1397). 26). Taka będzie w przypadku, kiedy przed- sposób, to zmiana ich przeznaczenia musi nastąpić w mpzp. sięwzięcie będzie polegać na wydobywaniu kopalin ze złoża Kompetencje w zakresie zmiany przeznaczenia gruntów metodą odkrywkową na powierzchni obszaru górniczego nie w zależności od rodzaju gruntów mają odpowiednio: minister mniejszej niż 25 ha. W tym przypadku zawsze obligatoryjnie właściwy ds. środowiska – grunt leśny stanowiący własność jest przeprowadzana ocena oddziaływania na środowisko, Skarbu Państwa (art. 7 ust 2 pkt 2 ustawy o ochronie gruntów z wykonaniem pełnego raportu i z udziałem społeczeństwa. rolnych i leśnych); minister właściwy ds. rozwoju wsi – grunty Jeżeli dane przedsięwzięcie jest natomiast wymienione w § rolne klasy I-III, o powierzchni przekraczającej 0,5 ha (art. 3ust 1 pkt 40 ww. rozporządzenia to obowiązek ten jest fakul- 7 ust 2 pkt 1 uoogril); marszałek województwa – grunty rol- tatywny. Taka sytuacja będzie mieć miejsce między innymi ne klasy IV, o powierzchni przekraczającej 1 ha lub grunty w przypadku odkrywkowej działalności górniczej : rolne pochodzenia organicznego i torfowisk klasy V i VI, – dotyczącej torfu lub kredy jeziornej, o powierzchni przekraczającej 1 ha lub leśne, które nie są wła- – na obszarach narażonych na niebezpieczeństwo powodzi, snością Skarbu Państwa. Proces zmian przeznaczenia gruntów a jeżeli została sporządzona mapa zagrożenia powodzio- odbywa się wyłącznie na wniosek wójta. Szczegółową pro- wego, na obszarach szczegółowo określonych w ustawie cedurę ustawodawca określił w ustawie o ochronie gruntów z dnia 18 lipca 2001 r. – Prawo wodne, rolnych i leśnych i jest ona wieloetapowa, a dla wyłączenia – na terenie gruntów leśnych lub w odległości nie większej gruntów leśnych długa i często bardzo kosztowna z uwagi niż 100 m od nich, na opłaty związane z wylesieniem. Dalsze etapy, takie jak – na obszarach objętych wyszczególnionymi formami ochro- uwzględnienie opinii i uzgodnień, wyłożenie projektu mpzp ny przyrody, oraz w otulinach wybranych form ochrony do publicznej wiadomości, rozpatrzenie i uwzględnienie uwag przyrody, do projektu mpzp, ponowne uzgadnianie i uzyskiwanie opi- – jeżeli działalność będzie prowadzona z użyciem materia- nii, przedstawienie radzie gminy projektu mpzp wraz z listą łów wybuchowych uwag, które nie zostały uwzględnione, jak również uchwalenie – jeżeli w odległości do 0,5 km od planowanego wydobywa- mpzp odbywa się analogicznie jak do studium. Po uchwaleniu nia kopalin metodą odkrywkową znajduje się inny obszar Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 5

górniczy ustanowiony dla wydobywania kopalin metodą 4. Postępowanie koncesyjnej odkrywkową. Fakultatywny obowiązek przeprowadzenia oceny oddzia- Samo postępowanie koncesyjne, po wprowadzeniu zmian ływania przedsięwzięcia na środowisko może zostać nałożony w mpzp czy przejściu postępowania w sprawie wydania również w przypadku inwestycji górniczych na powierzchni decyzji środowiskowej, wydaje się proste. Po pierwsze większej niż 2 ha obszaru górniczego lub o wydobyciu ponad jest ono szczegółowo opisane w dwóch aktach prawnych – 20 000 m 3, jeżeli taką decyzję podejmie organ wydający w ustawie z dnia 9 czerwca 2011 r. (PGIG) i ustawie z 2 lipca decyzję środowiskową, a nie znajduje się ona w katalogu 2004 r OSDG. Dział III (PGIG) określa, zasady koncesjono- wymienionym powyżej. wania wskazując prawa i obowiązki zarówno wnioskodawcy, Jeżeli organ w oparciu o art. 63 ust 1. ustawy (OOŚ) jak i organu koncesyjnego – w tym przypadku marszałka wyda postanowienie na podstawie art. 63 ust 2 (OOŚ), że województwa. Procedura przewiduje uzyskanie uzgodnienie stwierdza się potrzeby oceny oddziaływania przed- nia koncesji z wójtem (burmistrzem, prezydentem miasta) sięwzięcia na środowisko, to postępowanie zakończy się z zachowaniem kryterium zgodności z mpzp lub sposobem wydaniem decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach korzystania z nieruchomości ze studium. Kompletny wniosek, bez przeprowadzania oceny i wykonywania raportu. oprócz decyzji środowiskowej i projektu zagospodarowania Zgodnie z art. 84 ustawy (OOŚ), organ stwierdza w tej de- złoża, musi sprostać wymaganiom określonym w art. 24 cyzji, brak potrzeby przeprowadzenia oceny oddziaływania, PGIG. Wymagania te częściowo przedstawiono na wstępie. W tym miejscu należałoby podkreślić, że dobrze przygoto- a charakterystyka przedsięwzięcia będzie stanowić załącz- wany wniosek, pozwala określić w decyzji koncesyjnej ele- nik do decyzji. Jeżeli natomiast organ stwierdzi, że taka menty obligatoryjne jakie wynikają z art. 30 PGIG, tj.: rodzaj ocena oddziaływania jest jednak potrzebna, to procedura i sposób wykonywania zamierzonej działalności, przestrzeń, jest analogiczna do przedsięwzięć, które zawsze znacząco w granicach której ma być wykonywania zamierzona dzia- oddziałują na środowisko. Tym samym przedsiębiorca spo- łalność, czas obowiązywania koncesji, termin rozpoczęcia rządza raport oddziaływania na środowisko, organ uzyskuje działalności. Do samodzielnej oceny marszałka województwa opinie i uzgodnienia oraz zapewnia udział społeczeństwa. jako organu koncesyjnego należy stwierdzenie czy zasadne W każdym z tych przypadków analizowana jest również jest nałożenie innych wymagań dotyczących wykonywania zgodność przeznaczenia terenu z mpzp lub niesprzeczność działalności objętej koncesja, w szczególności w zakresie z ustaleniami studium. W przypadku wystąpienia obszarów bezpieczeństwa powszechnego i ochrony środowiska. Decyzja Natura 2000, jawi się jeszcze inny scenariusz. Zawsze jednak koncesyjna na wydobywanie ustala również granice obszaru w sytuacji, kiedy dotyczy to inwestycji na tych szczególnych i terenu górniczego w oparciu o dokumentację geologiczną terenach, musi być przeprowadzona ocena oddziaływania i projekt zagospodarowania złoża. Elementem fakultatywnym przedsięwzięcia na cele ochrony obszaru Natura 2000. Może w treści decyzji może być określenie minimalnego stopnia wy- zatem być sytuacja, kiedy inwestycja jest potencjalnie zna- korzystania zasobów. Postępowanie koncesyjne w porównaniu cząco oddziałująca na środowisko i dla niej wójt nie widzi do wcześniej omówionych jest postępowaniem krótszym. potrzeby przeprowadzenia oceny, i wyda postanowienie, Przyczynia się do tego bardzo dobra regulacja z art. 33 PGIG, ale w zakresie ochrony obszarów Natura 2000 musi być gdzie organ koncesyjny zwolniony jest z zapewnienia udziału ona przeprowadzona. Po dokonaniu odpowiedniej kwali- w postepowaniu organizacji społecznych, jeżeli udział społe- fikacji, przedsiębiorca, który nie musi sporządzać oceny, czeństwa był na etapie decyzji środowiskowej. może konstruować wniosek koncesyjny. Natomiast, jeżeli wymagana jest ocena oddziaływania, to kolejnym krokiem jest wykonanie raportu oddziaływania na środowisko. Raport 5. Krok po koncesji – plan ruchu zgodnie z ustawą OOŚ może wykonać każdy. Ustawodawca odszedł od określania uprawnień osób do wykonania raportu. Organ nadzoru górniczego, po otrzymaniu wniosku Mimo tej pozornej otwartości, sporządzenie raportu wymaga w sprawie decyzji zatwierdzającej plan ruchu, dokonuje ba- bardzo specjalistycznej wiedzy. Często dochodzi do różnicy dania pod względem formalnym i merytorycznym. Formalna zdań między stroną a organem współdziałającym czy orga- ocena wniosku następuje miedzy innymi w oparciu o akt nem prowadzącym. W praktyce proces weryfikacji raportu wykonawczy, tj. rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia wygląda jak „droga przez mękę”, gdzie organ zasypuje 16 lutego 2012 roku w sprawie planów ruchu zakładów gór- pytaniami, stwierdza braki lub nieścisłości, a strona pisze niczych (Dz. U. 2012 r. poz. 372) i ogólne przepisy stawiane długie elaboraty, wyjaśnienia do wyjaśnień itp. Organ pro- wnioskowi przez kodeks postępowania administracyjnego. wadzący postępowanie ma obowiązek zapewnić udział spo- Wniosek stanowi sporządzony plan ruchu zawierający treści łeczeństwa. Kiedy społeczeństwo się wypowie, jak również, szczegółowo określone w wyżej cytowanym rozporządze- gdy są pozytywne uzgodnienia, wówczas wójt (burmistrz, niu. Jednocześnie wniosek jest zgodny z art. 108 PGIG oraz uwzględnia warunki określone w koncesji i w projekcie zago- prezydent miasta) wydaje decyzję o środowiskowych uwa- spodarowania złoża. Okres, na jaki sporządza się plan ruchu, runkowaniach. Jeżeli z oceny oddziaływania przedsięwzięcia może wynosić od 2 do 6 lat. Wniosek o zatwierdzenie planu na środowisko wynika, że przedsięwzięcie może znacząco ruchu najpóźniej przedkłada się na 30 dni przed zamierzonym negatywnie oddziaływać na obszar Natura 2000, organ rozpoczęciem wykonywania robót w dwóch egzemplarzach właściwy do wydania decyzji o środowiskowych uwarun- podpisanych przez przedsiębiorcę oraz kierownika ruchu kowaniach odmawia zgody na realizację przedsięwzięcia, zakładu górniczego. Do wniosku należy dołączyć odpis o ile nie zachodzą przesłanki, o których mowa w art. 34 koncesji, do wglądu projekt zagospodarowania złoża, odpisy ustawy z dnia 16 kwietnia 2004 r. – o ochronie przyrody innych decyzji dla zamierzonych robót w tym szczególnie (OP). Taka sytuacja w omawianym przypadku rzadko kiedy dotyczących ochrony środowiska. Organem współdziałają- będzie miała miejsce, więc nie dojdzie do uruchomienia cym jest wójt (burmistrz, prezydent miasta), który opiniuje odkrywkowej działalności górniczej. Należy pamiętać, że decyzję w sprawie zatwierdzenia planu ruchu. Postępowanie zgodnie z art. 86 ustawy (OOŚ) decyzja o środowiskowych przy prawidłowo przygotowanym wniosku nie trwa długo. uwarunkowaniach wiąże organ koncesyjny. Do najczęstszych błędów formalnych, które wydłużają 6 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 procedurę należy wymienić np. brak podpisów zgodnych działalności górniczej, zgodnie z ustaleniami wynikającymi z reprezentacją przedsiębiorcy, brak odpisów koncesji – całej z uwarunkowań planistycznych i środowiskowych historii koncesyjnej, brak dołączenia decyzji środowiskowej, brak podpisów na załączonych mapach. Przy eliminacji tych  błędów, procedura wydania decyzji zatwierdzającej trwa do KROK 4. ETAP DZIAŁALNOŚCI GÓRNICZEJ jednego miesiąca wraz z opinią organu współdziałającego. Po – PLAN RUCHU wraz z wymaganymi dokumentami zatwierdzeniu planu ruchu, dopełnione są wszelkie procedury i odkrywkowa działalność górnicza może być prowadzona. Ostatni etap, jaki poprzedza przysłowiowe „wbicie łopa- ty”, to postępowanie w sprawie uzyskania decyzji zatwierdza- jącej plan ruchu. Plan ruchu w sposób szczegółowy i ukierun- 6. Podsumowanie kowany na techniczne i prawne aspekty bezpieczeństwa pracy, określa jak będzie odbywać się ruch zakładu górniczego. Przedstawione powyżej procedury postępowania, można ująć w następujący schemat , gdzie w sposób syntetyczny, „krok po kroku” zobrazowano jak rozpocząć odkrywkową Literatura działalności górniczą. 1. Ptak M.: Uwarunkowania środowiskowe dla prowadzenia odkrywko- KROK 1. ETAP PLANISTYCZNY wej działalności górniczej; materiały konferencja WUG (Katowice) kwiecień 2014, Bezpieczeństwo i Ochrona Środowiska w Górnictwie – STUDIUM UWARUNKOWAŃ I KIERUNKÓW 2. Kasztelewicz Z., Ptak M.: Procedury przedkoncesyjne : Bezpieczeństwo ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie; WUG (Katowice); GMINY ISSN 1505-0440.2010 nr 1 s. 8÷13 – MIEJSCOWY PLAN ZAGOSPODAROWANIA PRZESTRZENNEGO Akty prawne Na tym etapie w dwóch wymienionych dokumentach 3. ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze (jednolity planistycznych ujawnia się i wprowadza udokumentowane tekst z 2005 r. Dz.U Nr 228, poz. 1947 ze zm.). złoża kopalin zgodnie z art. 95 ustawy z dnia 9 czerwca 2011 r. 4. ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. – Prawo geologiczne i górnicze. Jest to podstawa i pierwszy Nr 163, poz. 981). PGIG krok do ubiegania się o koncesję. Ustawa nie precyzuje stopnia 5. ustawa z dnia 3 października 2008 r. o udostępnieniu informacji szczegółowości udokumentowania złoża kopalny. o środowisku i jego ustawa ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania na środowisko ( OOŚ) (Dz.  U. t.j. z 2013 r. poz.1235), KROK 2. ETAP ŚRODOWISKOWY 6. ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu /OCENA ODDZIAŁYWANIA PRZEDSIĘWZIĘCIA NA przestrzennym (uopizp) (Dz.U. t.j. z 2012 r.,poz. 647), ŚRODOWISKO/ 7. ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych. (oogril) (Dz.U. t.j. z 2013 r., poz. 1205), – RAPORT ODDZIAŁYWANIA PRZEDSIĘWZIĘCIA NA 8. ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody (OP)(Dz.U. t.j. ŚRODOWISKO z 2013 r., poz. 627), – WERYFIKACJA RAPORTU 9. ustawa z dnia 2 lipca 2004 r. o swobodzie działalności gospodarcze- – UDZIAŁ SPOŁECZEŃSTWA j(OSDG) (Dz.U. z 2010 r. Nr 220, poz.1447 z późn. zm.) – OPINIE I UZGODNIENIA 10. rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 28 kwietnia 2004r. Etap drugi to przeprowadzenie oceny oddziaływania w sprawie zakresu projektu studium uwarunkowań i kierunków zago- przedsięwzięcia na środowisko. Efektem tego postępowania spodarowania przestrzennego gminy (Dz.U. nr 118, poz.1233), jest wydanie decyzji środowiskowej, która jest konieczna do 11. rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 26 sierpnia 2003r. w sprawie wniosku koncesyjnego. wymaganego zakresu projektu miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego (Dz.U. 164, poz. 1587)  12. rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2010 r. w sprawie KROK 3. ETAP KONCESYJNY przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko, dla – DOKUMENTACJA GEOLOGICZNA których przeprowadzenie oceny oddziaływania na środowisko jest – PROJEKT ZAGOSPODAROWANIA ZŁOŻA wymagane (Dz.U. nr 213, poz. 1397) – WNIOSEK KONCESYJNY WRAZ Z DECYZJĄ 13. rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2010 r. w sprawie ŚRODOWISKOWĄ przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko, dla Efektem trzeciego etapu jest wydanie decyzji admini- których przeprowadzenie oceny oddziaływania na środowisko jest stracyjnej – KONCESJI, która zezwala na prowadzenie wymagane (Dz.U. nr 213, poz. 1397). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 7

UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333.(094) Wybrane problemy prawne w praktyce przedsiębiorców górniczych Selected legal problems in mining entrepreneurs’ practice

mgr Hubert Schwarz*) prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz**)

Treść: Działalność górnicza jest jednym z najbardziej skomplikowanych rodzajów aktywności gospodarczej – i to w wielu wymia- rach. Wymusza to na ustawodawcy unormowanie zasad wykonywania takiej działalności. Łatwo jednak przekroczyć granice potrzeb regulacji, tworząc niepotrzebne przepisy, których funkcjonowanie może wywoływać skutki odwrotne od zamierzonych. W artykule poruszono wybrane problemy prawne z zakresu prawa geologiczno-górniczego, ukazując zarówno ich wpływ na bieżącą działalność przedsiębiorców górniczych, jak również podano propozycje de lege ferenda. Obejmują one zagadnienia z zakresu kwalifikacji górniczych, postępowania w sprawie zatwierdzenia planu ruchu zakładu górniczego oraz dodatków do planu, procedur planistycznych szczebla gminnego, praw do informacji geologicznej, projektów zagospodarowania złóż, danin publicznych związanych z wykonywaniem działalności górniczej, zabezpieczenia złóż, a także synchronizacji przepisów tzw. ustawy o ocenach oddziaływania na środowisko z ustawą – Prawo geologiczne i górnicze. Abstract: Mining business is one of the most complicated economic activity – in many dimensions. It enforces the legislature to nor- malize the rules for conducting this kind of business. It is easy to exceed the limits of regulations and create unnecessary counterproductive law. This paper presents selected legal problems focusing on geological and mining law, showing their influence on the current activity of mining entities, but also gives proposals de lege ferenda. These include the following issues: mining qualification, proceedings on mining plant operation plan approval and additions to the plan, municipal planning, rights to geological information, deposit development plan, public levies connected with mining activity, but also the synchronization of the so called EIA Act with the Geological and Mining Act.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, prawo, działalność przedsiębiorców górniczych Key words: surface mining, law, activity of mining entrepreneurs

1. Nadregulacja nywanie jest możliwe po spełnieniu określonych wymogów prawa, najczęściej – potwierdzonych pozytywnym wynikiem Już w I wieku n.e. Tacyt przestrzegał: „im większy nie- z egzaminu. Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geo- ład w państwie, tym liczniejsze ustawy”. Od kilku lat coraz logiczne i górnicze również zawiera listę takich zawodów wyraźniejsze są w Polsce głosy o nadregulacji w prawie. i czynności, których wykonywanie wymaga posiadania okre- Nadregulacja, nazywana także inflacją prawa, dotyka wielu ślonych kwalifikacji. Wymienić tutaj należy kierownictwo dziedzin życia. Wydaje się, że z tym zjawiskiem mamy także i dozór ruchu, osoby kierujące, dozorujące i wykonujące prace do czynienia w przypadku działalności geologiczno-górniczej. geologiczne, geologów górniczych, mierniczych górniczych, geofizyków oraz osoby kierownictwa i specjalistów w podmiotach zawodowo trudniących się ratownictwem górniczym. 2. Zawody regulowane Listę zamykają osoby wykonujące czynności specjalistyczne w ruchu zakładu górniczego. Kolejna transza przepisów dere- Jednym z efektów nadregulacji jest mnożenie liczby gulacyjnych1 przynosi zmiany dotyczące branży geologicznej zawodów regulowanych, a więc zawodów, których wyko- 1 Projekt ustawy o zmianie ustaw regulujących warunki dostępu do wy- ) ) * Kancelaria Prawnicza Amadeus. ** AGH w Krakowie konywania niektórych zawodów, druk sejmowy nr 2331 8 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 i górniczej. Rada Ministrów zaproponowała skrócenie „dra- nów ruchu podziemnych zakładów górniczych. W przypadku binki” hierarchii dozoru ruchu zakładów górniczych z trzech górnictwa odkrywkowego, aktywność gmin w tym zakresie szczebli obecnie (wyższy, średni, niższy) do dwóch (wyższy znacząco spada. Zarówno przedsiębiorcy, jak i same gminy dozór górniczy, dozór ruchu zakładu górniczego). Warto od- wskazują na fakt, iż z punktu widzenia społeczności lokalnych notować, że zmiana ta obejmie wszystkie rodzaje górnictwa kluczowymi dokumentami dotyczącymi zakładów górniczych (podziemne, otworowe, odkrywkowe). Dotychczasowe kwa- będą przede wszystkim akty planistyczne (studia uwarun- lifikacje osób kierujących, dozorujących lub wykonujących kowań, miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego prace geologiczne zostaną ujęte w ramy zawodu geologa. uchwalane przez rady gmin) oraz uzgadnianie koncesji na Dotychczasowa lista zostanie skrócona, dojdzie bowiem do wydobycie. Jeśli gmina wyrazi zgodę na zlokalizowanie na połączenia kilku kategorii. Wreszcie, gdy chodzi o osoby jej obszarze kopalni – a czyni to w decyzji środowiskowej, wykonujące czynności specjalistyczne w ruchu zakładu gór- aktach planistycznych oraz uzgadniając koncesję – to ewen- niczego, to lista ta obejmie tylko dwa stanowiska: strzałowego tualne warunki takiej działalności określa w mpzp czy też we oraz wydawcy środków strzałowych. Planowane zmiany są wspomnianej decyzji środowiskowej. Wszak opinia wyrażona jednak szersze, a ich dogłębnej analizie zostanie poświęcone do przedłożonego planu jest niewiążąca i nie stanowi dla odrębne opracowanie. gmin istotnego instrumentu kształtowania środowiska czy też planowania przestrzennego w gminie. Z tych względów należałoby postulować ograniczenie opiniowania planów 3. Opiniowanie planów ruchu zakładów górniczych ruchu do przypadków, gdy udział gmin wnosi faktycznie istotny wkład do postępowania w sprawie zatwierdzenia Plan ruchu zakładu górniczego to podstawowy doku- planu. Obejmie to – jak wspomniano – wyłącznie plany ru- ment określający zasady prowadzenia ruchu. Jego treść chu podziemnych zakładów górniczych i dlatego należałoby unormowana jest zarówno w ustawie (art. 108 PGG), jak postulować wprowadzenie stosownych zmian do art. 108 PGG i w rozporządzeniu2. Obecnie procedura zatwierdzenia planu prowadzących do wyłączenia z opiniowania planów innych obejmuje obowiązek pozyskania przez właściwego dyrektora kopalń niż podziemne. OUG opinii wójta, burmistrza lub prezydenta miasta, którego Należy pamiętać, że ewentualne zmiany przepisów re- obszar jest objęty planem. Jakkolwiek opinia nie jest wiążąca gulujących zatwierdzanie planu ruchu zakładów górniczych – i nawet w przypadku negatywnej dla przedsiębiorcy opinii obejmie również plany ruchu likwidowanych zakładów wójta możliwym jest zatwierdzenie planu ruchu – to jednak górniczych lub ich oznaczonych części, a to na mocy art. w praktyce nierzadko zdanie organu gminy ma znaczny 129 ust. 3 PGG. Zgodnie z tą normą, „do likwidacji zakładu wpływ na to zatwierdzenie. Planowane przez ustawodawcę górniczego stosuje się odpowiednio przepisy o ruchu zakładu nowe regulacje obejmują zmianę sposobu procedowania, górniczego”. Wartym odnotowania jest nakaz „odpowied- przywracając zasady sprzed lat. Chodzi o to, by opinię wójta, niego” stosowania przepisów, co mogłoby sugerować, że na burmistrza lub prezydenta miasta pozyskiwał przedsiębiorca etapie likwidacji zakład górniczy – według ustawodawcy – nie samodzielnie, jeszcze przed złożeniem planu do zatwierdzenia znajduje się w ruchu3. przez dyrektora OUG. Opiniowanie przez wójta miałoby na- stąpić w ciągu 14 dni od daty wpłynięcia wniosku, a jedynym kryterium opinii byłaby niesprzeczność planu ruchu z miejsco- 4. Zmiana planów ruchu zakładów górniczych wym planem zagospodarowania przestrzennego, a braku mpzp – ze studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania Jednym z ułatwień proceduralnych, jakie przynieść miała przestrzennego gminy. Bezskuteczny upływ 14 dniowego nowa ustawa z 2011 r., miało być umożliwienie szerokiego terminu oznaczałby, że wójt (burmistrz, prezydent miasta) stosowania uproszczonego trybu zatwierdzania dodatków do uwag do planu nie zgłosił. Składając wniosek o zatwierdzenie planów ruchu zg w sprawach, w których zmieniane dodatkiem planu do właściwego dyrektora OUG, przedsiębiorca winien treści planu nie dotyczyły kwestii bezpieczeństwa, ochrony dołączyć opinię wójta, a w przypadku jej braku – stosowną środowiska, spraw budowlanych czy też szkód górniczych. informację w tym przedmiocie. Takie reguły postępowania Wskazuje na to wprost art. 109 ust. 1 PGG, ustanawiający mogą jednak doprowadzić do wydłużenia czasu potrzebnego dwa tryby zatwierdzania dodatków: do zatwierdzenia planu ruchu, który obecnie często przekracza 1) podstawowy, tj. przebiegający analogicznie, jak zatwier- ustawowe 30 dni. Nikłe zainteresowanie gmin opiniowaniem dzanie planu ruchu zg przez właściwego dyrektora OUG, planów ruchu odkrywkowych zakładów górniczych może 2) uproszczony. doprowadzić do tego, że gros planów nie zostanie zaopinio- W trybie uproszczonym zatwierdzenia dokonuje sam wanych, a przedsiębiorcy będą przedkładać dyrektorom OUG przedsiębiorca, bez udziału organów nadzoru górniczego. informację o braku opinii wójta. Praktyka w poprzednim stanie Stosowny dodatek podpisuje kierownik ruchu tego zakładu prawnym zmierzała ku temu, by badać prawdziwość informa- górniczego, którego dodatek dotyczy. Wzmiankę o tak zacji złożonej przez przedsiębiorcę, co oznaczało wystąpienie twierdzonym dodatku do planu zamieszcza się w tzw. karcie przez dyrektora OUG do właściwego wójta z zapytaniem, czy zmian, którą przechowuje przedsiębiorca. Jest to lista wszyst- aby na pewno w terminie nie wyraził opinii do przedłożonego kich dodatków zatwierdzonych w tym trybie. Obowiązkiem planu ruchu. Nawet, jeśli taka praktyka nie miała umocowa- przedsiębiorcy jest przekazać właściwemu dyrektorowi OUG nia prawnego, to jednak ustawodawca winien ją odnotować aktualną kartę zmian oraz zatwierdzone dodatki, przy czym i przyjąć regulacje, które będą przeciwdziałać niepotrzebnemu winno to nastąpić nie rzadziej niż raz na kwartał. wydłużaniu postępowań administracyjnych. Wprowadzenie omawianego przepisu (art. 109 ust. 1 Idąc dalej można zastanawiać się nad potrzebą opiniowa- PGG) było oceniane jako milowy krok w stronę przyspieszenia planów ruchu zakładów górniczych. Ankiety wypełnione nia zatwierdzania dodatków do podstawowego dokumentu przez kilkanaście gmin wskazują, że wykazują one zaintereso- regulującego zasady prowadzenia ruchu – tj. do planu ruchu wanie jedynie postępowaniami w zakresie zatwierdzania pla- zg. Zarówno strona rządowa, jak i przedsiębiorcy pokładali

2 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 lutego 2012 r. w sprawie 3 Szerzej H. Schwarz – Prawo geologiczne i górnicze. Komentarz. Tom planów ruchu zakładów górniczych (Dz.U. poz. 372) II, Wrocław 2014, komentarz do art. 129, teza 7 i nast. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 9 nadzieje, że planowane regulacje przyniosą znaczące uła- liwić jednoczesną zmianę studium i mpzp. Zmiana powinna twienia podmiotom prowadzącym działalność górniczą. Tak objąć co najmniej następujące przepisy: art. 9 ust. 4, art. 15 się jednak nie stało, a to za sprawą rozporządzenia Ministra ust. 1, art. 27 ustawy. Środowiska z dn. 16 lutego 2012 r. w sprawie planów ruchu zakładów górniczych. Otóż rozporządzenie to ustala szczegółowo treść poszczególnych rodzajów planów ruchu 6. Art. 80 ustawy o ocenach oddziaływania na środowisko zg, odrębnie dla każdego rodzaju górnictwa. Jednocześnie przepisy tego aktu wskazują, które z informacji zawartych Jedną ze zmian, jakie wprowadziło nowe PGG, było w planach ruchu mogą być zmieniane w trybie uproszczonym poszerzenie granic możliwości podejmowania działalności (tj. poprzez zatwierdzenie dodatku do planu przez przedsię- geologicznej lub górniczej poprzez zmianę kryterium oceny biorcę, bez udziału dyrektora OUG). Informacje, których planowanej działalności. Dotychczasowy wymóg zgodności zmiana może nastąpić w tym trybie, oznaczone są w rozpo- planowanej działalności z ustaleniami mpzp (a w przypadku rządzeniu gwiazdkami („*”). Niestety, Minister Środowiska jego braku – ze studium) zastąpiono kryterium nienaruszania wybrał niewielki obszar zagadnień dopuszczonych do zmiany ustaleń planu (a w przypadku jego braku – studium). Stanowi w trybie uproszczonym, przez co szumnie zapowiadane uła- o tym art. 7 PGG. W ślad za tą zmianą nie nastąpiło dostoso- twienia proceduralne okazały się być jedynie symbolicznymi. wanie brzmienia art. 80 ust. 2 ustawy o ocenach oddziaływania W większości przypadków obejmują one wyłącznie (lub na środowisko4. Jest to o tyle istotne, że w wielu przypadkach głównie) dane teleadresowe przedsiębiorcy, co wydaje się być postępowanie koncesyjne, prowadzone w oparciu o przepisy o tyle oczywistym, że trudno sobie wyobrazić, by dyrek- PGG, będzie wymagało poprzedzenia oceną oddziaływania tor OUG odmówił zatwierdzenia dodatku do planu ruchu na środowisko, uregulowaną w przywołanej ustawie OOŚ. dotyczącego zmiany np. numeru telefonu danego zakładu W takich przypadkach niemożliwym będzie skorzystanie górniczego. Inną rzeczą jest wątpliwość, czy tego typu dane z dobrodziejstw zmiany, jaką wprowadza art. 7 PGG, bowiem winny być w ogóle wymagane jako składniki planów ruchu. art. 80 ust. 2 ustawy o ocenach oddziaływania na środowisko Uwaga ta dotyczy również innych informacji, przepisywa- wciąż wymaga zgodności zamierzonej działalności z usta- nych z dokumentacji geologicznych złoża kopaliny oraz leniami miejscowego planu, a nie – jedynie nienaruszania projektów zagospodarowania złoża, raportów oddziaływania tych ustaleń, jak stanowi art. 7 ust. 1 PGG (jedyny wyjątek na środowisko itp. stanowi przedsięwzięcie polegające na koncesjonowanym poszukiwaniu i rozpoznawaniu złóż kopalin, do którego nie stosuje się art. 80 ust. 2 ustawy o ocenach). W związku z tym 5. Dostosowywanie gminnych aktów planistycznych należałoby postulować o zmianę, polegająca na dodaniu do art. 80 ustawy o ocenach przepisu pozwalającego na przeprowa- Stosownie do przepisów art. 7 PGG, działalność górnicza dzanie ocen oddziaływania na środowisko także tych przed- nie może naruszać przepisów miejscowego planu zagospoda- sięwzięć górniczych, które są nie tyle zgodne z mpzp, lecz są rowania przestrzennego, a w przypadku braku takiego planu także z planem niesprzeczne. Dzięki temu zsynchronizowane – postanowień studium uwarunkowań i kierunków zagospoda- zostałyby przepisy PGG z ustawą o ocenach oddziaływania rowania przestrzennego gminy. Oznacza to, że w wielu przy- na środowisko, w kierunku określonym przez ustawodawcę padkach przed pozyskaniem koncesji koniecznym jest zmiana w art. 7 nowego PGG. planu i studium tak, by umożliwić prowadzenie na danym terenie wydobycia. Obecnie obowiązujące przepisy ustawy z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu 7. Okres wyłączności na korzystanie z informacji geolo- przestrzennym (Dz.U. 2012 r., poz. 647 – ze zm.) pozwalają gicznej jedynie na sekwencyjną zmianę, tj. najpierw na uchwalenie stosownej nowelizacji studium, a dopiero w dalszej kolejności Podmiotowi, który sfinansował wytworzenie informacji – na dostosowanie treści mpzp. Nawet, jeśli zmiana dotyczy geologicznej, przysługuje prawo wyłączności do korzystania niewielkiego obszaru gminy, to nie ma prawnych możliwości z tej informacji w terminie 5 lat od dnia, w którym utraciła jednoczesnej zmiany obu aktów planistycznych. Stanowi to moc koncesja na poszukiwanie lub rozpoznawanie złoża dla przedsiębiorców dość duże utrudnienie w podjęciu dzia- kopaliny (w przypadku kopalin objętych własnością górni- łalności, spowalnia bowiem tempo procesu inwestycyjnego. czą) lub decyzja zatwierdzająca projekt robót geologicznych A przecież dopiero zmiana planu (jeśli taki został w ogóle (w przypadku pozostałych kopalin). Jest to okres, w którym uchwalony) otwiera drogę do oceny oddziaływania na środo- żadna inna osoba nie może np. zakupić od Skarbu Państwa wisko, a dalej – do postępowania koncesyjnego! Próbowano wytworzonej informacji. Czas ten ma służyć m.in. dostosowa- problem ten rozwiązać podejmując jednocześnie uchwały niu gminnych aktów planistycznych (studium uwarunkowań o zmianie studium oraz o zmianie mpzp, prowadząc rów- i mpzp) do planowanego przedsięwzięcia, przeprowadzeniu nolegle obydwa postępowania planistyczne, jednakże nie oceny oddziaływania na środowisko (jeśli jest to koniecz- spotkało się to z aprobatą sądów administracyjnych. Uznano ne) oraz pozyskaniu koncesji na wydobycie kopaliny ze w orzecznictwie, że jednoczesne prowadzenie postępowań złoża. Tzw. nowela węglowodorowa, a więc projektowana w przedmiocie zmiany studium oraz zmiany mpzp jest obar- nowelizacja PGG, wniesie skrócenie okresu wyłączności na czone wadą i winno skutkować uchylaniem miejscowych korzystanie z informacji geologicznej z 5 lat (obecnie) do 3 planów. Abstrahując od uwarunkowań prawnych, należy lat. Rada Ministrów uzasadnia postulowane skrócenie terminu stwierdzić, że dla praktyki sekwencyjne prowadzenie obu koniecznością mobilizowania przedsiębiorców węglowodoro- postępowań planistycznych (w sprawie zmiany studium, wych do działania – w taki sposób, by unikać „blokowania” dopiero później – w sprawie zmiany mpzp) jest kłopotliwe. złóż. Wiele koncesji zostało bowiem wydanych podmiotom, Warto przy tym zaznaczyć, iż problem dotyczy nie tylko branży górniczej, lecz również inwestorów z innych gałęzi 4 Ustawa z dnia 3 października 2008 r. o udostępnianiu informacji o śro- gospodarki (np. farm wiatrowych). Należałoby postulować dowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska zmianę przepisów wspomnianej wyżej ustawy o planowaniu oraz o ocenach oddziaływania na środowisko (Dz.U. nr 199, poz. 1227 i zagospodarowaniu przestrzennym w taki sposób, by umoż- – ze zm.) 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 które nie prowadzą prac geologicznych lub wydobycia, z PZZ dokument o niewielkiej przydatności w górnictwie od- a jedynie blokują w ten sposób możliwość pozyskania koncesji krywkowym. Wszak podstawowym dokumentem, w oparciu przez innych zainteresowanych przedsiębiorców. Wydaje się o który ustalane są zasady prowadzenia ruchu zakładu gór- jednak, że należy odróżnić sytuację prawną przedsiębiorców niczego, jest plan ruchu. Istotna część informacji zawartych węglowodorowych od sytuacji innych przedsiębiorców gór- w PZZ jest powielana następnie w planie ruchu. Przewagą niczych. Różnica dotyczy przede wszystkim postępowania planu ruchu nad PZZ jest niewątpliwie aktualność treści planu. w sprawie oceny oddziaływania na środowisko – w przy- PZZ jest opracowywany raz – w chwili składania wniosku padku węglowodorów taką ocenę przeprowadza Minister o koncesję wydobywczą – a więc powinien przewidywać Środowiska z urzędu, jeszcze przed wszczęciem postępowania zasady i skutki prowadzenia eksploatacji w całym okresie obo- koncesyjnego. W przypadku złóż innych kopalin niż węglo- wiązywania koncesji. Nietrudno zauważyć, iż choćby z uwagi wodory – ocenę tę przeprowadza przedsiębiorca samodzielnie, na zmienność warunków geologicznych (o innych nawet nie co oznacza, że czas potrzebny na przeprowadzenie tej oceny wspominamy), treść PZZ może się szybko zdezaktualizować. winien być uwzględniony przez ustawodawcę w przepisie art. Uwaga ta nie dotyczy planów ruchu zakładów górniczych, te 99 ust. 3 PGG, ustanawiającym wspomniany wyżej okres na bowiem są przyjmowane na okres od 2 do 6 lat, a z treści art. wyłączne korzystanie z informacji geologicznej. Biorąc pod 105 ust. 1 PGG należy wyprowadzić obowiązek aktualizacji uwagę powyższe różnice należałoby postulować, by „okres planu ruchu zawsze, gdy tylko zasady prowadzenia ruchu wyłączności” skrócić wyłącznie względem przedsiębiorców określone w tym planie ulegną dezaktualizacji. węglowodorowych, pozostawiając 5-letni okres dla pozosta- Biorąc powyższe pod uwagę należałoby postulować znie- łych branż. Warto pamiętać o tym, że przedsiębiorca ponosi sienie obowiązku opracowywania PZZ dla wszystkich innych koszt prac geologicznych, które mogą sięgać milionów zło- kopalin niż kopaliny objęte własnością górniczą. Wydaje tych. Dopiero po udokumentowaniu złoża możliwym jest się, że celowość tego poglądu została podzielona przez Radę w praktyce wprowadzenie złoża do studium uwarunkowań Ministrów w odniesieniu do węglowodorów, bowiem nowela i mpzp. Z kolei dopiero po zmianie mpzp możliwym jest węglowodorowa uchyla obowiązek sporządzania PZZ dla złóż przeprowadzenie oceny oddziaływania na środowisko (OOŚ). węglowodorów6. Skoro zatem najmniej rozpoznana część Wnioskowanie o koncesję wydobywczą może nastąpić dopie- górnictwa (przynajmniej jeśli chodzi o wpływ eksploatacji ro po zakończeniu postępowania OOŚ – a to z tej przyczyny, na środowisko) oraz najtrudniejsza technologicznie w ocenie że decyzja środowiskowa stanowi obligatoryjny załącznik Rządu nie wymaga obciążania dodatkowymi warunkami do wniosku koncesyjnego. Łączny czas trwania opisanych w postaci opracowywania PZZ, to wydaje się, że te same wyżej postępowań może zająć nawet kilka lat, szczególnie argumenty winny być uwzględnione dla najprostszej techno- w przypadkach, gdy poszczególne decyzje są zaskarżane (np. logicznie gałęzi górnictwa, jaką jest górnictwo odkrywkowe. przez organizacje ekologiczne). Skrócenie okresu wyłączności może spowodować, że przedsiębiorca, który wydał miliony na udokumentowanie złoża, nie pozyska koncesji wydobywczej, 9. Opłaty i daniny bowiem w tym czasie konkurencyjny przedsiębiorca zakupi informację geologiczną od Skarbu Państwa i zawnioskuje Górnictwo spośród innych działów gospodarki wyróżnia o udzielenie koncesji wydobywczej. się większą liczbą opłat i danin publicznych. Poza podatkami dochodowymi i VAT, istotną rolę odgrywają również inne opłaty: eksploatacyjne, opłaty za korzystanie ze środowiska 8. Projekty zagospodarowania złóż (np. za korzystanie z wód) czy wreszcie podatki od nierucho- mości. W przypadku górnictwa miedzi oraz węglowodorów, W obecnym stanie prawnym załącznikiem do wniosku dochodzą jeszcze specjalne podatki od wydobycia. Listę za- o koncesję na wydobycie jest projekt zagospodarowania mykają jeszcze opłaty i należności za przeznaczenie gruntów złoża, przy czym warunek ten nie dotyczy jedynie wnio- rolnych lub leśnych na inne cele. Wszystkie te opłaty i daniny sków składanych do starosty (art. 26 ust. 3 PGG). Treść mają decydujący wpływ na konkurencyjność górnictwa, co PZZ regulowana jest odrębnym rozporządzeniem Ministra już dziś widać, np. w udziale w rynku surowców pochodzą- Środowiska z dnia 24 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegóło- cych z importu. Jest to niezwykle dotkliwe, np. dla polskich wych wymagań dotyczących projektów zagospodarowania producentów węgla kamiennego, choć nie tylko. złóż. Pierwotny projekt ustawy z 2011 r. nie zawierał w ogóle Jak wspomniano wyżej, ogromnym obciążeniem dla przepisów normujących PZZ – takie dokumenty nie były odkrywkowych zakładów górniczych są podatki od nierucho- przez ustawodawcę wymagane. Projekty zostały przywrócone mości. Z uwagi na duży areał terenów zajęty pod eksploatację, dopiero w toku prac sejmowych, na wniosek przedstawicieli podatki te stanowią znaczną pozycję w budżetach gmin, na górnictwa węgla kamiennego. O tym, że PZZ przywrócono obszarze których prowadzona jest eksploatacja. Podatki te – w „awaryjnym” trybie, świadczyć może mocno niedoskonała wedle najwyższej stawki naliczanej od gruntów zajętych pod konstrukcja przepisów PGG z 2011 r., regulujących materię działalność gospodarczą – są naliczane aż do momentu zakoń- projektów zagospodarowania złóż. Przepisy te nie dają od- czenia rekultywacji, a ściślej – do chwili, w której gruntom powiedzi na podstawowe pytanie, jakim jest: moc prawna tym zostanie nadane w ewidencji gruntów i budynków inne PZZ, w tym obowiązek prowadzenia wydobycia zgodnie oznaczenie, np. „użytki rolne”, „wody stojące” (wg odpo- z warunkami określonymi w PZZ. Przy braku stosownych wiednich symboli) itp. Często postępowania takie toczą się regulacji powstały poglądy, wedle których PZZ nie podlega dość długo, co służy budżetom lokalnych gmin – są one cały zatwierdzeniu w formie decyzji przez organ koncesyjny5, czas zasilane wyższymi podatkami od nieruchomości. Brak a nawet – iż PZZ nie jest wiążący przy prowadzeniu eksplo- precyzyjnych przepisów regulujących zagadnienia rekultywa- atacji. Nie podejmując polemiki w tym zakresie należałoby cji powinien skłonić ustawodawcę do opracowania nowych jednak stwierdzić, że enigmatyczne przepisy PGG czynią norm, wedle których na etapie rekultywacji możliwym byłoby płacenie niższych danin od nieruchomości. Wszak są to grunty 5 A. Lipiński, R. Mikosz – Ustawa Prawo geologiczne i górnicze. Komentarz, Warszawa 2003; H. Schwarz – Prawo geologiczne i górnicze. Komentarz. Tom I, Wrocław 2013 6 Wg stanu prac legislacyjnych na czerwiec 2014 r. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 11

– z punktu widzenia przedsiębiorcy górniczego – zbyteczne; zasobów mniej opłacalnych, co będzie sprzeczne z nakazem rekultywacja kończy żywot inwestycji górniczej. Prowadząc racjonalnej gospodarki złożami. Wydaje się, że taki nakaz rekultywację przedsiębiorcy nie osiągają z tego tytułu przy- kierowany jest również do ustawodawcy, co nakłada nań chodów, płacąc jednak wysokie podatki od nieruchomości obowiązek każdorazowego badania skutków projektowanych liczone – co wskazano powyżej – wg stawki dla gruntów regulacji prawnych. zajętych pod działalność gospodarczą. W tym duchu podążają zmiany w obowiązujących przepisach prawnych proponowane w niniejszym opracowaniu. W przypadku zatwierdzenia planu ruchu zakładu górniczego 10. Zabezpieczenie (ochrona) złóż lub dodatku do planu, propozycje obejmują usprawnienie postę- powań, bez uszczerbku dla bezpieczeństwa dóbr chronionych, Stan zasobów kopalin w Polsce ulega ciągłemu zmniejsza- w tym: życia i zdrowia osób czy bezpieczeństwa powszechnego. niu tak pod względem ilości złóż, jak i zasobów tych kopalin, Również skrócenie czasu trwania procedur planistycznych, co wpływa bezpośrednio na bezpieczeństwo surowcowe kraju. nienaruszające innych tych postępowań, czy też zniesienie Wystarczalność niektórych kopalin jest przewidywana na obowiązku sporządzania projektów zagospodarowania złóż kilkanaście lat, co może zagrozić dalszemu istnieniu w po- (dla wybranych kopalin) służyć ma realizacji konstytucyj- szczególnych branżach górniczych. Obecnie złoża surowców nej zasady proporcjonalności. Nie chodzi przy tym jedynie skalnych i surowców energetycznych, mimo nowego Prawa o efekt natury teoretycznoprawnej. Połowa przedsiębiorców geologicznego i górniczego nie są skutecznie zabezpieczane, wskazuje jako barierę rozwoju złe prawo oraz rozrośniętą co powoduje, że mogą być stracone dla gospodarczego wyko- biurokrację. Według badań przeprowadzonych w 2013 r., rzystania. Dla zabezpieczenia złóż konieczne jest opracowanie likwidacja obciążeń biurokratycznych zwiększyłaby przy- i wdrożenie skutecznych zasad zabezpieczania wybranych chody polskich firm o – bagatela – 200 000 000 000 złotych9. kopalin, a w tym złóż surowców skalnych i węgla brunatnego przed nieodwracalnym zablokowaniem. Pamiętajmy, że za- bezpieczając niezagospodarowane złoża dziś, gwarantujemy Literatura rozwój jutro. Wieloletnie starania o ustawowe zabezpieczenie złóż udokumentowanych i perspektywicznych jest dalej na 1. Agopszowicz A.: Zarys systemu prawnego górnictwa, Katowice 1991. etapie początkowym. Brak nawet rankingu złóż, które winny 2. Baradziej M.: Gospodarka złożem w planie ruchu, Surowce i Maszyny być zabezpieczone! Podejmowane dotychczas próby norma- Budowlane 2012, nr 6. lizacji zasad waloryzacji i ochrony złóż nie zakończyły się 3. Czarnik Z.: Miejscowy plan zagospodarowania przestrzennego jako przyjęciem odpowiednich przepisów. Stan obecnego prawo- podstawa wykonywania własności nieruchomości, Zeszyty Naukowe dawstwa nie pozwala jednoznacznie ustalić, na czym ochro- Sądownictwa Administracyjnego 2006, nr 2. na złóż miałaby polegać. Poza szczątkowymi regulacjami, 4. Draniewicz B.: Problem konstytucyjności opłat za korzystanie ze które w dodatku posługują się niezdefiniowanymi, ogólnymi środowiska, PiP 2007, nr 7 pojęciami (tzw. klauzulami generalnymi) w postaci zasady 5. Honysz J.: Górnictwo 1, Katowice 2011. „racjonalnej gospodarki złożem kopaliny” oraz zasady „kom- 6. Kasztelewicz Z., Ptak M.: Najważniejsze problemy górnictwa odkryw- pleksowego wykorzystania kopalin” nie ma norm w polskim kowego na początku XXI wieku. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa systemie prawa, które w wystarczającym stopniu chroniłyby Politechniki Wrocławskiej 132.Seria 39. Wrocław 2011. nieodnawialne ze swej natury złoża kopalin, z akcentem na 7. Kasztelewicz Z., Ptak M..: Procedury koncesyjne w świetle nowego kopaliny strategiczne (energetyczne)7. prawa geologicznego i górniczego. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Seria: Studia i Materiały. Górnictwo i geologia XVII. Wrocław 2012. 11. Podsumowanie 8. Kasztelewicz Z., Ptak M.: Zabezpieczenie niezagospodarowanych złóż jako najważniejszy gwarant istnienia i rozwoju polskiego górnictwa Konstytucyjna zasada proporcjonalności oznacza – w odkrywkowego. Przegląd Górniczy 8/2012. ZG SITG Katowice 2012. uproszczeniu – obowiązek miarkowania działań organów 9. Kwaśniak P.: Plan miejscowy w systemie zagospodarowania prze- administracyjnych, których adresatem są podmioty prywatne, strzennego, Warszawa 2011. a także działań władzy ustawodawczej. Treścią zasady pro- 10. Macek D.: Przepisy prawne i zagrożenia w górnictwie, Katowice 2011. porcjonalności „jest generalny wymóg dopasowania środków 11. Radecki W.: Opłaty i kary pieniężne w ochronie środowiska, Warszawa działania, podejmowanych przez władzę publiczną, do założo- 2009. nych przez nią celów, a także konieczność dokonania wywa- 12. Schwarz H.: Prawo geologiczne i górnicze. Komentarz. Tom I, Wrocław żenia pomiędzy interesem publicznym a interesem podmiotów 2013. prywatnych”8. Ustawodawca wprowadzając ograniczenia 13. Schwarz H.: Prawo geologiczne i górnicze. Komentarz. Tom II, Wrocław wolności i praw obywatelskich winien rozważyć, czy działa- 2014. nia te są konieczne dla osiągnięcia uzasadnionego publicznie 14. Schwarz H.: Racjonalna gospodarka złożem w Prawie geologicznym i celu, a także – czy przepisy nakładane na obowiązanych nie górniczym, Kroczyce 2014. są zbyt daleko idące. Pamiętajmy, iż nadmierne obciążenia 15. Szafrański A.: Zagadnienie blokowania inwestycji przez wymóg otrzy- podmiotów gospodarczych mogą znacznie przyczyniać się mania koncesji wydawanych przez Prezesa URE [w:] M. Cherka, F.M. do ograniczenia przedsiębiorczości, a w przypadku przed- Elżanowski, M. Swora, K.A. Wąsowski (red.) – Energetyka i ochrona siębiorców górniczych – do odstępowania od eksploatacji środowiska w procesie inwestycyjnym, Warszawa 2010. 16. Wojtyczek K.: Zasada proporcjonalności [w:] B. Banaszak, A. Preisner (red.) – Prawa i wolności obywatelskie w Konstytucji RP, Warszawa 7 H. Schwarz – Racjonalna gospodarka złożem w Prawie geologicznym 2002. i górniczym, Kroczyce 2014 8 J. Zakolska – Zasada proporcjonalności w orzecznictwie Trybunału 17. Zakolska J.: Zasada proporcjonalności w orzecznictwie Trybunału Konstytucyjnego, Warszawa 2008, s. 9, która definicję zasady proporcjo- Konstytucyjnego, Warszawa 2008. nalności przynosi m.in. za K. Wojtyczkiem – Zasada proporcjonalności [w:] B. Banaszak, A. Preisner (red.) – Prawa i wolności obywatelskie 9 http://www.forbes.pl/biurokracja-kosztuje-firmy-200-mld-zl,artyku- w Konstytucji RP, Warszawa 2002, s. 669 ly,167812,1,1.html, dostęp: 24 VI 2014 r. 12 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.332: 622.2-045.43 Renta eksploatacyjna z zysku dla właścicieli nieruchomości w obszarze górniczym jako akcelerator strategicznych inwestycji górniczych na przykładzie kopalni węgla brunatnego Mining profit sharing payments for property owners as an accelerator of strategic investments in mining illustrated with the case of a lignite mine

mgr inż. Michał Dudek*) dr hab. inż. Leszek Jurdziak*) dr inż. Witold Kawalec*)

Treść: Plany nowych inwestycji górniczych, jak również polityka ochrony złóż, generują poważne konflikty społeczne, których skutkiem może być trwałe uniemożliwienie strategicznych inwestycji górniczych. Autorzy proponują zastąpić stosowane dotychczas środki administracyjne (planowa ochrona złóż, przymusowy wykup terenów dla potrzeb inwestycji górniczej) narzędziami eko- nomicznymi. Oprócz kwoty wykupu terenu dla potrzeb eksploatacji górniczej, właścicielom nieruchomości kompania górnicza mogłaby zaoferować rentę eksploatacyjną, czyli udział w zyskach z tytułu eksploatacji złoża. Abstract: Plans of new mining investments as well as the deposit protection policy generate serious social disputes that could permanently block the flow strategic mining investments. Authors propose to supersede the existing administrative methods (planned protection of deposits, forced purchasing of terrain for the needs of mining activity) with the economic incentives. Apart from the payment to purchase the land for mining exploitation, the property owners would be also entitled to obtain a share in the profit from the mining production.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe węgla brunatnego, docelowy plan rozwoju, udział w zysku dla właścicieli zajętych terenów Key words: lignite surface mining, life-of-mine plan, profit share for landowners of the occupied terrains

1. Wprowadzenie stępnienie nowych złóż na terenach dotychczas nieobjętych eksploatacją górniczą. Plany nowych inwestycji górniczych, Warunkiem rozwoju gospodarczego kraju jest utrzymy- jak również polityka ochrony złóż, czyli utrudniania zago- wanie cen energii na poziomie, który umożliwia przemysłowi spodarowania terenu niezgodnie z ewentualną eksploatacją skuteczne konkurowanie na rynku międzynarodowym oraz górniczą generują poważne konflikty społeczne, których zapobiega ubóstwu energetycznemu społeczeństwa, co jest skutkiem może być trwałe uniemożliwienie strategicznych niezbędne dla stabilnego wewnętrznego popytu na produ- inwestycji górniczych. kowane dobra i usługi. Dla polskiej energetyki oznacza to Najwięcej kontrowersji i sprzeciwu budzi konieczność konieczność zachowania dużego udziału węgla brunatnego w przesiedlenia ludzi zamieszkujących tereny przyszłej eksplo- krajowym miksie energetycznym. W 2013 r., przy średniej ce- atacji górniczej i realizacji inwestycji paliwowo-energetycz- nie energii elektrycznej na rynku hurtowym na poziomie 180 nej. Autorzy proponują zatem zastąpić stosowane dotychczas zł/MWh, jedynie energetyka na węglu brunatnym wygenero- środki administracyjne (planowa ochrona złóż, przymusowy wała znaczny zysk – ok. 2.5 mld zł. Wobec wyczerpywania wykup terenów dla potrzeb inwestycji górniczej) narzędziami się złóż w eksploatowanych zagłębiach niezbędne jest udo- ekonomicznej zachęty, które dobrze funkcjonują w krajach, w których właściciel terenu jest równocześnie właścicielem *) Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii złoża zalegającego poniżej. Konieczność przesiedlania ludzi Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 13 w związku z działalnością górniczą nie jest nowym proble- np. odbudowanie warunków życia i więzi społecznych, by mem, obecnie nabiera on znaczenia z uwagi na coraz większe sytuacja przesiedleńców i ich potomków nie była gorsza poszanowanie praw obywatelskich i rosnącą odpowiedzial- niż przed przesiedleniem (Mander 1999). Rozwiązanie to ność społeczną korporacji (CSR). Pojawia się on również przy umożliwia przeniesionej społeczności kontynuowania życia realizacji innych inwestycji zajmujących duże powierzchnie nie gorzej niż poprzednio2. terenu1. Zrównoważony rozwój, najwyższy cel, to nie tylko od- Górnictwo ma jednak swoją specyfikę związaną z wy- szkodowanie za przeniesienie i utracone aktywa, ale zapew- korzystaniem nie tylko powierzchni, ale również przestrzeni nienie, że społeczności będzie się wiodło lepiej niż wcześniej, pod nią obejmującą kopaliny pospolite należące do właścicieli poprzez to, że jej członkowie stają się beneficjentami projektu terenu oraz kopaliny o znaczeniu strategicznym należące inwestycyjnego. Odbywa się to poprzez zapewnienie prze- do państwa. Dualizm własności prywatno-państwowej oraz siedlanym osobom udziału w inwestycji, która wymusiła ich zaangażowanie trzeciego podmiotu, który od państwa uzy- przesiedlenie. skał koncesję na jej eksploatację powoduje, że znalezienie rozwiązania, które zadowoliłyby wszystkie strony jest skomplikowane.

Rys. 2. Koncepcje odszkodowania dla osób przesiedlonych Rys. 1. Relacje pomiędzy głównymi podmiotami w obrębie zło- Fig. 2. Compensations for relocated people ża węgla brunatnego (opracowanie własne) Fig. 1. Relationships between stakeholders within the area of a lignite deposit Rozumiejąc stanowisko właścicieli terenu protestują- cych przeciwko budowie nowych kopalń, autorzy proponują Wykupem terenu musi zająć się inwestor i to z nim powinni by oprócz kwoty wykupu terenu dla potrzeb eksploata- negocjować właściciele terenu. Gdy go nie ma, to adresatem cji górniczej i wypłaty odszkodowania za przesiedlenie, protestu staje się państwo – właściciel złoża i prawodawca właścicielom tego terenu kompania górnicza zaoferowała mogący uchwalić ustawę o wywłaszczeniach w przypadku rentę eksploatacyjną wypłacaną z zysku – udział w zyskach realizacji inwestycji o priorytetowym znaczeniu dla rozwoju z tytułu eksploatacji. Właściciel terenu byłby zainteresowany kraju. Niestety, praktyka dowodzi, że odszkodowania wypła- eksploatacją złoża, gdyż uzyskiwałby przychód ze swojego cane w takich sytuacjach często nie rekompensują pełnych terenu również po jego sprzedaży. Skala udziału w zyskach kosztów, dlatego mieszkańcy zawczasu głośno protestują. i terminarz wypłat dla właścicieli terenów mają istotny wpływ na wynik finansowy przedsięwzięcia górniczego, toteż potrzebne jest wnikliwe przeanalizowanie różnych wariantów 2. Koncepcja godziwego odszkodowania renty. Koncepcja wymaga również starannego przygotowania ze strony prawno-skarbowej, co nie jest przedmiotem artykułu. Gradację celów związanych z koniecznością przeniesienia osób zajmujących teren przyszłej inwestycji wraz ze środ- kami przeznaczonymi na ich osiągnięcie przedstawiono w 3. Docelowy plan rozwoju wyrobiska odkrywkowego pracy (Downing, 2002). Autor wyróżnił trzy cele. Najmniej węgla brunatnego z uwzględnieniem kosztów nabycia akceptowalne jest wysiedlenie osób bez zwracania uwagi na terenu konsekwencje decyzji. W takiej sytuacji decydenci często tłumaczą swoje brutalne zachowanie brakiem praw własności Dla studium wypłaty renty eksploatacyjnej w wypadku przenoszonych osób do zajmowanego przez nie terenu. kopalni węgla brunatnego opracowano docelowy plan rozwoju Przeniesienie wymaga zgody na odszkodowanie w celu kopalni, zgodnie z prezentowaną już metodyką, bazującą na odbudowania utraconych aktywów, takich jak domy lub obiek- cyfrowym modelu ekonomicznym złoża, koncepcji wyrobiska ty użyteczności publicznej, w nowej lokalizacji. Przesiedleńcy docelowego wg algorytmu Lerchsa-Grossmanna oraz opty- jednak we własnym zakresie muszą odbudować relacje gospodarcze i warunki życiowe w nowym miejscu. 2 Przywrócenie pełnej wartości (rehabilitation) obejmuje Przykładem takiego działania była podczas budowy zbiornika procesy dodatkowe ponad odszkodowanie i koszty relokacji, Czorsztyńskiego na Dunajcu przed ponad dwudziestu laty, lokacja osady Nowe Maniowy na Podhalu, w której w wyniku konsultacji zachowano relacje sąsiedzkie mieszkańców przesiedlonych z likwidowanych wsi 1 Problematyka opisana w książce Przesiedlenia inwestycyjne. Nowa Czorsztyn i Maniowy; jedynie architektura nowych budynków jest kategoria migracji przymusowych (Termiński, 2012) sztampowa. 14 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 malizacji długoterminowego harmonogramu zbudowanego na podstawie przyjętego wariantu udostępnienia złoża i kierunku (1) postępu wyrobiska3. W przygotowanym równolegle do publikacji w Przeglądzie Górniczym artykule Znaczenie kosztów nabycia terenu gdzie: w projekcie kopalni odkrywkowej węgla brunatnego, autorzy QR i QB – rzeczywista i bazowa wartość opałowa węgla przedstawili symulacje wyniku finansowego wariantowego brunatnego (kJ/kg) wyrobiska docelowego, zbudowanego na podstawie modelu AR i AB – rzeczywista i bazowa zawartość popiołu w węglu ekonomicznego wyeksploatowanego złoża węgla brunatne- brunatnym (%) go z uwzględnieniem kosztu nabycia działek na podstawie SR i SB – rzeczywista i bazowa zawartość siarki w węglu studialnego zestawu danych, przygotowanego w środowisku brunatnym (%) GIS – wektorowej mapy wartości nieruchomości (ponad 5100 parametry węgla bazowego: parcel), będącą mapą ewidencyjną z podziałem na trzy główne Q = 8850 kJ/kg, A = 12 %, S = 0,6 % warstwy: budynki, nieruchomości rolne, nieruchomości rolne B B B zabudowane (tabl.1). Dla dalszego przetwarzania wybrano Budowę modelu ekonomicznego oparto na założeniu, że model ze średnim poziomem cen nieruchomości. produktem eksploatacji górniczej złoża węgla brunatnego jest energia elektryczna. Dla scenariusza średnich kosztów Tablica 1. Przyjęte średnie ceny nieruchomości (źródło: Dudek nabycia terenu wygenerowano wyrobisko docelowe, którego M. i inni, 2014) podstawowe parametry zawiera tablica 2. Table 1. Land prices used for processing (source: Dudek M. Zakładając wydobycie roczne około 2 mln ton węgla, po et al, 2014) kilku studialnych, automatycznie generowanych krokach po- budynki nieruchomości rolne nieruchomości stępu wyrobiska (ang. pushbacks), ustalono lokalizację wkopu kwantyl mieszkalne zabud. rolne udostępniającego na południu i postęp równoległy w kierunku zł/m2 zł/m2 zł/m2 północnym, obrót frontów w kierunku wschodnim i kontynu- 0.5 1981 22.32 2.43 ację postępu równoległego na wschód (rys. 3). Skonstruowane obwiednie graniczne kroków postępu reprezentują tu ogranicze- Dla analizowania wartości złoża wykorzystano wskaźnik nia geometrii postępu kopalni odkrywkowej z systemem KTZ jakościowy stosowany w formułach cenowych węgla dla i są podstawą do zbudowania realistycznego harmonogramu rozliczania dostaw węgla z kopalni do elektrowni: docelowego postępu kopalni.

Tablica 2. Dane wybranego scenariusza wyrobiska docelowego (źródło: Dudek M. i inni, 2014) Table 2. Parameters of the selected scenario of the ultimate pit (source: Dudek M. et al, 2014)

koszty Koszty koszty poziom kosztów Zasoby przychód zakupu produkcji Wskaźnik zysk N/W eksploatacji nabycia terenu mln.t mln.zł terenu energii jakości wegla mln.zł mln.zł mln.zł mln.zł mediana 59.19 9.664 18 848 378 2 639 4 349 1,0475 11 481

Rys. 3. Obwiednie kroków postępu na tle modelu złoża i bez tego tła (NPV Scheduler) Fig. 3. Pushbacks limits with switched on and off blocks of the quality model (NPV Scheduler)

3 Jurdziak L., Kawalec W., 2011, Procesy i narzędzia przetwarzania danych przestrzennych przy optymalizacji rozwoju kopalni odkrywkowej na przy- kładzie złoża Legnica, Wiadomości Górnicze. 2011, R. 62, nr 7/8, s. 386÷397 Jurdziak L., Kawalec W., 2011, Elektrownia jako zakład przeróbki kopalni węgla brunatnego – nowe możliwości optymalizacji łącznych działań. Górnictwo i Geoinżynieria. 2011, R. 35, z. 3, s. 95÷101 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 15

Rys. 4. Wynikowy model blokowy wyrobiska docelowego - legenda wg kolejności eksploatacji (z lewej) oraz tylko komórki złożowe wyrobiska - legenda wg wskaźnika jakości FRAC (z prawej) (CAE Mining Studio) Fig. 4. Final block model of the ultimate pit - legend by schedule sequence (left) and only lignite cells – legend by quality index FRAC (right) (CAE Mining Studio)

Docelowy plan rozwoju wyrobiska zbudowano przyjmu- jest zakup terenu pod zwałowisko zewnętrzne oraz pod jąc jako zmienne celu stabilizację N:W (wartość optymalna elektrownię, stawy osadowe, etc. (odpowiedni ok. 40 i 30% 9,7) i jakości (wartość optymalna wskaźnika FRAC=1.05) powierzchni wyrobiska docelowego), którym przypisano oraz uwzględniając trzyletni okres dochodzenia do docelo- odpowiedni uśredniony koszt nabycia. wej zdolności produkcyjnej. W uzyskanym, optymalnym z uwagi na wartość zdyskon- Koszty nabycia terenu przypisano kolejnym krokom po- towaną, docelowym planie rozwoju wyrobiska, koszty nabycia stępu, z których budowany jest harmonogram. Równocześnie poszczególnych parcel są rozłożone w czasie i ponoszone przyjęto, że rozpatrywana inwestycja jest typu „greenfield”, w miarę postępu frontu eksploatacyjnego. toteż przed rozpoczęciem eksploatacji górniczej konieczny

Tablica 3. Wyniki docelowego planu rozwoju kopalni (bez wypłat dla właścicieli działek, źródło: NPV Scheduler) Table 3. Results of the life-of-mine plan (without payments for landowners, source: NPV Scheduler)

Koszty koszty Koszty Wydobycie Zysk NPV NPV Wydoby- Przychód produkcji eksplo nabycia węgla Wskaźnik (przed Rok projektu skumulowany cie węgla N:W mln zł energii atacji terenu wskaźnikowego jakości wypłatą) mln zł mln zł mln t mln zł mln zł mln zł mln t mln zł 1 63.2 8.8 174.2 244.8 -365.4 -365.4 0.21 0.21 119.77 1.01 -364.8 2 246.5 34.5 125.5 0.0 74.9 -290.5 0.79 0.81 21.73 1.02 86.5 3 425.2 59.5 96.1 13.9 212.1 -78.4 1.40 1.40 8.96 1.00 255.6 4 615.5 86.2 140.2 8.9 286.9 208.5 2.00 2.02 9.18 1.01 380.3 5 626.6 87.7 152.8 0.0 271.1 479.6 2.00 2.06 10.09 1.03 386.0 6 633.4 88.7 141.0 0.0 261.0 740.6 2.00 2.08 9.23 1.04 403.6 7 632.7 88.6 145.4 19.4 227.2 967.8 2.00 2.08 9.55 1.04 379.3 8 638.0 89.3 151.3 0.0 218.3 1 186.1 2.00 2.10 9.98 1.05 397.4 9 644.8 90.3 148.6 8.9 202.8 1 388.9 2.00 2.12 9.78 1.06 396.9 10 645.8 90.4 145.4 17.7 184.7 1 573.6 2.01 2.12 9.50 1.06 392.2 11 652.7 91.4 162.3 0.0 174.3 1 747.9 2.00 2.15 10.75 1.07 399.0 12 651.2 91.2 137.2 11.6 165.5 1 913.3 1.99 2.14 9.03 1.08 411.2 13 662.0 92.7 159.9 5.7 149.5 2 062.8 2.01 2.18 10.54 1.08 403.7 14 661.5 92.6 161.3 13.7 135.2 2 198.0 1.99 2.18 10.73 1.09 393.8 15 662.9 92.8 141.3 7.7 133.2 2 331.2 2.01 2.18 9.22 1.09 421.0 16 654.9 91.7 165.2 13.4 112.3 2 443.5 2.00 2.15 10.95 1.08 384.6 17 652.6 91.4 148.4 13.3 107.7 2 551.2 2.00 2.15 9.77 1.07 399.6 18 642.0 89.9 141.9 8.1 100.0 2 651.2 1.99 2.11 9.35 1.06 402.1 19 632.5 88.6 140.8 11.5 89.8 2 741.1 2.00 2.08 9.20 1.04 391.7 20 616.7 86.4 162.5 10.8 75.8 2 816.9 2.00 2.03 10.78 1.02 357.0 21 615.6 86.2 164.7 13.7 69.1 2 886.0 2.00 2.03 10.95 1.01 351.1 22 623.5 87.3 153.6 18.4 66.2 2 952.2 2.01 2.05 10.08 1.02 364.2 23 621.2 87.0 161.4 0.0 62.3 3 014.5 2.00 2.04 10.70 1.02 372.9 24 631.2 88.4 141.7 19.4 59.1 3 073.5 1.99 2.08 9.31 1.04 381.7 25 632.8 88.6 144.7 28.6 52.8 3 126.4 2.00 2.08 9.52 1.04 370.9 26 633.0 88.6 131.4 0.0 54.0 3 180.3 2.00 2.08 8.54 1.04 412.9 27 639.0 89.5 33.0 0.0 61.9 3 242.3 2.00 2.10 1.53 1.05 516.5 28 33.9 4.7 1.1 0.0 3.2 3 245.5 0.10 0.11 0.74 1.08 28.0 suma 16 091.0 2 253.3 3 873.0 489.6 3 245.5 50.51 52.93 10.12 1.05 9 475.1 16 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

4. Studium wypłat renty eksploatacyjnej w wypadku obszar wkopu do pozycji frontu na poziomie złoża w roku, kopalni węgla brunatnego w którym kopalnia (ściślej: kopalnia z elektrownią) maja dodatni wynik finansowy, Po rozważeniu różnych zasad i scenariuszy wypłat udziału – wypłaty nie obejmują terenów zajętych na zwałowisko, w zysku dla właścicieli terenów przekazanych pod eksploata- elektrownię, itd., gdyż ich lokalizacja nie jest zdetermi- cję, autorzy zaproponowali następujące założenia: nowana. – wypłaty są realizowane corocznie, na podstawie osiągnię- Na wykresach przedstawiono harmonogramy wykupu te- tego w danym roku zysku, renów na potrzeby eksploatacji górniczej oraz zaproponowany – wypłaty te są przekazywane właścicielom terenów, na harmonogram wypłat udziału w zyskach zapisanych w tablicy których w danym roku zakończyła się eksploatacja, 3. Wypłaty przeliczane na m2 działek w kolejnych latach różnią – fundusz udziału w zysku jest dzielony proporcjonalnie do się, gdyż różna jest wartość oraz koszty eksploatacji zalega- obszaru działki zajętej przez obszar kopalni, niezależnie jącego pod nimi złoża. Zaproponowano uśrednienie stawki od kosztu nabycia działki i niezależnie od jej całej poza m2 w skali rocznej z uwagi na roczny okres rozliczania wierzchni, docelowego planu rozwoju. – wypłata za działki w obszarze wkopu są realizowane po Przedstawiona koncepcja wypłat części zysku jest uzyskaniu przez kopalnię dodatniego bilansu i obejmują traktowana jako otwarcie dyskusji na temat uruchomienia

Rys. 5. Harmonogram wykupu terenów na potrzeby eksploatacji górniczej dla przyjętego docelowego planu rozwoju kopalni (CAE Mining NPV Scheduler) Fig. 5. Schedule of purchasing the land for the mining activity following the accepted life-of-mine plan (NPV Scheduler)

Rys. 6. Studialny harmonogram wypłat udziału w zysku dla właścicieli zajętych terenów; niebieskie słupki reprezentują łączne roczne wypłaty z zysku, czerwone punkty – jednostkowa renta (zł/m2) (NPV Scheduler) Fig. 6. Study schedule of the profit share payments for property owners; blue boxes represent total annual payments, red dots – an average payment (PLN/m2) (NPV Scheduler) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 17 skutecznych narzędzi ekonomicznej zachęty dla właścicieli może być istotnym akceleratorem strategicznych inwestycji terenów położonych w obszarze strategicznych złóż. Wypłaty górniczych. z zysku dla właścicieli terenu nad złożem wzmacniają prawa Autorzy dziękują PAK KWB „Konin” S.A. za udo- własności, a te stanowią fundament gospodarki rynkowej. stępnienie do celów badawczych archiwalnych danych. Budują też bogactwo obywateli wzmacniając krajowy kapitał. Były one przetworzone przy pomocy użytkowanych na Osobnym, ale ważnym zagadnieniem, jest też wysokość tej Wydziale Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki renty warunkująca podział korzyści z eksploatacji pomiędzy Wrocławskiej specjalistycznych programów CAE Mining zainteresowane strony (rys. 1). Studio i NPV Scheduler.

5. Podsumowanie Literatura

Przedstawiono koncepcję wypłat części zysku kompanii 1. Downing T.E.: 2002. Avoiding New Poverty: Mining-Induced energetyczno-górniczej dla właścicieli terenów zajętych pod Displacement and Resettlement. Raport No.58. Project Mining, Minerals eksploatację odkrywkową. and Sustainable Development. April. Copyright © 2002 IIED and Na podstawie studialnego modelu optymalnego wyrobiska WBCSD docelowego, zbudowanego dla przyjętych parametrów ekono- 2. Dudek M., Jurdziak L., Kawalec W.: 2014, Znaczenie kosztów nabycia micznych produkcji i sprzedaży energii zawartej w węglu oraz terenu w projekcie kopalni odkrywkowej węgla brunatnego, Przegląd średniego poziomu cen kosztów nieruchomości opracowano wariant modelu kopalni i docelowy plan jej rozwoju. Górniczy (artykuł złożony do druku) Dla wynikowego harmonogramu produkcji zapropono- 3. Jurdziak L., Kawalec W.: 2011, Procesy i narzędzia przetwarzania danych wano scenariusz wypłat części zysku (przyjęto 10 %) dla przestrzennych przy optymalizacji rozwoju kopalni odkrywkowej na właścicieli terenów zajętych pod eksploatację odkrywkową, przykładzie złoża Legnica, Wiadomości Górnicze. 2011, R. 62, nr 7/8, zgodnie ze zmiennymi wynikami produkcyjnymi i wielkością s. 386÷397 obszaru zajętego w kolejnych latach. Uwzględniono opóźnie- 4. Jurdziak L., Kawalec W.: 2011, Elektrownia jako zakład przeróbki nie wypłat dla właścicieli terenów w obszarze wkopu. kopalni węgla brunatnego – nowe możliwości optymalizacji łącznych Zastosowanie cyfrowych modeli umożliwia szybką, działań. Górnictwo i Geoinżynieria. 2011, R. 35, z. 3, s. 95-101. wzajemną identyfikację postępu wyrobiska względem zaj- 5. Mander, Harsh, Ravi Hemadri & Vijay Nagaraj. 1999. Dams, mowanych parcel i pozwala na analizowanie różnych scena- Displacement, Policy and Law in India. Draft. WCD Case Study. riuszy wypłat i ich wpływu na ostateczny wynik finansowy Vlaeberg, Cape Town, South Africa: World Commission on Dams inwestycji. (WCD). August. http://www.dams.org Autorzy wyrażają opinię, że zaproponowany udział 6. Terminski, B.: 2012, Mining-induced displacement and resettlement: właścicieli terenów zajmowanych pod eksploatację górniczą social problem and human rights issue. Genf, 2012. 18 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.332: 622.271-049.7 Znaczenie kosztów nabycia terenu w projekcie kopalni odkrywkowej węgla brunatnego The importance of land acquisition costs in a lignite surface mine project

mgr inż. Michał Dudek*) dr hab. inż. Leszek Jurdziak*) dr inż. Witold Kawalec*)

Treść: Koszty nabycia terenu są istotnym składnikiem kosztów w eksploatacji węgla brunatnego. Wąski margines zysku ze sprzedaży energii zmusza kompanie górniczo-energetyczne do szczególnie wnikliwej analizy wyników ekonomicznych planowanych inwestycji górniczych. Z niezbędną pomocą przychodzą specjalistyczne narzędzia modelowania cyfrowego i optymalizacji kopalń odkrywkowych, bazujące na modelu ekonomicznym złoża, w którym można uwzględnić zmienne koszty powierzchniowe. Przedstawiono symulacje wyniku finansowego wariantowego wyrobiska docelowego, zbudowanego na podstawie modelu ekonomicznego wyeksploatowanego złoża węgla brunatnego z uwzględnieniem kosztu nabycia działek na podstawie studialnego zestawu danych, przygotowanego w środowisku GIS. Abstract: Land acquisition costs are important for lignite surface mining. Narrow profit margin from selling electric energy makes mining and power generation companies analyse carefully the profitability of potential mining investments. These analyses are supported with the specialized modeling and pit optimization software that bases upon an economic model of a deposit with regard to the varying land acquisition costs. Simulations of the profitability of an ultimate pit, built upon the economic model of a lignite deposit with simulated land acquisition costs of digitized overlying terrain parcels are presented. The presented case is worked out by use of the study models of the already exhausted lignite deposit and surface data processed with GIS.

Słowa kluczowe: model ekonomiczny złoża, algorytm Lerchsa-Grossmanna, koszty emisji CO2, modelowanie kosztów terenu Key words: economic ore body model, Lerchs’-Grossmann algorithm, CO2 emission costs, surface costs modeling

1. Wprowadzenie z prawem wspólnotowym Unii Europejskiej. Ośrodki, osoby właściwe do szacowania wartości nieruchomości zrzeszają Szacuje się, że około 10,3 % przesiedleń ludności jest się w stowarzyszenia, grupy zawodowe przestrzegające spowodowanych planowaną eksploatacją górniczą [10]. określonych zasad wyceny. Istniejący trend do unifikacji Kwestie relokacji nierozłącznie związane są z kosztami, w metod wyceny powoduje zbieżność krajowych standardów ze tym trudnymi do oszacowania kosztami społecznymi. Dla standardami międzynarodowymi „IVSC”, z ang. International utrzymania bieżącej struktury zużycia surowców energetycz- Valuation Standards Council czy „TEGoVA” Europejska nych będzie niezbędne uruchomienie eksploatacji nowych Grupa Stowarzyszeń Rzeczoznawców Majątkowych. Próby złóż węgla brunatnego, co oznacza konieczność poniesienia unifikacji metod wyceny nieruchomości dla potrzeb przemysłu kosztów relokacji ludności [12]. Dokładniejsze oszacowanie wydobywczego zakończyły się powstaniem noty Guidance tych kosztów przy projektowaniu nowych przedsięwzięć Note 14 „Extractive Industries” w ramach Międzynarodowych przełoży się na dokładniejsze studia wykonalności. Standardów Wyceny 2005. W roku 2010 notę wycofano do Polskie regulacje dotyczące wyceny nieruchomości zawar- dalszych prac, które to miały się zakończyć w pierwszym te są w prawie krajowym, które nie powinno być sprzeczne kwartale 2014 roku [3]. Rozważania na temat wartości nieruchomości położonych na złożach kopalin były już prowadzone [4, 5, 11]. Przed *) Politechnika Wrocławska, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 19 zmianą prawa geologicznego i górniczego (2011) własność stwa Gamma cen transakcyjnych wolnorynkowych (rys.2). złóż kopalin uzależniona była m.in. od przestrzennego zasięgu prawa własności, czy stanowiły one część składową nierucho- mości gruntowej. W świetle niejasnych przepisów zasięg tego (1) prawa podyktowany był społeczno-gospodarczym przeznaczeniem nieruchomości [9]. Po zmianie prawa geologicznego i górniczego (2011) w Art. 10. ust. 3. zawarto zapis, że złoża gdzie: α - parametr kształtu, β – parameter skali,  – funkcja kopalin niewymienione w art. 10. ust. 1 i 2 są objęte prawem Gamma własności nieruchomości gruntowej. Zatem problematyczna jest wycena pozostałych tych nieruchomości jako (z ang.) Dla celów analizy ekonomicznej został zbudowany stu- „mineral property” – nieruchomości przeznaczonych pod dialny model cyfrowy wyeksploatowanego już złoża węgla eksploatację górniczą jako optymalny sposób wykorzystania, brunatnego. Na podstawie danych 2558 odwiertów w progra- generujący najwyższą ich wartość (gdyż zakres wyceny nie mie ISATIS (Geovariances) metodą krigingu zwyczajnego może obejmować czegoś, co z ustawy do nieruchomości nie dokonano estymacji przestrzennej zmienności parametrów należy). jakościowych: wartości opałowej, popielności i zawartości W ten sposób przechodząc do tematyki odszkodowań siarki. Model strukturalny złoża węgla i interpolacja parame- i wartości godziwej nieruchomości, dla celów zawartych trów jakościowych zostały wykonane w środowisku mode- w artykule przeanalizowano 23 rzeczywiste przypadki wy- lowania geologicznego i projektowania CAE Mining Studio kupu nieruchomości pod eksploatację węgla brunatnego (dawniej Datamine). Przyjęto wymiary komórki bazowej mo- w latach 1995 ÷ 2004 w Polsce. Analizą objęto akty notarialne delu blokowego 50×50×5 m (z podziałem w obszarze pokładu i operaty szacunkowe. Wykup nieruchomości odbywał się w węgla do 25×25×1 m), dogodne zarówno z uwagi na gęstość ramach negocjacji z właścicielami, gdzie wartością wyjściową opróbowania, jak i łatwość dopasowania do kąta generalnego nieruchomości był operat szacunkowy wartości rynkowej. nachylenia zbocza (15o) oraz wymiary typowych zabierek na W procesie negocjacji ostateczna cena z aktów notarialnych poziomach eksploatacyjnych w kopalniach węgla brunatnego. stanowiła około 150 % wartości z oszacowania. Choć nie Dla analizowania wartości złoża wykorzystano wskaźnik brakowało transakcji (6 z 23), dla których cena z aktu nota- jakościowy FRAC, który agreguje parametry jakościowe rialnego była wartością z operatu szacunkowego. i który był stosowany w formułach cenowych węgla używa- Do prowadzonych analiz wielkości wyrobisk docelowych nych dla rozliczania dostaw węgla z kopalni do elektrowni. z wykorzystaniem algorytmu Lerchsa-Grossmanna przygo- towano w środowisku ArcGIS mapę wektorową wartości (2) nieruchomości, stanowiącą rzeczywistą mapę ewidencyjną z podziałem na trzy główne warstwy: budynki, nieruchomości gdzie: rolne, nieruchomości rolne zabudowane (rys. 1). Klasyfikacja QR i QB – rzeczywista i bazowa wartość opałowa węgla ta podyktowana była względami budowy dostępnej mapy brunatnego (kJ/kg) ewidencyjnej i istnieniu charakterystyk opisowych średnich AR i AB – rzeczywista i bazowa zawartość popiołu cen transakcyjnych dla wspomnianych trzech grup. w węglu brunatnym (%)

Możliwe jest również poszerzenie analiz o inne transakcje SR i SB – rzeczywista i bazowa zawartość siarki w węglu z Rejestru Cen i Wartości Nieruchomości, jednakże dla ogra- brunatnym (%) niczenia wpływu subiektywnego określania wartości nieru- parametry węgla bazowego: chomości dla potrzeb analizy kosztów posłużono się danymi QB = 8850 kJ/kg, AB = 12 %, SB = 0,6% z Głównego Urzędu Statystycznego – Obrót Nieruchomościami w 2012 r., gdzie zawarto m.in. charakterystyki opisowe śred- nich cen transakcyjnych wolnorynkowych na szczeblu powia- 2. Budowa cyfrowego modelu ekonomicznego złoża tów budynków mieszkalnych, gruntów rolnych oraz gruntów i powierzchni rolnych zabudowanych [8] w 2012 r. Dane te stanowią ceny średnie w zł/m2 przyjęte na podstawie wszystkich aktów no- Na etapie studium opłacalności inwestycji górniczej nie są tarialnych dla transakcji wolnorynkowych z danego okresu. jeszcze ustalone ceny poszczególnych działek, ale w obrębie Zatem próba statystyczna jest istotna. Dla charakterystyk planowanego obszaru górniczego dostępna jest mapa ewiden- opisowych dopasowano funkcje gęstości prawdopodobień- cyjna gruntów i ich klasyfikacja. W celu analizy wariantowych

Rys. 1. Blokowy model złoża węgla brunatnego z mapą kosztów powierzchniowych (CAE Mining Studio) Fig. 1. Block model of the lignite deposit with the surface costs map (CAE Mining Studio) 20 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 2. Funkcje gęstości prawdopodobieństwa Gamma dla cen transakcyjnych wolnorynkowych nieruchomości na rynku lokalnym w 2012, zł/m2 (źródło: Mo- delrisk) Fig. 2. Gamma distribution functions for transactions of land parcels on the local market in 2012, PLN/m2 (source: Modelrisk) scenariuszy trendu cen nieruchomości, autorzy zaproponowali Tablica 1. Kwantyle rozkładu cen nieruchomości metodę symulacji kosztów powierzchniowych na podstawie Table 1. Quantiles of the distribution of land prices identyfikacji rodzaju nabywanych działek i opracowanego budynki nieruchomości rozkładu ich cen jednostkowych (w obrębie danego rodzaju). nieruchomości rolne Koszt nabycia każdej działki został wariantowo oszacowany kwantyl mieszkalne rolne zabudowane 2 2 2 na podstawie rozpoznanego rozkładu cen transakcyjnych zł/m zł/m zł/m (rys. 2). 0.125 894 0.81 0.14 Kwantyle rozkładów cen (rys. 2) określają prawdopodo- 0.25 1257 2.06 0.49 bieństwo, z jakim cena metra kwadratowego działki danego 0.375 1606 8.15 1.21 rodzaju nie będzie wyższa od odpowiedniej wartości z tablicy 0.5 1981 22.32 2.43 1. Do symulacji kosztów powierzchniowych przyjęto me- 0.625 2421 50.85 4.40 dianę oraz wariantowo kwantyle: 0.125, 0.625, 0.75 i 0.875. 0.75 2991 106.99 7.72 Mediana określa średni poziom cen, podczas gdy kwantyl 0.875 3894 232.89 14.30 0.875 – najmniej korzystny dla inwestora wariant wysokich cen nabycia działek. W Polsce kopalnie węgla brunatnego należą obecnie do Dla każdego scenariusza wartości działek danego rodzaju kompanii energetycznych i ewentualne decyzje inwestycyjne zostały określone na podstawie przyjętego poziomu ceny też będą podejmowane przez kompanie energetyczne albo z tabl.1 i automatycznie obliczonej powierzchni działki i szukające nowego złoża węgla dla przedłużenia produkcji przypisane obwiedni każdej działki (CAE Mining Studio). energii w istniejącej elektrowni, albo planujące inwestycję Studialny model terenu zawierał ponad 5100 działek. typu „greenfield”. Z tego względu, dla oceny wpływu kosztów wykupu terenu dla potrzeb eksploatacji odkrywkowej kopal- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 21 ni węgla brunatnego posłużono się prezentowaną od kilku kosztów nabycia terenu dla potrzeb eksploatacji górniczej. lat koncepcją zintegrowanego modelu kopalni i elektrowni W algorytmie optymalizacji wyrobiska zakup każdej parceli [6, 7]. Budowę modelu ekonomicznego oparto na założeniu, jest rozpatrywany indywidualnie i w razie pozytywnej decyzji że produktem eksploatacji górniczej złoża węgla brunatnego o zajęciu danego terenu, koszt nabycia parceli jest dodawany jest energia elektryczna. Uwzględniając wartość ekwiwalentu do kosztów kapitałowych. Parcele są nabywane wyłącznie energii elektrycznej w energii spalania węgla, założoną spraw- w całości, tj. bez możliwości podziału i zakupu jedynie frag- ność elektrowni, względną jakość węgla (reprezentowaną mentu parceli zajmowanego przez obszar górniczy. przez wskaźnik jakościowy) oraz cenę bazową energii, każdej Analiza wariantowych scenariuszy kosztów nabycia terenu tonie węgla przypisano indywidualną cenę przeliczoną z ceny w środowisku programu optymalizacji odkrywki pozwala in- energii elektrycznej. westorowi górniczemu na elastyczne prowadzenie negocjacji Koszt przetworzenia węgla na energię w elektrowni zo- z właścicielami działek, gdyż można szybko sprawdzić wpływ stał potraktowany jako koszt przeróbki produktu, zaś koszt każdej transakcji na postać wyrobiska docelowego i rozkład przestrzenny kosztów i zysków. Wygenerowanie cyfrowych uprawnień do emisji CO2, po przeliczeniu emisyjności na podstawie jakości węgla i sprawności elektrowni [1] wpro- modeli wyrobiska docelowego dla 6 wariantów poziomu wadzono jako koszt sprzedaży produktu – energii. Koszty te kosztów powierzchni (wraz ze scenariuszem bazowym – bez odnoszą się do węgla, natomiast uśredniony koszt eksploatacji tych kosztów) trwa zaledwie kilka godzin. Włączenie analizy jest przypisany do jednostki objętości urabianego materiału ryzyka geologicznego (wykorzystanie warunkowej symu- (nadkładu lub węgla). lacji) i analizy ryzyka na rynku energii znacznie zwiększa Przyjęto następujące parametry ekonomiczne wg założeń zapotrzebowanie na moc obliczeniową, która jest dostępna polityki energetycznej po roku 2020: „w chmurze” (CAE Summit™) i pozwala na przetwarzanie – cena energii: 400 zł/MWh około 5 tysięcy optymalizowanych scenariuszy górniczych – jednostkowy koszt produkcji energii w elektrowni (bez w ciągu doby. kosztów paliwa): 40 zł/MWh, W tablicy 2 przedstawiono podstawowe parametry opty- – sprawność elektrowni: 45% malnych wyrobisk docelowych utworzonych dla symulowa- – przewidywany koszt uprawnień do emisji CO : 30 EUR/t nych poziomów kosztów nabycia terenu pod eksploatację 2 górniczą. Z uwagi na różne technologiczne możliwości zwa- CO2 – jednostkowy koszt wydobycia: 7 zł/m3 łowania nadkładu (na zwałowisku zewnętrznym, w wyrobisku Model ekonomiczny złoża energii elektrycznej zawartej końcowym sąsiedniej odkrywki, na przedpolu) pominięto w węglu został wygenerowany w programie CAE Mining koszty nabycia terenu na ewentualne zwałowisko zewnętrzne. NPV Scheduler po wczytaniu blokowego modelu jakościo- wego złoża węgla. Utworzony model zawierał 59,5 mln t węgla o średniej wartości wskaźnika jakości FRAC=1,1195 (czyli 62,3 mln t węgla przeliczeniowego) o łącznej wartości zawartej w nim energii 18 937 mln zł. Pokład węgla zalega poziomo, geologiczny wskaźnik N:W wynosi ok. 9,5:1 i jest mało zmienny w obszarze złoża.

3. Scenariusze wyrobiska docelowego kopalni

W warunkach zintegrowanego przedsiębiorstwa kopalni i elektrowni zasoby bilansowe złoża eksploatowanego przez kopalnię należy wyznaczyć z uwzględnieniem całego łańcu- cha tworzenia wartości. Można to wykonać, stosując metody optymalizacji wyrobiska docelowego. Wyrobisko docelowe to wyrobisko, które dla danych wartości ekonomicznych obliczonych dla komórek modelu blokowego złoża ma największą wartość (niezdyskontowaną) spośród wszystkich możliwych wyrobisk spełniających ograniczenia dotyczące kąta skarpowego. Wyrobisko docelowe Rys. 3. Utrata zasobów (mln.t) w wyrobisku docelowym dla identyfikuje zasoby bilansowe. Standardowo stosowanym różnych cen energii (zł/MWh) i scenariuszy kosztów te- algorytmem optymalizacji wyrobiska docelowego jest algo- renu w porównaniu do wariantu bez tych kosztów rytm Lerchsa-Grossmanna. Fig. 3. Loss of reserves (mln tonnes) in an ultimate pit for va- Na bazie modelu ekonomicznego wygenerowano szereg rious energy prices (PLN/MWh) and land acquisition wyrobisk docelowych z uwzględnieniem symulowanych cost scenarios compared to the costless one

Tablica 2. Porównanie scenariuszy wyrobiska docelowego dla różnych poziomów cen nabycia terenu (NPV Scheduler) Table 2. Comparison of ultimate pit scenarios for various levels of land acquisition cost (NPV Scheduler)

koszty zakupu terenu koszty eksploatacji poziom kosztów terenu Zasoby, mln t N/W zysk, mln zł mln zł mln zł bez kosztów terenu 59.20 9.670 0 4 353 11 860 kwantyl 12,5% 59.20 9.670 14 4 353 11 846 mediana 59.19 9.664 378 4 349 11 481 kwantyl 62,5% 58.71 9.651 708 4 309 11 065 kwantyl 75% 58.67 9.647 1 481 4 304 10 285 kwantyl 87,5% 57.29 9.574 2 909 4 173 8 606 22 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

4. Podsumowanie

Przedstawiono na studialnym modelu metodę analizowania wpływu kosztów nabycia terenu na potrzeby eksploatacji górniczej złoża węgla brunatnego na wielkość opłacalnych zasobów i wyniki ekonomiczne całego przedsięwzięcia produkcji energii w elektrowni węglowej. Symulacja cen nieruchomości pozwala, z zadanym praw- dopodobieństwem, określić spodziewany wynik finansowy inwestycji (bez zmienności innych czynników). Zastosowanie różnorodnych technik informatycznych: systemów informacji geograficznej, przestrzennego modelowania złóż i algorytmów optymalizacji dostarcza wielu danych służących właściwemu rozpoznaniu opłacalności inwestycji górniczej w zmieniających się warunkach ekonomicznych

i regulacyjnych (np. koszty emisji CO2). Intensywne wykorzystania różnych narzędzi informatycznych swobodnie wymieniających miedzy sobą dane w różnych formatach pozwala zautomatyzować i przetworzyć w ciągu kilku godzin ogromną liczbę przestrzennych danych cyfrowych obejmujących informacje o nieruchomościach Rys. 4. Koszty nabycia terenu (mln zł) na obszarze wyrobiska (5 tys. obwiedni z cenami działek), model terenu (ok. 1 000 ha), docelowego dla różnych cen energii (zł/MWh) i scena- model złoża (>300 tys. komórek), dla 6 scenariuszy cen terenu

riuszy kosztów terenu i wybranej cenie wykupu pozwolenia na emisję CO2. Fig. 4. Land acquisition costs (mln PLN) in the area of the ul- Autorzy dziękują KWB „Konin” za udostępnienie do ce- timate pit for various energy prices (PLN/MWh) and lów badawczych archiwalnych danych. Zostały one przetwo- land acquisition cost scenarios rzone przy pomocy użytkowanych na Wydziale Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej specjalistycznych programów ArcGIS, Modelrisk, Isatis, CAE Mining Studio i CAE Mining NPV Scheduler.

Literatura

1. Galetakis M., Vamvuka D.: Lignite Quality Uncertainty Estimation for the Assessment of CO2 Emissions. Energy & Fuels 23, 2009, s. 2103÷2110 2. Główny Urząd Statystyczny, 2013, Obrót Nieruchomościami w 2012 r. Informacje i opracowania statystyczne Warszawa 2013 r. 3. International Valuation Standards, Polish edition, Polska Federacja Stowarzyszeń Rzeczoznawców Majątkowych, 2005, 265÷267. 4. Jasiński J.: Gospodarka zasobami oraz specyfika wyceny nieruchomości gruntowych położonych na złożach kopalin, Rzeczoznawca Majątkowy Rys. 5. Niezdyskontowana wartość (mld zł.) wyrobiska doce- nr 33, 2002. lowego wygenerowanego dla różnych cen energii (zł/ 5. Jasiński J.: Specyfika i metodologia wyceny nieruchomości gruntowych MWh) i poziomu kosztów terenu (obliczona dla ceny położonych na złożach kopalin. Część II. Biuletyn Stowarzyszenia bazowej 400zł/MWh) Rzeczoznawców Majątkowych Województwa Wielkopolskiego 2013 Fig. 5. Undiscounted ultimate pit phases profit (bn PLN) gene- 6. Jurdziak L., Kawalec W.: Wpływ wzrostu sprawności elektrowni oraz polityki CCS na wielkość zasobów bilansowych węgla brunatnego rated for various energy prices (PLN/MWh) and land w warunkach bilateralnego monopolu kopalni i elektrowni. Polityka acquisition cost scenarios (calculated for the base price Energetyczna. 2010, t. 13, z. 2, s. 181÷197 of 400 PLN/MWh) 7. Jurdziak L., Kawalec W.: The method of evaluating lignite reserves with regard to carbon costs, Proceedings of the IAMG 2011 conference, Standardowo dla procedury optymalizacji wykonano też September 5-9 2011, Salzburg analizę wrażliwości scenariusza wydobycia na cenę produktu 8. Jurdziak L., Kawalec W.: Elektrownia jako zakład przeróbki kopalni – energii elektrycznej. Wybrane wyniki prezentują wykresy węgla brunatnego - nowe możliwości optymalizacji łącznych działań. (rys. 3, 4, 5). Górnictwo i Geoinżynieria. 2011, R. 35, z. 3, s. 95÷101, Warto zauważyć, że model zintegrowanego przedsię- 9. Kalus S.: Prawne aspekty określania pionowych granic nieruchomości, biorstwa górniczo-energetycznego umożliwia akceptację Materiały z XX Krajowej Konferencji Rzeczoznawców Majątkowych, wysokich cen nabycia terenu pod eksploatację, szczególnie Katowice 2011. w przedziale dużych cen energii, pod warunkiem założenia 10. Rew A., Fisher E., Pandey B.: Addressing Policy Constraints and wysokiej sprawności elektrowni (tu: 45 %). Analizowane Improving Outcomes in Development-Induced Displacement and złoże zawiera węgiel o wysokiej i uśrednionej jakości, co Resettlement Projects (Final Report), Refugee Studies Centre, powoduje uzyskanie wysokiej ceny produktu in-situ. Duży University of Oxford, January 2000 przychód ze sprzedaży energii pozwala na pokrycie stabilnych 11. Standard V.7, 2004, Wycena nieruchomości gruntowych położonych na kosztów eksploatacji (niemal stały wskaźnik N:W), spodzie- złożach kopalin, Standardy zawodowe Polskiej Federacji Stowarzyszeń Rzeczoznawców Majątkowych, wyd.8, Warszawa 2004r. wanych kosztów uprawnień do emisji CO2 i symulowanych – nabycia terenu. Uzyskane zależności są charakterystyczne 12. Terminski, B.: Mining-induced displacement and resettlement: social dla konkretnego złoża i jego modelu. problem and human rights issue. Genf, 2012. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 23

UKD 622.271: 622.271(4-67): 622.338.3 Wydobycie i produkcja kruszyw naturalnych w Polsce i w Unii Europejskiej Extraction and production of natural aggregates in Poland and the European Union

Prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł*) Mgr inż. Andrzej Ciepliński*) Dr inż. Łukasz Machniak*)

Mgr inż. Claudia Jacaszek*) Mgr inż. Adrian Borcz*)

Treść: Przedstawiono aktualną strukturę i wielkość produkcji kruszyw naturalnych w krajach europejskich, zwracając szczególną uwagę na produkcję kruszyw żwirowo-piaskowych i łamanych, których udział w łącznej produkcji kruszyw stanowi ponad 91 %. Polska ma ponad 9 % udziału w produkcji tych kruszyw w Europie. Podano tendencje zmian strukturalnych w produkcji kruszyw w poszczególnych regionach (województwach) Polski oraz kategoriach wielkości zakładów górniczych. Abstract: This paper presents the current structure and rate of production of natural aggregates in European countries with special attention to production of sand and gravel and crushed stone, of which share in the total production of aggregates is above 91 %. Poland has about 9 % share in production of these aggregates in Europe. The structural trends of changes in the production of aggregates in regions (provinces) of Poland and in mine size categories were given.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, kruszywa naturalne, produkcja surowców skalnych Key words: opencast mining, natural aggregates, production of rock materials

*) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii 24 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

1. Wprowadzenie Mg. W pozostałych krajach produkcja kruszyw kształtowała się na poziomie poniżej 100 mln Mg/rok. Kruszywa naturalne są powszechnie stosowanym materia- W wielu krajach produkowane i zużywane są głównie kru- łem w szeroko rozumianym budownictwie infrastrukturalnym szywa łamane. Do krajów, w których udział kruszyw łamanych każdego kraju. Wydobycie surowców skalnych do produkcji w łącznej ilości produkowanych kruszyw przekracza 75 %, kruszyw prowadzone jest we wszystkich krajach, chociaż zaliczają się: Cypr – 100 %, Grecja 98,4 %, Turcja – 91,5 %, lokalne uwarunkowania geologiczne, przyrodnicze, gospo- Portugalia – 88,1 %, Norwegia – 82,9 %, Irlandia – 78,1 % darcze i społeczne powodują, że poziom wydobycia i jakość i Chorwacja – 77,8 %. Kruszywa żwirowo-piaskowe prze- surowca w poszczególnych krajach są bardzo zróżnicowane ważają (powyżej 70% udziału) na Malcie – 100 %, Litwie – i podlegają wahaniom w czasie. 81,3 %, w Szwajcarii – 79,1 % i Polsce – 71,9 %. W statystykach europejskich, ze względu na sposób po- W 2011 roku krajem o największej produkcji kruszyw zyskiwania i produkcji, wydziela się cztery główne rodzaje przypadającej na mieszkańca była Finlandia (16,5 Mg/oso- kruszyw [1]: bę), Polska, z produkcją 9,1 Mg/ osobę, zajmowała 7 miejsce – łamane, w Europie, Niemcy 10 miejsce – 7,3 Mg/osobę, a najmniej- – żwirowo-piaskowe, szą produkcję odnotowano w Serbii (2,1 Mg/osobę). Średnia – z recyklingu, europejska produkcji kruszyw na mieszkańca wynosiła w 2011 – morskie, roku około 5,8 Mg/osobę i w porównaniu z najlepszym 2006 oraz dodatkowo, z powodu specyfiki miejsca pozyskiwania, rokiem (7 Mg/mieszkańca) obniżyła się o około 17%, przy jako osobny rodzaj wymienia się tzw. kruszywa sztuczne. czym w 27 krajach UE wynosiła 5,7 Mg/osobę [3]. Na podstawie danych UEPG pochodzących z 35 krajów europejskich producentów kruszyw wielkość produkcji kruszyw w 2011 roku osiągnęła w Europie łącznie ok. 3,9 mld 2. Aktualne zasoby kruszyw w Polsce Mg, przy czym 91% stanowią kruszywa łamane i żwirowo- -piaskowe pochodzące ze złóż lądowych, a 9 % kruszywa 2.1. Kruszywa żwirowo-piaskowe morskie, z recyklingu i sztuczne (rys. 1) [1]. Równocześnie w Polsce w tym samym roku wyprodukowano 345 mln Mg W 2012 roku zasoby kruszyw żwirowo-piaskowych kruszyw, co było wielkością rekordową, w tym kruszywa w Polsce udokumentowane były w 9076 złożach położo- żwirowo-piaskowe oraz łamane stanowiły 96,3 % całości pro- nych na terenie całego kraju (łącznie z Bałtyckim Obszarem dukcji, a pozostałe 3,7 % to były kruszywa sztuczne (1,2 %), Morskim, w którym udokumentowano 3 złoża) [4]. Łącznie z recyklingu (2,3 %) i morskie (0,2 %), rys. 1. w udokumentowanych złożach zalega ponad 17,7 mld Mg O ile w Europie kruszywa produkowane ze skał litych zasobów, z czego 30 % stanowią zasoby złóż zagospodaro- (łamane) stanowiły ponad 50 % produkcji (w 2011 roku – wanych (3722 złoża). Duża liczba 5354 złóż w Polsce nie około 1,97 mld Mg), zaś udział kruszyw żwirowo-piaskowych była jeszcze eksploatowana (pozostaje niezagospodarowa- wynosił niecałe 41 % (1,58 mld Mg), o tyle w Polsce te na). Terytorialna (wojewódzka) struktura udokumentowa- proporcje były zdecydowanie odwrotne. Kruszyw żwirowo- nych zasobów bilansowych wskazuje na regionalne zróżni- -piaskowych wyprodukowano blisko trzykrotnie więcej niż cowanie zarówno co do ilości zasobów, jak i do wielkości kruszyw łamanych, co wynika z geologicznej bazy zasobowej, złóż (rys. 2). jej lokalizacji i dostępności. Największą ilość zasobów udokumentowano w woj. Europejski przemysł kruszyw obejmuje około 17 tysięcy dolnośląskim, małopolskim, opolskim, podkarpackim i podla- firm pozyskujących kruszywo w około 29 tysiącach kopalń skim. W wymienionych 5 województwach zalega ponad 45 % i odkrywek zatrudniając bezpośrednio i pośrednio około 280 udokumentowanych w Polsce zasobów kruszyw żwirowo- tysięcy osób [1]. Kraje zrzeszone w Unii Europejskiej (27 -piaskowych. Najwięcej udokumentowanych złóż występuje krajów) wyprodukowały w 2011 r. 1,25 mld Mg kruszyw w woj. mazowieckim. O ile w 439 złożach woj. dolnoślą- żwirowo-piaskowych i 1,31 mld Mg kruszyw łamanych. skiego zalega łącznie 12,38 % zasobów udokumentowanych Do największych producentów kruszyw w Europie (ponad w Polsce, to w województwie mazowieckim w 1198 złożach 150 mln Mg/rok) zaliczały się w kolejności takie kraje jak: jest o połowę mniejsza baza zasobowa. Pas środkowej Polski Niemcy – 598 mln Mg, Rosja – 473 mln Mg, Francja – 379 mln (na rys. 2 zaznaczony głównie kolorem zielonym) stanowią Mg, Turcja – 351 mln Mg, Polska – 345 mln Mg, Włochy – 240 województwa o stosunkowo małych zasobach, w których mln Mg, Wielka Brytania – 225 mln Mg i Hiszpania – 173 mln udział w łącznych zasobach nie przekracza 5 %.

Rys. 1. Porównanie struktury produkcji kruszyw Polski na tle struktury w krajach europejskich w 2011 r. (opracowanie własne na podstawie [1]) Fig. 1. Comparison of aggregates production in Poland in the background of production in European countries in 2011 (own development on the basis of [1]) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 25

du na nieuniknione straty zasobów można szacować, że nie przekroczyłaby 16 lat. W tablicy 1 przedstawiono strukturę terytorialną zasobów przemysłowych kruszyw żwirowo-piaskowych wraz z odpo- wiadającymi jej wskaźnikami zagospodarowania zasobów w 2012 roku. Największą ilością zasobów przemysłowych w stosunku do bazy zasobowej charakteryzował się bałtycki obszar morski i województwa: kujawsko-pomorskie, podlaskie, wielkopolskie, warmińsko-mazurskie i łódzkie, chociaż za wyjątkiem województwa łódzkiego ich udział w produkcji krajowej nie należy do dużych, zaś najmniejszy miały województwa: świętokrzyskie, lubelskie, śląskie, małopolskie.

2.2. Kruszywa łamane

Występowanie udokumentowanych złóż kamieni łama- nych i blocznych nie jest już ani tak liczne, ani tak równomier- ne terytorialnie, jak kruszyw żwirowo-piaskowych (rys. 3). Rys. 2. Terytorialna struktura zasobów bilansowych złóż kru- W 2012 r. na obszarze Polski udokumentowanych było szyw żwirowo-piaskowych w Polsce w 2012 r. (opraco- 761 złóż o łącznych zasobach ponad 10,5 mld Mg. Zasoby wanie własne na podstawie [4]) kruszyw łamanych skoncentrowane są w złożach położonych Fig. 2. Territorial structure of balance resources of sand and w południowych województwach, przy czym w trzech wo- gravel deposits in Poland in 2012 (own development on jewództwach: dolnośląskim, świętokrzyskim i małopolskim the basis of [4]) zalega łącznie 87,2 % zasobów krajowych [4]. Zasoby przemysłowe złóż surowców do produkcji Zasoby przemysłowe kruszyw żwirowo-piaskowych, kruszyw łamanych w 2012 r. wynosiły ok. 3,4 mld Mg i w czyli zasoby objęte koncesjami na ich eksploatację, w 2012 stosunku do zasobów przemysłowych było to 32,3 %, a ich r., wynosiły 3,496 mld Mg i stanowiły 19,7 % zasobów bi- wystarczalność około 42 lata. lansowych (wskaźnik zagospodarowania). Przy osiągniętym Zasoby przemysłowe w 96 %, podobnie jak zasoby bilan- wydobyciu w ilości 184,7 mln Mg wystarczalność statyczna sowe, są skupione w złożach 3 województw o największych zasobów przemysłowych wynosiłaby około 20 lat. Ze wzglę- zasobach bilansowych (tabl. 2).

Tablica 1. Struktura terytorialna zasobów przemysłowych kruszyw żwirowo-piaskowych i wskaźnik zagospodarowania zasobów w Polsce w 2012 r. (opracowanie własne na podstawie [4]) Table 1. Territorial structure of industrial resources of sand and gravel and index of their development in Poland in 2012 (own development on the basis [4])

Wskaźnik Udział w Udział w krajowych zagospodarowania Zasoby z krajowych Zasoby zasobach zasobów, % Województwo bilansowe tys. zasobach przemysłowe przemysłowych (udział zasobów Mg bilansowych tys. Mg % przemysłowych w % zasobach bilansowych) piaski i żwiry w Polsce, w tym: 17 735 340 100,00 3 496 226 100,00 19,71 bałtycki obszar morski 138 848 0,78 99 370 2,84 71,57 kujawsko-pomorskie 303 101 1,71 108 018 3,09 35,64 podlaskie 1 284 607 7,24 421 726 12,06 32,83 wielkopolskie 849 921 4,79 278 528 7,97 32,77 warmińsko-mazurskie 1 063 274 6,00 322 018 9,21 30,29 łódzkie 666 844 3,76 195 596 5,59 29,33 zachodniopomorskie 1 022 339 5,76 255 181 7,30 24,96 lubuskie 1 176 148 6,63 269 598 7,71 22,92 mazowieckie 1 164 991 6,57 255 976 7,32 21,97 dolnośląskie 2 195 447 12,38 450 157 12,88 20,50 pomorskie 867 082 4,89 175 381 5,02 20,23 opolskie 1 409 839 7,95 163 430 4,67 11,59 podkarpackie 1 291 739 7,28 149 655 4,28 11,59 małopolskie 1 858 616 10,48 188 914 5,40 10,16 śląskie 859 699 4,85 73 524 2,10 8,55 lubelskie 952 990 5,37 64 950 1,86 6,82 świętokrzyskie 629 855 3,55 24 204 0,69 3,84 26 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

O ile w województwie dolnośląskim zagospodarowana była blisko połowa zasobów (47,19 %), w małopolskim ponad 1/5 zasobów (21,14 %), to w drugim co do zasobności woje- wództwie świętokrzyskim zagospodarowanych było 13,82 % zasobów. Wynika to między innymi z ograniczeń przyrodniczych (prawie 2/3 powierzchni województwa zajmują obszary chronione). Bardzo mały wskaźnik zagospodarowania mają również województwa: podkarpackie (2,05 %) oraz mazowieckie (4,11 %) ich udział w zasobach bilansowych nie jest jednak duży.

3. Produkcja kruszyw naturalnych w Polsce latach 1989 – 2012

3.1. Kruszywa żwirowo-piaskowe

Wielkość produkcji (wydobycia) kruszyw naturalnych (żwirowo-piaskowych i łamanych) wg danych PIG [4] oraz własnych pokazano na rysunku 4. Rys. 3. Terytorialna struktura zasobów bilansowych złóż kru- Wydobycie kruszyw żwirowo-piaskowych realizowane szyw łamanych w Polsce w 2012 r. (opracowanie własne jest w różnym stopniu na obszarach wszystkich województw. na podstawie [4]) Strukturę ilościową i udziały poszczególnych województw Fig. 3. Territorial structure of balance resources of crushed w wydobyciu kruszyw żwirowo-piaskowych w 2012 roku stone aggregate deposits in Poland in 2012 (own deve- przedstawia rysunek 5. lopment on basis [4])

Tablica 2. Struktura terytorialna zasobów przemysłowych kamieni łamanych i blocznych oraz wskaźnik zagospodarowania zasobów w Polsce w 2012 r. (opracowanie własne na podstawie [4]) Table 2. Territorial structure of the industrial resources of crushed and dimension stone aggregates and index of their development in Poland in 2012 (own development on the basis of [4])

Zasoby Udział w krajowych Zasoby Udział w krajowych Wskaźnik zagospodarowania zasobów, Województwo z bilansowe zasobach przemysłowe zasobach % (udział zasobów przemysłowych w tys. Mg bilansowych, % tys. Mg przemysłowych, % zasobach bilansowych) kamienie łamane i bloczne 10509158 100,00 3392340 100,00 32,28 w Polsce, w tym: dolnośląskie 5681343 54,06 2681244 79,04 47,19 lubelskie 19286 0,18 2749 0,08 14,25 łódzkie 104582 1,00 11250 0,33 10,76 małopolskie 1250208 11,90 264354 7,79 21,14 mazowieckie 90997 0,87 3738 0,11 4,11 opolskie 156850 1,49 43102 1,27 27,48 podkarpackie 523578 4,98 10717 0,32 2,05 podlaskie 244 0,00 pomorskie 134 0,00 śląskie 449561 4,28 66710 1,97 14,84 świętokrzyskie 2232150 21,24 308476 9,09 13,82 zachodniopomorskie 225 0,00

Rys. 4. Wydobycie kruszyw naturalnych (łamanych i żwi- rowo-piaskowych) w latach 1989÷2012 (opracowanie własne na podstawie [4]) Fig. 4. Extraction of natural aggregates (crushed stone, sand and gravel) in the years 1989÷2012 (own development on the basis of [4]) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 27

Tablica 3. Struktura wydobycia kruszyw naturalnych żwirowo- -piaskowych ze względu na wielkość kopalń w Polsce w 2012 r. (opracowanie własne na podstawie [4]) Table 3. Structure of sand and gravel natural aggregates extraction in respect of the size of mines in Poland in 2012 (own development on the basis of [4])

Kopalnie wg wydobycia rocznego [tys. Mg/rok] Województwo 100- 200- 500- <50 50-100 >1000 Razem 200 500 1000 Polska – łączna 2038 223 174 147 52 18 2652 liczba kopalń bałtycki obszar - - - 1 - - 1 morski dolnośląskie 56 17 10 16 7 - 106 kujawsko-pomorskie 122 11 4 6 - - 143 lubelskie 185 17 6 3 1 1 213 lubuskie 45 7 9 7 1 1 70 łódzkie 207 18 22 21 9 1 278 małopolskie 62 10 17 17 6 1 113 mazowieckie 324 28 13 11 4 1 381 Rys. 5. Terytorialna struktura wydobycia kruszyw żwirowo- opolskie 32 3 3 6 4 - 48 -piaskowych w Polsce w 2012 roku (opracowanie własne podkarpackie 156 19 15 13 3 6 212 na podstawie [4]) podlaskie 188 11 10 10 5 1 225 Fig. 5. Territorial structure of sand and gravel aggregates pomorskie 100 22 11 8 1 2 144 extraction in Poland in 2012 (own development on the śląskie 30 5 8 7 - 2 52 basis of [4]) świętokrzyskie 43 4 4 1 1 - 53 warmińsko- 134 23 15 10 6 - 188 W 2012 roku kruszywa żwirowo-piaskowe wydobywano mazurskie w 2652 kopalniach (złożach), z czego tylko 217 kopalń (8 %) wielkopolskie 319 18 19 2 - 1 359 osiągnęło wielkość wydobycia ponad 0,2 mln Mg rocznie, zachodniopomorskie 35 10 8 8 4 1 66 wydobywając łącznie 113,2 mln Mg kruszyw (61,3 % wydobycia krajowego). Przeważająca liczba kopalń (2038) to kopalnie małe o wydobyciu mniejszym niż 50 tys. Mg/ Łącznie w latach 2007÷2012 wydobyto w Polsce ponad rok produkujące rocznie 30,5 mln Mg (16,5 % wydobycia). 1 mld Mg kruszyw żwirowo-piaskowych. Syntetyczny obraz Charakterystycznym w tym przypadku jest województwo pod- zmian struktury wielkościowej kopalń w tym okresie przed- karpackie, w którym 6 kopalń o wydobyciu przekraczającym stawiono na rys. 6. milion Mg/rok wyprodukowało tyle samo kruszywa (10,7 mln W okresie analizowanych 6 lat (2007÷2012) liczba małych Mg), co pozostałe 150 mniejszych zakładów (tabl. 3). kopalń uległa niemal podwojeniu, natomiast w pozostałych Największą liczbą kopalń dysponują województwa: ma- kategoriach, aczkolwiek liczba kopalń systematycznie rośnie, zowieckie (381) i wielkopolskie (359), lecz są to w zdecydo- to jednak nie tak znacząco. Zwraca uwagę rekordowy pod wanej większości małe zakłady górnicze. Spośród 324 małych względem wydobycia i liczby kopalń rok 2011. Zanotowano kopalń regionu Mazowsza (kategoria poniżej 50 tys. Mg/rok) wówczas istotne zwiększenie wydobycia w kategoriach ok. 38 % z nich osiągnęło wydobycie poniżej 5 tys. Mg/rok, kopalń większych (wydobycie powyżej 100 tys. Mg/rok). zaś w woj. wielkopolskim w tej samej kategorii kopalń takim Liczba tych kopalń zwiększyła się z 361 funkcjonujących wydobyciem charakteryzowało się 35 % zakładów. w 2010 roku do 502. W następnym (2012) roku w okresie

Rys. 6. Struktura wielkości kopalń kruszyw żwirowo-piaskowych w Polsce w latach 2007÷2012 (opracowanie własne na podstawie [4]) Fig. 6. Structure of sand and gravel mines size in Poland in the years 2007÷2012 (own development on the basis of [4]) 28 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 7. Regionalne zróżnicowanie produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych w latach 2007÷2012 (opracowanie własne na podstawie [4]) Fig. 7. Regional differences in the production of sand and gravel aggregates in the years 2007÷2012 (own development on the basis of [4]) spadku wydobycia liczba takich kopalń zmalała do 391, a w grupie dużych kopalń o wydobyciu powyżej 1 mln Mg/rok ich liczba zmalała o połowę (z 36 do 18). Dla zobrazowania rozwoju wydobycia kruszyw w obrębie województw porównano wielkość wydobycia w latach 2007 i 2012 z uwzględnieniem rankingu tej wielkości w skali kraju. Regionalne zróżnicowanie produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych przedstawia rysunek 7. Analiza regionalnego udziału województw w krajowej produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych wykazała, że 7 województw w porównaniu z 2007 rokiem zwiększyło swój udział, a w 8 województwach się zmniejszył. Najbardziej znaczący wzrost udziału wystąpił w województwie podkarpackim, które w rankingu z 13 miejsca w roku 2007 awan- sowało na 1 miejsce w 2012 roku, równie znacząco zmieniło swoją pozycję województwo łódzkie (z 13 miejsca na drugie). Należy również zauważyć wzrost produkcji w wojewódz- twach: małopolskim i lubelskim. Ten stan rzeczy wynikał z realizowanych w tych województwach lub w pobliżu dużych inwestycji infrastrukturalnych. Istotny spadek udziału miał miejsce w województwach: zachodniopomorskim (z 5 miejsca na 10) i kujawsko-pomor- Rys. 8. Terytorialna struktura wydobycia kamienia łamanego w skim (z 10 miejsca na 15). Województwo mazowieckie straciło Polsce w 2012 roku (opracowanie własne na podstawie swoją tradycyjną przodującą pozycję w Polsce i w 2012 roku [4]) zajmowało 3 pozycję w kraju. Fig. 8. Territorial structure of crushed stone output in Poland in 2012 (own development on the basis of [4]) 3.2. Kamienie łamane i bloczne

Wydobycie ze złóż kamieni łamanych i blocznych osią- niż w przypadku kruszyw żwirowo-piaskowych), co przed- gnęło w 2012 r. poziom 64 mln Mg i w 88,64 % realizowane stawiono na rysunek 9. było na terenie trzech województw o największych zasobach, Województwa na ogół utrzymały swoje pozycje w rankin- z czego 77,75 % przypada na dwa dominujące województwa gu krajowym, chociaż proporcje w udziałach uległy zmianie (dolnośląskie i świętokrzyskie) (rys. 8). z powodu wzrostu produkcji kruszyw łamanych w porównaniu Województwa te dysponują 185 kopalniami spośród 253 z kruszywami żwirowo-piaskowymi. polskich kopalń wydobywających kamienie łamane i bloczne. Wydobycie koncentruje się w kopalniach o rocznym wydobyciu przekraczającym 200 tys. Mg/rok. Spośród 85 kopalń 4. Podsumowanie tej kategorii, które wydobyły łącznie 57,4 mln Mg kruszyw łamanych, 25,6 mln Mg wyprodukowano w 18 kopalniach Aktualnie Europa produkuje rocznie prawie 4 mld Mg o wydobyciu przekraczającym 1 mln Mg/rok. W wieloletnim kruszyw (najwięcej w całym przemyśle wydobywczym), rankingu województw pod względem wielkości wydobycia w tym produkcja w Unii Europejskiej wynosi ponad 2,5 mld kruszyw łamanych nie notuje się większych zmian (odmiennie Mg (ok. 5,8 Mg/osobę). Zdecydowana większość kruszyw Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 29

Rys. 9. Regionalne zróżnicowanie wydobycia kamienia łamanego w latach 2007 – 2012 (opracowanie własne na podstawie [4]) Fig. 9. Regional differences in the output of crushed stone in the years 2007-2012 (own development on basis [4]) produkowana jest z lądowych złóż kopalin, w tym kruszywa lecz nie tak znacząco. Łącznie w okresie 2007 ÷ 2012 liczba łamane stanowią ponad 50 %, a żwirowo-piaskowe niecałe kopalń kruszyw żwirowo-piaskowych wzrosła z 1607 do 41 % łącznej produkcji. Unijny przemysł kruszyw obejmuje 2652. Dominujące znaczenie w produkcji mają jednak średnie około 17 tys. firm pozyskujących kruszywa z ok. 290 tys. i duże kopalnie: przykładowo w 2012 roku na 217 (8 %) kopalń kopalń (wyrobisk górniczych), zatrudniając bezpośrednio lub o wydobyciu powyżej 0,2 mln Mg/rok przypadało ponad 61 % pośrednio około 280 tys. pracowników. wydobycia krajowego. Polska z produkcją w rekordowym 2011 roku – 345 mln W okresie ostatnich kilku lat w Polsce nastąpiły również Mg kruszyw (łącznie kruszywa naturalne, z recyklingu, duże zmiany pod względem regionalnego rozmieszczenia sztuczne i morskie) pod względem wielkości produkcji na produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych. O ile w 2007 roku mieszkańca (9,1 Mg/osobę) zajmowała 7 miejsce w UE. pod względem udziału procentowego w produkcji krajowej Zapotrzebowanie i produkcja kruszyw naturalnych trzy czołowe miejsca zajmowały województwa: mazowieckie charakteryzują się dużą zmiennością, głównie w zależności (12,73 %), dolnośląskie (9,35 %) i podlaskie (9,33 %), to pięć od sytuacji gospodarczej i ekonomicznej poszczególnych lat później (w 2012 roku) największy udział miały wojewódz- krajów. Przykładowo w latach 2006÷2011 największe zmiany twa: podkarpackie (wzrost z 3,36 % do 12,36 %), łódzkie w wielkości produkcji kruszyw nastąpiły w krajach [2]: (wzrost z 5,75 % do 11,79 %) i mazowieckie (zmniejszenie – Rumunia – +307,8 % (wzrost) z 12,73 % do 8,38 %). – Polska – +104,1 % W produkcji kruszyw łamanych sytuacja jest raczej – Norwegia – +31,8 % ustabilizowana i 4 czołowe miejsca zajmują województwa: – Niemcy – +10,4 % dolnośląskie (zmniejszenie udziału z 49,70 % do 43,51 %), – Czechy – -20,2 % (zmniejszenie) świętokrzyskie (wzrost udziału z 27,46 % do 34,24 %), – Holandia – -41,0 % małopolskie (zmniejszenie udziału z 11,53 % do 10,69 %) – Hiszpania – -64,4 % i śląskie (zmniejszenie udziału z 5,26 % do 4,70 %). Łącznie – Chorwacja – -79,9 % na wymienione cztery województwa przypadało ok. 94 % Struktura produkcji kruszyw w Polsce znacznie różni się produkcji kruszyw łamanych w Polsce. Tak duża koncentracja od struktury produkcji w krajach europejskich, głównie ze produkcji kruszyw łamanych na południu Polski wynika względu na znaczną przewagę produkcji kruszyw żwirowo- oczywiście z bazy geologicznej zlokalizowanej w tych -piaskowych (prawie 72 %) i mniejszy udział w produkcji województwach. kruszyw łamanych (niecałe 25 %), a również kruszyw z recyklingu, sztucznych i z obszarów morskich. Baza zasobowa kruszyw naturalnych w Polsce jest stosun- Literatura kowo duża, jednak wielkość zasobów przemysłowych jest już dużo mniejsza (wskaźnik zagospodarowania zasobów bilan- 1. Annual Report UEPG 2004, 2005, 2006, 2007, 2008÷2009, 2009÷2010, sowych dla piasków i żwirów wynosi – 19,7 %, a dla kamieni 2010÷2011, 2011÷2012. łamanych i blocznych – 32 %), co powoduje, że statyczna 2. Kozioł W., Galos K. [red.]: Scenariusze zapotrzebowania na kruszywo wystarczalność tych zasobów wynosi odpowiednio 20 i 40 lat, a naturalne w Polsce i w poszczególnych jej regionach. Wyd. Poltegor- praktyczna, ze względu na straty zasobów mniej o 20÷30 % [5]. Instytut, Kraków-Wrocław 2013 W produkcji kruszyw w Polsce (rys. 4) w analizowanym 3. Kozioł W., Ciepliński A., Machniak Ł.: Kruszywa naturalne w Unii okresie wyróżnić można dwa charakterystyczne przedziały Europejskiej – produkcja w latach 1980÷2011. Gospodarka Surowcami czasowe: lata 1989 ÷ 2000 i 2001 ÷ 2011 (2012). Oba okresy Mineralnymi 2014, Tom 30, Zeszyt 1. cechują się początkowymi stosunkowo krótkimi (około 3 lata) 4. PIG lata 1991÷2012: Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych spadkami produkcji i następującymi po nich latami wzrostu w Polsce. Państwowy Instytut Geologiczny (PIG), Warszawa. o zróżnicowanej średniej dynamice zmian. 5. Strategie i scenariusze technologiczne zagospodarowania i wykorzy- W latach 2007 ÷ 2012 w największym stopniu wzrosła stania złóż surowców skalnych. Projekt współfinansowany ze środków liczba małych zakładów, których produkcja nie przekracza- Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu ła 50 tys. Mg/rok (wzrost o 80 % z 1136 do 2038, rys. 6). Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Poltegor Instytut Wrocław – W pozostałych grupach liczba kopalń również wzrastała, AGH Kraków, 2009÷2013. 30 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.271.338.3: 622.271.001.18 Dynamika zmian produkcji kruszyw naturalnych w Polsce w latach 1989÷2012 wraz z prognozą do 2020 roku Dynamics of changes in the production of natural aggregates in Poland in years 1989÷2012 with a forecast up to 2020

Prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł*) Mgr inż. Andrzej Ciepliński*)

Dr inż. Łukasz Machniak*) Mgr inż. Adrian Borcz*)

Abstract: W artykule przedstawiono analizę kształtowania się wydobycia i produkcji kruszyw naturalnych w Polsce po transformacji ustrojowej, to jest w latach 1989÷2012. Do analizy i oceny dynamiki zmian wykorzystano dane publikowane przez Państwowy Instytut Geologiczny oraz statystyczne zasady analizy szeregów czasowych. Na podstawie stochastycznej zależności tempa zmian produkcji kruszyw od PKB opracowano prognozy wydobycia kruszyw naturalnych, w tym łamanych i żwirowo-piaskowych na okres 2014÷2020. Treść: This paper presents an analysis of extraction and production of natural aggregates in Poland after the political transformation in the years 1989÷2012. On the basis of data published by the Polish Geological Institute as well as by use of statistical time-series analysis principles an analysis and evaluation of dynamics changes was performed. Basing on the stochastic relation between the rate of changes in the production of aggregates and the GDP, the forecasts of aggregates extraction, including crushed rock and sand and gravel, for years 2014÷2020 were made.

Key words: górnictwo skalne, kruszywa naturalne, prognozy produkcji Słowa kluczowe: rock mining, natural aggregates, production forecasts

1. Wprowadzenie darki, której celem był rozwój kraju we wszystkich aspektach życia. Warunkiem realizacji tego celu jest między innymi bu- Po dokonaniu po 1989 roku transformacji ustrojowej dowa, modernizacja, przebudowa i remonty obiektów budow- Polska przystąpiła do realizacji gruntownej reformy gospo- lanych i infrastruktury, w tym transportowej. Przystąpienie do Unii Europejskiej w 2004 r. zaowocowało uruchomieniem *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii wielu programów dostosowawczych i spójnościowych, Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 31 a Polska stała się znaczącym beneficjentem budżetu unijnego. 2. Dynamika zmian produkcji kruszyw naturalnych Przyznane środki pozwoliły na rozpoczęcie modernizacji w Polsce w latach 1989÷2012 i rozwój wielu gałęzi krajowej gospodarki. Istotna część otrzymanych funduszy została przeznaczona na infrastrukturę, Do analizy dynamiki produkcji kruszyw naturalnych w tym głównie autostrady i drogi krajowe. Celem tego działa- w Polsce zastosowano zasady analizy szeregów czasowych nia jest ich dostosowanie i zsynchronizowanie z europejskim z wykorzystaniem miar dynamiki [1], do których zalicza się systemem transportowym, bowiem szczególnie budowa przyrosty (absolutne i względne) oraz indywidualne indeksy nowych dróg publicznych i tras kolejowych jest warunkiem dynamiki. Obliczenia przyrostów, czyli różnic pomiędzy nowej, rzeczywistej spójności z Unią Europejską. Budowa wielkością produkcji w danym roku w stosunku do roku i modernizacja infrastruktury transportowej wymaga znacznej przyjętego za bazowy, informują o wzroście lub obniżeniu ilości kruszyw, które są podstawowym materiałem budow- produkcji w porównaniu do roku bazowego: tonażowo lanym i w budownictwie drogowym ilościowo stanowią (przyrost absolutny) lub procentowo (przyrost względny), ponad 90 % wykorzystywanych materiałów. Tym niemniej natomiast indeksy indywidualne łańcuchowe, będące ilorazem kruszywa, w tym głównie kruszywa naturalne, w Polsce są poziomu produkcji w dwóch kolejnych latach następujących stosowane w całym budownictwie, a tylko ich część wyko- po sobie, dostarczają oceny dynamiki wielkości produkcji rzystuje się w budownictwie drogowym. Zużycie kruszyw do (dynamika „rok do roku”). Na podstawie indeksów łańcu- budowy dróg w latach 2000÷2011 wyniosło 15÷30 % całej chowych można wyznaczyć średnie tempo zmian wielkości produkcji [2]. Realizacja przyjętych celów gospodarczych produkcji kruszyw z okresu na okres w badanym przedziale integralnie związana jest z wielkością zapotrzebowania na czasowym. Do parametrów opisowych szeregów czasowych kruszywa oraz możliwościami produkcyjnymi i wydobyw- należą między innymi również: średnia arytmetyczna, śred- czymi przedsiębiorstw wytwarzających ten surowiec. Celem nia chronologiczna (miara tendencji centralnej dla szeregów pracy jest prześledzenie wielkości produkcji (wydobycia) czasowych momentów). kruszyw naturalnych (żwirowo-piaskowych i łamanych) oraz Dla odnotowanych wielkości produkcji kruszyw w Polsce dynamiki jej zmian w okresie po 1989 roku, a także próba w latach 1989 – 2012 wg danych PIG [4, 5] obliczono war- oceny (prognoza) wielkości produkcji do 2020 roku w oparciu tości indeksów łańcuchowych, co syntetycznie przedstawiają o ekonometryczny model, zakładający liniową zależność po- tabl. 1÷3. Ponieważ dla roku 2013 nie dysponujemy jeszcze między dynamiką zmian zapotrzebowania i produkcji kruszyw danymi PIG, przyjęto szacunkowe wielkości wydobycia, a to: a dynamiką zmian Produktu Krajowego Brutto (PKB). KNŁ – 55 mln Mg, KNŻ – 165 mln Mg, KN – 220 mln Mg. ablica 1. Analiza szeregu czasowego produkcji kruszyw łama- Tablica 2. Analiza szeregu czasowego produkcji kruszyw nych (KNŁ) w latach 1989÷2012 (opracowanie własne żwirowo-piaskowych (KNŻ) w latach 1989÷2012 na podstawie [4]) (opracowanie własne) Table 1. Crushed rock production time series analysis in Table 2. Sand and gravel production time series analysis in 1989÷2012 (own development on the basis [4]) 1989÷2012 (own development)

Produkcja Przyrost Tempo Produkcja Przyrost Tempo Czas Indeks Indeks Czas Indeks Indeks Rok KNŁ absolutny wzrostu Rok KNŻ absolutny wzrostu t KNŁ KNŁ t KNŻ KNŻ mln Mg mln Mg t/t-1 t/0 % mln Mg mln Mg t/t-1 t/0 % 0 1989 31,6 - - 1,00 - 0 1989 107,7 - - 1,00 - 1 1990 19,9 -11,7 0,63 0,63 -37,03 1 1990 60,3 -47,40 0,56 0,56 -44,01 2 1991 14,7 -5,2 0,74 0,47 -26,13 2 1991 48,5 -11,80 0,80 0,45 -19,57 3 1992 14,8 0,1 1,01 0,47 0,68 3 1992 55,5 7,00 1,14 0,52 14,43 4 1993 13,8 -1,0 0,93 0,44 -6,76 4 1993 69,1 13,60 1,25 0,64 24,50 5 1994 16,1 2,3 1,17 0,51 16,67 5 1994 54,5 -14,60 0,79 0,51 -21,13 6 1995 17,3 1,2 1,07 0,55 7,45 6 1995 53,5 -1,00 0,98 0,50 -1,83 7 1996 23,0 5,7 1,33 0,73 32,95 7 1996 62,5 9,00 1,17 0,58 16,82 8 1997 24,0 1,0 1,04 0,76 4,35 8 1997 69,02 6,52 1,10 0,64 10,43 9 1998 28,0 4,0 1,17 0,89 16,67 9 1998 72,6 3,58 1,05 0,67 5,19 10 1999 30,3 2,3 1,08 0,96 8,21 10 1999 87,0 14,40 1,20 0,81 19,83 11 2000 27,7 -2,6 0,91 0,88 -8,58 11 2000 88,4 1,40 1,02 0,82 1,61 12 2001 25,6 -2,1 0,92 0,81 -7,58 12 2001 73,1 -15,30 0,83 0,68 -17,31 13 2002 29,2 3,6 1,14 0,92 14,06 13 2002 66,7 -6,40 0,91 0,62 -8,76 14 2003 32,4 3,2 1,11 1,03 10,96 14 2003 79,0 12,30 1,18 0,73 18,44 15 2004 37,1 4,7 1,15 1,17 14,51 15 2004 84,4 5,40 1,07 0,78 6,84 16 2005 43,1 6,0 1,16 1,36 16,17 16 2005 100,0 15,60 1,18 0,93 18,48 17 2006 47,1 4,0 1,09 1,49 9,28 17 2006 116,7 16,70 1,17 1,08 16,70 18 2007 45,0 -2,1 0,96 1,42 -4,46 18 2007 139,5 22,80 1,20 1,30 19,54 19 2008 50,9 5,9 1,13 1,61 13,11 19 2008 150,0 10,50 1,08 1,39 7,53 20 2009 55,3 4,4 1,09 1,75 8,64 20 2009 141,1 -8,90 0,94 1,31 -5,93 21 2010 63,2 7,9 1,14 2,00 14,29 21 2010 163,5 22,40 1,16 1,52 15,88 22 2011 84,6 21,4 1,34 2,68 33,86 22 2011 248,8 85,30 1,52 2,31 52,17 23 2012 64,0 -20,6 0,76 2,03 -24,35 23 2012 184,8 -64,00 0,74 1,72 -25,72 24*) 2013 55,0 -9,00 0,86 1,74 -14,06 24*) 2013 165,0 -19,80 0,89 1,53 -10,71 *) szacunkowo *) szacunkowo *) estimation *) estimation 32 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Tablica 3. Analiza szeregu czasowego produkcji kruszyw na- Na podstawie analizy wyników obliczeń (tabl. 1÷3) okre- turalnych (KN = KNŻ+KNŁ) w latach 1989÷2012 ślono uśrednione parametry charakterystyczne dla rozwoju (opracowanie własne) produkcji kruszyw naturalnych w Polsce w okresie transfor- Table 3. Natural aggregates production time series analysis in macji ekonomicznej kraju po roku 1989 i przedstawiono je 1989÷2012 (own development) w tablicy 4. Tablicę uzupełniono, odpowiadającym analizo- wanemu okresowi, tempem wzrostu Produktu Krajowego Produkcja Przyrost Tempo Czas Indeks Indeks Brutto (PKB). Wielkości wydobycia kruszyw przytoczone Rok KN absolutny wzrostu t KNt/t-1 KNt/0 w tabl. 1÷3 sugerują wydzielenie w badanym okresie mln Mg mln Mg % (1989÷2013) dwóch głównych 11-letnich okresów: lata 0 1989 139,3 - - 1,00 - 1989÷2000 i 2001÷2011. W obu tych okresach zaznaczają się 1 1990 80,2 -59,10 0,58 0,58 -42,43 trzyletnie spadki produkcji (lata 1989÷1991 i 2000÷2002) oraz 2 1991 63,2 -17,00 0,79 0,45 -21,20 okresy wzrostu (lata 1991÷2000 i 2002÷2011). Generalnie 3 1992 70,3 7,10 1,11 0,50 11,23 jednak w pierwszym okresie produkcja malała, ponieważ 4 1993 82,9 12,60 1,18 0,60 17,92 wynik osiągnięty w 2000 roku (116 mln Mg kruszyw) był 5 1994 70,6 -12,30 0,85 0,51 -14,84 jednak niższy niż w 1989 roku (ok. 140 mln Mg), co oznaczało 6 1995 70,8 0,20 1,00 0,51 0,28 spadek o 17 % (tabl. 3). Drugi okres zaznaczył się ogólnie 7 1996 85,5 14,70 1,21 0,61 20,76 dynamicznym rozwojem branży kruszyw, która blisko trzy- 8 1997 93,02 7,52 1,09 0,67 8,80 krotnie zwiększyła produkcję w 2011 roku w porównaniu 9 1998 100,6 7,58 1,08 0,72 8,15 z rokiem 2000, z 116 do 333 mln Mg (wzrost o 187 %). 10 1999 117,3 16,70 1,17 0,84 16,60 Z tablicy 4 i analizy tablic 1÷3 wynika, że średnie tempo 11 2000 116,1 -1,20 0,99 0,83 -1,02 wzrostu wydobycia kruszyw naturalnych w badanym okre- 12 2001 98,7 -17,40 0,85 0,71 -14,99 sie wynosiło 2,55 %, przy czym relatywnie tempo wzrostu produkcji kruszyw łamanych było nieco większe (3,12 %) 13 2002 95,9 -2,80 0,97 0,69 -2,84 niż tempo wzrostu produkcji kruszyw żwirowo-piaskowych 14 2003 111,4 15,50 1,16 0,80 16,16 (2,38 %). Widoczne jest również znaczne zróżnicowanie 15 2004 121,5 10,10 1,09 0,87 9,07 tempa wzrostu w poszczególnych wybranych podokresach. 16 2005 143,1 21,60 1,18 1,03 17,78 Do roku 2000 średnioroczna produkcja kruszyw naturalnych 17 2006 163,8 20,70 1,14 1,18 14,47 malała w tempie -1,64 % (dla kruszyw żwirowo-piaskowych 18 2007 184,5 20,70 1,13 1,32 12,64 było to -1,78 %, a dla łamanych -1,19 %). W latach 1989÷991 19 2008 200,9 16,40 1,09 1,44 8,89 ujemne tempo wzrostu produkcji kruszyw osiągnęło war- 20 2009 196,4 -4,50 0,98 1,41 -2,24 tość -32,64 %, a spadek tempa wzrostu dotyczył prawie 21 2010 226,7 30,30 1,15 1,63 15,43 w równym stopniu kruszyw żwirowo-piaskowych (-32,89 %) 22 2011 333,4 106,70 1,47 2,39 47,07 i kruszyw łamanych (-31,80 %). Proces ten zachodził 23 2012 248,8 -84,60 0,75 1,79 -25,37 w warunkach ujemnego tempa wzrostu PKB (-9,3 %). 24*) 2013 220,0 -28,80 0,88 1,58 -11,58 W kolejnych latach tendencja spadkowa została zahamo-

*) wana i rozpoczął się okres znacznego rozwoju produkcji. szacunkowo W latach 1991÷2000 tempo wzrostu produkcji kruszyw było *) estimation

Tablica 4. Parametry rozwoju produkcji kruszyw łamanych (KNŁ), kruszyw żwirowo-piaskowych (KNŻ) i kruszyw naturalnych ogółem (KN) w Polsce w latach 1989÷2012 (opracowanie własne) Table 4. Parameters of production development of the crushed rock (KNŁ), sand and gravel (KNŻ) and natural aggregates (KN) in Poland in 1989÷2012 (own development)

Parametr KNŁ KNŻ KN PKB

średnie wydobycie w latach 1989÷2012, mln Mg 34,95 99,01 133,96

średnia chronologiczna wydobycia w latach 1989÷2012, mln Mg 32,95 92,92 125,87

przeciętny przyrost wydobycia w latach 1989÷2012, mln Mg 1,35 3,21 4,56

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 1989÷2012, % 3,12 2,38 2,55 3,1

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 1989÷2013*), % 2,34 1,79 1,92 3,7

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 1989÷2000, % -1,19 -1,78 -1,64 2,3

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 1989÷1991, % -31,80 -32,89 -32,64 -9,3

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 1991÷2000, % 7,29 6,90 6,99 5,1

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 2000÷2011, % 10,68 9,86 10,06 3,9

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 2000÷2002, % 2,67 -13,14 -9,11 1,3

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 2002÷2011, % 12,55 15,75 14,85 4,5

średnie tempo wzrostu wydobycia oraz PKB w latach 2011÷2013*), % -19,37 -18,56 -18,77 1,7

*) szacunkowo *) estimation Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 33 już dodatnie i osiągnęło wartość 6,99 %, przy czym tempo 3. Prognozy wydobycia i produkcji kruszyw naturalnych wzrostu produkcji kruszyw łamanych wynosiło 7,29 % przy nieco wolniejszym wzroście produkcji kruszyw żwirowo- Z przeprowadzonej w poprzednim rozdziale analizy wyni- -piaskowych (6,9 %). Średnie tempo wzrostu PKB w tym ka, że w latach 1989÷2011 (2013) wystąpiły dwa charaktery- okresie było dość znaczne i wynosiło 5,1 %. Drugi okres styczne 11-letnie cykle produkcji kruszyw naturalnych. Każdy główny (2000÷2011) charakteryzował się dynamicznym z nich obejmuje dynamiczne wzrosty produkcji i znaczące rozwojem branży kruszyw. Produkcja wzrastała generalnie spadki. W okresach intensywnego rozwoju pierwszy z cykli w tempie 10 % rocznie zarówno dla kruszyw łamanych, jak charakteryzował się blisko 7 %, a drugi ponad 14 % tempem i żwirowo-piaskowych. Podobnie jak w latach ubiegłych wzrostu produkcji kruszyw, w tym kruszyw łamanych odpo- okres początkowy (lata 2000÷2002) to okres spadku pro- wiednio: 7,29 % i 12,55 % (tabl. 4). dukcji kruszyw naturalnych na poziomie -9,11 % rocznie, Równocześnie poddano analizie tempo wzrostu produkcji przy czym w tym okresie obniżenie dotyczyło tylko kruszyw kruszyw naturalnych (łamanych DKNŁ, żwirowo-piasko- żwirowo-piaskowych (-13,14 % roczne), produkcja kruszyw wych DKNŻ i kruszyw łącznie DKN) oraz tempo wzrostu łamanych wolno wzrastała w tempie 2,67 %, a tempo wzrostu PKB. Szeregi czasowe tych parametrów przedstawiono na PKB obniżyło się do 1,3 %. Po okresie chwilowego spadku, rysunku 1. który miał miejsce w latach 2002÷2011, nastąpił ponownie Daje się zauważyć pewne podobieństwo tendencji tempa dynamiczny wzrost produkcji kruszyw. Produkcja kruszyw zmian produkcji kruszyw i tendencji zmian PKB. żwirowo-piaskowych rosła w tempie 15,75 % rocznie, Zakładając, że istnieje liniowa zależność tempa wzrostu a kruszyw łamanych w tempie 12,55 % (produkcja kruszyw produkcji kruszyw od tempa wzrostu PKB w pracy [3] wy- naturalnych łącznie rosła w tempie 14,85 %/rok). Średnia znaczono takie zależności, stwierdzając równocześnie dość dynamika wzrostu PKB wyniosła w tym okresie 4,5 %. dobrą korelację liniową. Skorygowane uściśleniem danych W 2011 roku górnictwo kruszyw naturalnych osiągnęło produkcyjnych, przede wszystkim z okresu 1989÷1998 [5], rekordowe wielkości produkcji ponad 330 mln Mg (wzrost wyniki tamtych prac przedstawiono na rys. 2÷4. w porównaniu z 2010 rokiem o 47 %), w tym kruszyw żwirowo-piaskowych prawie 250 mln Mg (wzrost o 52 %) i kruszyw łamanych prawie 85 mln Mg (wzrost o 34 %). Trwający od 2008 roku światowy kryzys gospodarczy nie pozostał jednak bez wpływu na stan produkcji kruszyw w latach następnych. W okresie 2012÷2013 dynamika zmian PKB spadła, jak na warunki polskie, do niskiego poziomu 1,7%, a branża kruszyw naturalnych odczuła ponowne istotne zmniejszenie produkcji, średniorocznie produkcja kruszyw naturalnych obniżała się o 18,77%, w tym produkcja kruszyw żwirowo-piaskowych o -18,56%, a łamanych o -19,37 %. Wiąże się to również z zakończeniem bądź wstrzymaniem inwestycji realizowanych do 2012 roku w związku z przygotowywanymi na ten rok mistrzostwami EURO 2012. Wychodzenie z okresu kryzysu ekonomiczno- Rys. 2. Zależność tempa wzrostu produkcji naturalnych kru- -finansowego, który dotknął w różnym stopniu praktyczne szyw łamanych od tempa wzrostu PKB (opracowanie wszystkie kraje pozwala przypuszczać, że najbliższe lata własne) powinny charakteryzować się tempem wzrostu produkcji Fig. 2. Relation between the growth rate of crushed rock and kruszyw co najmniej na poziomie 3÷5%/rok. GDP growth rate (own development)

Rys. 1. Szeregi czasowe tempa wzrostu produkcji kruszyw naturalnych i tempa wzrostu PKB w latach 1991÷2012 Fig. 1. Time series of production of natural aggregates and GDP growth in 1991÷2012 34 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Przyjmując za podstawę przytoczone zależności opracowano krótkoterminową prognozę produkcji kruszyw na lata 2014 – 2020. Założono przy tym, wg ostatnich prognoz, że w roku 2014 tempo wzrostu PKB osiągnie wartość 3,2 %, w roku 2015 wzrośnie do 3,8 %, natomiast w latach 2016 – 2020 będzie się utrzymywało na średnim poziomie 4,3 %. Prognozowane wielkości produkcji kruszyw przedstawiono w tablicy 5 i na rysunku 5. Wyniki tej prognozy wskazują, że przy zakładanym sce- nariuszu tempa wzrostu PKB w 2013 roku produkcja kruszyw naturalnych powinna zmniejszyć się do poziomu około 220 mln Mg, głównie w grupie kruszyw żwirowo-piaskowych, a następnie będzie wzrastać, aby w roku 2020 osiągnąć wielkość około 350 mln Mg. Należy jednak brać pod uwagę Rys. 3. Zależność tempa wzrostu produkcji kruszyw natu- szereg uwarunkowań wewnętrznych dyskutowanych wśród ralnych żwirowo-piaskowych od tempa wzrostu PKB ekspertów i komplikującą się od 2014 roku sytuację mię- (opracowanie własne) dzynarodową, która może istotnie zakłócić zakładane plany. Fig. 3. Relation between the growth rate of sand and gravel production and the GDP growth rate (own development) 4. Podsumowanie

W okresie prawie 25 lat (od 1989 roku) produkcja kruszyw naturalnych w Polsce wzrosła ponad trzykrotnie, z 80 mln Mg w 1990 roku do 249 mln Mg w roku 2012, przy czym rekordowym był rok 2011 z produkcją 333 mln Mg (łącznie z kruszywami sztucznymi i z recyklingu – 345 mln Mg). W tym okresie wydobycie i produkcja kruszyw ulegały znacznym wahaniom z roku na rok, tym niemniej średniorocznie produkcja rosła systematycznie w tempie ok. 2,55 %/rok. Największy wzrost produkcji nastąpił w latach 2002 – 2011 i średniorocznie wyniósł dla kruszyw żwirowo-piaskowych – 15,75 %, łamanych – 12,55 %, a łącznie 14,85 %. Dynamiczny wzrost produkcji kruszyw spowodowany był głównie rozwo- Rys. 4. Zależność tempa wzrostu produkcji kruszyw natural- jem gospodarczym Polski po uzyskaniu znaczących środków nych od tempa wzrostu PKB (opracowanie własne) finansowych z Unii Europejskiej. Dynamika wzrostu PKB Fig. 4. Relation between the growth rate of natural aggrega- wyniosła w latach 2002 ÷ 2011 – 4,5 % rocznie. tes production and the GDP growth rate (own develop- Światowy kryzys ekonomiczny zaznaczył się w Polsce ment) w latach 2011 ÷ 2013 spadkiem tempa wzrostu PKB do po-

Tablica 5. Obecny stan i prognozy produkcji kruszyw naturalnych w Polsce (opracowanie własne) Table 5. Current state and forecasts of natural aggregates production in Poland (own development)

Produkcja kruszyw naturalnych w latach, mln Mg Wyszczególnienie Wykonanie Prognoza 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 kruszywa naturalne 226,7 333,4 248,8 220,0 230,0 244,0 263,0 284,0 306,0 330,0 355,0 kruszywa żwirowo- 163,5 248,8 184,8 165,0 172,0 184,0 199,0 215,0 232,0 251,0 271,0 piaskowe kruszywa łamane 63,2 84,6 64,0 55,0 58,0 60,0 64,0 69,0 74,0 79,0 84,0

Rys. 5. Prognoza produkcji kruszyw naturalnych w Polsce do 2020 roku (opracowanie własne) Fig. 5. Prognosis of natural aggregates production in Poland up to 2020 (own development) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 35 ziomu 1,7 % i szacunkowym spadkiem produkcji kruszyw aż wskaźniki wzrostu PKB w 2014 roku – 3,2 %, w 2015 – 3,8 %, o 18,77 % rocznie. a w latach 2016÷2020 – 4,3 %. Z analizy zależności dynamiki zmian produkcji kruszyw od dynamiki PKB wynika, zarówno w kraju, jak i za granicą [3], że głównym warunkiem wzrostu wydobycia i produkcji Literatura kruszyw naturalnych jest osiągnięcie odpowiedniego wskaź- nika wzrostu PKB. Z aktualnych danych (rys. 2÷4) wynika, 1. Box G.E.P, Jenkins G.M.: Analiza szeregów czasowych. Prognozowanie że granicą taką jest 1,5÷1,7 % wzrostu PKB, a jednostkowa i sterowanie. PWN, Warszawa 1983 zmiana tempa PKB powoduje 2,8÷3,0 % wskaźnik wzrostu 2. Kabziński A.: Prognoza zapotrzebowania i produkcji kruszyw w Polsce produkcji kruszyw naturalnych. W porównaniu z wcześniej- w latach 2012–2020 (+2). Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, szymi analizami ekonometrycznymi wskaźniki te uległy listopad-grudzień 2012 zmniejszeniu zarówno co do wartości granicznej (2,7 %), jak 3. Kozioł W., Galos K. [red.]: Scenariusze zapotrzebowania na kruszywo i jednostkowej zmiany (4,2 %). naturalne w Polsce i w poszczególnych jej regionach. Wyd. Poltegor- Opracowana na tej podstawie aktualna prognoza przewi- Instytut, Kraków-Wrocław 2013 duje, że od 2014 roku powinien nastąpić wzrost produkcji 4. PIG lata 1991-2012: Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych kruszyw do ok. 280 mln Mg w roku 2017 i 350 mln Mg w Polsce. Państwowy Instytut Geologiczny (PIG), Warszawa. w roku 2020. Do prognozy tej przyjęto szacowane aktualnie 5. http://geoportal.pgi.gov.pl/surowce/skalne/ 36 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622: 553.6: 622.339.13 Optymalizacja bilansowania podaży z popytem na kruszywa naturalne Optimization of balancing supply and demand for natural aggregates

dr hab. inż. Marek Stryszewski*) mgr inż. Dorota Łochańska*)

Treść: Kruszywa naturalne (łamane i żwirowo-piaskowo) i inne surowce pospolite wykorzystywane są od lat w sposób stały w wielu dziedzinach gospodarki. Łatwe warunki występowania i eksploatacji sprawiają, że głównym składnikiem kosztów mierzonych u odbiorców jest koszt transportu wyrażany zwykle w funkcji odległości. Określenie optymalnych, z punktu widzenia odległości transportu, stref bilansowania popytu na kruszywa z podażą sprowadza się do wyznaczenia minimalnej pracy transportowej na pokrycie popytu. Niedostosowanie tych stref do siebie powoduje zbędną pracę transportową, której skutki mogą być mierzone w skali kraju. Prezentowane zagadnienie jest wynikiem wieloletnich prac autorów niniejszej publikacji i rozwiązano je w odniesieniu do kruszyw łamanych i żwirowo-piaskowych. Abstract: Natural aggregates (crushed and sand-gravel) and other common raw materials have been used on permanent basis in many areas of economy for years. Easy occurrence and exploitation make the cost of transport, usually expressed as a function of distance, the main carrier of costs measured at customers. Determination of the optimal, from the point of view of transport distances, balancing zones of demand and supply for aggregate means specifying the minimal transport work to cover the demand. Maladjustment of these zones to one another causes unnecessary transport work, the effects of which can be measured in the scale of the country. The presented issue is the result of many years’ work of this publication’s authors and it was solved in relation to the crushed, gravel and sand aggregates.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, prawo, działalność przedsiębiorców górniczych Key words: regionalization of production, demand, supply, gravel-sand aggregates, crushed aggregates, transport of aggregates

1. Wprowadzenie co zwiększa koszty ich zakupu przez odbiorców. Istnieje celowość ochrony prawnej zasobów kruszyw w odniesieniu Kruszywa są pozyskiwane od najdawniejszych czasów. do struktury popytu, tak jak istnieje ochrona prawna gruntów Stanowią stały magazyn materiałów dla wielu dziedzin ży- rolnych i leśnych przed przeznaczeniem ich na cele nierolnicze cia gospodarczego kraju. Pozyskiwane i transportowane są i nieleśne, czy ochrona zasobów wód i powietrza. Niniejszy różnorakimi sposobami. Koszty ich zakupu ponoszone przez artykuł jest wynikiem wieloletnich prac autorów nad zagad- odbiorców zależą od wielu czynników, a w sposób zasad- nieniem lokalizacji produkcji kruszyw w odniesieniu do stref niczy zależą od lokalizacji wydobycia kruszyw w stosunku popytu. do odbiorców. Przy swobodzie wyboru lokalizacji produkcji i niskich jego kosztach jednostkowych podstawowym skład- nikiem łącznych kosztów jest koszt transportu do odbiorców, 2. Kruszywa łamane a nie koszt produkcji. Choć istnieje stała, naturalna tendencja lokowania produkcji kruszyw blisko odbiorców, to jednak 2.1. Stan badań nad powiązaniem producentów z odbior- obszary ich występowania są niejednokrotnie przeznaczane cami kruszyw na cele społeczne, rekreacyjne, kulturowe itd. Sprawia to, że zachodzi konieczność korzystania z odległych baz kruszyw, Problem powiązania miejsc produkcji kopalin pospolitych z odbiorcami jest równoznaczny z oceną lokalizacji kopalń *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii i odbiorców względem siebie. Z punktu widzenia lokaliza- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 37 cji produkcji surowców skalnych wyróżnić tu trzeba dwa zagospodarowanie przestrzenne. Istnieje więc konflikt inte- jej rodzaje: lokalizację szczegółową i ogólną. Lokalizacja resów społeczeństwa co do kierunków wykorzystania terenu. szczegółowa określa konkretne miejsca wydobycia kopalin w Zwykle w konflikcie tym wydobycie kruszyw przegrywa. stosunku do odbiorców kruszyw, zaś lokalizacja ogólna okre- Skutkiem tego zachodzi konieczność korzystania z dalszych śla region surowcowy1 w którym wydobywane są kopaliny. od odbiorców zasobów, co zwiększa koszty kruszywa pono- W literaturze powiązanie miejsc wydobycia z odbiorcami szone przez odbiorców. niemal wyłącznie odnoszone jest do lokalizacji szczegółowej, Ten stan rzeczy wynika z następujących przyczyn: licznie prezentowane są metody określające ilości produkcji – kopalnie zainteresowane są jedynie sprzedażą kruszywa wysyłanej z każdej kopalni do każdego odbiorcy według bez wnikania dokąd ma być przewożone; kryterium, np. minimalizacji kosztów transportu, odległości, – kupujący (odbiorcy kruszywa) kupują go tam, gdzie jest wielkości produkcji. Cechą tych prac jest określenie, jakie to możliwie i nie mają świadomości, że istnieją bliższe wielkości produkcji należy przewieźć z kopalń do odbiorców, zasoby; według wyróżnionego kryterium, bez wnikania czy lokalizacja – braku zapisów prawnych chroniących kopaliny przed wszystkich miejsc wydobycia stosunku do odbiorców jest innym wykorzystaniem niż dla zaspokojenia popytu na właściwa. kruszywo. Trzeba tu zauważyć, że spośród elementów Lokalizacja ogólna ocenia, jaka ma być produkcja re- środowiska przyrodniczego: atmosfery, hydrosfery i litos- gionów względem siebie i względem odbiorców. Publikacje fery jedynie zasoby litosfery (surowców skalnych) nie są oceniające jakościowo bądź ilościowo powiązania kopalń z prawnie chronione przed ich wyłącznym wykorzystaniem odbiorcami są sporadyczne. W opracowaniach krajowych w stosunku do potrzeb odbiorców. próby ilościowej oceny powiązania kopalń z odbiorcami podjęto w pracach [1, 11 i 12]. Szersze ujęcie zagadnienia 2.2. Stan prac nad powiązaniem lokalizacji produkcji przedstawiono w [7÷10]. Z zagranicznych trzeba wymienić z odbiorcami kruszyw [5], w której autor zwraca uwagę na skutki ekonomiczne niedostosowania wydobycia kruszyw do popytu. Na uwagę W pracy [10] rozwiązano problem lokalizacji ogólnej zasługuje opracowanie [2] dotyczące metod oceny powiązań kruszyw łamanych na obszarze kraju w odniesieniu do kru- producentów z odbiorcami. szyw łamanych klasy II i niższych. Stwierdzono, że skutkiem Kilka dziedzin życia zachowało ciągłość korzystania niedostosowania lokalizacji ogólnej kruszyw do struktury z zasobów od najdawniejszych czasów do obecnych. Zaliczają popytu na obszarze kraju zbędnie przewozi się 1,4 mln Mg się do nich m.in. zasoby kopalin powszechnie występujących kruszyw na średnią odległość 104,5 km, co przy umownie i powszechnie wykorzystywanych, jak kruszywa łamane, żwi- przyjętej wielkości jednorazowo wysłanej z kopalń do od- rowo-piaskowe, surowce ceramiki budowlanej. Od lat istnieje biorców 1 tys. Mg odpowiada 1400 składom pociągów na ten sam sposób korzystania z nich. W pierwszej kolejności odległość 104,5 km. odbiorcy korzystają z najbliższych miejsc wydobycia kopalin, Najlepszym rozwiązaniem dla kopalń i odbiorców jest re- a obszar zaspokajania popytu jest tym większy, im większa gionalizacja produkcji kruszyw, by minimalizować odległość jest produkcja. W miarę rozrastania się ośrodków osadniczych przewozu. Graficzne rozwiązanie tego zadania przedstawiono najbliższe miejsca produkcji są wchłaniane przez miasta stając na rysunku 1. Zaznaczone strefy popytu na kruszywo, w od- się ośrodkami rekreacji i wypoczynku. Rolę wchłoniętych niesieniu do punktów centralnych regionów wydobywczych, kopalń przejmują inne, dalsze, zaspokajając popyt miast wyznaczają jednoznaczne przyporządkowanie produkcji do itd. Można więc uznać, że powiązanie odbiorców kopalin popytu minimalizując pracę transportu na jego zaspokojenie. pospolitych z miejscami wydobycia jest samoregulującym się instrumentem, który w życiu kolejnych pokoleń zachodzi w sposób naturalny i ciągły. Idealny model powiązania kopalń z odbiorcami sprowadza się do istnienia ośrodków osadniczych i skupionych wokół nich kopalń. Podstawową cechą takiego układu gniazdowego podaż – popyt jest minimalna odległość zaspokojenia popytu, a więc minimalny koszt transportu z kopalń do odbiorców. Jeśli relacje te nie są spełnione zachodzi wymiana jednorodnej produkcji. Skutkiem tego jest istnienie zbędnych przewozów: krzyżujących się (przewozy produkcji z różnych regionów przewożone są w różnych kierunkach), przeciwbieżnych (przewozy o przeciwnych kierunkach z regionu do regionu) i tranzytowych (produkcja z regionu peryferyjnego przewożona jest do odbiorców tranzy- tem przez inny region). Efektem ilościowym tych przewozów jest zbędna praca transportowa na pokrycie popytu. Przy znacznych ilościach przewożonego rokrocznie kruszywa może prowadzić do strat gospodarczych istotnych w skali kraju. Rys. 1. Strefy bilansowania podaży asortymentów tłucznia Wspomniany wyżej proces samoregulacji układu kopal- i klińca w odniesieniu do regionów [10] nia kruszyw – odbiorca kruszywa w dłuższym czasie może Fig. 1. Balance zones of supply of crushed stone and key aggre- ulec zakłóceniu. Wynika to z tego, że obszary występowania gate in relation to the regions [10] kruszywa pełnią niejednokrotnie różnoraką rolę w życiu lokalnych społeczeństw, bądź całego kraju: gospodarczą, kulturową, kształcącą, lub są miejscem przeznaczonym pod 3. Kruszywa żwirowo-piaskowe

1 Pod pojęciem regionu surowcowego rozumie się obszar zwarty teryto- Niniejszy rozdział powstał głównie na bazie wykonywanej rialnie o znacznej rozciągłości, sięgający tak daleko, jak kopaliny w nim rozprawy doktorskiej [3] oraz prac [6], w których zamiesz- występujące. czono fragmenty [3]. 38 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

3.1. Występowanie i zastosowanie kruszyw żwirowo-pia- popytu na kruszywa jest sieć osadnicza (im większa tym skowych większy popyt) oraz drogownictwo. Popyt na kruszywa żwi- rowe wyraźnie ukierunkowany jest na większe aglomeracje Złoża żwirowo-piaskowe zawierają podstawowy materiał miejskie. Odbiorcami kruszyw żwirowych są głównie większe budowlany zarówno dla najmniejszych i najprostszych zamie- skupiska ludzkie: im większe, tym większy popyt. Uogólniając rzeń budowlanych, jak i dla dużych inwestycji. Asortymenty można powiedzieć, że popyt jest ciągły na obszarze kraju, lecz żwirowe często stosowane są jako kruszywa do betonów różnie ukierunkowany zależnie od przeznaczenia kruszywa. zwykłych i wyższych marek, a także do innych zastosowań: Istnieje wyraźny związek przyczynowo-skutkowy po- w lastriko, jako materiał filtracyjny, czy jako materiał do między lokalizacją kopalń kruszyw żwirowo-piaskowych, wymiany gruntów. a lokalizacją odbiorców kruszyw. Zasadą korzystania z zaso- Na obszarze całego kraju występują asortymenty piasku bów surowców skalnych jest korzystanie z możliwie bliskich i żwirów. Pozyskiwane są one wszędzie i w każdym miejscu, zasobów, co sprowadza się do minimalizacji odległości mię- ale w różnych, wzajemnych proporcjach. dzy miejscami wydobycia a miejscami produkcji. Oznacza to Żwiry pozyskiwane są w takich ilościach, jakie zostają równocześnie, że bilansowanie produkcji z popytem sprowa- wydobyte ze złoża, natomiast piaski prawie wszędzie wy- dza się do minimalizacji odległości transportu, co wiąże się stępują w nadmiarze i stanowią odpad. Obszary, na których ze zmniejszeniem kosztów transportu. frakcje piaszczyste są deficytowe są niewielkie i obejmują Istnieją dwa podstawowe rodzaje transportu zewnętrznego tereny górzyste na południu kraju. kruszyw do odbiorców: samochodowy i kolejowy różniące Kruszywo wykorzystywane jest często bezpośrednio, się między sobą zarówno elastycznością stosowania, jak po wydobyciu ze złoża, lub po prostej przeróbce. W gospo- i kosztami. Samochodowy jest powszechnie stosowany, darce znajdują zastosowanie wszystkie frakcje, począwszy łatwo dostosowuje się do lokalnych warunków terenowych, od piaszczystej, poprzez grysy, aż do głazów narzutowych. z reguły „od drzwi do drzwi”, bez stacji przeładunkowych. Korzystanie z tych frakcji jest jednak zróżnicowane teryto- Kolejowy wymaga infrastruktury kolejowej w postaci placów rialnie. Ogólnie można powiedzieć, że podstawową frak- przeładunkowych kruszyw. Różnią się też kosztami w całym cją są grysy pozyskiwane na obszarze całego kraju, choć przedziale odległości transportowych. Odległością, przy któ- w nierównych ilościach. Najuboższa we frakcje grysowe jest rej następuje zrównanie kosztów transportu samochodowego Polska centralna i południowo-wschodnia część kraju (Rejon i kolejowego, jest graniczny koszt transportu. Koszty określane Warszawy, Łodzi, Poznania, Lublina). są w układzie rodzajowym, ale inaczej naliczane i zależne są Jakość złóż kruszyw żwirowych jest trudna do szczegóło- od sezonowości pracy w budownictwie, czy drogownictwie, wej oceny w odniesieniu do konkretnych miejsc wydobycia. wielkości jednorazowego zamówienia, bądź czasu jego trwa- Związana jest ona z genezą powstania tych złóż i zależna jest nia, przekroczenia (bądź nie) czasu załadunku. Dodatkowo od składu petrograficznego. Dobrą jakością charakteryzują w transporcie kolejowym stosowane są upusty nawet do 70 %. się złoża pochodzenia rzecznego na Dolnym Śląsku, czy Wszystko to sprawia, że z reguły punktów granicznego kosztu w górnym odcinku Dunajca w Karpatach. transportu jest kilka, zależnie od wymienionych czynników [6]. Na rysunku 2 przedstawiono przykładowo kształtowanie 3.2. Rola transportu w bilansowaniu popytu z podażą się kosztów jednostkowych transportu dla wielkości składu kruszyw żwirowo-piaskowych pociągu 1000÷1400 ton i kilku funkcji kosztów jednostkowych transportu samochodowego (głównie zależnego od Zaspokojenie popytu na kruszywa żwirowo-piaskowe, nośności samochodu). Dla tego przykładu graniczny promień stosowane w budownictwie i drogownictwie, polega na transportu wyniósł 97 km, co oznacza, że opłaca się stosować korzystaniu z zasobów surowców skalnych powszechnie transport kolejowy (w relacji z samochodowym) od odległości występujących i powszechnie stosowanych, czyli w pierwszej 97 km. Z dotychczasowych prac autorów publikacji [6, 8, 9] kolejności z zasobów bliskich i łatwych w pozyskaniu. Istnieje wynika, że często spotykaną wielkością jest odległość około kilka technik wydobycia kruszyw zależnych od warunków 100 km. geologicznych i wielkości frakcji oraz dwa rodzaje transportu: Uwzględniając istotę powiązań kopalni kruszyw z miej- samochodowy i kolejowy. scami odbioru kruszywa, można zauważyć, że istnieje tylko O strefach bilansowania popytu z podażą decydują trzy jeden obszar bilansowania popytu z podażą, na którym będzie czynniki: najmniejszy koszt zaspokojenia popytu mierzony u odbiorcy. a) rozproszona baza surowcowa, którą tworzą osady lodow- Obszarem tym jest obszar województwa w granicach admi- cowe i rzeczne; nistracyjnych [3, 4, 6, 7]. b) równomierna na obszarze kraju gęstość osadnicza i ko- Produkcja żwirów zaspokajająca popyt na obszarach munikacyjna; województw jest warunkiem minimalizacji odległości trans- c) koszty transportu. portu kruszyw żwirowych z miejsc wydobycia do odbiorców. Produkcja kruszyw żwirowo-piaskowych jest dość rów- Wówczas łączna praca transportowa na pokrycie popytu na nomiernie rozmieszczona na obszarze kraju. Osady piasków kruszywa żwirowe będzie najmniejsza. i żwirów dostępne są powszechnie i tworzą złoża o różnych frakcjach od piaszczystej, aż do grubych frakcji żwirowych. 3.3. Aktualny stan powiązań kopalń z odbiorcami Lokalizacja złóż przyczynia się do zagospodarowywania ich tak, aby mogły one zaspokajać popyt na kruszywa lokalnych Aktualny stan powiązań kopalń z odbiorcami przedsta- odbiorców. wiono graficznie na rysunku 3a i b. Rysunek 3a pokazuje, na Podstawowymi miejscami odbioru kruszyw żwirowych przykładzie wybranych kopalń, kierunki i zasięg zaopatry- są większe skupiska ludzkie, które zaopatrują się z możliwie wania odbiorców w kruszywa transportem samochodowym. bliskich miejsc występowania kruszywa. Struktura podaży na Większość kopalń zaspokaja popyt lokalnie (maksymalnie do kruszywa żwirowe jest ciągła na obszarze kraju, choć główne 100 km) i obejmują one swoim zasięgiem większą część kraju. ośrodki znajdują się na południu i południowym-zachodzie. Strzałki wskazują kierunki, w których zaspakajany jest popyt Popyt na surowce żwirowe jest rozmieszczony równomier- odbiorców kruszyw. Duży popyt na kruszywa żwirowe sku- nie na obszarze kraju, choć ma różny charakter. Miejscami piony jest w wielkich aglomeracjach miejskich: Warszawie, Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 39

Rys. 2. Koszty jednostkowe transportu kolejowego i samochodowego przy wielkości składu 1000÷1400 t [6, 8] Fig. 2. Unit costs of railway and motor transport with storage size of 1000÷1400 t [6, 8]

Poznaniu, Lublinie, Szczecinie, które leżą w strefie o wysokim punkcie piaskowym. Popyt tych miast nie może być zaspoko- jony wyłącznie wydobyciem lokalnym i musi być uzupełniany dalekim transportem kolejowym (rys. 3b). Oba rysunki (3a i 3b) są wynikami analiz wykonywanych w pracy [3]. Przy analizowaniu struktury podaży i popytu kruszyw żwirowo-piaskowych istotne są powiązania kopalń (producentów kruszywa żwirowo-piaskowego) z odbiorcami. Opierają się one na statystykach dotyczących wielkości i kie- runków zamówień lokalnych, jak i ponadlokalnych kruszywa.

4. Podsumowanie

Dostosowanie stref bilansowania podaży kruszyw naturalnych do stref popytu jest warunkiem minimalizacji pracy transportowej na pokrycie popytu. Wielkości stref popytu zależą równocześnie od wzajemnego położenia regionów produkcji kruszyw i odbiorców oraz kosztów transportu kruszyw: – zasoby pozyskiwanych kruszyw łamanych występują skrajnie peryferyjnie (na południu kraju) w stosunku do odbiorców. Optymalnie, z punktu widzenia odbiorców, strefy zaspokojenia popytu wyznaczone są przez syme- tralne odcinków łączących środku ciężkości regionów (rys. 1); – zasoby pozyskiwanych kruszyw żwirowo-piaskowych są rozproszone na obszarze kraju i bliskie odbiorcom. Optymalne, z punktu widzenia odbiorców, strefy zaspokojenia popytu wyznaczone są przez gra niczne koszty transportu samochodowego w porównaniu z kolejowym i odpowiadają w przybliżeniu granicom administracyjnym województw. Kierunki i zasięg przewozów kruszyw pokazuje rysunek 3. Obszary, które nie mogą być zaspokajane produkcją lokalną kruszyw żwirowo-piaskowych zaopatrywane są z dalszych odległości transportem kolejowym (rys. 3b). Istnieje naturalna tendencja korzystania z zasobów kopalin pospolitych z możliwie bliskich złóż. Ich potencjalne miejsca wydobycia pełnią też często różnorakie funkcje: społeczne, kulturowe, gospodarcze, rekreacyjne, co stwarza konflikt in- teresów co do funkcji tych obszarów w życiu kraju. Celowa jest ochrona prawna zasobów kruszyw dla minimalizacji pracy Rys. 3. Kierunki przewozu kruszywa żwirowo-piaskowego transportowej na pokrycie popytu, tak jak chronione są praw- z wybranych złóż: a) transportem lokalnym (samochodo- nie inne elementy środowiska przyrodniczego: woda, grunty wym); b) transportem ponadlokalnym (kolejowym) [3] rolne i leśne i powietrze atmosferyczne. Niedostosowanie Fig. 3. Transport directions of gravel and sand aggregate from bazy kruszyw do struktury popytu powoduje zbędną pracę selected deposits: a) local transport (car); b) supra-local transportową na pokrycie popytu, która ponoszona jest rok- transport (railway) [3] rocznie i której są istotne w skali kraju. 40 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Literatura 7. Stryszewski M., Łochańska D.: Metoda oceny roli i funkcji regionów surowców skalnych w gospodarce kraju, Górnictwo i geologia 2012, 1. Barciński F.: Problemy gospodarki surowcowo-mineralnej w Polsce. XVII Biuletyn Komitetu Przestrzennego Zagospodarowania Kraju z 1 (3). 8. Stryszewski M., Łochańska D.: Transport jako czynnik regionalizacji PAN 1961 produkcji górniczej surowców skalnych. Górnictwo Odkrywkowe 2013, 2. Isard W. (red.): Metody analizy regionalnej. Wprowadzenie nauki nr 5–6 o regionach. Warszawa, PWN 1965 9. Stryszewski M., Łochańska D.: Uwarunkowania logistyczne pokrycia 3. Łochańska D.: Metoda dostosowania regionalnego wydobycia kruszyw zapotrzebowania na surowce skalne w zależności od rodzaju, jakości piaskowo-żwirowych do struktury popytu – praca doktorska w przygo- oraz optymalizacji dróg i środków. Górnictwo Odkrywkowe 2011, nr 6 towaniu 10. Stryszewski M.: Metoda bilansowania popytu z produkcją w regionach 4. Łochańska D.: Ocena metod bilansowania popytu z produkcją surowców eksploatacji surowców skalnych na przykładzie kruszyw drogowych, skalnych. Górnictwo i Geoinżynieria 2010, Rok 34, z. 4 Zeszyty Naukowe AGH Górnictwo 1993, praca habilitacyjna, Nr 162 5. Robinson G.R.: Jr – Trends In availability of aggregate Geological 11. Trembecki A., Kozioł W.: Kierunki rozwoju bazy i potrzeb surowców Survey, Mining Engineering 2004, 954 National Center, Reston, VA ogniotrwałych do 1990. Górnictwo Odkrywkowe 1977, nr 9–10 20192 12. Uberman R., Kozioł W., Klęba J.: Metodyka określenia stref dystrybucji 6. Strategie i scenariusze technologiczne zagospodarowania i wykorzysta- kruszywa na przykładzie zagospodarowania złóż piaskowców woje- nia złóż surowców skalnych. Zadania 1.3.1, 4.1.2, 6.2.6 i 6.3.5. Kraków wództwa rzeszowskiego. Zeszyty Naukowe AGH 1978, Górnictwo z. 2009–2012 (prace niepublikowane) 78.

Zwiększajmy prenumeratę najstarszego – czołowego miesięcznika Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa!

Liczba zamawianych egzemplarzy określa zaangażowanie jednostki gospodarczej w procesie podnoszenia kwalifikacji swoich kadr! Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 41

UKD 622.332: 622.005.6: 622.616-07-043 Diagnostyka procesu odkrywkowej eksploatacji złoża węgla brunatnego Diagnostics of opencast brown coal deposit exploitation process

prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł*) mgr inż. Tadeusz Kaczarewski**)

Treść: W artykule przedstawiono założenia systemu diagnozowania procesu odkrywkowej eksploatacji złoża węgla brunatnego przy zarządzaniu poprzez cele i w nawiązaniu do ogólnych zasad zarządzania jakością procesów według norm ISO. Proponowany system może się istotnie przyczynić do efektywnego zarządzania ryzykiem oraz skutecznego przeciwdziałania potencjalnym zagrożeniom technicznym i biznesowym, które towarzyszą takim bardzo rozległym, kosztownym i długotrwałym procesom. W tworzeniu systemu wykorzystano dobre praktyki oraz wzięto pod uwagę skutki niedostatecznego diagnozowania procesów w kopalniach. Abstract: This paper presents assumptions of diagnostic system of managing brown coal opencast exploitation process by objectives and with reference to the general principles of quality management processes, according to the ISO standards. The proposed system can significantly contribute to effective risk management and effective action against potential technical and business threats that accompany such a very extensive, costly and lengthy process. To design the system, good practices were used and the effects of insufficient diagnostics of the processes in mines were taken into account.

Słowa kluczowe: eksploatacja odkrywkowa, węgiel brunatny, zarządzanie jakością, diagnostyka procesu Key words: opencast exploitation, brown coal, quality management, process diagnostics

1. Ogólna definicja i charakterystyka Procesu Głównego – dostarczanie węgla i kopalin towarzyszących do dodatko- odkrywkowej eksploatacji złoża węgla brunatnego wej sprzedaży poza elektrownię, – bieżące utrzymanie układu technologicznego KTZ i ukła- Główny proces eksploatacji odkrywkowej złoża węgla dów towarzyszących, tj. odwodnienia, zasilania w energię, brunatnego (dalej „PG”) można zdefiniować, jako zbiór zapewnienie sprzętu pomocniczego, zintegrowanych procesów niższego rzędu, obejmujących: – ratownictwo, zabezpieczenie BHP i ochrona ppoż. zakładu – planowanie i projektowanie PG, górniczego. – zapewnienie koncesji i odpowiednich decyzji administra- Proces PG przebiega w sposób ciągły, w fazach: plano- cyjnych, wania, przygotowania, realizacji wydobycia oraz monitoro- – przygotowanie obsługi geologicznej i mierniczej PG, wania, rozliczania i wnioskowania zmian. Jakość procesu ma – bieżące zarządzanie ruchem zakładu górniczego i nadzo- zasadniczy wpływ na powiązane z nim funkcjonalnie, liczne rowanie PG, procesy realizowane w jego bezpośrednim otoczeniu, w tym: – odwodnienie złoża i inżynieryjne przygotowanie obszaru – wytwarzanie energii elektrycznej w skojarzonej elektrowni, eksploatacji, – inwestycje modernizacyjno-odtworzeniowe majątku pro- – zdejmowanie, transport i zwałowanie nadkładu oraz ko- dukcyjnego, palin towarzyszących, – ochronę środowiska. – urabianie, transport i magazynowanie węgla dostarczanego Najbardziej istotne warunki realizacji i cechy analizowa- do elektrowni, nego PG można scharakteryzować następująco: 1) Dynamicznie operuje się znacznymi masami górotworu w ograniczonej przestrzeni. Corocznie przemieszcza się *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii **) PGE GiEK, 60÷100 mln m³ na powierzchni 50÷100 km², ze znaczącą Oddział KWB Turów ingerencją w: 42 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

– dotychczasowe przeznaczenie i infrastrukturę powierzch- 2. Kompleksowa diagnostyka Procesu Głównego ni, – pierwotne układy statyczne górotworu, Z powyższych warunków i cech wynika, że istotne zna- – ekosystem, w tym w stosunki wodne w górotworze i na czenie dla bezpieczeństwa technicznego i biznesowego oraz powierzchni terenu górniczego. efektywności PG ma zarządzanie jego jakością [5], na pod- W większości są to zmiany nieodwracalne, przy odpowied- stawie bieżącej oceny aktualnej oraz przyszłej sprawności. nio starannym podejściu, mogą być korzystne. Obecnie systematyczne monitorowanie PG w poszczegól- 2) Uzyskiwanie planowanych zdolności wydobywczych nych kopalniach obejmuje wyłącznie niektóre kierunki (bran- i permanentne udostępnianie zasobów węgla wymaga że) i elementy podprocesów. Jest to monitoring nie w pełni długiego czasu przygotowania, a następnie wyprzedzenia usystematyzowany i nie zawsze dostatecznie skoordynowany. w aspektach: Istnieje zatem ryzyko generowania sytuacji kryzysowych – formalnoprawnych, w obszarach będących poza systematyczną kontrolą. – budowy i odtwarzania układów technologicznych i nie- W przypadku nałożenia się niekorzystnych okoliczności, istnie- zbędnej infrastruktury, je realne ryzyko poważnego zakłócenia zaplanowanych wiel- – odwadniania górotworu, kości i jakości dostaw węgla, nadmiernego wzrostu kosztów, – nabywania i przygotowania powierzchni, czy też niedopuszczalnego oddziaływania na środowisko, co – wyprzedzającego zdejmowania nadkładu. w przeszłości już wielokrotnie miało miejsce [3]. Zaburzenie właściwego rytmu i harmonogramu tych dzia- Zapewnienie ciągłości, niezawodności, efektywności łań grozi bardzo kosztownymi, a nawet nieodwracalnymi i bezpieczeństwa PG wymaga zatem obiektywnej, komplek- skutkami dla efektywność technicznej i ekonomicznej PG. sowej i operatywnej diagnostyki jego stanu bieżącego oraz 3) Bardzo kapitałochłonne i czasochłonne są inwestycje w perspektywach krótko-, średnio- i długoterminowych. początkowe i modernizacyjno-odtworzeniowe w mająt- Ocena prawidłowości przebiegu PG nie może polegać wy- ku produkcyjnym (w przykładowej kopalni to średnio łącznie na subiektywnych, cząstkowych analizach bieżących 250÷300 mln zł/rok). Rozbieżności planów i realizacji stanów. Wymagane jest kompleksowe i systematyczne procesów inwestycyjnych z rzeczywistymi potrzebami PG diagnozowanie jego kluczowych, wymiernych właściwo- może z jednej strony nadmiernie mnożyć jego koszty, a z ści, w każdej perspektywie czasu, oparte na ustalonych drugiej strony prowadzić do obniżenia jego efektywności i sprawdzonych wzorcach i miernikach. technicznej. Pod pojęciem kompleksowej diagnostyki PG należy ro- 4) Wysokie są koszty PG (w przykładowej kopalni to ok. 850 zumieć zorganizowane: mln zł/rok), a zatem ich optymalizacja może przynosić – monitorowanie jego kluczowych właściwości technicznych, znaczące efekty finansowe, poprzez zapobieganie nad- – analizowanie skutków ewentualnych odstępstw od plano- miernym kosztom wskutek ewentualnych nieprawidłowo- wanych celów operacyjnych oraz ści w przebiegu PG. Istotne jest także zapobieganie braku – wskazywanie uzasadnionych modyfikacji dla optymaliza- dofinansowania istotnych elementów PG, decydujących o cji sprawności technicznej i efektywności ekonomicznej. jego efektywności. System diagnozowania PG powinien identyfikować 5) Zakres oddziaływania PG na środowisko jest szeroki potencjalne zagrożenia w jak najwcześniejszych stadiach zarówno pod względem ilości czynników oddziały- ich powstawania, a nawet z odpowiednim wyprzedzeniem. wania, jak i skali potencjalnie niekorzystnych zmian. Wówczas można im jeszcze zapobiec jak najmniejszym Minimalizowanie zmian w tych aspektach można osiągać kosztem. Z praktyki wynika, że zbyt późne zidentyfiko- poprzez odpowiednio staranne kształtowanie przebiegu wanie takich zagrożeń może skutkować bardzo wysokimi PG. kosztami przywracania wymaganej sprawności PG, a nawet 6) Poszczególne kopalnie odkrywkowe węgla brunatnego, nieodwracalnymi, niepożądanymi zmianami jego kluczowych przy ok. 10÷40 mln Mg rocznego wydobycia, są istotnymi właściwości, np. obniżeniem zdolności wydobywczej kopalni. elementami krajowego systemu energetycznego (8÷40 % Kompleksowa diagnostyka powinna obejmować: paliwa umownego). Zapewnienie pewności realizowanych – zasoby używane oraz zużywane w PG, w nich PG jest zatem bardzo ważne dla gospodarki kraju – potencjał niezbędnych środków do realizacji PG, i regionów, w których funkcjonuje energetyka oparta na – wyroby PG, węglu brunatnym. Przykładowa kopalnia generuje roczne – produkty uboczne i skutki PG. przychody na poziomie 1 mld złotych i daje zatrudnienie Proponowany system diagnozowania PG to (rys. 1): kilku tysiącom osób. Kooperuje z wieloma przedsiębior- a) zidentyfikowanie kluczowych właściwości (cech) PG cami. Efektywność PG jest więc ważnym stabilizatorem i istotnych dla jego prawidłowego przebiegu oraz nieza- znacznego obszaru gospodarki. wodności i jakości dostaw węgla; 7) Strategiczne zrządzanie PG wymaga decyzji generujących b) wyznaczenie celów operacyjnych, tj. wymagań ilościo- często wysokie nakłady inwestycyjne, wysokie koszty wych i jakościowych dla wyznaczonych kluczowych i niekiedy nieodwracalne skutki techniczne. Dla prawi- właściwości (patrz pkt. a), np. w formie dopuszczalnych dłowego przygotowania takich decyzji konieczna jest wartości parametrów, wynikających z uregulowań ze- dokładna i usystematyzowana wiedza o dotychczasowym wnętrznych, przyjętej dokumentacji technicznej itp.; przebiegu oraz o aktualnej i przyszłej kondycji technicznej c) określenie wyposażenia do monitorowania i pomiarów i ekonomicznej PG. kluczowych właściwości (patrz pkt. b); 8) W PG, podobnie jak w każdym złożonym procesie tech- d) wyznaczenie odpowiednich procedur monitorowania nicznym, występują liczne czynniki i zdarzenia zagra- i pomiarów w odniesieniu do celów operacyjnych, tj. żające jego planowemu przebiegowi, które zwłaszcza w kluczowych właściwości (patrz pkt. a), wymagań (patrz górnictwie stwarzają ryzyko dla wielkości, niezawodności pkt. b) oraz wyposażenia (patrz pkt. c), w tym odpowie- i jakości dostaw węgla do elektrowni. dzialnych osób funkcyjnych w zakładzie górniczym; Pewność i bezpieczeństwo PG są zatem niezwykle ważne e) zidentyfikowanie przyczyn ewentualnych niezgodności dla przedsiębiorcy górniczego oraz dla jego szerokiego kluczowych właściwości (patrz pkt. a) z celami, tj. wy- otoczenia społecznego i gospodarczego. maganiami (patrz pkt. b); Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 43 f) wyznaczenie odpowiednich procedur postępowania w przypadkach stwierdzenia niezgodności właściwości procesu (patrz pkt. a) z celami, tj. z wymaganiami jako- ściowymi (patrz pkt. b), w tym odpowiedzialnych osób funkcyjnych w zakładzie górniczym. Taki system diagnozowania PG nawiązuję do określonych normami ISO [8, 9] zasad zarządzania jakością, oraz umożli- wia zarządzanie PG poprzez cele [4].

Rys. 2. Hierarchia diagnozowania celów Procesu Podstawowe- go (opracowanie własne) Fig. 2. Hierarchy of diagnosing the Primary Process objectives (own development)

4. Kluczowe właściwości Procesu Głównego

Kluczowe właściwości operacyjne PG, to te, których jakość decyduje zasadniczo o bezpiecznym i efektywnym przebiegu PG na bieżąco i w przyszłości. Należy do nich zaliczyć także właściwości dotyczące najważniejszych wy- magań formalnoprawnych i administracyjnych warunkujących realizację PG. Przy identyfikacji kluczowych właściwości PG należy zawsze brać pod uwagę jego dużą inercję z powodu Rys. 1. Zakres diagnozowania Procesu Podstawowego (opraco- takich czynników, jak np: wanie własne) – długotrwałość procesów nabywania i formalnego prze- Fig. 1. Range of diagnosing the Primary Process (own develop- znaczania terenów pod eksploatację, ment) – niezbędne, przynajmniej dwuletnie, wyprzedzenie w odwodnieniu górotworu, 3. Cele diagnozowania Procesu Głównego – postępy zdejmowania zwłaszcza górnych pięter nadkładu, gdzie niezbędne wyprzedzenia w głębokich kopalniach Celem Głównym (dalej CG) systemowego diagnozowania dochodzą nawet do kilkunastu lat, PG, jest stałe doskonalenie zarządzania PG, dla osiągania: – długotrwałość procesów modernizacyjno-odtworzenio- zaplanowanych ilości, jak najlepszej jakości, jak najwyższej wych w układzie KTZ, stabilności poszczególnych parametrów jakościowych oraz – rozległe i długotrwałe oddziaływanie na środowisko oraz niezawodności i ciągłości dostaw węgla do elektrowni i innych długi czas jego rewitalizacji. odbiorców, w całym okresie eksploatacji złoża. Dokładnych kryteriów i zasad identyfikacji takich kluczo- System powinien umożliwić skuteczne zarządzanie ryzy- wych właściwości, a nawet zasad tworzenia takich kryteriów, kiem wystąpienia niespodziewanych i dotkliwych zagrożeń dotychczas nie opublikowano. Kryteria takie należy odnieść dla ciągłości, niezawodności, efektywności oraz bezpieczeń- do indywidualnych, charakterystycznych warunków geolo- stwa PG, poprzez ich odpowiednio wczesne zdiagnozowanie. giczno-górniczych i środowiskowych konkretnej kopalni. Dla Pozwala to efektywnie eliminować i naprawiać przyczyny prawidłowego wytypowania kluczowych właściwości PG na- potencjalnych zagrożeń lub minimalizować ich niekorzystne leży posługiwać się dobrymi praktykami i wiedzą ekspercką, skutki. opartą na dobrej znajomości całokształtu PG i jego otoczenia Podstawowym warunkiem realizacji CG jest doskonalenie oraz dużym doświadczeniu zawodowym w planowaniu wymiernych Głównych Celów Operacyjnych (dalej CO), i zarządzaniu odkrywkową eksploatacją złóż. osiąganych wskutek realizacji kilkuset procesów i operacji Kluczowe właściwości PG wymagające diagnozowania niższego rzędu, w różnym stopniu wpływających na osiąga- umiejscowione są: nie CO. Spośród tych podprocesów należy zidentyfikować – na wejściu do PG – kluczowe zasoby, produkty i usługi te, których mierzalne właściwości i produkty mają kluczowe wykorzystywane w PG, znaczenie dla realizacji CO. – w samym PG, Hierarchię diagnozowanych celów PG przedstawia sche- – na wyjściu z PG – właściwości dostaw węgla do odbiorców mat na rysunku 2. oraz ubocznych produktów PG. 44 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

wych. Sprawny, kilkuosobowy zespół inżynierów może taką coroczną aktualizację wykonać w ciągu 3÷4 tygodni. Wyniki monitorowania – wiedza o aktualnych możliwo- ściach spełnienia CK i CO w każdej perspektywie czasu, jest dostępna komórkom organizacyjnym kopalni odpowiedzialnym za kierowanie i zarządzanie PG. Potencjalne zagrożenia dla spełnienia CK i niekorzystne tendencje w przebiegu PG, mogą być zdiagnozowane w możliwie najwcześniejszym stadium, co pozwala wyprzedzająco podejmować efektywne działania korygujące. O przydatności i prawidłowości takich rozwiązań świadczy fakt, że pomimo licznych nieprzewidy- walnych problemów, a nawet kilku katastrofalnych zagrożeń dla dalszego funkcjonowania kopalni, realizowany w niej PG przebiega od wielu lat w sposób planowy i technicznie efektywny, a ujawniane odpowiednio wcześniej problemy są skutecznie rozwiązywane na bieżąco.

6. Postępowanie w przypadkach niezgodności przebiegu Procesu Głównego z celami

Rys. 3. Schemat monitorowania i pomiarów kluczowych wła- W przypadkach stwierdzenia ewentualnych niezgodności ściwości Procesu Głównego (opracowanie własne) kluczowych właściwości z CK należy: zaplanować, przygoto- Fig. 3. Diagram of monitoring and measuring key properties of wać i przeprowadzić działania doskonalące (korygujące) PG the Main Process (own development) oraz sprawdzić skuteczność tych działań. Dla prawidłowego zaplanowania, przygotowania i skorygowania (doskonalenia) PG konieczne jest także zidentyfikowanie przyczyn tych nie- zgodności, a następnie przeprowadzenie analizy niepożąda- 5. Model odniesienia w diagnostyce Procesu Głównego nych skutków i możliwości przeciwdziałania takim skutkom. na podstawie dotychczasowych dobrych praktyk Jak najwcześniejsza identyfikacja takich niezgodności, ze względu na ogromną skalę i koszty robót górniczych, bardzo Pomiary i porównania kluczowych właściwości PG należy często duże opóźnienie skutków tych robót, a niekiedy także odnosić do obowiązujących lub założonych kluczowych celów nieodwracalność decyzji w ramach PG pozwala zapobiegać operacyjnych. Przebieg PG można uznać za prawidłowy, gdy nadmiernie rozległym i kosztownym działaniom zapobiegaw- CO oraz CK są w zasadzie spełnione w każdej perspektywie czym, naprawczym i korygującym. czasu eksploatacji złoża. Należy mieć przy tym na uwadze, Należy także rozpatrzyć i przeprowadzić weryfikację MP, że nadmierne przewyższanie celów może mieć szkodliwy aby mieć pewność, że ewentualne niezgodności nie wynikają wpływ na PG, np. nadmierne zdejmowanie nadkładu, lub z niedoskonałości MP. zdejmowanie nadkładu w zaplanowanych ilościach, ale w nie- odpowiednich lokalizacjach, może prowadzić do ograniczenia dyspozycyjnej pojemności zwałowiska bądź zmniejszenia 7. Przykład skutecznego zarządzania ryzykiem poprzez w następnych latach dostępu do przemysłowych zasobów diagnozowanie kluczowych właściwości w Procesie węgla, bądź niepotrzebnie zwiększać bieżące koszty. Głównym CK należy określić w zintegrowanym modelu postępów eksploatacji złoża i zwałowania nadkładu (dalej MP). O tym, jak ważne dla skutecznego zarządzania ryzykiem W przykładowej kopalni MP skonstruowano za pomocą w PG jest diagnozowanie jego kluczowych właściwości, zintegrowanego Górniczego System Informatycznego, obej- może świadczyć przykład kopalni, w której na przełomie mującego: lat 80. i 90. XX wieku, po serii katastrofalnych zagrożeń – bazy danych (geodezyjnych, geologicznych, geotechnicz- geotechnicznych – przynajmniej 2 z nich bezpośrednio nych i górniczych), zagrażały dalszemu, efektywnemu przebiegowi PG – wystą- – operacyjne modele cyfrowe określonych struktur złoża pił strategiczny problem kontynuowania eksploatacji złoża i odkrywki, w tym modele ilościowo-jakościowe pokładów przy radykalnie pogorszonej zdolności zwałowania nadkładu węgla, tektoniki złoża, okonturowania obszaru eksploata- [2]. Zwałowanie zewnętrzne zbliżało się do bezpiecznych, cji, pięter eksploatacyjnych itd., dopuszczalnych granic, a tymczasem możliwości rozwoju – odpowiednie programy narzędziowe do generowania zwałowiska wewnętrznego były bardzo niewielkie, głównie modeli operacyjnych, projektowania robót górniczych z powodu braku dostatecznych powierzchni w odkrywce. i analiz stateczności skarp i zboczy. Z tych powodów warunkiem utrzymania ciągłości planowych Funkcjonuje on z powodzeniem w kopalni Turów od około dostaw węgla do elektrowni według ówczesnych potrzeb, 15 lat i jest stale doskonalony [7]. było utrzymanie zdolności odbioru nadkładu na zwałowi- CK określane są w MP w interwałach jednorocznych na sku zewnętrznym, z intensywnością gwarantującą ciągłość okres najbliższych 5 lat, a dalej w interwałach pięcioletnich do wydobycia. Ewentualne, niespodziewane zakłócenie pro- czasu planowanego wyczerpania zasobów węgla brunatnego. cesu zwałowania zewnętrznego – wskutek silnie wówczas MP aktualizowany jest corocznie w zakresie obejmującym nadwyrężonej wytrzymałości jego zboczy – oznaczałoby najbliższe 5 lat, a w przypadku istotnych różnic pomiędzy praktycznie zakłócenie dostaw węgla na bardzo dużą skalę. aktualnym stanem eksploatacji a dotychczasowymi planami, Problem został pomyślnie rozwiązany poprzez precyzyjne aktualizację przeprowadza się dla całego planowanego czasu zarządzania bardzo ograniczoną pojemnością frontów zwało- eksploatacji złoża, tj. do wyczerpania zasobów przemysło- wych oraz lokalizacjami i wielkościami zadań zdejmowania Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 45 nadkładu. Zarządzanie w tej kryzysowej sytuacji było możliwe System diagnozowania należy stale doskonalić – uspraw- dzięki zastosowaniu wspomagania Górniczym Systemem niać i rozwijać – w miarę postępujących zmian Procesu Informatycznym, w tym poprzez zastosowanie geotechniczne- Głównego i uwarunkowań jego realizacji. go systemu permanentnego monitorowania stateczności skarp 3) Najważniejsze założenia opisanego sytemu diagnozo- i poziomów roboczych zwałowarek [1]. Wyniki tego monito- wania Procesu Głównego w zasadniczej części oparte są ringu pozwalały na bieżąco (nawet z dnia na dzień) korygować na rozwiązaniach sprawdzonych w wieloletniej praktyce dopuszczalną intensywność i przestrzenny zakres lokowania w dużej odkrywkowej kopalni węgla brunatnego, w zwałowanej masy na poszczególnych, bardzo ograniczonych trudnych i bardzo złożonych warunkach geologicznych, frontach zwałowiska. Dzięki zastosowaniu zintegrowanego górniczych i przestrzennych. systemu obserwacji wgłębnych i powierzchniowych, poten- 4) Proponowany system diagnozowania Procesu Głównego cjalne zagrożenia ujawniano w bardzo wczesnych stadiach można zastosować przy zarządzaniu przez cele (ZPC) ich rozwoju [3]. w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego. 5) Przedstawiona w pracy koncepcja ciągłego diagnozowania Procesu Głównego w aspekcie zapewnienia wymaganej 8. Wnioski końcowe niezawodności i jakości oraz planowanych bieżących, średnio- i długookresowych dostaw węgla do elektrowni, Z przeprowadzonej analizy potrzeb i możliwości zastoso- może być wykorzystana przy wdrożenia systemu zarządza- wania zasad zarządzania jakością w procesach eksploatacji nia jakością w Procesie Głównym odkrywkowej kopalni węgla brunatnego wynikają następujące wnioski: węgla brunatnego wg ISO. 1) Bieżącą i przyszłą kondycję techniczną i ekonomiczną Głównego Procesu odkrywkowej eksploatacji złoża węgla brunatnego można i należy systematycznie diagnozo- Literatura wać poprzez monitorowanie kluczowych właściwości (cech) tego procesu, ponieważ odpowiednio wczesne 1. Kaczarewski T., Bąk A., Milkowski D.: System obserwowania defor- ujawnienie potencjalnych zagrożeń pozwala skutecznie macji górotworu w KWB „Turów”. Konferencja Naukowo-Techniczna przeciwdziałać niebezpiecznym, a nawet nieodwracalnym „Nowoczesne technologie w badaniach deformacji na terenach eksplo- skutkom technicznym i ekonomicznym. Umożliwia także atacji górniczej”. Zakopane, październik 1998 minimalizowanie niebezpiecznych błędów w procesach 2. Kaczarewski T., Kuś R., Szwarnowski A., Widz R.: Graphic Mining inwestycji modernizacyjno-odtworzeniowych w układzie Solutions International (Pty) Ltd RPA. „Optymalizacja zarządzania KTZ. Ze szczególną starannością należy monitorować produkcją przy wykorzystaniu narzędzi informatycznych”. Konferencja te charakterystyczne cechy, których nieprawidłowy stan Naukowo-Techniczna w KWB Turów. Bogatynia, październik 1999 (niespełnienie wymagań) zagraża niezawodności Procesu 3. Kaczarewski T., Nowak J.: Warunki bezpieczeństwa eksploatacji złoża Głównego, a w szczególności wielkościom i jakości pla- „Turów” w aspekcie zagrożeń geotechnicznych. WUG – Bezpieczeństwo nowanych dostaw węgla do elektrowni. Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie. Miesięcznik Wyższego 2) Dla skutecznego diagnozowania Procesu Głównego Urzędu Górniczego nr 12(184)/2009 niezbędne jest zapewnienie odpowiedniego wyposażenia 4. Regulamin funkcjonowania Systemu Zarządzania Poprzez Cele w PGE do monitorowania i pomiarów kluczowych właściwości Górnictwo i Energetyka Konwencjonalna Spółka Akcyjna. Załącznik tego procesu. Centralną rolę w tym wyposażeniu powi- nr 1 do Zarządzenia nr 6/2013 Prezesa Zarządu PGE GiEK SA z dnia nien odgrywać model wieloletnich postępów eksploatacji 11.03.2013 r. złoża i zwałowania nadkładu, który stanowi jednocześnie 5. Trembecki A.: Zarządzanie jakością produkcji w górnictwie. Wyd. Śląsk, merytoryczną bazę do wyznaczania celów operacyjnych 2004 r. Procesu Głównego i jego produktów. 6. Zarządzenie nr 1/98 Kierownika Ruchu Zakładu Górniczego KWB O skuteczność systemu diagnozowania Procesu Głównego „Turów” w sprawie powołania Zespołu Zagrożeń Naturalnych. decydować będzie jego przejrzystość organizacyjna. Załącznik nr 1 do tego zarządzenia: Zasady kontroli i zapobiegania Wszystkie działania w zakresie: pomiarów, monitorowa- zagrożeniom naturalnym. nia, kwalifikowania zgodności procesu z wymaganiami 7. Żuk S., Kaczarewski T., Żwirski T.: Dziesięcioletnie doświadczenie w oraz wprowadzania korekt i uzupełnień, należy przy- eksploatacji Górniczego Systemu Informatycznego w BOT KWB Turów porządkować odpowiednim strukturom organizacyjnym SA. Polski Kongres Górniczy. Kraków 2007 kopalni, w tym ściśle określonym osobom funkcyjnym, 8. PN-EN ISO 9000. Systemy zarządzania jakością. Podstawy i termino- wyposażonym w odpowiednie kompetencje i obowiązki logia. Wrzesień 2006 nadzoru Procesu Głównego. 9. PN-EN ISO 9001. Systemy zarządzania jakością. Wymagania. Luty 2009 46 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.23: 662.1/.4 Wpływ budowy geologicznej złoża na równanie propagacji na przykładzie kopalni Gliniany – Grupy Ożarów S.A. Influence of geological deposits on the propagation equation illustrated with the example of the Gliniany Quarry – Grupa Ożarów S.A.

Dr inż. Józef Pyra*) mgr inż. Zbigniew Cichocki**) mgr inż. Iwona Mazur***)

dr inż. Anna Sołtys*) dr inż. Jan Winzer*)

Treść: Wykonywanie robót strzałowych w kopalni odkrywkowej związane jest zawsze z generowaniem do ośrodka skalnego drgań parasejesmicznych. Ich intensywność zależy od wielu czynników, które w większym lub mniejszym stopniu winny być brane pod uwagę podczas wyznaczania równań propagacji. W artykule, na przykładzie kopalni wapienia Gliniany, należącej do Grupy Ożarów S.A., przedstawiono procedurę wyznaczania równań propagacji dla zmiennych warunków geologicznych. Zróżnicowana budowa geologiczna, bliska zabudowa w otoczeniu kopalni niekiedy powoduje konieczność wyznaczania dwóch, lub więcej równań propagacji drgań parasejsmicznych, a tym samym różnych ładunków MW, w zależności od miejsca wykonywania robót strzałowych. Jest to zagadnienie istotne z punktu widzenia przedsiębiorcy, któremu zależy na jak najmniejszej liczbie odpalanych serii, przy jednocześnie zmaksymalizowanym jednorazowym ładunku MW odpalanym w serii. Abstract: Blasting operations in quarries are associated with the generation of ground vibration. Their intensity depends on a number of factors which, to a greater or lesser extent, are taken into account when determining the propagation equations. This paper presents the procedure for determining the propagation equations for the variable geological conditions, on the basis of Gliniany Quarry, belonging to the Grupa Ożarów S.A.. Diverse geology and close distance to the buildings surrounded by the quarry, sometimes makes it necessary to determine two or more vibration propagation equations and thus use different explosives charges depending on the place of blasting. This issue is important for the quarry owner point of view as he or she expects a decreasing number of blasts by maximum blast size.

*) AGH w Krakowie **) SSE Polska Sp. z o.o., Rogów Sobócki. ***) Grupa Ożarów S.A., Karsy Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 47

Słowa kluczowe: roboty strzałowe, równanie propagacji, drgania parasejsmiczne, dopuszczalne ładunki Key words: blasting works, propagation equation, paraseismic vibrations, safety explosives charges

1. Wprowadzenie W większości prac badawczych, dotyczących ograni- czania poziomu drgań parasejsmicznych, brana jest przede W wyniku detonacji ładunków materiału wybuchowe- wszystkim pod uwagę masa stosowanych ładunków MW go (MW), oprócz uzyskanego urobku, propagowana jest i odległość prowadzonych robót od obiektów chronionych. wewnątrz masywu skalnego znaczna ilość energii, która Pozostałe czynniki (np. budowa geologiczna, stosowany sys- skutkuje określonym poziomem intensywności drgań reje- tem inicjacji i wielkość opóźnienia milisekundowego, itd.) są strowanych w otoczeniu. Drgania te mogą oddziaływać na trudne do ogólnego zdefiniowania, dlatego też ich wpływ jest obiekty budowlane zlokalizowane w pobliżu wyrobiska. Sam analizowany w danych warunkach lokalnych. Ważnym ele- fakt wystąpienia drgań nie oznacza ich szkodliwego wpływu mentem prowadzonych badań jest dostosowanie parametrów na lokalną zabudowę, jednak wymusza na kopalni koniecz- prowadzonych robót strzałowych do właściwości ośrodka, ność prowadzenia działań profilaktycznych, mających na w którym propagowane są drgania, tak aby zminimalizować celu ograniczenie tego oddziaływania. Rozpoznanie stopnia oddziaływania drgań na konstrukcje obiektów budowlanych intensywności drgań i kierunków ich propagacji jest istotne, znajdujących się w otoczeniu. szczególnie ze względu na ochronę istniejących bądź projekto- Jak już wcześniej wspomniano, zmienne warunki geolo- wanych obiektów budowlanych w sąsiedztwie prowadzonych giczne są trudne do uwzględnienia w skali globalnej, dlatego robót strzałowych [32]. problematykę wyznaczania równań propagacji i dopusz- Literatura naukowa [1÷5, 7, 9÷17, 19÷31, 33], na temat czalnych ładunków materiału wybuchowego w zmiennych drgań wzbudzanych użyciem MW w odkrywkowych zakła- warunkach geologicznych przeprowadzono dla lokalnych dach górniczych, podaje wiele czynników mających wpływ warunków złoża wapieni Gliniany – Duranów. na intensywność drgań, do których należą: – budowa geologiczna w miejscu prowadzonych robót strzałowych i na drodze przechodzenia fal sprężystych, 2. Budowa geologiczna złoża Gliniany – Duranów – prędkości fali podłużnej jako rzeczywistej charakterystyki skał w miejscu wykonywania robót i pomiaru, Obecnie złoże eksploatowane jest przez kopalnię Gliniany – rodzaj i charakterystyka materiału wybuchowego oraz dwoma poziomami wydobywczymi. Eksploatacja w poziomie konstrukcja ładunku w otworze, I sięga do rzędnej około 175 m n.p.m. Drugi poziom wydo- – parametry geometryczne siatki otworów strzałowych bywczy udostępniony jest w części zachodniej, północno (długość otworów, zabiór, odległość między otworami – zachodniej oraz południowej wyrobiska, a eksploatacja i szeregami, przewiert, średnica otworów strzałowych), sięga w nim do rzędnej 160 m n.p.m. Front eksploatacyjny

– masa ładunków MW: w serii otworów (Qc,) przypadające- skierowany jest w kierunku północnym i zachodnim. go na pojedyncze opóźnienie międzystrzałowe (Qz) oraz Złoże Gliniany – Duranów zlokalizowane jest we wschod- ładunku otworu (Q1), niej części mezozoicznego „pierścienia” Gór Świętokrzyskich. – kolejność odpalania ładunków MW oraz wielkość stoso- Obrzeżenie to w tej części graniczy z transgresywnie nasunię- wanego opóźnienia międzystrzałowego, tymi utworami kredy górnej. Granicę pomiędzy tymi dwoma – odległość punktu pomiarowego do źródła drgań, jednostkami stanowi wąska struktura nosząca nazwę fleksury – system inicjowania, precyzja zapalników, Sienno – Ożarów. – warunki atmosferyczne. Samo złoże obejmuje swoją objętością utwory górnej Ponadto do czynników, które dodatkowo wpływają na jury o dużym zróżnicowaniu litologicznym. Zgodnie z do- intensywność drgań w obiekcie chronionym należą: kumentacją geologiczną złoża Gliniany-Duranów, w złożu – konstrukcja obiektu, wyróżnia się trzy kompleksy o różnym wykształceniu litolo- – stan techniczny obiektu, giczno – facjalnym, i co istotne z punktu widzenia dalszego – budowa podłoża pod ochranianymi obiektami, procesu produkcyjnego, odmiennym składzie chemicznym. – rodzaj i głębokość posadowienia fundamentów, Począwszy od najstarszego występują: – charakterystyka przenoszenia drgań z podłoża do obiektu, – Kompleks wapienny – zachodnia część złoża, to różnego – częstotliwość drgań własnych obiektu, rodzaju wapienie: pelityczne, oolitowe, detrytyczne i ska- – usytuowanie obiektu względem odpalanej serii. liste, z drobnymi wkładkami wapieni marglistych i margli, Grupa Ożarów S.A. w swojej kopalni od szeregu lat zwane dalej surowcem wysokim, prowadzi skuteczną profilaktykę w zakresie ograniczenia – Kompleks wapienno-marglisty – centralna część złoża, oddziaływania robót strzałowych na zabudowania znajdu- wykształcona w postaci wapieni marglistych, wapieni jące się w sąsiedztwie. Począwszy od badań podstawowych oolitowych, i detrytycznych oraz podrzędnie margli, zwane – wyznaczenie dopuszczalnych ładunków MW dla robót dalej surowcem średnim, strzałowych, poprzez systematycznie wykonywane badania – Kompleks marglisto-wapienny – wschodnia część złoża, kontrolne (okresowa kontrola założeń wyznaczonych w bada- składające się z wapieni marglistych, margli i iłów mar- niach podstawowych), a skończywszy na ciągłym monitoringu glistych z podrzędnym udziałem wapieni detrytycznych i drgań (bieżąca kontrola poziomu oddziaływania na wybra- organodetytycznych, zwane dalej surowcem niskim. nych, zlokalizowanych najbliżej, obiektach budowlanych Powyższy podział zbudowany został w oparciu o kryte- w sąsiedztwie i w cementowni). Ponadto Kopalnia Gliniany, rium zawartości CaO. w ramach funkcjonowania polityki wewnętrznej koncernu, Złoże wykazuje dosyć regularną zmienność wykształce- cały czas doskonali i optymalizuje roboty strzałowe pod ką- nia litologicznego oraz dużą zmienność składu chemicznego tem ograniczenia liczby strzelań [17] i zmniejszenia poziomu w kierunkach równoleżnikowych (rys. 1), a także wraz rejestrowanych drgań. z głębokością. 48 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

W występującej bardziej na wschód strefie przejściowej (2) kompleks wapienno-marglisty średnia zawartość CaO maleje w kierunku wschodnim i ku stropowi. Podobną zależność gdzie: ρ oznacza względny ładunek i może być obliczony można zaobserwować w osadach najmłodszych, czyli kom- według wzoru (3) pleks marglisto-wapienny, gdzie znaczny udział mają w tej części margle oraz iły. (3) Dość regularną zmienność wykształcenia litologicznego komplikują zjawiska krasowe , które tworzą formy szczeli- w którym wykładnik potęgowy n określa się jako (4) nowe, kieszeniowe, bądź leje. Krasowienie objęło wszystkie kompleksy występujące w złożu. Zjawiska krasowe związa- (4) ne są z licznie występującymi w tym terenie dyslokacjami tektonicznymi, w obrębie których uprzywilejowane były Problem polega na przyjęciu odpowiedniej wartości procesy erozji i wietrzenia. Wyerodowane partie osadów wykładnika potęgowego n. Badania efektu sejsmicznego węglanowych zastąpione zostały przez osady trzeciorzędowe od robót strzałowych wykazały, że w warunkach kopalń od- w postaci piasków kwarcowych i glaukonitowych, iłów lub krywkowych wykładnik potęgowy można przyjmować jako n glin, bądź też osady czwartorzędowe w postaci zwietrzeliny =1/2 lub n=2/3. Stwierdzono także, że przy milisekundowym marglisto-wapiennej [6]. odpalaniu, intensywność drgań zależy głównie od masy ładun- Nadkład nad złożem stanowią we wschodniej części ku przypadającej na opóźnienie Q , natomiast w mniejszym utwory kredowe w postaci piasków, piaskowców glaukonito- z stopniu od ładunków serii otworów Qc. wych i opok. Natomiast nad pozostałym terem złoża zalegają Analiza wieloletnich badań w kopalniach wapienia niezgodnie utwory czwartorzędowe o nieregularnej grubości, wskazuje na uzasadnione przyjęcie n =2/3, stąd równanie (2) w głównej mierze są to piaski gliniaste i gliny piaszczyste. przedstawia się w postaci Stosunek nadkładu do złoża wynosi 0,06.

(5) 3. Metodologia wyznaczania równań propagacji a wzory do obliczania dopuszczalnych ładunków Zależność intensywności drgań u od masy Q detonowane- go ładunku MW i odległości r miejsca wykonywanych robót strzałowych od punktu pomiarowego, można przedstawić (6) w ogólnej postaci [24] Podstawę dalszych rozważań stanowi równanie (5), (1) w którym występują dwa nieznane argumenty: współczynnik K charakteryzujący warunki strzelania oraz wykładnik potęgo- gdzie : wy β wyrażający zmianę intensywności drgań z odległością. u – prędkość drgań, Biorąc pod uwagę przeprowadzone pomiary drgań gruntu K, α, β – współczynnik i wykładniki potęgowe, wyzna- w różnych odległościach od wykonywanych robót, przy zróż- czone doświadczalnie dla danej kopalni, nicowanych ładunkach Qc i Qz, oraz stosując metody statystyki Wyznaczenie nieznanych parametrów K, α, β wymaga matematycznej, oblicza się nieznane wielkości K i β [24]. przeprowadzenia szczegółowych badań w danych warunkach Wyznaczenie równania propagacji jest punktem wyjścia górniczo-geologicznych, w szczególności uwzględniających do określenia bezpiecznych warunków wykonywania robót zmiany odległości punktów pomiarowych od miejsca wy- strzałowych w konkretnych warunkach terenowych, geolo- konywanych robót strzałowych oraz znaczne zróżnicowanie gicznych i górniczych. wielkości ładunków serii i opóźnienia milisekundowego. Nie zawsze jest to możliwe w warunkach prowadzonej produkcji, dlatego na obecnym etapie wiedzy, wykorzystując 4. Równania propagacji dla warunków kopalni Gliniany wyniki wieloletnich badań efektu sejsmicznego, stosuje się powszechnie uproszczenie polegające na przedstawieniu Materiał do wyznaczenia równań propagacji został zależności (1) w postaci zebrany podczas odpalania 17 serii, w czasie których, prze-

Rys. 1. Przekrój modelu złoża (1-wschód – 2-zachód) [6] Fig. 1. Cross-section of the deposit model (1-east – 2-west) [6] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 49 prowadzono pomiary intensywności drgań wzbudzanych, w czasie odpalania ładunków MW, w Kopalni Gliniany. Roboty strzałowe prowadzone były we wszystkich surowcach (niski, średni i wysoki) i wszystkich aktualnie czynnych piętrach roboczych. Drgania mierzono w stałych punktach pomiarowych miejscowości Potok i Gliniany, a stanowiska pomiarowe sytuowano w podłożu i na fundamentach budyn- ków (łącznie 14 stanowisk pomiarowych). Dla przykładu na rysunku 2 przedstawiono zapis drgań podłoża na tym samym stanowisku, przy odpalaniu serii w różnych surowcach. Dodatkowo przedstawiono strukturę częstotliwościowa.

Rys. 3. Wizualizacja wyników pomiarów intensywności drgań Fig. 3. Results visualizations of ground vibrations measurements

Rys.2. Sejsmogramy drgań wraz z ich charakterystyką czę- stotliwościową zarejestrowane na jednym stanowisku pomiarowym przy strzelaniu w surowcu niskim i w surowcu średnim (dla składowej poziomej) [6]. Fig. 2. Seismograms and frequency analysis of vibrations recorded on the test-bench. Vibrations were generated by the blasting works which were conducted in deposits characterized by low and medium concentration of the calcium carbonate [6]

Konsekwencją niejednorodności budowy złoża jest zmienność charakterystyki częstotliwościowej i prędkości drgań rejestrowanych w otoczeniu kopalni, co jednoznacznie wynika z rysunku 2. Zgodnie z założoną procedurą wyniki pomiarów przedstawiono na rysunku 3, zaznaczając jednocześnie w jakim surowcu odpalane były serie ładunków. Z rysunku 3 wynika, że jest wyraźna zależność intensyw- Rys. 4. Zależność u(ρ) dla wszystkich surowców ności drgań zarówno dla ładunku przypadającego na opóź- Fig. 4. Dependence u(ρ) for all raw materials nienie milisekundowe Qz jak i dla ładunku całkowitego serii otworów Qc. Jednocześnie można zauważyć, że intensywność Analizując położenie wyników pomiarów dla poszcze- drgań wzbudzanych robotami strzałowymi prowadzonymi gólnych surowców w stosunku do zależności ogólnej można w poszczególnych surowcach istotnie się różni. W związku zauważyć, że najwyższą intensywnością charakteryzują z powyższym przeprowadzono analizę statystyczną zarówno się drgania wzbudzane w czasie odpalania serii ładunków dla całości wyników, jak i wyników uzyskanych dla poszcze- w surowcu niskim. Dodatkowo przyglądając się roz- gólnych surowców. mieszczonym stanowiskom w korelacji z intensywnością Z obliczeń, przeprowadzonych dla wszystkich surowców, zaobserwowano, że jedno znacznie się wyróżniało wysoką otrzymano następujące zależności (rys. 4): intensywnością w porównaniu do pozostałych stanowisk pomiarowych – zostało ono oznaczone numerem 10 i zosta- 2,261 uz = 3348 ·ρ (7) ło szczególnie uwzględnione podczas wyznaczania równań przy współczynniku determinacji R2 = 0,774 propagacji. Chcąc wyznaczyć równania propagacji dla poszczególnych surowców dokonano założenia, że należy u = 90,3 ·ρ2,189 (8) zachować trend zależności ogólnej, a surowce wyszczególnić c zmiennymi parametrami K. Efekt obliczeń przedstawiono 2 przy współczynniku determinacji R = 0,718 w postaci zależności 9 do 16 oraz graficznie na rysunku 5: 50 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 dla surowca niskiego runków geologicznych, rozpoznanie zmienności struktury 2,261 uz = 4458 ·ρ (9) drgań wzbudzanych detonacją MW, rozpoznanie modyfikacji struktury drgań wynikającej ze zmienności podłoża na drodze 2,189 uc = 123,6 ·ρ (10) fal, uzupełnione dodatkowo o rozpoznanie interakcji układu budynek-podłoże, daje gwarancję poprawnego określenia dla surowca niskiego i rejonu stanowiska 10 zarówno równań propagacji, jak i zależności służących do wyznaczania warunków bezpiecznego dla otoczenia wyko- 2,261 uz = 6109 ·ρ (11) nywania robót strzałowych. Niejednokrotnie, jak to w przypadku złoża Gliniany (rys. 2,189 uc = 165,6 ·ρ (12) 5), wskazane powyżej analizy, prowadzą do wyodrębnienia nawet pojedynczych zabudowań. dla surowca średniego Rozdział równań propagacji na poszczególne surowce 2,261 uz = 2828 ·ρ (13) umożliwił powiększenie masy ładunku MW przypadającego na stopień opóźnienia o 34 % dla surowca średniego i o 6 % 2,189 uc = 67,1 ·ρ (14) dla surowca wysokiego względem surowca niskiego. Zbliżone efekty uzyskało się dla masy ładunku MW odpalanego w serii. dla surowca wysokiego Konieczność przeprowadzenia takich analiz wynika przede 2,261 uz = 2748 ·ρ (15) wszystkim z odpowiedzialności zespołów eksperckich, a uzyskanie materiałów do takich analiz nie jest możliwe przy 2,189 uc = 87,8 ·ρ (16) odpaleniu jednej czy dwóch serii ładunków MW.

Literatura:

1. Batko P.: O wpływie niektórych czynników na efekt sejsmiczny strzelania. Materiały konferencyjne nt. Materiały wybuchowe i technika strzelnicza. Aktualny stan i perspektywy rozwoju. Gliwice–Kraków 1993 2. Batko P.: Badanie wpływu własności strzelniczych materiałów wybuchowych na efekt sejsmiczny strzelania. Praca w ramach badań własnych nr 10.100.47. Sprawozdanie z badań wykonanych w 1993 roku. Kraków 1994 3. Batko P.: Wpływ wybranych elementów techniki strzelniczej na inten- sywność drgań gruntów. Górnictwo i Geoinżynieria 2004. Zeszyt 3/1. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 4. Biessikirski R., Sieradzki J., Winzer J.: Uwagi praktyczne do nieelektrycznego odpalania długich otworów na przykładzie systemu Nonel Unidet. Konferencja: Technika strzelnicza w górnictwie. Wyd. Art.-tekst, Jaszowiec 2001, s. 241÷252 5. Biessikirski R., Winzer J., Sieradzki J.: Strefa drgań parasejsmicznych wzbudzanych robotami strzałowymi w odkrywkowych zakładach gór- niczych., Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie 2007, WUG nr 3, Katowice 6. Cichocki Z.: Wpływ robót strzałowych na obiekty budowlane w oto- Rys. 5. Zależności u(ρ) dla poszczególnych surowców czeniu kopalni Gliniany. Praca magisterska, AGH 2012, Kraków. Fig. 5. Dependencies u(ρ) for the individual raw materials 7. Crum S., Siskind D.: Response of Structures to Low — Frequency Ground Vibrations — Preliminary Study. Symp. of Explosives and Blasting, San Diego 1993 Budowa geologiczna złoża Gliniany jest istotnie skom- 8. Dick R. A., Fletcher L. R., D’Andrea D. V. (1983): Explosives and plikowana pod względem chemicznym. Roboty strzałowe Blasting Procedures Manual. U.S. Bureau of Mines IC 8925 prowadzone są w trzech surowcach, a jednocześnie budynki 9. Dojcar O. (1996): Design methods for controlled blasting. Trans. Inst. w otoczeniu położone są na różnych podłożach, co dodat- Mining Metall. Sec. A, t. 105, nr 9–12, kowo komplikuje przeprowadzane analizy. Z rysunku 5 10. Dubiński J., Mutke G.: Analiza czynników wpływających na inten- wynika istotna różnica w intensywności drgań wzbudzanych sywność drgań parasejsmicznych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona odpalaniem ładunków MW w poszczególnych surowcach, Środowiska w Górnictwie 4(164)/2008, Katowice ale jednocześnie można z dużym prawdopodobieństwem 11. Egorov M.G., Glozman L.M..: Issledovanie sejsmičeskogo dejstvija wyznaczyć równania opisujące zależność intensywności drgań npromyšlennych vzryvov na zdanija i sooruženija. Probl. mech. gorn. od masy ładunku MW i odległości do miejsca prowadzenia porod: Tr. 11 Ros. konf. po mech. gorn. porod RusRock-1997, Sankt robót strzałowych (równania 9 do 16). Petersburg 12. Karakus D., Pamukcu C., Onur A.H., Konak G., Safak S.: Investigation of the effect of ground vibration on buildings due to blasting. Archieves 5. Wnioski of Mining Science, 2010, Vol. 55, No 1, p. 123÷140. 13. Kelly M., White T.: Environmental effect of blasting, Leeds University Złoże Gliniany jest typowym przykładem wskazującym, Mining Association Journal 1993 jak trudnym zagadnieniem jest wyznaczanie dopuszczal- 14. Korzeniowski J.I Onderka Zb.: Roboty strzelnicze w górnictwie odkryw- nych ładunków MW dla robót strzałowych prowadzonych kowym. Wydawnictwa i Szkolenia Górnicze Burnat & Korzeniowski, w kopalniach odkrywkowych. Rozpoznanie lokalnych wa- Wrocław 2006 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 51

15. Kuzu C., Hudaverdi T.: Evaluation of blast-induced vibrations – a case 25. Onderka Zb., Sieradzki J.: Efekt sejsmiczny strzelania w kopalniach study of the Istanbul Cendere region. Third EFEE Word Conference on odkrywkowych – aktualny stan i zalecane kierunki badań. Górnictwo Explosives and Blasting, Brighton 2005, p. 119÷123 i Geoinżynieria. Zeszyt 3/1.Uczelniane Wydawnictwa Naukowo- 16. Maciąg E.: Interakcja układu budynek – podłoże podlegającego Dydaktyczne AGH 2004, Kraków działaniom sejsmicznym i parasejsmicznym. Mechanika teoretyczna i 26. PN-85/B-02170 – Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez stosowana 4(17), Kraków 1979, s. 497÷536 podłoże na budynki 17. Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R.: Metodyka postępowania w 27. Pyra J.: Ocena oddziaływania górniczych robót strzałowych na obiekty ochronie otoczenia w przypadku robót strzałowych. WUG 9/2007 budowlane. WUG Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony Środowiska w Górnictwie, Katowice Górnictwie nr 3/2008, Katowice 18. Mazur I.: Standardy CRH plc. w zakresie robót wiertniczo-strzało- 28. Pyra J. : Zastosowanie opóźnień milisekundowych do minimalizacji wych. Technika strzelnicza w górnictwie i budownictwie : konferencja oddziaływania robót strzałowych na obiekty budowlane — Górnictwo : 25–27 września 2013 roku, Ustroń / Akademia Górniczo-Hutnicza i Geoinżynieria / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, im. Stanisława Staszica. Wydział Górnictwa i Geoinżynierii. Katedra Kraków 2010; ISSN 1732-6702. Górnictwa Odkrywkowego. — Kraków : Agencja Wydawniczo- 29. Soltani S., Bakhshandeh-Amnieh H., Bahadori M.: Predicting ground Poligraficzna „ART-TEKST”, 2013. — ISBN: 978-83-7783-060-4. — S. vibration caused by blasting operations in Sarcheshmeh copper mine 169÷178 considering the charge type by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System 19. Modrzejewski Sz.: Prognozowanie wpływów robót strzałowych pro- (ANFIS). Archieves of Mining Science 2011, Vol. 56, No 4, p. 701÷710. wadzonych w górnictwie odkrywkowym na środowisko. Górnictwo 30. Soltani S., Bakhshandeh-Amnieh H., Bahadori M.: Investigating ground Odkrywkowe ISSN 0043-2075.Nr 5-6/2004; Wrocław, str. 35÷42, vibration to calculate the permissible charge weight for blasting opera- 20. Modrzejewski Sz.: Prędkość drgań jako wskaźnik propagacji pa- tions of Gotvand-Olya dam underground structures. Archieves of Mining rasejsmicznej. Górnictwo i Geoinżynieria. Zeszyt 3/1.Uczelniane Science 2012, Vol. 57, No 3, p. 687÷697. Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków 2004, str. 361÷372 31. Siskind D. E.: Noise and Vibrations in Residential Structures from 21. Modrzejewski Sz.: Zasady doboru opóźnień milisekundowych w górnic- Quarry Production Blasting: Measurements at six sites in Illinois 1979. twie skalnym. Górnictwo Odkrywkowe ISSN 0043-2075 Nr 1-2/2006r. University of Michigan Library Wrocław, str. 153÷159 32. Winzer J., Biessikirski R., Sieradzki J.: Roboty strzałowe a ochrona 22. Müller B., Böhnke R.: Verbesserung des sprengergebinisses und ver- środowiska – uwagi krytyczne nie tylko o oddziaływaniu na obiekty. ringerung von erschütterungen durch anwendung der impulstheorie bei Prace naukowe GiG, Katowice 2006 gewinnungssprengungen. Górnictwo Odkrywkowe 7-8/2003 33. Winzer J., Pyra A.: Tłumienie drgań parasejsmicznych przy przejściu 23. Oloffson S. O.: Applied Explosives Technology for Construction and z podłoża do obiektów chronionych. ZG SITG, Katowice, Przegląd Mining. Nora Boktryckeri AB 1990 Górniczy, nr 6/2007 24. Onderka Zb., Sieradzki J.Winzer J.: Technika strzelnicza 2 – Wpływ 34. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji nad oddziaływaniem drgań na obiek- robót strzelniczych na otoczenie kopalń odkrywkowych. UWN-D AGH ty otoczenia kopalń odkrywkowych. ZG SITG, Katowice, Przegląd 2003, Kraków Górniczy, nr 2/2008, s. 10÷19 52 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 662.1/.4 Rozwój systemów inicjowania ładunków MW stosowanych w górnictwie odkrywkowym Development of explosive initiation systems in open pit mining

Dr inż. Józef Pyra*) mgr inż. Andrzej Biessikirski*) mgr inż. Michał Dworzak*)

dr inż. Anna Sołtys*) dr inż. Jan Winzer*)

Treść: Roboty strzałowe to urabianie ośrodka skalnego z użyciem materiałów wybuchowych. Aby zapoczątkować reakcję detonacji należy prawidłowo zainicjować MW. Na przełomie lat w kraju i za granicą zmieniały i rozwijały się systemy do inicjowania ładunków MW. Technologia poszła w kierunku zwiększenia dokładności zadawania opóźnienia, zwiększenia bezpieczeństwa w trakcie robót strzałowych, a z drugiej strony sprawiła, że proce uzbrajania ładunków i projektowania sieci strzałowych stał się bardziej złożony. W artykule przedstawiono najważniejsze wady i zalety poszczególnych systemów i jak się zmieniały na przestrzeni lat. Abstract: Blasting work is a quarrying process which is performed in a rock mass with the explosive material usage. To begin detonation process, the explosive material needs to be properly initialized. At the turn of the time, explosive initiation systems were changing and developing rapidly. Those works were carried on both in Poland and outside the country. The technology advanced in the direction of increasing accuracy of time delay and increasing safety during performing blasting works. This causes the charge arming process and blasting patterns design more complex. The main advantages and disadvantages of each initiating system were presented in the paper. The development of each system was presented as well.

Słowa kluczowe: roboty strzałowe, systemy inicjacji, opóźnienia milisekundowe Key words: blasting works, initiation systems, millisecond delays

*) AGH w Krakowie Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 53

1. Wprowadzenie 2. Elektryczny system odpalania ładunków MW

Prawidłowo zaprojektowane roboty strzałowe maksyma- Zanim weszły na rynek polski systemy nieelektryczny lizują pozytywne efekty, a minimalizują negatywne (najlep- i elektroniczny, był na szeroką skalę stosowany system elek- szym rozwiązaniem byłoby całkowite ich wyeliminowanie). tryczny. W systemie elektrycznym główną część stanowi Pod pojęciem pozytywnego efektu rozumie się oczywiście zapalnik, który ze względu na rodzaj (podział ze względu na uzyskanie urobku o żądanej granulacji przy wysokości usypu czas zadziałania) dzieli się na: dostosowanej do maszyn załadowczych Pozostałe efekty to – mikrosekundowe (U) – o czasie zadziałania poniżej 1 ms, już bardziej lub mniej kłopotliwe, niepożądane zjawiska, – natychmiastowe (N) – o czasie zadziałania od 1 ms do 10 z którymi zakład górniczy musi sobie radzić. Do tych efek- ms, tów zaliczamy: drgania parasejsmiczne, rozrzut odłamków – milisekundowe (M) – o znamionowym czasie zadziałania skalnych, powietrzną falę uderzeniową, progi przyspągowe, stopnia pierwszego od 11 ms do 100 ms, nawisy skalne, nierówny ocios, bryły nadwymiarowe itp. – półsekundowe (P) – o znamionowym czasie zadziałania Jednym z wielu czynników mających decydujący wpływ na stopnia pierwszego 0,5 s. prawidłowy proces urabiania ośrodka skalnego, z użyciem W górnictwie odkrywkowym stosuje się głównie zapalniki MW, jest odpowiednio dobrane opóźnienie międzystrzałowe. milisekundowe, których znamionowy czas zadziałania zmie- Opóźnienie międzystrzałowe decyduje o rozdrobnieniu niał się na przestrzeni lat i obecnie wynosi 25 ms. W latach urobku, jego prawidłowym usypie, oraz o intensywności 60 ÷ 70 ubiegłego stulecia były stosowane krajowe zapalniki drgań parasejsmicznych. Zbyt małe opóźnienie zastosowane KZnPT-30/70, które posiadały 11 stopni opóźnienia od 30 ms pomiędzy poszczególnymi ładunkami może zadziałać jak do 70 ms. W tym samym czasie były dostępne czechosłowac- odpalanie serii otworów natychmiastowo, co spowoduje kie zapalniki Dem-Cu zawierające 22 stopnie opóźnień (23 słabe wytworzenie się dodatkowych powierzchni odsłonięcia ms dla 18 pierwszych zapalników i 30 ms dla pozostałych). i wzrost intensywności drgań, ale za to lepsze rozdrobnienie Również w tym okresie, w górnictwie podziemnym były urobku. Za duże opóźnienie powoduje dobre wykształtowanie stosowane zapalniki KZnPT-26, o opóźnieniu 26 ms (5 stopni się powierzchni odsłonięcia, nie do końca kontrolowany efekt opóźnień). Były one później również stosowane w górnictwie sejsmiczny (może w niektórych przypadkach dojść do wzmoc- odkrywkowym [6]. nienia drgań), a także gorsze rozdrobnienie urobku (brak W Polsce są produkowane zapalniki elektryczne skalne, współdziałania ze sobą sąsiadujących ładunków w otworach) węglowe i metanowe z opóźnieniem czasowym 25 ms i w i w niektórych przypadkach pogorszenie stanu ociosu [12]. zależności od producenta liczba stopni opóźnienia wynosi Precyzyjne zadanie opóźnienia międzystrzałowego jest najczęściej 15, ale bywa również mniejsza 12, lub większa 18 kluczowe dla minimalizacji intensywności drgań wzbudza- ÷ 20. Ponadto na rynku polskim, są dostępne również zapalniki nych robotami strzałowymi. Dlatego też na przestrzeni XIX elektryczne oferowane przez zagranicznych producentów i XX wieku zmieniały się systemy inicjowania, poczynając o opóźnieniach 25 ms, 30 ms, 50 ms, z liczbą stopni opóźnień od elektrycznego, poprzez nieelektryczny aż do systemu wynoszącą nawet 30. elektronicznego (rys. 1). System elektryczny inicjowania ładunków MW składa się Wszystkie udoskonalenia zmierzały w kierunku uzyska- z trzech podstawowych elementów: nia precyzyjnego opóźnienia z jednoczesnym poszerzeniem – zapalnika elektrycznego, możliwości doboru opóźnienia. Bardzo ważnym efektem – przewodów strzałowych, zmian było również podniesienie bezpieczeństwa wykony- – źródła prądu. wania robót. Zapalnik elektryczny – składa się z dwóch głównych części: zapalczej i spłonkowej. Dodatkowo między częścią zapalczą, a spłonkową może występować opóźniacz. Prąd elektryczny przepływający przez cienki drucik żarowy ogrze- wa go, w wyniku czego następuje zapłon niewielkiej ilości specjalnej masy palnej, która spalając się wytwarza płomień inicjujący część spłonkową zapalnika; a następnie ta inicjuje zasadniczy ładunek MW, umieszczony w otworze (rys. 2). Przewody strzałowe – są to stalowe lub miedziane izolowane przewody o zadanej oporności służące do łączenia zapalarki z siecią zapalników.

Rys. 1. Rozwój zapalników [16] Rys. 2. Budowa zapalnika elektrycznego [14] Fig. 1. Development of detonators[16] Fig. 2. Construction of the detonator [14] 1 – szybkozłącze, 2 – przewody stalowe ocynkowane lub mie- We wszystkich typach odpalania czasowego obowiązuje dziane izolowane, 3 – trudnopalny korek gumowy uszczelniają- podstawowa zasada, aby poszczególne ładunki w otworach cy, 4 – przewody odizolowane, 5 – komora powietrza, 6 – osłon- strzałowych odpalane były kolejno, a co za tym idzie, aby ka izolująca, 7 – główka zapalcza, 8 – masa palna, 9 – mostek miały jak największą liczbę powierzchni odsłonięcia, a rze- żarowy, 10 – czapeczka z otworkiem, 11 – ładunek pierwotny, czywisty czas opóźnienia pomiędzy kolejnymi ładunkami 12 – ładunek pośredni (podsypka pentrytowa), 13 – ładunek były większy bądź równy 8 ms. wtórny, 14 – łuska miedziana, aluminiowa lub cynkowa 54 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Zapalarka elektryczna – to urządzenie służące do 1996 [1]. Podstawowym elementem tego systemu był prze- odpalania zapalników elektrycznych. Są źródłami krótkiego wód sygnałowy mający postać rurki plastykowej wypełnionej impulsu elektrycznego dużej mocy. substancją reaktywną o prędkości detonacji wynoszącej około Do najważniejszych zalet systemu elektrycznego należą: 2100 m/s, co daje dodatkowe opóźnienie rzędu 0,5 ms/m. – możliwości sprawdzenia poprawności połączenia sieci Uzyskał on, dzięki zamknięciu reakcji w rurce, przewagę nad strzałowej z jednego miejsca za pomocą przyrządu po- systemem inicjowania lontem detonującym (wybucha cały). miarowego, Firma Dyno Nobel opracowała trzy różne systemy oparte – prostota sieci strzałowej, zwłaszcza przy połączeniu sze- na technologii NONEL [11]: regowym, NONEL MS – przeznaczony do krótkich frontów eks- – inne, indywidualne dla danego typu połączenia. ploatacyjnych w górnictwie odkrywkowym, o 25 milise- Najważniejsze wady systemu elektrycznego to: kundowych interwałach czasowych między poszczególnymi – zawodność elementów elektrycznych zapalnika, numerami opóźnienia (zaczyna się od numeru opóźnienia 3, – brak odporności na prądy błądzące, elektryczność statycz- a kończy na 20). Zapalniki łączy się na powierzchni przy ną i fale elektromagnetyczne, użyciu łączników natychmiastowych. – niska precyzja opóźnień, NONEL UNIDET – wszystkie zapalniki w sieci mają takie – ograniczona ilość stopni opóźnień. same opóźnienie (w przypadku stosowania dwóch zapalników Innym sposobem uzyskiwania opóźnienia międzystrza- w otworze na dno otworu wprowadza się zapalniki o stopniu łowego jest zapalarka milisekundowa. Pierwszy prototyp opóźnienia np. 475 ms, a w górnych częściach ładunków takiej zapalarki powstał w Zakładzie Techniki Strzelniczej zapalniki o opóźnieniu np. 500 ms), a sekwencja inicjowa- Instytutu Górnictwa Odkrywkowego AGH w połowie lat nia jest wyznaczana na powierzchni za pomocą łączników siedemdziesiątych i oznaczony był symbolem ZT – 480t [2]. opóźniających. Późniejsza modyfikacja i udoskonalanie doprowadziły, przy NONEL LP – jest systemem inicjowania przeznaczonym udziale wybranych Zakładów Górniczych, do powstania do robót strzałowych prowadzonych pod ziemią, gdzie są zapalarki milisekundowej EXPLO-201 (rys. 3) [3]. Jest to wymagane duże opóźnienia dla odpowiedniego urobienia zapalarka, która umożliwia odpalenie nawet do 60 zapalników i wyrzutu odspojonej skały z przodka. Zapalniki mają numery elektrycznych (zależne od klasy zapalnika, rodzaju i długości od 0 do 60 i mieszczą się w przedziale od 25 ms do 6000 ms, przewodów zapalnika) z opóźnieniem 0,99 ms co 1 ms. Dzięki przy czym wzrost opóźnienia nie jest jednostajny (25, 100, szerokiemu wachlarzowi opóźnień, zapalarka dawała nowe 200, …, 1000, 1110, 1235, … 5500, 6000 ms). możliwości podczas projektowania robót strzałowych, ale W górnictwie odkrywkowym, ze względu na duży wa- również powodowała pewne problemy wynikające ze skom- chlarz opóźnień czasowych, bardzo popularnym stał się sys- plikowanych sieci strzałowych. Stanowiła ona odpowiednik tem NONEL UNIDET, którego podstawowymi elementami pierwszych elektronicznych systemów inicjowania ładunków są: zapalniki Unidet, łączniki powierzchniowe Snapline, linia MW. Opóźnienie było zadawane w sposób elektroniczny na Dynoline oraz zapalarka DynoStart (rys. 4). zapalniki elektryczne natychmiastowe, które mają bardzo mały rozrzut czasów zadziałania, przez co zadane opóźnienie było bardzo dokładne. Do czasu wprowadzenie systemu nieelektrycznego do Polski, była z powodzenie stosowana przez liczne zakłady górnicze. Jednakże z powodów finansowych prace nad dalszym rozwojem tej zapalarki zostały zaniechane.

Rys. 4. Elementy systemu inicjacji NONEL UNIDET [11] Fig. 4. Initiation system components of the NONEL UNIDET [11] Rys. 3. Zapalarka milisekundowa EXPLO-201 [3] Fig. 3. EXPLO-201 millisecond exploder [3] Zapalnik Nonel Unidet – zapalniki typu NPED (ang. Non Primary Explosive Detonator) nie zawierają pierwotnego 3. Nieelektryczny system odpalania ładunków MW materiału wybuchowego (np. azydku ołowiu).W połączeniu z kształtką trotylową (heksogenowo – trotylową lub innym Pierwszy nieelektryczny system inicjowania został wpro- MW w naboju) stanowi nabój udarowy, który rozpoczyna wadzony do stosowania w górnictwie w roku 1973 przez firmę reakcje detonacji ładunku MW umieszczonego w otworze Dyno Nobel i nosił nazwę NONEL [4, 11]. W Polsce po raz strzałowym. Zapalniki są produkowane z opóźnieniami 400 pierwszy system ten został dopuszczony do stosowania w roku ms, 425 ms, 450 ms, 475 ms i 500 ms). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 55

Łącznik powierzchniowy Snapline (Eclip) – zapalnik Zapalnik elektroniczny – są w pełni programowalne umieszczony w specjalnej kształtce z tworzywa sztucznego, i posiadają wbudowany cyfrowy układ czasowy oraz przecho- umożliwiającej podłączenie do 8 (w drugiej wersji do 5) rurek wujący energię (rys. 5), umożliwiając im niezależne działanie Dynoline od innych zapalników, które są inicjowane w obu w momencie gdy zostanie przesłany sygnał inicjujący [7, 8, kierunkach, o czasie zadziałania: 0/2 ms 17 ms, 25 ms, 42 9, 10 W zależności od systemu, do łuski doprowadzone są ms, 67 ms, 109 ms, 176 ms i 285 ms, do których przypisane dwa przewody – i-kon, i E*star, Riotronic DT, Unitronic 600 są kolory. lub jeden przewód czterożyłowy – HotShot. Do połączenia Linia Dynoline – rurka składa się z 3 warstw wykonanych zapalników w sieć używa się tzw.: „przewodów obwodowych” w taki sposób, że jest ona odporna na obciążenie wzdłużne, (i-kon, E*star, Riotronic DT, Unitronic 600) lub zapalniki osiowe i na zamakanie. Przewód typu Nonel, pomimo zawar- wyposażone są w specjalne klipsy, dzięki którym wykonujemy tości niewielkiej ilości MW (około 20 mg pentrytu lub innej połączenia miedzy zapalnikami (HotShot – rys.6). mieszanki reaktywnej na metr bieżący rurki), jest niewrażliwy na uderzenia, działanie termiczne i tarcie, a zachodząca w nim reakcja przewodzenia fali uderzeniowej , ze względu na swoją niską energię, nie powoduje żadnego zagrożenia dla człowieka i otoczenia. Zapalarka DynoStart – jest zapalarką przeznaczoną do wytwarzania impulsu, który powoduje detonacje MW napy- lonego w rurce Dynoline. Do zalet systemu NONEL należą: – całkowita odporność na wszystkie zagrożenia elektryczne, – zapalnik typu NPED (bez pierwotnego materiału wybuchowego), – łatwe i szybkie łączenie sieci, – wyższa niż w systemie elektrycznym precyzja opóźnień, – duża ilość opóźnień czasowych, – możliwość tworzenia dowolnych sieci strzałowych, Rys. 5. Schemat ideowy zapalnika elektronicznego [15] Wady systemu nieelektrycznego to: Fig. 5. Construction of an electronic detonator [15] – brak przyrządu pomiarowego do sprawdzenia poprawności połączenia sieci strzałowej – połączenia można sprawdzić jedynie wzrokowo i manualnie, – rurki Nonel są jednorazowego użytku, dlatego zachodzi konieczność utylizowania odpadów. Obecnie na rynku jest kilka systemów inicjowania nieelektrycznego, które są wykonywane na bazie systemu NONEL. Należą do nich między innymi systemy produkowane przez: – czeską firmę Austin – Indetshock, – polską firmę Nitroerg – Nitronnel, – francuską firmę EPC GROUP – Euronel, – australijską firmę Orica Mining Service – Exel, – hiszpańską firmę Maxam –Rionel , – chorwacką firmę Maxam Detines- Detinel.

Rys. 6. Schemat wykonywania połączenia zapalników w syste- 4. Elektroniczny systemy odpalania ładunków MW mie HotShot [10] Na świecie coraz większą popularność zdobywają systemy Fig. 6. Scheme of detonators connection in the HotShot initia- elektroniczne, które zbudowane zostały w wyniku współpracy tion system [10] firmy Orica i Dynamit-Nobel [5, 13]. W Polsce, system inicjowania elektronicznego i-kon po raz pierwszy został zademon- strowany na pokazie zorganizowanym przez Stowarzyszenie Przewody obwodowe – zazwyczaj są to podwójne skrę- Polskich Inżynierów Strzałowych oraz firmę Orica Poland cone miedziane lub stalowe przewody o zróżnicowanych w dniu 14 czerwca 2008 roku, w Centralnym Laboratorium przekrojach i długościach. Służą do tworzenia połączenia Techniki Strzelniczej i Materiałów Wybuchowych AGH pomiędzy zapalnikami (i-kon, E*star), lub połączenia sieci w Regulicach [15]. Na rynku polskim dostępne są również z urządzeniem logującym i zapalarką (HotShot). systemy firm: Maxam – Riotronic, SSE (dawne EPC Polska Urządzenie logujące – są to podręczne urządzenia służące Sp. z o.o.) – Hot Shot, Nitroerg – Ergonic, Nitronic, Austin do autoryzacji i testowania, z wbudowaną pamięcią, służą do Powder Polska – E*star czy kolejne systemy firmy Orica – programowania (po ustanowieniu połączenia z zapalarką) Unitronic 600, eDev II. opóźnień zapalników nadając opóźnienie z zakresu od 0 ms W zależności od producenta i miejsca zastosowania do 2000 ms, 4000 ms, 6000 ms, 8000 ms, 10 000 ms, 14 000 danego systemu elektronicznego (podobnie jak w systemie ms, 15 000 ms, czy 20 000 ms (zależnie od producenta) z in- nieelektrycznym, tak i w systemach elektronicznych powstają terwałem czasowym co 1 ms. Konstrukcja i oprogramowanie systemy dostosowane do konkretnego typu robót strzałowych urządzeń logujących nie umożliwia odpalenie zapalników, np. do robót tunelowych, do robót inżynierskich, do robót dlatego wykonywanie połączenia i logowanie zapalników strzałowych w górnictwie odkrywkowym) można wyróżnić jest w pełni bezpieczne [7, 8, 9, 10]. Logowanie zapalników elementy składowe, tj.: zapalniki, urządzenia logujące, zapa- odbywa się na różne sposoby, w zależności od typu logera. larki, przewody obwodowe, urządzenia do zdalnego odpalania W systemie i-kon, Logger (rys. 9) umożliwia logowanie i wiele innych specyficznych dla danego systemu. w czterech niezależnych trybach, w zależności od stopnia 56 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 skomplikowania siatki otworów strzałowych i przyjętych palenie zapalników. Proces programowanie może odbywać opóźnień. Najprostszy sposób umożliwia zadanie stałego się poprzez loger (wymagane połączenie zapalarki z logerem) opóźnienia, w wyniku czego opóźnienie w każdym kolejno lub przez samą zapalarkę (po wcześniejszym zgraniu danych przyłączanym zapalniku jest zwiększane o zadany czas. z logera). Są wyposażone dodatkowo w klucz sprzętowy, Do skomplikowanych robót strzałowych producent zaleca bez którego nie można uruchomić procedury programowania projektowanie z wykorzystaniem oprogramowania kompute- i odpalania zapalników. Zapalarki umożliwiają również testo- rowego – ShotPlus-i, dzięki któremu można wszystko zapla- wanie obwodu w poszukiwaniu błędu i generują tzw. raport nować w biurze, zgrać następnie całą sekwencję do Loggera błędów. Ponadto zapisują całą sekwencję odpalenia wraz i logować zapalniki bezpośrednio na miejscu wykonywania z numerami identyfikacyjnymi zapalników i przypisanymi im robót strzałowych. Oprócz funkcji logowanie, i-kon Logger opóźnieniami, którą następnie można wydrukować lub zgrać cały czas dokonuje pomiaru upływu prądu z obwodu strzało- na komputer (i-kon Blaster). W przypadku systemu E*star wego. Z pomocą Loggera można na każdym etapie edytować (Rys. 10), dane z Loggera są zgrywane do zapalarki i wtedy zadane opóźnienia, przeglądać i testować zarówno pojedynczy istnieje możliwość odpalenia serii, natomiast w systemie zapalnik, jak i grupy zapalników [9]. i-kon, musi być wykonane połączenie pomiędzy Loggerem W systemie HotShot, po wykonaniu całej sieci strzałowej i Blasterem. Dopiero w takiej konfiguracji z wykorzystaniem z wykorzystaniem elementów dodatkowych, takich jak: złącze danych zapisanych w pamięci Loggera zapalarka programuje obwodu, złącze rzędu i złącze gałęzi, dokonujemy podłączenia zapalniki, czyli dane trafiają do pamięci poszczególnych do programatora – Taggera (rys 8, 9). Umożliwia on testo- zapalników. Odpalenie również odbywa się w takim samym wanie zapalników i obwodu, zadawanie opóźnień między układzie. rzędami, gałęziami i zapalnikami. W celu zaprogramowania zapalników należy umieścić go w zapalarce, w której oprócz miejsca na Tagger, jest również miejsce na klucz sprzętowy, bez którego nie ma możliwości odpalenia sieci strzałowej [10].

Rys. 9. Urządzenie logujące – i-kon Logger [5, 9] Fig. 9. i-kon Logger – the logging device [5, 9]

Rys. 7. Urządzenie logujące HotShot Tagger [10] Fig. 7. HotShot Tagger – the logging device [10]

Rys. 10. Zapalarka E*star [7] Fig. 10. E*star exploder [7]

Oprócz podstawowych elementów wchodzących w skład Rys. 8. Zapalarka Riotronic DT [8] każdego elektronicznego systemy można spotkać się z do- Fig. 8. Riotronic DT exploder [8] datkowymi elementami. Przykładem takiego systemu jest Unitronic 600. W skład tego systemu dodatkowo wchodzą skaner typu 120/125 lub typu 200, tester sieci i urządzenie Zapalarki – to ręczne urządzenia przeznaczone do cyfro- testujące lub tester RDI. Role urządzenia logującego pełnią wego inicjowania zapalników. Zazwyczaj obsługują jeden w nim skanery, które bez wykonania połączenia z czytują kod logger, chociaż niektóre zapalarki potrafią obsłużyć do 12 identyfikacyjny bezpośrednio z etykiety zapalnika. Łączność logerrów (zapalarka Blaster 2400 firmy Orica). Posiadają pomiędzy urządzeniami jest bezprzewodowa (Bluetooth) lub wbudowaną funkcję umożliwiającą zaprogramowanie i od- za pomocą przewodów. Urządzenie jest wyposażone w szereg Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 57 dodatkowych funkcji ułatwiających zadawanie opóźnień. a następnie może być zgrany do komputery, dzięki temu być Urządzenia testujące umożliwiają precyzyjne rozpoznanie może nie będzie konieczne skanowanie kodów matrycowych błędu, począwszy od błędu wynikającego ze zniszczonej lub kreskowych z etykiet na przewodach). Należy jednak izolacji, a zakończywszy na błędzie główki zapalczej, czy pamiętać, że nawet najbardziej nowoczesny system inicjo- innego uszkodzenia zapalnika [9]. wania ładunków MW nie zastąpi myślenia i doświadczenia Urządzenia do zdalnego odpalania – niektóre systemy inżyniera strzałowego. elektroniczne mają dodatkowe moduły umożliwiające zdalne odpalenie serii. Jeden moduł w postaci zapalarki znajduje się w sąsiedztwie odpalanej serii, a osoba dokonująca odpalanie Podziękowanie: wraz z modułem radiowym, znajduje się w bezpiecznej odle- Autorzy artykułu składają serdeczne podziękowania głości. Odpalenie odbywa się po przekazaniu drogą radiową firmom: Austin Powder Polska Sp. z o.o., Maxam Polska sygnału odpalającego do zapalarki. Sp. z o.o., Orica Poland Sp. z o.o., SSE Polska Sp. z o.o. za Do zalet systemów elektronicznych należą: udostępnione materiały do realizacji niniejszego artykułu. – odporność na zagrożenia elektryczne – łatwe i szybkie łączenie sieci, – wysoka precyzja opóźnień, Literatura: – bardzo duża ilość stopni opóźnienia, – możliwość tworzenia dowolnych sieci strzałowych, 1. Biessikirski R.: Wybrane informacje na temat konstrukcji i testowania – możliwość zdalnego odpalania sieci, zapalarki milisekundowej. – Konferencja: Problemy techniki strzelniczej – możliwość zaprojektowania całego strzelania w biurze. w górnictwie – perspektywy rozwoju. AGH w Krakowie, Kraków 1991 Wady systemu elektronicznego to: 2. Biessikirski R.: Zapalarka milisekundowa Expo 201. – Konferencja: – wysoka cena zakupu całego systemu i pojedynczego za- Technika strzelnicza w górnictwie. AGH w Krakowie, Jaszowiec 1996 palnika. 3. Biessikirski R., Sieradzki J., Winzer J.: Uwagi praktyczne do nieelektrycznego odpalania długich otworów na przykładzie systemu Nonel Unidet. Konferencja: Technika strzelnicza w górnictwie – Problemu 5. Podsumowanie i wnioski urabiania skał. AGH w Krakowie, Jaszowiec 2001. 4. Cichoń M., Janusz M., Ostiadel W., Pietkiewicz K. Szumny M.: System Rozwój technik odbywa się również bardzo prężnie zapalników elektronicznych „i-kon” firmy Orica. Bezpieczeństwo Pracy w zakresie wykonywania robót strzałowych, a tym samym i Ochrona Środowiska w Górnictwie 09/2007, Katowice w sposobie zadawania opóźnienia milisekundowego. 5. Gliński J.: Strzelanie milisekundowe. Górnictwo Odkrywkowe nr 1, W górnictwie odkrywkowym w dalszym ciągu można zna- Wrocław 1969. leźć jeszcze zakłady górnicze, które są wierne systemowi 6. Materiały reklamowe firmy Austin Powder Polska Sp. z o.o. elektrycznemu (wynika to ze względów finansowych lub 7. Materiały reklamowe firmy Maxam Polska Sp. z o.o. technologicznych). Jednak na chwilę obecną dominuje użycie 8. Materiały reklamowe firmy Orica Poland Sp. z o.o. systemu nieelektrycznego, pomimo braku możliwości spraw- 9. Materiały reklamowe firmy SSE Polska Sp. z o.o. dzenia poprawności wykonania sieci strzałowej. Systemy 10. NONEL – Shot Pattern Guide – Dyno Nobel Inc. 2001 elektroniczne dają nam bardzo duże możliwości poprawy 11. Onderka Z., Winzer J., NONEL UNIDET - możliwości doboru opóź- pozytywnych efektów i ograniczenia negatywnych skutków nień milisekundowych dla strzelania długimi otworami. Konferencja: robót strzałowych. Są one projektowane, aby minimalizo- Technika Strzelnicza w Górnictwie -Jaszowiec 2001. AGH w Krakowie, wać zagrożenie do minimum, a więc na pierwszym miejscu Wyd. Art.-Tekst. Kraków 2001 stawiane jest bezpieczeństwo użytkownika i otoczenia. Na 12. Pietkiewicz K., Dusza R., Janusz E.: Orica Mining Service – Polska, etapie logowania nie ma możliwości przypadkowej inicjacji Europa, świat – komunikat. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona ładunków MW, należy wykonać szereg czynności, aby można Środowiska w Górnictwie 09/2007, Katowice było wysłać sygnał odpalający do zapalników. Podczas pierw- 13. Pyra J.: Wpływ opóźnień milisekundowych na spectrum odpowiedzi szego kontaktu mogą się wydawać bardzo skomplikowane drgań wzbudzanych detonacją ładunków materiałów wybuchowych. w obsłudze, jednak w miarę ich używania stają się bardzo Rozprawa doktorska, (niepublikowana) WGiG AGH Kraków 2011 proste i intuicyjne dla użytkownika. Należy również pamiętać, 14. Pyra J., Sołtys A., Winzer J.: Zastosowanie systemów elektronicznych że od kwietnia 2015 roku użytkowników środków strzałowych do odpalania ładunków MW. Kruszywa : produkcja, transport, zasto- będą obowiązywały nowe przepisy dotyczące prowadzenia sowanie; ISSN 2082-6605. — 2012 nr 4, s. 24÷31 ewidencji, a stosowanie systemów elektronicznych w znacz- 15. Reinders, P. Hammelmann, F. (2004): Electronic Blasting & Blast nym stopniu może to ułatwić (każdy zapalnik elektroniczny Management – Past, Present & Future. Proceeding of the Annual ma zapisany w swojej pamięci indywidualny kod, który na Conference on Explosives and Blasting Technique, 30th; Vol 1, p. etapie logowania jest wprowadzany do pamięci urządzenia, 229÷238 58 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.662.1/.4: 622.23 Wybrane problemy realizacji opóźnień czasowych przy nieelektrycznym sposobie inicjacji ładunków MW w siatkach wieloszeregowych Selected problems of time delays achieving by use of non-electric method of initiating explosive charges in multi-row patterns

mgr inż. Michał Dworzak*) mgr inż. Andrzej Biessikirski*)

dr inż. Józef Pyra*) dr inż. Anna Sołtys*)

Treść: Milisekundowe odpalanie ładunków materiału wybuchowego w górnictwie odkrywkowym stanowi jedną z podstawowych metod wykonywania robót strzałowych. Odpowiednio dobrane opóźnienia międzystrzałowe mogą w znaczący sposób wpływać na wynik robót strzałowych (rozdrobnienie, kształt i odrzucenie usypu urobku), jak również oddziaływanie środowiskowe w postaci drgań parasejsmicznych. W przypadku odpalania ładunków MW systemem nieelektrycznym w sieciach wieloszeregowych, pojawia się wiele problemów wykonawczych związanych ze sposobem realizacji zaprojektowanych opóźnień międzystrzało- wych. Zauważa się, że zakładane czasy opóźnień na etapie projektowania mogą się różnić od rzeczywistych czasów opóźnienia uzyskanych podczas wykonywania robót strzałowych. Problem ten został poruszony w niniejszym artykule. Abstract: Firing explosive charges in surface mining with millisecond time delay is one of the basic blasting works method. Properly selected time delays may significantly affect the results of blasting works (fragmentation, shape and rejection of the output material), as well as the environmental interaction such as paraseismic vibrations. Performing blasting works in a multi-row initiation patterns with the use of a non-electric initiation system brings many difficulties with the designed time delays. It can be observed that the assumed time delays during the stage of design may differ from the real time delays which were obtained in blasting works. This problem was presented in the paper.

Słowa kluczowe: roboty strzałowe, nieelektryczny system inicjacji, opóźnienia milisekundowe Key words: blasting works, non-electric initiation system, millisecond time delays

*) AGH w Krakowie Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 59

1. Wprowadzenie szości przypadków zasada ta jest słuszna i rzeczywiste czasy opóźnień większe niż 8 ms pozwalają na uzyskanie korzyści Milisekundowe odpalanie ładunków materiału wybucho- wynikających ze strzelania milisekundowego. Niemniej wego podczas wykonywania robót strzałowych urabiających jednak w przypadku stosowania nieelektrycznego systemu stanowi jedną z podstawowych, jak również niosących za sobą inicjacji MW w wieloszeregowych sieciach strzałowych, a w szereg korzyści, metod urabiania skał zwięzłych w górnictwie szczególności przy stosowaniu ładunku dzielonego, spełnienie odkrywkowym. Na przestrzeni lat w Polsce oraz za granicą tego kryterium nastręcza wielu problemów wykonawczych. prowadzono wiele prac badawczych dotyczących doboru Na podstawie przedstawionych przykładów literaturowych optymalnych interwałów czasowych pomiędzy inicjowany- można bezsprzecznie stwierdzić, że istnieją wystarczające mi ładunkami MW w serii [2, 3, 4, 5, 6, 9, 13, 16]. Należy przesłanki aby sądzić, iż występuje korelacja pomiędzy zwrócić uwagę, iż stosowane opóźnienia międzystrzałowe zastosowanymi opóźnieniami milisekundowymi odpalania wpływają nie tylko na bezpośrednie efekty odstrzału (m.in. kolejnych ładunków MW, a intensywnością i strukturą czę- rozdrobnienie urobku, kształt i odrzucenie usypu), ale również stotliwościową drgań wzbudzanych robotami strzałowymi są istotnym czynnikiem mającym wpływ na oddziaływania oraz bezpośrednim efektem odstrzału w postaci optymalnego środowiskowe robót strzałowych. rozdrobnienia urobku. Tym samym odpowiednie zaprojekto- Istnieje zauważalna korelacja pomiędzy zastosowanym wanie opóźnień milisekundowych stanowi jeden z głównych opóźnieniem milisekundowym w serii a intensywnością elementów procesu przygotowywania robót strzałowych. i strukturą czasowo-częstotliwościową mierzonych drgań W niniejszym artykule autorzy chcieli przybliżyć wybrane parasejsmicznych [13]. Fakt ten spowodował, iż w literaturze problemy związane z realizacją uprzednio dobranych (np. przedmiotu można odnaleźć wiele zależności empirycznych w wyniku strzelań doświadczalnych) opóźnień milisekun- oraz nomogramów, które pozwalają na określenie optymal- dowych, w trakcie projektowania serii wieloszeregowych nego opóźnienia milisekundowego pomiędzy odpalanymi z zastosowaniem nieelektrycznego systemu inicjacji. ładunkami MW. Zwracając uwagę na zmienność warunków górniczo-geologicznych w jakich wykonywane są roboty strzałowe można przypuszczać, że nie istnieje uniwersalna 2. Realizacja opóźnień milisekundowych w nieelektrycz- zależność, która mogłaby oszacować optymalne opóźnienie nym systemie inicjacji milisekundowe w przypadku urabiania zróżnicowanych surowców, korzystając tym samym z różnych metod robót Nieelektryczny system inicjacji materiałów wybucho- strzałowych (m.in. stosowanie ładunków MW ciągłych wych ze względu na swoje możliwości i zalety, jest aktualnie i dzielonych). Skutkiem tego, w celu doboru odpowiedniego najczęściej stosowanym sposobem inicjowania materia- opóźnienia niezbędne staje się wykonywanie w danych warun- łów wybuchowych w polskim górnictwie odkrywkowym. kach geologiczno-górniczych strzelań doświadczalnych, ich Wprowadzony na rynek w roku 1973 system NONEL [14], ocenę techniczną z równoczesną oceną drgań propagujących zrewolucjonizował sposób, w jaki realizowane są opóźnie- w górotworze i ich wpływu na obiekty budowlane znajdujące nia międzystrzałowe, poprzez zastosowanie dwóch rodza- się w otoczeniu kopalni [12]. jów zapalników (wewnątrzotworowych i znajdujących się Podstawową i stosowaną w praktyce zasadą projektowa- w łącznikach powierzchniowych – konektorach) oraz prze- nia opóźnień milisekundowych jest dobór czasów inicjacji wodów sygnałowych, które odpowiadają za transmisję nisko- kolejnych ładunków nie mniejszych niż 8 ms. Badania energetycznej fali udarowej bezpośrednio inicjującej kolejne Siskinda i Duvalla [14] potwierdzają, że dla znaczącej więk- zapalniki (rys. 1).

Rys. 1. Przykładowa sekwencja inicjacji ładunków MW w otworach z zaznaczonymi czasami opóźnień w systemie nieelektrycznym [8] Fig. 1. Example of the explosive initiation sequence by use of non-electric initiation system with marked delay times [8] 60 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Odmiennie, niż w przypadku systemu elektrycznego technicznych, a więc substancji chemicznej o określonym lub elektronicznego, opóźnienia milisekundowe w systemie czasie spalania. Precyzja takiego opóźnienia szacowana jest nieelekrycznym realizowane są bezpośrednio poprzez wy- przez producenta na poziomie ± 1 % nominalnego czasu. konanie sieci strzałowej na powierzchni, skonstruowanej W wyniku długotrwałego składowania lub występowania z wykorzystaniem łączników powierzchniowych o różnych innych niekorzystnych oddziaływań zewnętrznych, precyzja nominalnych czasach opóźnienia (dla jednego z nieelek- tak realizowanych opóźnień może być zaburzona na poziomie trycznych systemów inicjacji stosowanych w górnictwie ± 5 % projektowanego czasu nominalnego [11]. Niektórzy odkrywkowym, czasy te wynoszą odpowiednio: 0(2) ms, 17 autorzy zagraniczni wskazują, iż opóźnienia milisekundowe ms, 25 ms, 42 ms, 67 ms, 109 ms, 176 ms, 285 ms). Zapalniki zapalników nieelektrycznych mogą charakteryzować się od- wewnątrzotworowe o opóźnieniach od 400 ms do 500 ms chyleniami dochodzącymi nawet do wartości od ± 10 % do ± (z interwałem 25 ms) również wpływają na uzyskiwane 20 % nominalnego czasu zainicjowania zapalnika [1], jak rów- opóźnienia, niemniej ze względów praktycznych najczęściej nież podkreślają, iż wraz ze zwiększeniem czasu opóźnienia w całej serii stosowane są zapalniki o jednakowym interwale zapalnika wzrasta jego dokładność (odchylenia w zakresie od czasowym (w przypadku jednego zapalnika w ładunku). ± 2 % do ± 18 % projektowanego czasu opóźnienia) [10]. Fakt Należy nadmienić, iż nominalne czasy opóźnień mogą różnić ten, jak również ilość czynników decydujących o otrzymanym się od przedstawionych w niniejszym artykule, a ich czasy opóźnieniu rzeczywistym pomiędzy kolejno inicjowanymi zależą od producenta zastosowanego systemu inicjacji MW. ładunkami MW stanowi przyczynek do podjęcia dyskusji na Jak widać na rysunku 1, kolejne czasy zainicjowania MW temat sposobu realizacji opóźnień czasowych i problemów w otworach strzałowych stanowią sumę opóźnień poprzednich z określeniem niniejszych czasów, które występują na etapie zapalników w serii oraz opóźnienia konektora i zapalnika projektowania robót strzałowych. wewnątrzotworowego (opóźnienia łączne od chwili zainicjowania serii). W przypadku opóźnień rzeczywistych – tj. czasu opóźnienia pomiędzy kolejnymi ładunkami – koniecznym 3. Model obliczeniowy staje się obliczenie różnicy łącznego czasu zainicjowania następujących po sobie zapalników w serii. W celu wykonania szeregu analiz rozkładu opóźnień Zaprezentowany na rysunku 1 przykład sekwencji inicjacji rzeczywistych, skonstruowano model obliczeniowy realizo- ładunków MW jest jasny i nieskomplikowany. Czasy opóź- wany przez odpowiednio przygotowany arkusz kalkulacyjny nień rzeczywistych są równoznaczne z nominalnymi czasami zawierający zestaw niezbędnych do rozwiązania niniejszego opóźnień zastosowanych łączników powierzchniowych. problemu makr (plik .xlsm zawierający ponad 10 tys. linijek Jak przedstawiono w publikacji [15], taki rozkład opóźnień kodu VBA). Obliczenia ograniczono do pięciu najczęściej rzeczywistych jest słuszny w przypadku wykonywania ro- stosowanych połączeń nieelektrycznych sieci strzałowych bót strzałowych w 1 szeregu. Jeżeli rozpatrzymy strzelanie (rys.3), ze względu na ograniczenia wynikające z możliwości wieloszeregowe, opóźnienia rzeczywiste nie są równoznaczne arkusza kalkulacyjnego (znaczący poziom skomplikowania z czasami opóźnień zastosowanych łączników powierzchnio- budowy modelu, który umożliwiłby dokonywanie obliczeń wych (rys. 2). dla dowolnego sposobu połączenia sieci na powierzchni). Analizując sposób, w jaki realizowane są opóźnienia Analizowane w modelu obliczeniowym schematy połączeń czasowe w nieelektrycznym systemie inicjacji można zauwa- (rys. 3) wybrano na podstawie sieci rekomendowanych przez żyć, iż na rzeczywiste opóźnienie milisekundowe pomiędzy jednego z producentów [7]. Niniejszy model obliczeniowy, kolejnymi ładunkami MW mają bezpośredni wpływ: dla uprzednio dobranych opóźnień konektorów powierzch- – czasy opóźnień zapalników w łącznikach powierzchnio- niowych oraz zapalników wewnątrzotworowych, umożliwia wych (konektorach), m.in.: – czasy opóźnień zapalników wewnątrzotworowych – obliczenie rzeczywistych i łącznych opóźnień milisekun- (w ładunkach udarowych), dowych dla wybranych nieelektrycznych sieci strzałowych – opóźnienia wynikające z czasu transmisji fali uderzeniowej (rys. 3) wraz z uwzględnieniem opóźnień wynikających w przewodach sygnałowych (0,5 ms/mb przewodu sygna- z długości przewodów sygnałowych, łowego) [14] i wpływające na nie parametry geometryczne – określenie procentowego rozkładu uzyskiwanych opóźnień serii, rzeczywistych, – sposób połączenia sieci strzałowej na powierzchni (se- – określenie kolejności odpalania ładunków MW w otwo- kwencja odpalania). rach, Jedną z istotnych wad nieelektrycznego systemu inicjacji – określenie uzyskanych brzegowych opóźnień milisekun- jest stosowanie w konstrukcji zapalników opóźniaczy piro- dowych w przypadku zaburzenia nominalnego czasu za-

Rys. 2. Przykładowa sekwencja inicjacji ładunków MW oraz rozkład czasów opóźnień (opracowanie własne) Fig. 2. Example of the explosive initiation sequence and delay times distribution (own elaboration) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 61

działania zapalnika na poziomie ± 1 % i ± 5 % opóźnienia, czasem opóźnienia, przy czym tylko część z tych wariantów jak również analizę otrzymanych danych na podstawie może mieć znaczenie praktyczne w warunkach ruchowych. wartości tabelarycznych i wykresów. Ta ogromna ilość możliwości doboru opóźnień powoduje, że Podstawowym założeniem w modelu obliczeniowym była zastosowanie algorytmu obliczeniowego realizowanego przez analiza pojedynczego opóźnienia rzeczywistego na jeden procedury wykonywane za pomocą arkusza kalkulacyjnego otwór strzałowy w przypadku ładunku ciągłego. W warunkach nie tylko usprawnia obliczenia, ale również umożliwia do- ruchowych najczęściej stosowane są dwa ładunki udarowe konanie szybkiej analizy, czy dobrane opóźnienia dla danych przypadające na jeden ładunek zasadniczego MW w otworze, warunków ruchowych są poprawne. Należy jednak nadmienić, gdzie ładunek górny stanowi „bezpiecznik”, którego działa- iż poszczególne procedury nie są skomplikowane pod wzglę- nie ma za zadanie zainicjowanie materiału wybuchowego dem obliczeniowym, niemniej jednak są czasochłonne i zasto- w przypadku awarii podstawowego zapalnika znajdującego sowanie automatycznie realizowanego algorytmu umożliwia się w dolnej części ładunku (inicjacja dolna). Uzyskiwane wykonanie dużej liczby analiz w relatywnie krótkim czasie prędkości detonacji aktualnie stosowanych górniczych MW (czas obliczenia opóźnień 5 podstawowych schematów może powodują, iż zapalnik będący „bezpiecznikiem” zostanie wynosić nawet 6,5 minuty). zniszczony przez detonację zasadniczego MW w czasie krót- W niniejszym artykule przedstawiono wyniki obliczeń dla szym, niż nominalny czas jego zainicjowania. Tym samym przykładowo dobranych opóźnień łączników powierzchnio- jego opóźnienie zostało pominięte w niniejszej analizie, gdyż wych oraz zapalników wewnątrzotworowych, które pozwalają nie wpływa bezpośrednio na czasy inicjowania kolejnych na nakreślenie wybranych problemów związanych z realizacją ładunków w otworach. opóźnień milisekundowych. Zwrócono szczególną uwagę na Założenia związane z geometrią serii strzałowej, które wybrane wyniki analiz dla schematu nr 1 oraz odchylenia od bezpośrednio wpływają m.in. na opóźnienia wynikające nominalnego czasu opóźnienia zapalników równego ± 1 %, z prędkości fali udarowej w przewodach sygnałowych oraz gdyż nawet tak niewielka różnica czasów bezpośrednio wpły- ich długości, były następujące: wa na otrzymywane rzeczywiste opóźnienia międzystrzałowe – wysokość eksploatowanej ściany – H = 10 m, oraz kolejność odpalania ładunków MW i potwierdza koniecz-

– głębokość otworu równoległego do ociosu – lo = 11,2 m, ność prowadzenia dalszych prac w zakresie realizacji opóźnień – długość kolumny MW w otworze strzałowym – lmw = 8,2 m, międzystrzałowych podczas stosowania nieelektrycznego – odległość między otworami w szeregu – a = 3,7 m, systemu inicjacji MW. Tym samym, wraz ze zwiększeniem – odległość między szeregami – b = 3,2 m, stopnia odchylenia czasów opóźnienia zapalników (np. do – liczba otworów strzałowych – N = 24 szt.; liczba szeregów wartości ± 20 %), różnice w otrzymywanych opóźnieniach – S = 3. rzeczywistych są jeszcze bardziej zauważalne. Autorzy zwracają uwagę, iż schemat nr 2 (rys. 3) nie jest zalecany ze względu na możliwość wystąpienia nieodpalonych ładunków MW w usypie urobku, o czym informowano w publikacji [15]. Niemniej nadal zauważa się tendencję do stosowania w praktyce ruchowej takiego schematu odpalania (schemat nr 2), stąd zdecydowano się na dołączenie do analizy czasów opóźnień takiej konfiguracji łączników powierzchniowych.

4. Wyniki obliczeń modelowych

W celu przeprowadzenia analiz dobrano następujące opóźnienia łączników powierzchniowych: – dla szeregu nr 1 – łączniki powierzchniowe o czasie zadziałania 25 ms, – dla szeregu nr 2 i nr 3 – łączniki powierzchniowe o czasie zadziałania 17 ms, a we wszystkich otworach strzałowych zastosowano zapalniki wewnątrzotworowe o nominalnym czasie zadziałania równym 475 ms. Należy zaznaczyć, iż stosowanie konektorów o mniejszych opóźnieniach w kolejnych szeregach nie jest zalecane przez producenta, niemniej jednak ze względu na po- ruszaną w artykule tematykę zdecydowano się na rozpatrzenie Rys. 3. Schematy połączeń sieci strzałowych poddanych anali- tak dobranego sposobu połączenia konektorów. Na rysunku 4 zie rozkładu czasów rzeczywistych (opracowanie wła- przedstawiono rozkład opóźnień łącznych oraz rzeczywistych sne) otrzymanych dla schematu nr 1. Fig. 3. Blasting pattern diagrams examined on the basis of the Na rysunku 4 widoczne jest, że mimo zastosowania ko- real-time distribution (own elaboration) nektorów o czasach opóźnienia 25 ms i 17 ms, opóźnienia rzeczywiste wynoszą 8 ms i 9 ms. Można również zaobser- Danymi wejściowymi do analizy były uprzednio dobrane wować, iż opóźnienia wynikające z długości przewodów opóźnienia łączników powierzchniowych w serii oraz opóź- sygnałowych w nieznaczny sposób rzutują na otrzymywane nienia zastosowanych zapalników wewnątrzotworowych. opóźnienia rzeczywiste – interwały czasowe między kolejno Należy podkreślić, iż w tak prostej sieci jaką przedstawia 21 odpalanymi ładunkami wydłużają się, co w analizowanym schemat 1 (rys. 3), istnieje ponad 23,5 tryliardów (23,5·10 ) przypadku jest pozytywnym zjawiskiem, gdyż zmniejsza się unikalnych możliwości doboru nominalnych czasów opóźnień prawdopodobieństwo niespełnienia warunku 8 ms. Należy jed- w serii przy założeniu, że wszystkie opóźnienia zapalników nak nadmienić, że dla wybranych przykładów połączenia sieci wewnątrzotworowych będą charakteryzować się tym samym oraz czasów opóźnień konektorów może wystąpić sytuacja, 62 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 4. Wykres opóźnień łącznych i rzeczywistych dla schematu nr 11 (opracowanie własne) Fig. 4. Cumulative and real-time delays chart for scheme no. 11 (own elaboration) w której interwały te zostają zmniejszone, co w konsekwencji porównanie obliczonych czasów opóźnień rzeczywistych z może skutkować brakiem spełnienia reguły 8 ms. Rozkłady wartościami oszacowanymi dla wyników losowo dobranych opóźnień rzeczywistych (wraz z opóźnieniami przewodów z zakresu zakładanego odchylenia. sygnałowych) oraz kolejności odpalania ładunków, dla pięciu Okazuje się, iż w zakresie możliwego odchylenia czasu schematów połączeń przedstawiono w tablicy 1. zadziałania zapalników, otrzymywane opóźnienia rzeczywiste Jak wynika z danych przedstawionych w tablicy 1, sposób mogą zostać znacząco zmodyfikowane w stosunku do warto- połączenia sieci strzałowej na powierzchni bezpośrednio ści obliczonych na podstawie nominalnych czasów opóźnień wpływa na rozkład uzyskanych rzeczywistych opóźnień mili- konektorów (około 33 % rzeczywistych opóźnień w serii jest sekundowych, jak również na kolejność odpalania ładunków. mniejsze niż 8 ms, w tym występuje jeden przypadek równo- Szczególnie należy zwrócić uwagę na porównanie wyników czesnego zdetonowania dwóch ładunków MW). Tym samym dla schematu nr 1 oraz nr 3, który stanowi niewielką mody- różnice te stają się wyraźniejsze w przypadku założenia, fikację pierwszego schematu. Uzyskane rozkłady opóźnień że w wyniku nieodpowiednio długiego czasu składowania bezpośrednio wskazują, iż nawet przy tak niewielkiej zmianie zapalników, występujące odchylenie kształtuje się w grani- połączenia konektorów, następuje diametralna zmiana uzyski- cach ± 5 % [11], czy też w zakresie ± 20 % jak wspominano wanych opóźnień rzeczywistych (dominujące opóźnienia dla w publikacji [1]. schematu nr 1 – 8,4 ms i 10,4 ms stanowią około 79 % wszystkich opóźnień, zaś dla schematu nr 3 – 4,9 ms, 5 ms oraz 17 ms stanowią około 58 % wszystkich opóźnień rzeczywistych). 5. Podsumowanie i wnioski Na rysunku 4 liniami przerywanymi przedstawiono również brzegowe wartości łącznych czasów opóźnień Na podstawie przeprowadzonych analiz dla różnych zesta- w przypadku, gdy nominalne opóźnienie zapalnika zostanie wień czasów łączników powierzchniowych oraz połączenia zmodyfikowane w zakresie ± 1 %. Obszar ten stanowi zakres sieci strzałowej, których wybrane wyniki przedstawiono prawdopodobnego czasu zainicjowania kolejnych zapalników, w niniejszej publikacji, można stwierdzić, iż: gdyż precyzja opóźnienia na poziomie ± 1 % uzyskiwana jest – rzeczywiste czasy opóźnień międzystrzałowych są równo- w normalnych warunkach stosowania. Rysunek 5 przedstawia znaczne z czasami zastosowanych łączników powierzch-

1 Rzeczywiste czasy opóźnień dla pierwszego ładunku w serii (1H) wynoszące powyżej 50 ms wynikają z przyjętej metody obliczeniowej zastosowanej w aplikacji. W artykule opóźnienie rzeczywiste zdefiniowano jako różnicę czasu pomiędzy zainicjowaniem kolejnych ładunków w serii, a w przypadku pierwszego inicjowanego ładunku przyjęto założenie, iż jest to czas liczony od momentu uruchomienia zapalarki do chwili zainicjowania ładunku. Tym samym uniknięto wystąpienia pozornego czasu zainicjowania pierwszego ładunku w serii wynoszącego 0 ms, który mógłby zostać błędnie zinterpretowany w dalszych analizach. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 63

Tablica 1. Rozkłady opóźnień rzeczywistych i kolejności odpalania ładunków MW dla analizowanych schematów połączeń (opracowanie własne) Table 1. Real-time delays distribution and the firing sequence of explosive charges for the analyzed connections (own elaboration)

Schemat 1 Schemat 2 Schemat 3 Schemat 4 Schemat 5 1H - 2H - 1G - 3H - 2G 1H - 2H - 1G - 3H - 2G 1H - 1G - 2H - 1F - 2G 1H - 2H - 1G - 1F - 2G 1D - 2D - 3D - 1E - 1C - 1F - 3G - 2F - 1E - 3F - 1F - 3G - 2F - 3F - 2E - 1E - 3H - 2F - 1D - 3G - 3H - 3G - 2F - 1E - 1D - 3E - 3C - 2E - 2C - 3F Kolejność - 2E - 1D - 3E - 2D - 1C - 1E - 3E - 2D - 1D - 3D - 2E - 1C - 3F - 2D - 1B - 2E - 3F - 3E - 2D - 1C - 3B - 2F - 2B - 1F - 1B odpalania - 3D - 2C - 1B - 3C - 2B - 2C - 3C - 2B - 1C - 3B - 3E - 2C - 1A - 3D - 2A - 1B - 2C - 3D - 3C - 2B - 3G - 3A - 2G - 2A - 1G ładunków MW - 1A - 3B - 2A - 3A - 2A - 1B - 3A - 1A - 2B - 3A - 3B - 3C - 1A - 2A - 3A - 3B - 1A - 3H - 2H - 1H

8,2 ms - 4,2 0,3 ms - 29,2 2,4 ms - 8,3 0,9 ms - 4,2 0 ms - 37,5 8,3 ms - 54,2 2,4 ms - 4,2 2,5 ms - 8,3 18,6 ms - 12,5 0,6 ms - 16,7 10,3 ms - 4,2 2,6 ms - 4,2 4,9 ms - 20,8 18,9 ms - 12,5 8,6 ms - 12,5 10,4 ms - 25 5,2 ms - 4,2 5 ms - 20,8 19,4 ms - 12,5 8,8 ms - 4,2 18,6 ms - 8,3 5,4 ms - 4,2 16,9 ms - 8,3 19,5 ms - 25 9,6 ms - 8,3 519,6 ms - 4,2 8 ms - 4,2 17 ms - 16,7 26,9 ms - 12,5 10 ms - 4,2 8,3 ms - 4, 21,9 ms - 8,3 27,4 ms - 16,7 18,3 ms - 4,2 10,4 ms - 4,2 26,9 ms - 4,2 519,6 ms - 4,2 18,6 ms - 8,3

% 10,6 ms - 4,2 519,6 ms - 4,2 519,6 ms - 4,2 13,2 ms - 4,2 13,4 ms - 4,2 16,1 ms - 4,2 16,2 ms - 4,2

Rozkład opóźnień rzeczywistych 18,6 ms - 12,5 18,8 ms - 4,2 519,6 ms - 4,2

Rys. 5. Porównanie obliczonych czasów opóźnień z wartościami losowo dobranymi z zakresu ± 1% nominalnego opóźnienia zapalnika dla schematu nr 1 Fig. 5. Comparison of calculated real-time delays with randomly selected values ranging from ± 1% of detonators nominal delay time for scheme no. 1 64 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

niowych tylko w przypadku strzelania jednoszeregowego, 3. Gliński J.: Optymalny czas opóźnienia w odpalaniu milisekundowym. – w przypadku sieci wieloszeregowych na rzeczywiste opóź- Górnictwo Odkrywkowe nr 4, Wrocław 1969, s. 261 - 263 nienia międzystrzałowe wpływają, prócz zastosowanych 4. Gliński J.: Strzelanie milisekundowe. Górnictwo Odkrywkowe nr 1, czasów opóźnień zapalników, również sposób połączenia Wrocław 1969, s. 30÷34 sieci na powierzchni oraz parametry geometryczne serii 5. Gozdowski A.: Wpływ zwłoki międzystrzałowej na wielkość drgań robót strzałowych (wpływające na długości przewodów przy strzelaniu w glinach zwałowych. Górnictwo Odkrywkowe nr 3-4, sygnałowych), Wrocław 1972, s. 89÷93 – precyzja opóźnień zapalników nieelektrycznych na pozio- 6. Modrzejewski Sz.: Zasady doboru opóźnień milisekundowych w gór- mie ± 1 % (w wyjątkowych przypadkach ± 5 %) powoduje nictwie skalnym. Górnictwo Odkrywkowe nr 3-4, Wrocław 2006, s. trudności w dokładnym oszacowaniu rzeczywistych opóź- 153÷157 nień międzystrzałowych, a w szczególnych przypadkach 7. NONEL – Shot Pattern Guide – Dyno Nobel Inc. 2001 może powodować nie spełnianie kryterium 8 ms, które 8. NONEL User`s Guide. Dyno Nobel. Edition 1. 1998 w przypadku obliczeń opartych na nominalnych czasach 9. Onderka Zb.: Milisekundowe odpalanie ładunków a efekt sejsmiczny łączników powierzchniowych zostałoby spełnione, strzelania w kopalniach odkrywkowych. WUG, Bezpieczeństwo Pracy – obliczenie opóźnień rzeczywistych na podstawie wyłącz- i Ochrona Środowiska w Górnictwie 7, Katowice 2003, s. 15÷17 nie nominalnych opóźnień konektorów powierzchniowych 10. Persson P., Holmberg R., Lee J.: Rock Blasting and Explosives (tj. bez uwzględnienia opóźnienia wynikającego z długości Engineering. CRC Press, Florida 1994 przewodów sygnałowych oraz odchyleń wynikających 11. Prędki S.: Zastosowanie elektronicznego systemu inicjowania typu z precyzji opóźnień zapalników nieelektrycznych) jest i-kon przy prowadzeniu robot strzałowych w PGE KWB Bełchatów niewystarczające w przypadku sieci wieloszeregowych SA. Górnictwo i Geoinżynieria, rok 34, zeszyt 4. Kraków, 2010, i może prowadzić do błędnych wniosków. s. 477÷491 W literaturze przedmiotu można odnaleźć przykładowe 12. Pyra J.: Przegląd badań nad wpływem opóźnienia milisekundowego schematy prawidłowych połączeń nieelektrycznych sieci na intensywność i strukturę drgań wzbudzanych robotami strzałowymi strzałowych [7], niemniej jednak nie pozwalają one na wy- w polskich kopalniach odkrywkowych. Technika strzelnicza w górnic- korzystanie pełnych możliwości systemu nieelektrycznego twie i budownictwie – konferencja 25 – 27 września 2013 r. Ustroń. w odniesieniu do projektowania opóźnień międzystrzało- Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Kraków, 2013, s. 215÷226 wych. Zauważyć można potrzebę rozwoju metod szybkiego 13. Pyra J.: Research review of the influence of milisecond delay on inten- analizowania rzeczywistych opóźnień czasowych, realizowa- sity and structure of vibrations induced with blasting works in Polish nych przez schematy odpalania stosowane w rzeczywistych strip mines. AGH Journal of Mining and Geoengineering. Vol. 37, no. warunkach danego zakładu górniczego oraz prowadzenia 1; Kraków 2013, s. 81÷91 dalszych analiz związanych z przedstawioną w niniejszym 14. Pyra J.: Wpływ wielkości opóźnień milisekundowych na spektrum artykule tematyką. odpowiedzi drgań wzbudzanych detonacją ładunków materiałów wybuchowych. Rozprawa doktorska (niepublikowana). Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie, Kraków 2011 Literatura 15. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji o sposobach minimalizacji oddzia- ływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu. Technika 1. Banda R., Rhodes N.: Electronic delay detonators - a unique so- strzelnicza w górnictwie i budownictwie – konferencja 25 – 27 września lution to pertinent mining problems. The Journal of The South 2013 r. Ustroń. Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. Kraków, African Institute of Mining and Metallurgy, col. 105, october 2005, 2013, s. 347÷361 s. 615÷618 16. Winzer J.: Wpływ opóźnień milisekundowych przy prowadzeniu strzelań 2. Duvall W.I., Johnson C. F., Mayer A. V. C., Devine J. E.: Vibrations From eksploatacyjnych na częstotliwościowe charakterystyki drgań gruntu Instantaneous and Millisecond – Delayed Quarry Blast. U. S. Bureau i budynków. Górnictwo i Geoinżynieria. R. 28, z. 3/1, Kraków 2004, of Mines RI 6151, 1963 s. 456÷476 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 65

UKD 622.271: 622.83/.84: 622.2-045.43 Reakcja fundamentu budynku na niskoczęstotliwościowe drgania wzbudzane robotami strzałowymi The response of building foundation to low-frequency vibration induced by shooting

mgr inż. Andrzej Biessikirski*) mgr inż. Michał Dworzak*)

dr inż. Józef Pyra*) dr inż. Anna Sołtys*)

Treść: Porównując zagraniczne skale wpływów dynamicznych z wytycznymi polskimi zauważa się różnice w założeniach będących podstawą do stworzenia norm. Spostrzeżenie to prowadzi do poszukiwania alternatywnych wielkości, na podstawie których można prowadzić ocenę oddziaływania drgań. Zauważa się, że za intensywność drgań w dużej mierze odpowiada masa stosowanego ładunku MW, której maksymalną wartość wyznaczana się z równań propagacji. Müller zaznacza, że uprzednio opracowane zależności matematyczne (np. równanie Kocha) bazują na współczynnikach, które na przestrzeni czasu uległy zmianie. Konsekwencją prowadzonych badań było opracowanie tzw. „teorii oddziaływania chwilowego” oraz wynikającej z niej zależności pomiędzy rejestrowanymi na gruncie parametrami odkształcenia i maksymalnej amplitudy prędkości (PPV). Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie poruszanej przez Müllera tematyki oraz rozszerzenie jej o obserwacje relacji odkształcenie – PPV dla drgań niskoczęstotliwościowych rejestrowanych na fundamencie wybranego obiektu budowlanego. Abstract: Comparing the international scale of dynamic influences with procedures in Poland, one can discover the differences in assumptions to develop standards. It allow to search alternative quantities which may enable an assessment of vibration influences. Vibration intensity is largely determined by molecular weight with maximum value evaluated from propagation equation. Müller underlines that the previously elaborated mathematic relations (e.g. the Koch’s equation) are based of coefficients which have been changing in the space of years. The result of the conducted research was a development of so called “theory of instantaneous influence” and the resulting relation between the registered deformation parameters on the ground and the maximum amplitude of velocity (PPV). This paper may show the subject area, raised by Müller, and expand its content to observation of the deformation – PPV relation for low-frequency vibrations registered in the foundation of any selected built features.

*) AGH w Krakowie 66 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Słowa kluczowe: roboty strzałowe, drgania parasejsmiczne, tensometria, naprężenie Key words: hooting, paraseismic vibrations, tensometry, stress

1. Wprowadzenie Założeniem Müllera było określenie schematów odpalania ładunków w układach wieloszeregowych, które nie będą Oddziaływanie parasejsmiczne wywoływane podczas generowały zwiększonego poziomu oddziaływania przy prowadzenia robót strzałowych jest impulsowym zdarzeniem zachowaniu optymalnej fragmentacji urobku. Dodatkowym dynamicznym charakteryzującym się krótkim czasem trwania. celem pomiarów było określenie alternatywnego sposobu Norma [10] zakłada, że rejestrowane oddziaływania są drga- prowadzenia oceny oddziaływania, poprzez zastąpienie pa- niami harmonicznymi występującymi w sposób długotrwały. rametru prędkości inną wielkością [5]. Dlatego drgania wywoływane robotami strzałowymi, które Dobór schematów odpalania zaproponowano w oparciu poddaje się ocenie oddziaływania (m.in analizie tercjowej) o założenie, że prędkości czoła fal parasejsmicznych wyge- na postawie polskiej normy [10] należy kwalifikować z dużą nerowanych przez odpalanie sąsiadujących otworów strzało- ostrożnością [11, 12, 13, 14]. Spostrzeżenie to zostało poparte wych docierają w tym samym momencie czasu do masywu przez autorów normy publikacją [2]. skalnego. Teorię tę nazwano momentum theory, czyli teorią Zauważa się, że w wyniku braku zunifikowanych parame- oddziaływania chwilowego (impulsowego). trów określających dopuszczalne wartości prędkości (PPV), Zastosowanie tej teorii jest możliwe w przypadku gdy różny sposób wykonywania pomiarów (pomiar drgań na roboty strzałowe wykonywane są według następujących gruncie według wytycznych amerykańskich, pomiar drgań założeń [9]: na fundamencie obiektu budowlanego – większość norm – wieloszeregowego odpalania ładunków, rysunek 1, światowych) oraz przede wszystkim występujące różnice – stosowania pomocniczych otworów włomowych w kie- w założeniach służących do stworzenia norm, przeprowadze- runku usypu urobku, nie jednoznacznej oceny oddziaływania staje się utrudnionym – wykonywania włomu bocznego, zdaniem. Dlatego należałoby się zastanowić nad wyborem al- – wygenerowania fal parasejsmicznych, które nie są skie- ternatywnych parametrów umożliwiających przeprowadzenie rowane bezpośrednio w stronę obiektów budowlanych. oceny oddziaływania drgań. Müller et. al zaproponowali tzw. Przedstawione założenia sprowadziły występujące wymu- teorię oddziaływania chwilowego umożliwiającą wyznaczenie szenie do impulsowego zdarzenia sejsmicznego, które ulega PPV z zarejestrowanej na gruncie wartości odkształcenia, stopniowemu tłumieniu wraz ze wzrostem odległości od wywołanego prowadzeniem prac z użyciem MW. miejsca wykonywania robót strzałowych oraz występowaniem zmiennych warunków geologicznych. Rejestracje odkształceń przy użyciu tensometrów optycz- 2. Teoria momentu nych, wykonano w niewielkiej odległości (około 1 m), za ostatnim rzędem otworów strzałowych. Przykładowy schemat Podstawą do podjęcia prac przez Müllera, było stwierdze- sieci strzałowej oraz zastosowanych opóźnień przedstawiono nie, że opracowane równania propagacji bazują na współczyn- na rys. 1 [5]. nikach, których wartości uległy zmianie ze względu na rozwój W wyniku prowadzonych prac według schematu przed- technologii wykonywania prac strzałowych w odkrywkowych stawionego na rysunku 1, Müller zaobserwował, że wielkość zakładach surowców skalnych [5]. amplitudy drgań oraz zarejestrowanych odkształceń będzie Równania propagacji umożliwiają obliczenie intensyw- uzależniona od: ność drgań przy znanych wartościach: odległości obiektu – ładunku MW w otworze (Q), którego wielkość jest uza- chronionego od miejsca wykonywania robót strzałowych leżniona od długości (l) oraz średnicy otworu strzałowego (r) oraz użytej masy ładunku MW (Q). W przypadku robót (d), prowadzonych z wykorzystaniem odpalania milisekundowego – prędkości detonacji materiału wybuchowego (cMW). zalecanym parametrem jest ładunek na opóźnienie (Qz) przy Uzyskane wyniki przyczyniły się do sformułowania wnio- założeniu spełnienia reguły 8 ms. sku, że ładunki odpalane z takim samym czasem opóźnienia

Rys. 1. Sześcioszeregowy schemat odpalania przy użyciu zapalników nieelektrycznych [5] Fig. 1. Non electric six rows pattern [5] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 67 nie powodują wzrostu wartości mierzonych odkształceń, rys. Intensywność drgań zdefiniowana jest za pomocą maksy-

2 [5]. malnej dopuszczalnej prędkości chwilowej PPVmax – zależność (4) oraz maksymalnego odkształcenia dynamicznego εmax – równanie (5) [6] –n m PPVmax = k · (WB · cMW · r ) (4) lub –n' m' εmax = k' · (WB · cMW · r ) (5) gdzie: ε – maksymalne odkształcenie dynamiczne, mm max m mm PPVmax – maksymalna dopuszczalna prędkość chwilowa, s , r – odległość pomiędzy otworem zawierający najwięk- szy ładunek MW, a miejscem pomiaru, m, k, n, m, k', n', m' – współczynniki statystyczne otrzymane w wyniku korelacji danych statystycznych [3, 4, 6, 7]. Równania (4), (5) nazywane są głównymi równaniami teorii oddziaływania chwilowego i mogą być obarczone błę- Rys. 2. Odkształcenia zarejestrowane w odległości 0,8 m od od- dem dochodzącym do 20 %. Wartość błędu jest uzależniona palanej serii [6, 9] od dokładności wyznaczenia: masy ładunku MW, prędkości Fig. 2. Recorded strain at the distance of 0,8 m from blasthole detonacji MW, odległości pomiędzy największym ładunkiem, [6, 9] a miejscem wykonywania pomiaru tensometrycznego, jak również zastosowanymi siatkami oraz schematami inicjowania dla wykonywanych robót strzałowych [3, 4]. Podobnie jak w przypadku zależności zdarzenie impul- Jak wynika z rys. 2, odpalanie ładunków z tym samym czasowe – odległość, Müller określił równanie dla wielkości: sem opóźnienia powodowało rejestrowanie indywidualnych energia – odległość. Jak podano w literaturze [1], wartość wartości odkształceń w postaci pików, uzyskanych z każdej energii odkształcenia dla niewielkich odległości może być odpalonej grupy otworów strzałowych, np. dla opóźnienia wyznaczona z zależności (6) 275 ms (czerwona linia na rys. 1). W wyniku detonacji MW dochodzi do silnego ściśnięcia calizny skalnej (odkształcenia (6) ściskające) znajdującej się w niewielkiej odległości od miejsca wykonywania robót strzałowych, a następnie wystąpieniu gdzie: odkształceń rozciągających pojawiających się podczas prze- ESWE – energia naprężenia, Nm chodzenia fali powierzchniowej. R – odległość pomiędzy ładunkiem a miejscem wyko- Wartości zarejestrowanych odkształceń przedstawionych nywania pomiaru, m na rysunku 2 przelicza się na naprężenia korzystając z prawa ρ – gęstość ośrodka, Hooke’a o cp – prędkość fali podłużnej, σ = ε · E (1) t – czas, s. gdzie: Należy zwrócić uwagę, że Müller et. al badali odkształ- σ – naprężenie, Pa, cenia rejestrowane na gruncie w niewielkich odległościach ε – odkształcenie od miejsca wykonywania robót strzałowych. Na podstawie E – moduł Younga, Pa. prowadzonych badań zaobserwowali liniową zależność po- W wyniku prowadzonych pomiarów, Müller zaobserwował między odkształceniem a PPV. Uwzględniając, że dla różnych występowanie liniowej zależności pomiędzy maksymalnymi typów konstrukcji obiektów budowlanych będą występowały wartościami prędkości (PPV), a generowanymi naprężeniami różne wartości współczynnika tłumienia, wydaje się zasadne (). Uwzględniając, że wartość wywołanego naprężenia jest zbadanie, czy zależność odkształcenie – prędkość, wyznaczo- uzależniona od masy ładunku (Q), prędkości detonacji MW na dla wielkości rejestrowanych na gruncie, będzie tożsama

(cMW) oraz rejestrowanej maksymalnej wartości prędkości, z zależnością dla obiektów budowlanych. zależność (1) można przedstawić w postaci równania (2) [6, 8]

σ = PPV · Q · cMW (2) 3. Badania terenowe gdzie: PPV – maksymalna wartość prędkości, mm/s Badania prowadzono dla obiektu chronionego znajdujące- Q – masa ładunku, kg go się w otoczeniu kopalni dolomitu. Roboty strzałowe cha- rakteryzowały się następującymi parametrami: liczba otworów cMW – prędkość detonacji, m/s. Rozpatrując równanie (1) i (2) zauważa się, że istnieje na- n - 4÷ 6, zabiór z – 3 m, odległość między otworami a – 3 m, stępująca zależność pomiędzy wyznaczonymi naprężeniami, wysokość ściany h - 26 m, ładunek całkowity Qc około 530 a zarejestrowanymi wielkościami PPV [8] kg (dla n = 4 ) oraz 797 kg (dla n = 6), ładunek na opóźnienie Qz – 47 kg. Prędkość drgań oraz odkształcenia rejestrowano σ  PPV (3) odpowiednio na fundamencie obiektu budowlanego przy użyciu sejsmometrów oraz tensometrów elektrooporowych. Wartość naprężenia za ostatnim rzędem otworów strza- Zarejestrowane drgania wywołujące odkształcenia na funda- łowych wyznaczana jest na podstawie zarejestrowanych mencie obiektu budowlanego charakteryzowały się niskimi wartości odkształcenia ε, przy znajomości wartość modułu częstotliwościami. Strukturę częstotliwościową drgań reje- Younga dla typu skał budujących dany masyw. strowanych na gruncie i obiekcie przedstawiają rysunki 3 i 4. 68 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 3. Struktura częstotliwościowa drgań zarejestrowana na gruncie Fig. 3. Frequency characteristic of paraseismic vibration recorded on the soil

Rys. 4. Struktura częstotliwościowa drgań zarejestrowanych na fundamencie obiektu budowlanego Fig. 4. Frequency characteristic of paraseismic vibration recorded on the structure foundations

Na podstawie przeprowadzonej analizy – rysunek 4, moż- oraz powierzchniowe) odznaczające się różnymi prędkościami na stwierdzić, że zarejestrowane drgania charakteryzują się propagacji, zarejestrowane przebiegi można podzielić na trzy dominującymi niskimi wartościami częstotliwości, w zakresie fazy działania (rys.5a). Faza pierwsza opisywana jest przez 5,5 ÷ 15,85 Hz, co stanowi zagrożenie dla obiektu budowla- wysokie wartości częstotliwości oraz niskie amplitudy pręd- nego, ze względu na zakres częstotliwości rezonansowych. kości drgań. Faza druga odznacza się wysokimi wartościami W wyniku przeprowadzonych pomiarów zarejestrowano amplitudy drgań oraz niskimi wartościami częstotliwości. zmianę prędkości drgań oraz odkształceń na fundamencie Trzecia faza jest tzw. fazą wygaszenia. obiektu budowlanego. Korzystając z uogólnionego prawa Śledząc na wykresie (rys. 5a oraz 5b), wartości naprężeń Hooke’a przeliczono zarejestrowane odkształcenie na naprę- można zaobserwować, że są one zmienne w czasie w momencie, żenia. Efektem dalszych analiz było otrzymanie wykresów gdy nie występują drgania parasejsmiczne. Świadczy to o fak- zmiany naprężeń oraz prędkości drgań w dziedzinie czasu. cie, że każdy budynek jest nieustannie obciążony. Zmienne Przy czym kolor zielony przedstawia zarejestrowane prędko- warunki pogodowe (ciśnienie, temperatura, wiatr), jak również ści drgań dla składowych x, y, z, a kolor ciemnoczerwonego niewielkie wartości drgań ziemi występujące w każdej chwili opisuje obliczone naprężenia (σ) dla tych samych składowych, wywołują zmienny stan naprężenia w budynku. Wartości te są rysunek 5. jednak bardzo niewielkie i można przyjąć, że są zbliżone do Przyjęto, że obiekty budowlane zbudowane są z mate- zera. Uzyskaną zależność uzyskano dla wszystkich robót strza- riałów, dla których wartości współczynnika Poissona oraz łowych niezależnie od stosowanych wielkości ładunku MW. N modułu Younga wynoszą: v = 0,2 oraz E = 30500 mm2 . 4. Wnioski Dla pomiarów niskoczęstotliwościowych drgań parasejsmicznych zarejestrowanych na fundamencie obiektu budow- Na podstawie wyników pomiarów Müller zauważył, że lanego (rys. 5a i 5b), zaobserwowano zależność naprężenia od [9]: chwilowych wartości prędkości w całym zakresie sejsmogra- – fala uderzeniowa oddziałuje na caliznę skalną jako impul- mu (we wszystkich fazach drgania). W związku z faktem, że sowe zdarzenie sejsmiczne (zdarzenie chwilowe), na sygnał parasejsmiczny składają się różne typy fal (podłużne – prowadzenie robót strzałowych według opracowanych Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 69 a) b)

Rys. 5. Zarejestrowane wartości prędkości drgań oraz wyznaczone naprężenia dla obiektu budowlanego znajdującego się w oto- czeni kopalni dolomitu: a – z uwzględnieniem faz drgań, b – bez uwzględnienia faz drgań. Fig 5. Recorded paraseismic velocity and calculated stress for the structure which is in close range from the open pit mine: a – includes phases of vibration, – b without phases of vibration.

schematów powoduje powstanie pojedynczych czę- – czoła fal parasejsmicznych mogą ulec zmodyfikowaniu ściowych momentów, które pochodzą ze zdetonowanej na skutek zastosowanego systemu inicjacji (precyzja z danym opóźnieniem kolumny ładunku materiału wy- zadanego czasu opóźnienia), buchowego (czerwona linia na rysunku 1). Efektem tego Na podstawie przeprowadzonych badań zaobserwowa- jest uzyskanie impulsów, które nie nakładają się na siebie no zmianę odkształceń w zależności od zmiany prędkości w wyniku występowania zmiennej odległości pomiędzy drgań rejestrowanych na fundamencie obiektu budowlanego. otworami, Oddziaływanie parasejsmiczne pochodziło od robót strzało- – równoczesne odpalenie kilku ładunków powoduje wy- wych prowadzonych metodą jednoszeregową, co stanowiło stąpienie zwiększonej strefy kruszenia oraz poprawę odstępstwo od założenia teorii zdarzenia impulsowego. fragmentacji urobku przy odpowiednio dobranym sto- Drgania niskoczęstotliwościowe charakteryzują się bez- sunku wielkości zabioru do odległości miedzy otworami. pośrednią zależnością generowanych naprężeń od prędkości W przypadku stosowania się do założeń teorii zdarzenia drgania w całym zakresie czasowym przebiegu (we wszyst- impulsowego, nie dochodziło do występowania zwięk- kich fazach drgań). W czasie przeprowadzonych pomiarów szonej wartości intensywności drgań parasejmicznych, zaobserwowano powtarzalność otrzymanych przebiegów – ładunek na opóźnienie nie może stanowić kryterium w odkształceń w zależności od prędkości drgań zarówno dla wyznaczaniu dopuszczalnej wielkości ładunku, np. wzór mniejszych mas ładunku MW (530 kg), jak również większej Kocha, masy (793 kg). – stosowane materiały wybuchowe powinny charaktery- Wstępne analizy zarejestrowanych parametrów na fun- zować się podobną gęstością oraz prędkością detonacji damencie obiektu potwierdzają liniową zależność prędkości (w przypadku prowadzenia prac strzałowych z użyciem i odkształcenia, podobnie jak w badaniach prowadzonych różnych typów MW), przez Müllera dla wartości rejestrowanych na gruncie – inicjacja ładunków powinna przebiegać według określonej w niewielkiej odległości od detonowanej serii. sekwencji. Efektem tak prowadzonych robót strzałowych Uwzględniając, że obiekty budowlane odznaczają się może być rozwarty kąt rozluzowania skał w stosunku do różnymi typami konstrukcji, należałoby wyprowadzone przez ociosu, Müllera zależności skorygować o współczynnik tłumienia 70 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

(indywidualny dla każdego obiektu budowlanego). W tym Analysis for Civil Engineering Structures, EVACES, 24-26.10.2007. celu należy prowadzić dalsze badania. Porto. Portugalia; str. 169÷178. 7. Müller B., Hausmann, J., Niedzwiedz, H.: Comparsion of different Badania zostały zrealizowane z ramach umowy AGH nr methods of measuring and calculation blast vibrations in rock mass. 15.11.100.787 Proc. of EFEE’s 3rd World Conf. on Explosives and Blasting Technique. Wiedeń. Austria, 9–11.09.2007; str. 127÷138. 8. Müller B., J. Hausmann and H. Niedzwiedz.: Prediction and minimiza- Literatura tion of vibrations during production blasts. Vibrations from Blasting – Spathis & Noy; 2009; str 47÷55. 1. Hustrulid, W.: Blasting Principles for Open Pit Mining: Volume 2.— 9. Müller B., Hausmann J., Niedzwiedz H.: The physically interpretable Theoretical Foundations. Rotterdam: Balkema 1999. and statistically proved forecast and evaluation of blast vibrations. 2. Maciąg E., Tatara T.: Porównanie oceny szkodliwości drgań od Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures, wstrząsów górniczych dla niskiego budynku murowanego na podstawie EVACES’07 24 -26.10 2007. Porto. Portugalia; str. 1091÷1098. skal SWD i analizy tercjowej. PAN Instytut Gospodarki Surowcami 10. PN:B-02170:1985, Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez Mineralnymi i Energią, Zagrożenia Naturalne w górnictwie. Warsztaty podłoże na budynki. 1999; str. 169÷183. 11. Pyra J.: Ocena oddziaływania górniczych robót strzałowych na obiekty 3. Müller, B.: Sprengerschütterungen sind beherrschbar, Teil 1. MIRO budowlane. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie; Mineralogische; 2005 rok 2008; nr 3; str. 41÷47. 4. Müller B.: Sprengerschütterungen sind beherrschbar, Teil 2. MIRO— 12. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji nad oddziaływaniem drgań na obiekty Mineralogische Rohstoffe;2006; str19÷22. otoczenia kopalń. Przegląd Górniczy; rok 2008; tom 64; nr 2; str. 10–19. 5. Müller, B., Baumann I. Meissner, J.: Prediction and minimisation of 13. Winzer J.; Pyra A.: Tłumienie drgań parasejsmicznych przy przejściu vibration during production blasts. Vibrations from Blasting Workshop z podłoża do obiektów. Przegląd Górniczy; rok 2007; tom 63; nr 6; str. hosted by Fragblast 9, Granada 11-13.09.2010; str. 47÷55. 35÷41. 6. Müller, B., Baumann I., Meissner, J.: The dynamic strain sensor - an 14. Winzer J.; Pyra J., Sołtys A.: Uwagi o ocenie oddziaływania powietrznej optical alternative to geophone measurements. Experimental Vibration fali uderzeniowej na otoczenie przy robotach z użyciem MW. Przegląd Górniczy; rok 2009; tom 65; nr 11-12; str. 94÷102. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 71

UKD 622.271: 622.23 Opóźnienia milisekundowe a minimalizacja oddziaływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu Millisecond time delays and the minimization of blasting works influence on housing structures

dr inż. Anna Sołtys*) dr inż. Józef Pyra*) dr inż. Jan Winzer*)

Treść: Artykuł dotyczy problematyki minimalizacji oddziaływania robót strzałowych na otoczenie kopalń odkrywkowych. Umiejętne wykorzystanie możliwości, jakie niesie postęp w dziedzinie materiałów wybuchowych i środków strzałowych, pozwala na coraz efektywniejsze prowadzenie robót. Szczególnie systemy nieelektryczne i elektroniczne stwarzają nowe możliwości w zakresie doboru opóźnienia milisekundowego. W referacie przedstawiono zagadnienia związane z możliwością sterowania strukturą drgań wzbudzanych robotami strzałowymi i wpływem na interakcję układu budynek-podłoże. Abstract: This paper presents the issue of minimization of the impact of the vibration generated by blasting works on the surrounding environment of open pit mines. Only the skillful usage of the opportunities which appeared thanks to the development in the field of explosive materials and blasting agents allows to perform blasting works more efficiently. In particular, the non- electric and the electronic systems offer new opportunities in the selection of millisecond time delays. The issues which are related to the possibility of vibration structure controlling which had been induced by the blasting works were presented in the paper. The impact of the interaction between the building and the ground was also included.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, technika strzelnicza, strzelanie milisekundowe, oddziaływanie drgań Key words: open pit mining, blasting technique, millisecond blasting work, vibration influence

1. Wprowadzenie palanego w serii, ale przede wszystkim umiejętne korzystanie z nowoczesnych narzędzi. Duży wybór możliwych do zastoso- Zastosowanie materiałów wybuchowych w procesie ura- wania opóźnień milisekundowych pozwala między innymi na: biania złóż surowców skalnych jest, szczególnie przy stosowa- – obniżanie intensywności drgań przez dobór odpowied- niu ładunków w długich otworach, źródłem drgań, które mogą niego opóźnienia milisekundowego i rozłożenie efektu oddziaływać na zabudowania w otoczeniu odkrywkowego oddziaływania w czasie, wyrobiska górniczego. Dążeniem każdego zakładu górni- – sterowanie strukturą drgań w podłożu w celu zwiększenia czego jest z jednej strony minimalizacja tego oddziaływania, tłumienia tych drgań przy przejściu do fundamentu obiektu a z drugiej strony stosowanie dużych mas MW do strzelania, chronionego (wpływanie na interakcję układu budynek- gdyż gwarantuje to obniżenie kosztów prowadzenia robót -podłoże). strzałowych. Wprowadzenie do stosowania nowoczesnych Zalecenia zawarte w warunkach bezpiecznego wykony- MW, ich mechanicznego załadunku do otworów strzałowych, wania robót strzałowych, a dotyczące opóźnień milisekun- nieelektrycznych i elektronicznych systemów odpalania dowych, mają szczególne znaczenie i nie można już dzisiaj ładunków, stwarza możliwości do prawidłowego i bezpiecz- wymienić trzech czy czterech kolejnych czasów opóźnień nego dla otoczenia prowadzenia robót strzałowych [1]. konektorów, gdyż jest to informacja nieprecyzyjna. Trzeba Minimalizacja oddziaływania drgań na otoczenie to nie sobie zdawać sprawę z konsekwencji takich zapisów, należy tylko ograniczanie masy ładunku MW przypadającego na wskazać w przypadku strzelań wieloszeregowych budo- opóźnienie milisekundowe czy też ładunku całkowitego od- wę siatki otworów i rozmieszczenie w niej konektorów. Rzeczywiste czasy opóźnień w tych przypadkach nigdy nie *) AGH w Krakowie są jednoznaczne z opóźnieniem konektora. 72 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Wiadomo, że opóźnienie milisekundowe ma decydujące się, że drgania wzbudzone pojedynczym ładunkiem MW, znaczenie dla intensywności wzbudzanych drgań parasej- mają strukturę charakterystyczną dla danego podłoża (sy- smicznych, dlatego jest to bardzo ważny element warunków gnał niezaburzony dodatkowymi impulsami), to wyraźnie bezpiecznego prowadzenia robót strzałowych i nie może być widać, że zmieniając źródło drgań można ingerować w efekt lekceważony, gdyż przez nieumiejętny dobór opóźnienia sejsmiczny strzelania. Oczywiście analiza ta i wnioskowanie można osiągnąć efekt odwrotny do zakładanego – tam gdzie dotyczą konkretnych warunków i nie mogą być w żadnym oczekuje się minimalizacji oddziaływania można osiągnąć przypadku uogólniane. znaczące wzmocnienie intensywności drgań. Przykładowo, ingerencja w strukturę drgań przez zastosowanie określonego opóźnienia milisekundowego, może być przyczyną: – zmiany kwalifikacji oddziaływania – przez przesunięcie częstotliwości dominujących w bardziej niekorzystny zakres na skali SWD [7], – istotnego zmniejszenia tłumienia drgań przy przejściu z podłoża do fundamentu [5].

2. Opóźnienia milisekundowe a struktura wzbudzanych drgań

Projektując siatki strzałowe i dobierając opóźnienia milise- Rys. 2. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładun- kundowe dla siatki otworów strzałowych, należy pamiętać, że ków MW z opóźnieniem 42 ms opóźnienie między ładunkami MW jest jednoznaczne z opóź- Fig. 2. Structure of vibrations induced by blasting works per- nieniem konektora tylko w przypadku ładunków ułożonych formed with a 42 ms time delay w jednym szeregu (rzędzie) i odpalanych z włomem bocznym. W każdym innym przypadku należy obliczyć rzeczywisty czas odpalania poszczególnych ładunków i na tej podstawie określić rzeczywiste opóźnienie milisekundowe. Ma to bardzo duże znaczenie szczególnie w przypadku siatek ułożonych w kilku szeregach. W kopalni gipsu w ramach prac badawczych, do odpalania serii ładunków ułożonych w jednym szeregu, zastosowano konektory 17 ms, 42 ms i 67 ms. Analiza tercjowa wykazała zasadnicze różnice w strukturze zarejestrowanych drgań, co przedstawiono na rysunkach 1, 2 i 3: – opóźnienia 42 i 67 ms wzbudzają częstotliwości własne, odpowiednio 25,12 Hz i 15,85 Hz, – opóźnienie 17 ms wzbudza drgania o niższych częstotli- wościach – 6,31 Hz. Rys. 3. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładun- Jak widać z rys. 2 opóźnienie 42 ms przesuwa dominującą ków MW z opóźnieniem 67 ms częstotliwość w zakres najbardziej niekorzystny czyli 25 Hz. Fig. 3. Structure of vibrations induced by blasting works performed with a 67 ms time delay

Rys. 1. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem serii ładun- ków MW z opóźnieniem 17 ms Rys. 4. Struktura drgań wzbudzonych odpaleniem pojedyncze- Fig. 1. Structure of vibrations induced by blasting works per- go ładunku MW (opóźnienie 0 ms) formed with a 17 ms time delay Fig. 4. Structure of vibrations induced by single charge blast (0 ms time delay) Porównując wynik analizy przedstawiony na rysunkach 1, 2 i 3 ze strukturą drgań wzbudzonych pojedynczym ładunkiem Jak już wspomniano, minimalizację oddziaływania można MW (rys. 4) zauważyć można, że odpalenie serii ładunków z osiągnąć przez wydłużenie czasu detonacji serii ładunków określonym opóźnieniem milisekundowym powoduje istotne MW, czyli przez zwiększenie opóźnienia milisekundowego. zmiany w strukturze wzbudzanych drgań. Jeżeli przyjmie Pozostając w zakresie omawianych już opóźnień milisekun- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 73 dowych na rysunkach 5 i 6, przedstawiono przebiegi drgań wzbudzonych w czasie odpalania serii 14 ładunków z opóź- nieniem 67 ms (odpalanie nieelektryczne) w kopalni dolomitu oraz serii 35 ładunków z opóźnieniem 60 ms (odpalanie elektroniczne) w kopalni wapienia.

Rys. 7. Struktura drgań dla sejsmogramu z rysunku 5 (opóź- Rys. 5. Sejsmogram drgań wzbudzonych odpaleniem serii nienie 67 ms) z opóźnieniem 67 ms – kopalnia dolomitu Fig. 7. Structure of vibrations for the seismogram presented in Fig. 5. Seismogram of vibrations induced by blasting works figure 5 (67 ms time delay) performed with a 67 ms time delay - the dolomite open pit mine Jak widać tak dobrane opóźnienie pozwala na utrzymanie prawie stałej intensywności drgań przez cały czas trwania serii. Można zaryzykować stwierdzenie, że intensywność wzbudzona odpaleniem serii kilkunastu i kilkudziesięciu ładunków MW, jest porównywalna z efektem sejsmicznym od jednego ładunku. Oznacza to, że można odpalać w tych warunkach duże liczby ładunków nie powodując zwiększenia efektu sejsmicznego. Analizując jednocześnie strukturę wzbudzonych drgań (rys. 7 i 8) można stwierdzić, że opóźnienie 67 i 60 ms zdecydowanie wpływa na charakterystykę częstotliwościową drgań – w jednym jak i drugim przypadku dominuje częstotliwość własna opóźnienia milisekundowego 15,85 Hz. Do równie ciekawych wniosków można dojść badając strukturę drgań z zastosowaniem analizy czasowo-często- Rys. 8. Struktura drgań dla sejsmogramu z rysunku 6 (opóź- tliwościowej MP (metoda Matching Pursuit) [5] [6]. Na nienie 60 ms) rysunku 9 przedstawiono efekt analizy MP w postaci wykresu Fig. 8. Structure of vibrations for the seismogram presented in przestrzennego rozkładu energii w domenie czasu i często- figure 6 (60 ms time delay) tliwości, z którego wynika zdecydowana dominacja energii związanej z częstotliwością 16,7 Hz. Jest to częstotliwość własna opóźnienia milisekundowego i 85 % energii sygnału jest związana z tą częstotliwością. Pozostaje pytanie, czy jest to efekt oczekiwany. Ocena oddziaływania drgań przeprowadzona metodą po- średnią, ale z zastosowaniem wyników analizy MP, pozwala stwierdzić, że 85 % energii drgań jest skumulowane w niezbyt korzystnym zakresie częstotliwości (rys. 10). Oczywiście efekt końcowy jest uzależniony od szerszych badań z zastosowaniem innych opóźnień milisekundowych.

Rys. 9. Analiza czasowo-częstotliwościowa MP dla sejsmogramu z rysunku 6 Fig. 9. MP time - frequency analysis for the seismogram presented in figure 6 Projektując odpalanie siatek otworów ułożonych wielosze- regowo, w przypadku stosowania systemu nieelektrycznego, należy zwrócić uwagę na sposób połączenia ładunków MW konektorami (opóźniaczami powierzchniowymi). Rys. 6. Sejsmogram drgań wzbudzonych odpaleniem serii z Przykładowo, mając do połączenia 30 ładunków MW opóźnieniem 60 ms – kopalnia wapienia w trzech szeregach można to wykonać jak pokazano na rysun- Fig. 6. Seismogram of vibrations induced by blasting works ku 11. Między otworami w pierwszym szeregu zastosowano performed with a 60 ms time delay - the limestone open konektory 42 ms, a między szeregami 176 ms. Obliczając pit mine rzeczywisty czas opóźnienia między poszczególnymi ładun- 74 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Z przytoczonych przykładów wynika, jak ważnym elementem projektowania robót strzałowych jest dobór opóźnienia milisekundowego. Przy wprowadzaniu nowych rozwiązań, systemów odpalania i wykorzystywaniu ich możliwości na- leży pamiętać o konieczności kontrolowania uzyskiwanych efektów.

3. Interakcja układu budynek-podłoże

Określając warunki bezpiecznego dla otoczenia wykonywania robót strzałowych nie można pominąć faktu, że w większości przypadków równania propagacji wyznaczane są dla podłoża gruntowego, czyli dla drgań propagowanych w podłożu. Natomiast ochronie podlegają budynki, które na tym podłożu są posadowione. Oznacza to, że istotnym elementem procedury jest rozpoznanie interakcji układu budynek-podłoże [2, 3, 8]. I znowu wraca problem częstotli- wości drgań, czyli struktury drgań wzbudzanych w podłożu. Można przyjąć założenie, że drgania przy przejściu z podłoża do fundamentu budynku, ulegają mniejszemu lub większemu tłumieniu. Również częstotliwość drgań ulega modyfikacji i w większości przypadków częstotliwości wyższe nie prze- chodzą do fundamentu budynku. Natomiast modyfikacja częstotliwości i tłumienie intensywności w zakresie często- Rys. 10. Ocena oddziaływania drgań z zastosowaniem skali tliwości niższych czasem jest pomijalna. Rozpoznanie tego SWD-I i metody MP. mechanizmu jest bardzo ważne dla przyjęcia odpowiednich Fig. 10. Evaluation of vibration impact based on the SWD-I wartości progowych lub granicznych. Jest to związane rów- scale and the MP analysis nież z pojęciem odporności obiektów na wpływy sejsmiczne. Przyjęcie wartości granicznych tylko na podstawie pomiarów gruntowych może być obarczone sporym błędem, który może kami uzyskano stosunkowo dobry rozkład odstępów czasu spowodować nadmierne ograniczenia dla ładunków dopusz- detonacji (rys. 12). Uzyskanie w trzech szeregach korzyst- czalnych [4, 7, 9]. nego rozkładu opóźnień (minimum 8 ms), czyli uniknięcie Dlatego też badania interakcji układu budynek-podłoże nakładania się czasów odpalania kolejnych ładunków MW, winny być prowadzone z uwzględnieniem struktury drgań jest istotne z punktu widzenia minimalizacji oddziaływania zarówno podłoża jak i fundamentu budynku. Na rysunku wzbudzanych drgań. 13 przestawiono sytuację z kopalni wapienia i odpalania serii z opóźnieniem 15 ms (odpalanie elektroniczne). Jest to przykład silnego tłumienia drgań przy przejściu z podłoża do fundamentu, szczególnie w zakresie wyższych częstotliwości. Odmiennie interakcja budynek-podłoże wygląda w przypadku serii dwuszeregowej, odpalanej w kopalni dolomitu, z zastosowaniem konektorów 17 ms w pierwszy szeregu i 67 ms między szeregami (rys. 14). Rys. 11. Połączenie siatki 30 ładunków MW ułożonych w trzech Porównując rysunki 13 i 14 można stwierdzić silną zależ- ność tłumienia drgań od struktury drgań propagowanych przez szeregach podłoże. Częstotliwości wyższe, w przypadku opóźnienia 15 Fig. 11. Connection of 30 charges in the three row pattern ms, zostały całkowicie wytłumione, natomiast w przypadku

Rys. 12. Rzeczywisty czas opóźnień milisekundowych dla połą- Rys. 13. Interakcja układu budynek-podłoże – kopalnia wapie- czenia z rysunku 11 nia – opóźnienie 15 ms Fig. 12. Millisecond real time delays for the connection presen- Fig. 13. Interaction between the structure – ground – limesto- ted in figure 11 ne open pit mine – 15 ms time delay Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 75

sejsmogram drgań, podłoża i fundamentu budynku, wzbudzonych w czasie odpalania w kopalni wapienia, serii ładunków MW z opóźnieniem 15 ms i 30 ms. Już ogląd sejsmogramów wskazuje, że opóźnienie 30 ms wzbudziło w podłożu drgania o wyższej częstotliwości, ale i większej intensywności. Sejsmogramy poddano analizie czasowo-częstotliwo- ściowej MP, której wynik przedstawiono na rysunkach 16 i 17, w postaci obrazu przestrzennego zmienności energii w domenie czasu i częstotliwości oraz na rysunkach 18 do 21 jako histogramy atomów Gabora. Histogramy atomów Gabora zawierają informacje dotyczące położenia atomu w strukturze sygnału (numer atomu i częstotliwość), amplitudy atomu oraz procentowego udziału atomu w wyjaśnieniu energii sygnału. Rys. 14. Interakcja układu budynek-podłoże – kopalnia dolo- Jak wynika z rysunków opóźnienie 15 ms wzbudziło w pod- mitu – seria dwuszeregowa (17 ms i 67 ms) łożu drgania o bardziej złożonej strukturze, a dominują w niej Fig. 14. Interaction between the structure – ground – dolomite atomy o częstotliwości 69,76 Hz i 11,36 Hz, wyjaśniające 55 % open pit mine - two row pattern (17 ms and 67 ms time energii sygnału. Atom o najwyższej amplitudzie to tylko 4 % delay) energii. W przypadku opóźnienia 30 ms występuje dominacja atomu o częstotliwości 67,92 Hz, który wyjaśnia 78 % i posiada najwyższą amplitudę. Zwraca uwagę fakt, że brak serii dwuszeregowej w kopalni dolomitu, tłumienie drgań jest w strukturze drgań atomów o częstotliwościach niższych, w zakresie częstotliwości dominujących w ogóle nie występuje. poniżej 30 Hz. Z rysunków wynika również, że energia sy- Bardzo często zdarza się, że opiniodawcy omyłkowo gnału dla opóźnienia 30 ms jest zdecydowanie większa niż przyjmują kryterium odporności budynku, jako ograniczenia dla opóźnienia 15 ms. drgań podłoża, nie uwzględniając zjawiska tłumienia i całego procesu oceny szkodliwego oddziaływania drgań wzbudzanych robotami strzałowymi. Wagę błędu dodatkowo wzmacnia fakt, że równania propagacji niejednokrotnie wyznacza się, biorąc pod uwagę wektor przestrzenny prędkości drgań (suma geometryczna trzech składowych), a szkodliwość drgań i kryterium szkodliwości dotyczy składowych poziomych po uprzednim ich filtrowaniu [3, 9]. Wynika stąd, że badanie struktury drgań wzbudzanych w czasie strzelania milisekundowego jest koniecznością, gdyż pozwala na uniknięcie niebezpieczeństwa powstania rezonansu, który może być przyczyną nawet wzmocnienia drgań w podłożu jak i na fundamencie budynku. Problem opóźnień milisekundowych jest bardzo istotny, gdyż coraz częściej obserwuje się dążenie do stosowania coraz większych serii ładunków ułożonych w jednym i więcej szeregach, odpalanych z opóźnieniami, których dobór nie zawsze jest korzystny dla minimalizacji efektu sejsmicznego. W tym przypadku odpowiedzialność spada na projektujących roboty strzałowe. Wprowadzenie (niekiedy przypadkowe) nowych opóźnień milisekundowych może spowodować niezamierzony wzrost intensywności drgań. Rys. 15. Sejsmogramy drgań wzbudzanych w czasie odpalania Doskonałym narzędziem umożliwiającym sterowane serii ładunków z różnym opóźnieniem milisekundo- strukturą drgań wzbudzanych w czasie strzelania milisekun- wym dowego jest odpalanie ładunków z zastosowaniem systemu Fig. 15. Seismograms of vibrations induced by blasting works elektronicznego. Dla przykładu na rysunku 15 przedstawiono with various millisecond time delays

Rys.16. Analiza MP drgań podłoża i fundamentu wzbudzanych milisekundowym odpalaniem ładunków MW z opóźnieniem 15 ms Fig. 16. MP analysis of the ground and structure foundation vibrations induced by millisecond blasting works – 15 ms time delay 76 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 17. Analiza MP drgań podłoża i fundamentu wzbudzanych milisekundowym odpalaniem ładunków MW z opóźnieniem 30 ms Fig. 17. MP analysis of the ground and structure foundation vibrations induced by millisecond blasting works – 30 ms time delay

Ocena drgań na podstawie sygnału rejestrowanego w częstotliwości (11,36 Hz) w strukturze drgań podłoża. Prawie podłożu jednoznacznie wskazuje na opóźnienie 15 ms, jako 90 % energii wyjaśniają dwa atomy (6,64 Hz i 11,06 Hz). charakteryzujące się mniejszą intensywnością. Jednak anali- W przypadku opóźnienia 30 ms pojawiła się na funda- za drgań fundamentu budynku nie jest tak jednoznaczna. W mencie struktura bardziej złożona – dominuje atom o często- przypadku opóźnienia 15 ms na fundamencie w strukturze tliwości 9,17 Hz (41 % energii) oraz atom o częstotliwości drgań dominuje atom 11,06 Hz, który wyjaśnia 57 % energii, własnej opóźnienia – 33,61 Hz (17 % energii). Oznacza to, że a jednocześnie ma amplitudę większą niż atom o zbliżonej częstotliwości wyższe dominujące w strukturze drgań podłoża

Rys. 18. Histogram atomów Gabora - analiza MP drgań podłoża – opóźnienia 15 ms Fig. 18. Histogram of Gabor molecules - the MP analysis for the vibrations recorded on the ground – time delays 15 ms

Rys. 19. Histogram atomów Gabora – analiza MP drgań podłoża – opóźnienia 30 ms Fig. 19. Histogram of Gabor molecules – the MP analysis for the vibrations recorded on the ground – time delays 30 ms Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 77

Rys. 20. Histogram atomów Gabora – analiza MP drgań fundamentu – opóźnienia 15 ms Fig. 20. Histogram of Gabor molecules – the MP analysis for the vibrations recorded on the structure foundation – time delays 15 ms

Rys. 21. Histogram atomów Gabora – analiza MP drgań fundamentu – opóźnienia 30 ms Fig. 21. Histogram of Gabor molecules – the MP analysis for the vibrations recorded on the structure foundation – time delays 30 ms zostały wytłumione i drgania fundamentu charakteryzują się Dodać należy, że precyzja zadawania opóźnień w systemie częstotliwościami zdecydowanie niższymi. elektronicznym jest godna uznania i potwierdza to ogromne Modyfikacja drgań przy przejściu z podłoża do fundamen- możliwości systemu w minimalizacji oddziaływania robót tu (zarówno w zakresie intensywności jak i częstotliwości) strzałowych. Warunek, który jednak musi być spełniony, to zdecydować powinna o wyborze opóźnienia 30 ms, jako nabycie umiejętności wykorzystania jego możliwości, a jest to odpowiedniego dla otoczenia kopalni wapienia. niemożliwe bez wiedzy na temat struktury drgań wzbudzanych Niekorzystna ocena opóźnienia 15 ms wynika z faktu, że w otoczeniu robót strzałowych. częstotliwość rzędu 11 Hz, która pojawiła się wśród domi- Znajomość częstotliwości drgań wzbudzanych robotami nujących w strukturze drgań podłoża bez tłumienia, a nawet strzałowymi, możliwości modyfikacji częstotliwości przy z lekkim wzmocnieniem, przeszła do fundamentu budynku. zastosowaniu nowoczesnych środków strzałowych, interakcji Wcześniejsze badania prowadzone dla tej kopalni wapienia układu budynek-podłoże, to dzisiaj podstawa wiedzy inżyniera i tego budynku wykazały, jako dominującą na fundamencie strzałowego projektującego strzelanie. Bez wiedzy na temat budynku, częstotliwość 12 Hz, co potwierdza, że należy procedur obowiązujących w ocenach oddziaływania drgań unikać w strukturze drgań podłoża częstotliwości charakte- na obiekty trudno jest mówić o optymalnym i bezpiecznym rystycznych dla drgań fundamentu (możliwość wystąpienia projektowaniu i wykonywaniu robót strzałowych. rezonansu). Nowoczesne narzędzia do wykonywania pracy wymagają odpowiedniego poziomu wiedzy o środowisku w otoczeniu.

4. Podsumowanie Literatura

Nowoczesne środki strzałowe i najnowsze metody analizy 1. Biessikirski R., Winzer J.: Działalność profilaktyczna w kopalniach struktury drgań wzbudzanych w czasie robót strzałowych są odkrywkowych – Oddziaływanie robót strzałowych na otoczenie. podstawą do zmiany podejścia do minimalizacji oddziaływa- Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 10/98. nia drgań na zabudowania w otoczeniu kopalni. Katowice 2002. 78 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

2. Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R.: Współdziałanie niskich budynków 6. Sołtys A.: Zastosowanie metody Matching Pursuit do analizy drgań z podłożem w przypadku strzelań MW w kamieniołomach – Warsztaty wzbudzanych przy wykonywaniu robót inżynierskich z użyciem MW. Górnicze – PAN – IGSMiE, Kraków 2007. Bezpieczeństwo Robót Strzałowych. Główny Instytut Górnictwa. 3. Maciąg E., Winzer J., Biessikirski R.: Metodyka postępowania Katowice 2012. w ochronie otoczenia w przypadku robót strzałowych – Bezpieczeństwo 7. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji o sposobach minimalizacji oddzia- Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie – Miesięcznik WUG ływania robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu. Technika 9/I/2007. Katowice 2007. Strzelnicza w Górnictwie i Budownictwie – Ustroń 2013 r. 4. Onderka Zb., Sieradzki J., Winzer J.: Technika strzelnicza 2 – 8. Winzer J., Pyra A.: Tłumienie drgań parasejsmicznych przy przejściu Oddziaływanie robót strzelniczych na otoczenie kopalń odkrywkowych. z podłoża do obiektów chronionych. Przegląd Górniczy 6. WZG SITG, UWND Kraków 2003. Katowice 2006. 5. Sołtys A.: Analiza oddziaływania na otoczenie drgań wzbudzanych 9. Winzer J.: Przyczynek do dyskusji nad oddziaływaniem drgań na obiekty przez roboty strzałowe z zastosowaniem metody Matching Pursuit. otoczenia kopalń odkrywkowych. Przegląd Górniczy nr 2. WZG SITG, Praca doktorska, WGiG AGH. Kraków 2011 Katowice 2008

Szanowni Czytelnicy! Przypominamy o wzowieniu prenumeraty „Przeglądu Górniczego”

Informujemy też, że od 2009 roku w grudniowym zeszycie P.G. zamieszczamy listę naszych prenumeratorów. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 79

UKD 622.271: 622.2-045.43 Klasyfikacja systemów eksploatacji odkrywkowej z uwzględnieniem aktualnego stanu technologii górniczych Surface mining system classification taking into account the current mining technological advance

Dr inż. Maciej Zajączkowski*) mgr inż. Mateusz Sikora*)

prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz*) mgr inż. Tomasz Będkowski**)

Treść: W artykule omówiono podział podstawowych systemów eksploatacji odkrywkowej oraz zaproponowano ujednolicenie tego podziału, który z uwagi na dotychczasowe klasyfikacje tworzone przez wielu autorów powoduje pewne trudności leksykalne i interpretacyjne. W tym celu wyróżniono pięć kryteriów stanowiących o danym systemie eksploatacji odkrywkowej, tj.: ze względu na generalny kierunek eksploatacji, liczbę pięter eksploatacyjnych, liczbę kierunków eksploatacji, sposób wybierania złoża oraz sposób przemieszczania frontów eksploatacyjnych. Każdy z tych systemów został zdefiniowany i wyjaśniony na odpowiednio przygotowanych rysunkach. Abstract: This paper presents a division of the basic mining technology systems and proposes a unification of this division. The previ- ous classifications were created by many authors so it causes lexical and interpretive problems. Therefore, five criteria were established which describe the surface mining system i.e. in respect of the general mining direction, number of benches, number of mining directions, method of deposit extraction and mining fronts movement. Each of this systems has been defined and explained in adequate drawings.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, systemy eksploatacji odkrywkowej, kierunek eksploatacji, systemy wybierania złoża Key words: surface mining, surface mining systems, mining direction, method of deposit extraction

*) AGH w Krakowie **) WKG Trading Sp. z o.o. Sp. k. 80 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

1. Wprowadzenie Zasady te, w proponowanej klasyfikacji systemów eksploatacji odkrywkowej, stanowią kryteria podziału tych sys- W przeciągu kilkudziesięciu lat ukazało się wiele pozycji temów. Wyróżniono pięć kryteriów: ze względu na generalny literaturowych dotyczących klasyfikacji systemów eksploata- kierunek eksploatacji, liczbę pięter eksploatacyjnych, liczbę cji odkrywkowej. Różni autorzy stosowali jednak odmienne kierunków eksploatacji, system wybierania złoża oraz sposób kryteria podziału tych systemów, jak również wprowadzali przemieszczania frontów eksploatacyjnych. własne nazewnictwo i definicje. Wraz z upływem lat spo- Klasyfikację systemów eksploatacji odkrywkowej przed- wodowało to pewne problemy leksykalne i interpretacyjne. stawiono na rysunku 1. Dodatkowo, dzięki postępowi technicznemu, do eksploatacji złóż wciąż wprowadza się coraz to nowocześniejsze maszyny 2.1. Generalny kierunek eksploatacji i urządzenia górnicze, które przyczyniają się do powstawania nowych odmian systemów eksploatacji górniczej nie ujętych Przez generalny kierunek eksploatacji należy rozumieć we wcześniejszych klasyfikacjach. kierunek rozwoju wyrobiska odkrywkowego względem płasz- Obowiązująca norma PN-64/G-01203 Górnictwo od- czyzny poziomej. Można wyróżnić dwa generalne kierunki krywkowe. Ogólne nazwy i określenia regulująca te kwestie, eksploatacji: poziomy i pionowy. Zależą one od sposobu z uwagi na upływ czasu od jej opracowania, nie obejmuje zalegania złoża. już wszystkich zagadnień związanych z obecnym stanem Poziomy generalny kierunek eksploatacji dotyczy eks- technologii górniczych i wymaga aktualizacji. ploatacji przede wszystkim złóż pokładowych, soczewkowych Określenie systemu eksploatacji odkrywkowej konieczne lub gniazdowych. W tym przypadku, po udostępnieniu złoża, jest w dokumentach zakładu górniczego, a w szczególności w jego eksploatacja prowadzona jest w kierunku zgodnym części opisowej projektu zagospodarowania złoża (Załącznik z płaszczyzną poziomą. Tym systemem eksploatowane są nr 2 pkt. 9 Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 16 m.in. złoża węgla brunatnego czy surowców skalnych. lutego 2012 r. w sprawie planów ruchu zakładów górniczych) Jeżeli kierunek ten jest prostopadły do płaszczyzny pozio- oraz w planie ruchu odkrywkowego zakładu górniczego (§2 mej to jest on nazwany pionowym generalnym kierunkiem pkt 2 Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 24 kwietnia eksploatacji (nazywany też wgłębnym). Stosowany jest on 2012 r. w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących do złóż żyłowych lub intruzyjnych (w przypadku surowców projektów zagospodarowania złóż). metalicznych). Dlatego też, w niniejszym artykule dokonano analizy Na rysunku 2 przedstawiono podział systemów eksploatacji funkcjonujących definicji systemów eksploatacji odkrywko- odkrywkowej ze względu na generalne kierunki eksploatacji. wej oraz zaproponowano ich rozszerzenie i doprecyzowanie. 2.2. Liczba pięter

2. Systemy eksploatacji odkrywkowej Głębokość zalegania, miąższość złoża oraz zastosowany układ technologiczny (np. wysokość urabiania danej koparki) Za system eksploatacji odkrywkowej należy uznać zbiór, decydują o podziale górotworu na piętra. Dla złóż zalegają- przystosowanych do konkretnych warunków geologiczno- cych na powierzchni terenu lub płytko pod nią, zazwyczaj -górniczych i przeznaczenia kopaliny, uporządkowanych wystarczy zastosowanie jednego piętra (system jednopiętro- i powiązanych w całość zasad technologii górniczej, których wy). Stosowany jest on najczęściej do eksploatacji piasków realizacja ma doprowadzić do racjonalnej eksploatacji złoża i żwirów. W pozostałych przypadkach konieczny jest podział kopaliny [1]. na większą liczbę pięter, co nazywa się systemem wielopię-

Kryterium podziału SYSTEMY EKSPLOATACJI ODKRYWKOWEJ Generalny kierunek eksploatacji pionowy poziomy Liczba pięter eksploatacyjnych jednopiętrowy wielopiętrowy Liczba kierunków eksploatacji jednoskrzydłowy wieloskrzydłowy System wybierania złoża ścianowy zabierkowy ubierkowy Sposób przemieszczania frontów równoległy wachlarzowy kombinowany pierścieniowy eksploatacyjnych Rys. 1. Klasyfikacja systemów eksploatacji odkrywkowej. Fig. 1. Classification of suraface mining systems

Rys. 2. Podział systemów eksploatacji odkrywkowej ze względu na generalne kierunki eksploatacji a) poziomy, b) pionowy Fig. 2. Division of surface mining systems in respect of general mining directions a) horizontal, b) vertical Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 81 trowym. W Polsce kopalnią z największą liczbą pięter jest taka może być podyktowana zmienną jakością kopaliny lub Kopalnia Bełchatów, wydobywająca węgiel brunatny. Spąg niemożliwością osiągnięcia wymaganej zdolności wydobyw- wyrobiska znajduje się tam na głębokości 300 m, co wymagało czej w systemie jednoskrzydłowym. podziału górotworu na 13 pięter. Rekordową w tym względzie Na rysunku 4 przedstawiono podział systemów eksploata- jest Kopalnia Binghman Canyon w USA wydobywająca rudy cji odkrywkowej ze względu liczbę kierunków eksploatacji. miedzi. W tym przypadku głębokość spągu wyrobiska to 907 m, a liczba pięter wynosi aż 64. 2.4. System wybierania złoża Na rysunku 3 przedstawiono podział systemów eksploatacji odkrywkowej ze względu na liczbę pięter. Przez system wybierania złoża należy rozumieć sposób umniejszania złoża, określony przez kierunek przesuwania 2.3. Liczba kierunków eksploatacji się przodków roboczych w stosunku do kierunku eksploatacji. Kierunek przesuwania się przodków roboczych wyrażony jest Kierunek eksploatacji, w odróżnieniu od generalnego kie- jako postęp czoła tych przodków, a więc zabiorów. runku eksploatacji, dotyczy kierunku postępu frontów eksplo- Wyróżnić można system: zabierkowy, ścianowy i ubier- atacyjnych. Wyróżnić można zatem system jednoskrzydłowy kowy. charakteryzujący się jednym kierunkiem eksploatacji (np. od W przypadku systemu zabierkowego wybieranie złoża jednej do drugiej granicy złoża). W przypadku konieczności odbywa się równoległymi pasami (blokami) zwanymi za- jednoczesnej eksploatacji kliku partii złoża stosuje się system bierkami wzdłuż całej długości frontu eksploatacyjnego na wieloskrzydłowy. System ten charakteryzuje się występowa- całą wysokość skarpy roboczej lub kolejnymi warstwami niem dwóch lub więcej kierunków postępu frontów eksplo- zależnymi od grubości urabianego wióra. Kierunek postępu atacyjnych (np. od środka złoża ku jego granicom). Sytuacja czoła przodka, jest prostopadły do kierunku eksploatacji.

Rys. 3. Podział systemów eksploatacji odkrywkowej ze względu na liczbę pięter a) jednopiętrowy, b) wielopiętrowy Fig. 3. Division of surface mining systems in respect of the number of benches a) one bench b) many benches

Rys. 4. Podział systemów eksploatacji odkrywkowej ze względu liczbę kierunków eksploatacji a) jedno- skrzydłowy, b) wieloskrzydłowy Fig. 4. Division of surface mining systems in respect of the number of mining directions a) one side, b) many sides 82 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

System ten stosowany jest jako podstawowy system wybie- 2.5. Sposób przemieszczania frontów eksploatacyjnych rania koparkami jednonaczyniowymi i wielonaczyniowymi. Umożliwia on minimalizację ruchów manewrowych tych Sposób przemieszczania frontów eksploatacyjnych okre- maszyn w procesie roboczym. śla, jak zmieniają się kolejne położenia frontów eksploatacyj- Drugim przypadkiem jest system ścianowy, w którym nych. W tym przypadku można wyróżnić następujące sposoby: kierunek postępu czoła przodka jest zgodny z kierunkiem równoległy, wachlarzowy, kombinowany oraz pierścieniowy. eksploatacji oraz prowadzony wzdłuż całej długości frontu Najczęściej stosowanym sposobem jest równoległe prze- eksploatacyjnego na całą wysokość skarpy roboczej lub ko- mieszczanie frontów eksploatacyjnych, który charakteryzuje lejnymi warstwami zależnymi od grubości urabianego wióra. się tym, że fronty przemieszczają się o taką samą lub zbliżoną System ten stosowany jest najczęściej przy urabianiu MW, odległość na całej swojej długości. Sposób ten stosowany jest kombajnem frezującym oraz koparkami jednonaczyniowymi przede wszystkim przy eksploatacji złóż o kształcie wydłu- spod lustra wody, gdzie ze względów bezpieczeństwa koparka żonym, zbliżonym do prostokąta. powinna pracować tylko przy jednej krawędzi skarpy nadwod- Wachlarzowy sposób przemieszczania frontów polega nej. Zaletą tego systemu jest możliwość uśredniania urobku na przesuwaniu frontów eksploatacyjnych wokół stałego na całej długości frontu eksploatacyjnego. punktu obrotu, który stanowi jeden z końców tego frontu. System ubierkowy łączy elementy systemu zabierkowe- Dzięki niezmiennemu w czasie położeniu punktu obrotu go i ścianowego. Polega on na wybieraniu złoża ubierkami, można ograniczyć konieczność częstych przebudów pochylni z których pozyskuje się najczęściej foremne bloki, służące transportowych wraz z postępem eksploatacji. Sposób ten do dalszej obróbki kamieniarskiej. Wybieranie złoża odbywa stosowany jest przede wszystkim przy eksploatacji złóż o się tu wzdłuż całej długości frontu eksploatacyjnego lub na zróżnicowanym kształcie (np. okręgu lub jego wycinka). jego wydzielonym odcinku ze stałą lub zmienną wysokością Kombinowany sposób przemieszczania frontów eks- skarpy roboczej. Kierunek postępu czoła przodka, wyrażony ploatacyjnych jest połączeniem wcześniej wymienionych kierunkiem odspajania calizny na froncie eksploatacyjnym, sposobów. Nieregularność zalegania złoża oraz zmienność może być zmienny i dostosowywany do bieżących potrzeb parametrów geologiczno-górniczych w trakcie eksploatacji eksploatacyjnych. System ubierkowy stosowany jest przede może wymuszać konieczność jednoczesnego zastosowania wszystkim dla technologii wydobycia surowców skalnych systemu wachlarzowego i równoległego. W tym przypadku na bloki. końce frontu przemieszczają się na różną odległość. Na rysunku 5 przedstawiono podział systemów wybierania Pierścieniowy sposób przemieszczania frontów eksplo- złoża natomiast na rysunku 6 zamieszczono możliwe systemy atacyjnych polega na przemieszczaniu się frontów o zmienną wybierania złoża z zastosowaniem spycharki/zrywarki oraz odległość na całej swojej długości oraz w wielu kierunkach. kombajnu frezującego. Kolejne położenia frontów eksploatacyjnych są wtedy łukami

Rys. 5. Podział systemów wybierania złoża a) zabierkowy, b) ścianowy, c) ubierkowy Fig. 5. Division of deposit extraction methods a) shortwalling, b) walling, c) breast working Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 83

Rys. 6. Podział systemów wybierania złoża z zastosowaniem spycharki/zrywarki a) ściano- wy, b) zabierkowy lub kombajnu frezującego c) ścianowy. Fig. 6. Division of deposit extraction methods with the use of bulldozer/ripper a) walling, b) shortwalling or milling excavator, c) walling

Rys. 7. Podział sposobów przemieszczania frontów eksploatacyjnych a) równoległy, b) wachlarzowy, c) kombinowany, d) pierścieniowy Fig. 7. Division of mining fronts movement methods a) parallel, b) fan-shaped, c) combined, b) ring-shaped 84 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

łączącymi krańcowe punkty frontu wyjściowego. Oznacza to, zabierkowy z wachlarzowym postępem frontów eksploata- że przy takim sposobie prowadzenia frontów można mieć do cyjnych (zabierkowywachlarzowy). czynienia tylko z eksploatacją wieloskrzydłową. Ponieważ warunki geologiczno-górnicze są inne dla Na rysunku 7 przedstawiono podział sposobów przemiesz- każdego złoża, a odmiany stosowanych systemów eksplo- czania frontów eksploatacyjnych. atacji odbiegają od tych typowych lub ulegają zmianie lub modyfikacjom w czasie trwania eksploatacji, czasami trudno jest dobrać odpowiednią nazwę dla takiego systemu eksplo- 3. Podsumowanie atacji. W takim przypadku, proponuje się przyjęcie nazwy najbardziej zbliżonego systemu lub tego, który wykorzystuje Przedstawiona klasyfikacja systemów eksploatacji od- się najczęściej. krywkowej została oparta na pięciu kryteriach podziału, tj.: generalnym kierunku eksploatacji, liczbie pięter eksploatacyjnych, liczbie kierunków eksploatacji, systemie wybierania zło- Literatura: ża oraz sposobie przemieszczania frontów eksploatacyjnych. Oznacza to, że stosowany w danej kopalni system 1. Glapa W., Korzeniowski J.: Mały leksykon górnictwa odkrywkowego. eksploatacji można przykładowo opisać jako: system Wydawnictwa i Szkolenia Górnicze Burnat & Korzeniowski, Wrocław o poziomym generalnym kierunku eksploatacji prowadzanej 2005 wielopiętrowo, jednoskrzydłowo z wybieraniem zabierkowym 2. PN-64/G-01203 Górnictwo odkrywkowe. Ogólne nazwy i określenia i wachlarzowym postępem frontów eksploatacyjnych. Można 3. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 16 lutego 2012 r. w sprawie go również przedstawić jako: system poziomy wielopiętrowy planów ruchu zakładów górniczych jednoskrzydłowy zabierkowy-wachlarzowy. 4. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 kwietnia 2012 r. W wersji skróconej z pominięciem trzech pierwszych w sprawie szczegółowych wymagań dotyczących projektów zagospo- członów pełnej nazwy systemu, przyjmie ona postać: system darowania złóż Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 85

UKD 622.271: 622.332; 622.2-045.43 Układy technologiczne w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego na świecie Surface mining systems in lignite mines around the world

Prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz*) mgr inż. Mateusz Sikora*)

dr inż. Maciej Zajączkowski*) mgr inż. Michał Patyk*)

Treść: Węgiel brunatny wciąż jest jednym z podstawowych surowców energetycznych świata. Może być eksploatowany zarówno metodą odkrywkową, jak i podziemną. W zależności od metody, jak i występujących warunków geologiczno-górniczych stosuje się różne układy technologiczne. W artykule dokonano przeglądu układów wydobywczych stosowanych w odkrywkowym gór- nictwie węgla brunatnego na świecie. Dokonano krótkiej charakterystyki każdego z nich, wskazano wady, zalety oraz przykłady ich zastosowań. Abstract: Lignite is still one of the most important energy source in the world. It can be mined by opencast or underground method exploitation. Depending on the method there are different technological mining systems. This paper presents an overview of the different mining systems which are used in lignite surface mining around the world. It presents a short characteristics of each of them, shows their advantages, disadvantages and examples of their application.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, węgiel brunatny, system ciągły, system cykliczny Key words: surface mining, lignite, continuous mining system, cyclic mining system

*) AGH w Krakowie 86 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

1. Wprowadzenie nym. Stosowany jest zarówno do zdejmowania nadkładu, jak i eksploatacji węgla brunatnego. Jako układ technologiczny rozumie się zbiór maszyn Na układ ten składają się trzy elementy: i urządzeń celowo dobranych i funkcjonalnie połączonych dla – koparka wielonaczyniowa kołowa (o budowie tradycyjnej prowadzenia procesu eksploatacyjnego w danych warunkach lub kompaktowej) lub łańcuchowa, złożowych, klimatycznych i ekonomiczno-organizacyjnych – układ przenośników taśmowych, [2]. – zwałowarka taśmowa. Górnictwo węgla brunatnego charakteryzuje się bardzo Na rysunku 1 przedstawiono schemat układu koparka dużą skalą wydobycia, nie spotykaną w przypadku eksplo- wielonaczyniowa–taśmociąg–zwałowarka taśmowa (KTZ). atacji innego rodzaju kopalin. Dlatego też, stosowane w tym Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: górnictwie układy technologiczne, oprócz pozyskiwania – bardzo dużą wydajność (nawet do 22 000 m3/h), samego węgla brunatnego, muszą także być w stanie zdjąć – największą elastyczność i manewrowość wśród układów odpowiednią ilość nadkładu. Powoduje to, że sumaryczna ciągłych, ilość urabianego materiału może dochodzić nawet do 240 mln – możliwość prowadzenia eksploatacji selektywnej, m3 rocznie (np. kopalnia Garzweiler, Niemcy). – stosunkowo małą liczbę pracowników obsługujących układ, Wykorzystywane obecnie układy technologiczne w ko- – niskie jednostkowe koszty eksploatacyjne. palniach odkrywkowych węgla brunatnego na świecie można Do podstawowych wad układu zaliczyć można: podzielić za względu na stosowaną technologię eksploatacji – awaria jednego z elementów składowych powoduje unie- tj. ciągłą, cykliczną oraz mieszaną. ruchomienie całego układu, Dodatkowo, z uwagi na ilość maszyn wykorzystywanych – ograniczone możliwości eksploatacji utworów trudno w podstawowych procesach wydobywczych, można wyróżnić urabialnych, układy: – konieczność wydzielenia wielu pięter, przez co zwiększa – jednoelementowe (koparka zgarniakowa), się powierzchnia wyrobiska, – dwuelementowe (koparka wielonaczyniowa–most przerzuto- – wysokie koszty inwestycyjne. wy, koparka wielonaczyniowa–zwałowarka z wydłużonym Układ ten jest podstawowym układem technologicz- wysięgnikiem zwałującym, koparka jednonaczyniowa– nym stosowanym w większości europejskich kopalń węgla transport oponowy, kombajn frezujący–transport oponowy), brunatnego m.in.: Hambach, Garzweiler (Niemcy), Bełchatów, – trójelementowe (koparka wielonaczyniowa–taśmociąg– Turów (Polska), Maritsa (Bułgaria), Bilina (Czechy), Tamnava zwałowarka, koparka jednonaczyniowa–transport opo- (Serbia). Można także wskazać przykłady stosowania tego nowy–spycharka). układu w kopalniach na innych kontynentach np. Morwell W przeszłości do układów jednoelementowych można (Australia), NLC Neyveli (Indie), Hei Dai Gou (Chiny). było zaliczyć także maszyny dwufunkcyjne (tj. koparko-zwa- łowarkę jako jedną maszynę). Rozwiązania te nie sprawdziły 2.2. Układ koparka wielonaczyniowa–most przerzutowy się jednak w praktyce i obecnie nie są już stosowane. Układ koparka (koparki) wielonaczyniowa–most przerzutowy jest układem stosowanym głównie w niemieckim 2. Układy ciągłe górnictwie odkrywkowym węgla brunatnego na Łużycach. Jest to przykład układu ciągłego z transportem przerzutowym. 2.1. Układ koparka wielonaczyniowa–taśmociąg–zwało- Stosowany jest wyłącznie do zdejmowania nadkładu. warka taśmowa (KTZ) Na układ ten składają się dwa elementy: – dwie lub trzy koparki wielonaczyniowe łańcuchowe Układ koparka wielonaczyniowa–taśmociąg–zwałowarka (w zależności od typu mostu), taśmowa (KTZ) jest podstawowym układem wydobywczym – most przerzutowy. w europejskim górnictwie odkrywkowym węgla brunatnego. Na rysunku 2 przedstawiono schemat układu z mostem KTZ jest typowym układem ciągłym z transportem okręż- przerzutowym.

Rys. 1. Schemat układu technologicznego koparka wielonaczyniowa–taśmociąg–zwałowarka taśmowa [opracowanie własne] Fig. 1. Scheme of the system of bucket ladder excavator – belt conveyor flight – dumping conveyor [own elaboration]

Rys. 2. Schemat układu technologicznego koparka wielonaczyniowa–most przerzutowy [opracowanie własne] Fig. 2. Scheme of the system of bucket ladder excavator – conveyor bridge [own elaboration Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 87

Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: Na rysunku 3 przedstawiono schemat układu koparka – bardzo dużą wydajność (do 20 000 m3/h), wielonaczyniowa–zwałowarka taśmowa z wydłużonym wy- – dużą efektywność pracy (nawet do 80% czasu kalenda- sięgnikiem zwałującym. rzowego), Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: – maksymalne skrócenie drogi transportu nadkładu, – maksymalne skrócenie drogi transportu nadkładu, – mniejszą powierzchnię wyrobiska niż w układzie KTZ, – stosunkowo dużą efektywność pracy, – małą liczbę pracowników obsługujących układ, – mniejszą powierzchnię wyrobiska niż w układzie KTZ, – niskie jednostkowe koszty eksploatacyjne. – małą liczbę pracowników obsługującą układ, Do podstawowych wad układu zaliczyć można: – niskie jednostkowe koszty eksploatacyjne. – możliwość stosowania wyłącznie w specyficznych uwa- Do podstawowych wad układu zaliczyć można: runkowaniach geologiczno-górniczych (regularne oraz po- – możliwość zastosowania tylko na najniższych piętrach ziome zaleganie złoża i warstw nadkładowych, regularny wyrobiska, kształt granic eksploatacji, małe zawodnienie, korzystne – małe zapasy odkrytej kopaliny ograniczone zasięgiem układu, warunki stateczności), – awaria jednego z elementów składowych powoduje unie- – małe zapasy odkrytej kopaliny ograniczone zasięgiem układu, ruchomienie całego układu, – awaria jednego z elementów składowych powoduje unie- – brak możliwości eksploatacji utworów trudno urabialnych, ruchomienie całego układu, małą elastyczność i manewrowość układu. – konieczność utrzymywania i okresowego przesuwania Układ koparka wielonaczyniowa–zwałowarka taśmowa torów dla podwozia szynowego koparek i mostu, z wydłużonym wysięgnikiem jest rzadko spotykaną tech- nologią pracy w kopalniach węgla brunatnego. W Europie – brak możliwości eksploatacji selektywnej, układ ten pracuje m.in. w kopalni Visonta (Węgry) i Tismana – brak możliwości eksploatacji utworów trudno urabialnych, (Rumunia). Do 2011 r. podobną technologię, zwaną Cross Pit – bardzo małą elastyczność i manewrowość układu. Spreader System, stosowano w kopalni Monticello (USA) Układ koparka wielonaczyniowa–most przerzutowy [5]. Obecnie w USA nie pracuje już żaden układ ciągły przy stosowany jest w niemieckim górnictwie węgla brunatnego. wydobywaniu węgla brunatnego. W kraju tym, systemy tego Dotychczas zbudowano tam około 50 takich układów. Jednak typu całkowicie zastąpiły układy cykliczne. z uwagi na zamknięcie licznych kopalń we wschodniej części Niemiec oraz coraz trudniejsze warunki geologiczno-górni- cze dzisiaj pracuje ich już tylko 5, tj. w kopalniach Welzow, 3. Układy cykliczne Cottbus Nord, Nochten, Reichwalde i Janschwalde [1]. 3.1. Koparka jednonaczyniowa–wozidła technologiczne– 2.3. Układ koparka wielonaczyniowa–zwałowarka taśmo- spycharka wa z wydłużonym wysięgnikiem zwałującym Układ koparka jednonaczyniowa–wozidła technologicz- Układ koparka wielonaczyniowa–zwałowarka taśmowa ne–spycharka jest typowym układem cyklicznym z trans- z wydłużonym wysięgnikiem zwałującym (tj. pow. 150 m) portem okrężnym. Układ ten stosowany jest zarówno do jest rzadziej spotykanym układem ciągłym z transportem zdejmowania nadkładu jak i eksploatacji węgla brunatnego. przerzutowym. Stosowany jest on wyłączenie do zdejmowa- Na układ ten składają się dwa lub trzy elementy: nia nadkładu. – koparka jednonaczyniowa podsiębierna lub przedsiębierna Na układ ten składają się dwa elementy: (hydrauliczna lub linowa), – koparka wielonaczyniowa kołowa, – tabor wozideł sztywnoramowych lub przegubowych, – zwałowarka taśmowa z wydłużonym wysięgnikiem zwa- – spycharka. łującym. Na rysunku 4 przedstawiono schemat układu.

Rys. 3. Schemat układu technologicznego koparka wielonaczyniowa–zwałowarka z wydłużonym wysięgnikiem zwa- łującym [Opracowanie własne] Fig. 3. Scheme of the system of bucket ladder excavator – dumping conveyor [own elaboration]

Rys. 4. Schemat układu technologicznego koparka jednonaczyniowa–transport oponowy–spycharka [Opracowa- nie własne] Fig. 4. Scheme of the system of single-bucket excavator – tyre transport – bulldozer [own elaboration] 88 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: – możliwość eksploatacji utworów trudno urabialnych, – proces urabiania, transportu oraz zwałowania realizuje – możliwość pracy w trudnych warunkach geologiczno- jedna maszyna, -górniczych (nieregularne zaleganie złoża, nieregularny – małą powierzchnię wyrobiska, kształt granic eksploatacji), – dużą wydajność (do 10 000 m3), – wysoką elastyczność i uniwersalność (urabianie kopaliny – małą liczbę osób obsługujących układ, lub nadkładu), – niskie jednostkowe koszty eksploatacyjne, – niższe koszty inwestycyjne od układów ciągłych, – dużą efektywność pracy. – możliwość selektywnej eksploatacji i zwałowania, Do podstawowych wad układu zaliczyć można: – awaria jednego z elementów składowych nie powoduje – małe zapasy odkrytej kopaliny ograniczone zasięgiem unieruchomienia całego układu. koparki, Do podstawowych wad układu zaliczyć można: – możliwość eksploatacji wyłącznie skał niezwięzłych lub – ograniczoną wydajność (do 4 000 m3/h), skał uprzednio rozluzowanych MW, – dużą liczbę pracowników obsługujących układ, – możliwość zastosowania tylko na najniższych piętrach – efektywność pracy uzależnioną od warunków atmosfe- wyrobiska lub w kopalniach płytkich o małej grubości rycznych, nadkładu, – konieczność stosowania kruszarki w celu rozdrobnienia – wymagane dobre parametry geotechniczne skał, odspojonego węgla (duża łyżka koparki urabia duże bryły – małą mobilność i elastyczność układu (podwozie kroczą- węgla), ce), – stosunkowo wysokie koszty eksploatacyjne (zużycie opon, – wysokie koszty inwestycyjne. utrzymanie dróg itd.). Układ z zastosowaniem koparki zgarniakowej nie jest Układ koparka jednonaczyniowa–wozidła technologicz- stosowany w europejskich kopalniach węgla brunatnego. ne–spycharka stosowany jest w większości kopalń w USA Jest on natomiast podstawowym układem technologicznym i Australii do eksploatacji pokładów węgla brunatnego. w USA. W kraju tym, wykorzystywany jest on m.in. w W Europie układ ten stosowany jest m.in. w kopalni South kopalni: Freedom, Falkirk, Red Hills, Sabine [6]. Układ ten Field (Grecja) i Grivice (Bośnia i Hercegowina). stosowany jest również w kopalni: San Miguel (Australia), W przypadku korzystnych oporów urabiania węgla bru- Hei Dai Gou (Chiny) [7]. natnego, zamiast koparek jednonaczyniowych, stosuje się także ładowarki. 4. Układy mieszane 3.2. Koparka zgarniakowa (dragline) 4.1. Kombajn frezujący–wozidła technologiczne Układ z zastosowaniem dużej koparki zgarniakowej jest przykładem cyklicznej technologii eksploatacji. W odkrywko- Układ kombajn frezujący–wozidła technologiczne jest wym górnictwie węgla brunatnego, jako maszyna podstawowa przykładem mieszanego układu technologicznego, tj. połą- stosowana jest ona wyłącznie do zdejmowania nadkładu zale- czenie ciągłego urabiania oraz cyklicznego transportu. Układ gającego bezpośrednio nad złożem. Z uwagi na ograniczony ten stosowany jest obecnie wyłącznie do urabiania węgla zasięg koparki zgarniakowej pracującej w typowym systemie brunatnego. zabierkowym, fronty eksploatacyjne przybierają charaktery- Na układ ten składają się dwa elementy: styczny wąski i podłużny kształt. – kombajn frezujący, Na układ ten składa się jeden element: – tabor wozideł sztywnoramowych lub przegubowych. – koparka zgarniakowa (dragline). Na rysunku 6 przedstawiono schemat układu z kombajnem Na rysunku 5 przedstawiono schemat układu z koparką frezującym. zgarniakową.

Rys. 5. Schemat układu technologicznego – koparka zgarniakowa [opracowanie własne] Fig. 5. Scheme of the system of dragline excavator [own elaboration]

Rys. 6. Schemat układu technologicznego kombajn frezujący – wozidła technologiczne [opracowanie własne] Fig. 6. Scheme of the system of milling excavator – off-highway dump track [own elaboration] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 89

Do podstawowych zalet układu zaliczyć można: lub wyłącznie do eksploatacji węgla brunatnego np. kombajn – możliwość eksploatacji utworów trudno urabialnych, frezujący–wozidła technologiczne. – możliwość prowadzenia eksploatacji selektywnej złoża, Dodatkowo, w zależności od warunków geologiczno- – możliwość precyzyjnego urabiania bardzo cienkich po- -górniczych występujących na danych poziomach eksploata- kładów węgla brunatnego, cyjnych, mogą być zastosowane różne układy technologiczne – równoczesne prowadzenie procesu urabiania oraz w obrębie jednej kopalni. Przykładem takiego rozwiązania jest wstępnego kruszenia (kombajn z bębnem frezującym kopalnia South Field w Grecji, gdzie nadkład zdejmowany zamocowanym czołowo), lub też także z bezpośrednim jest w części przez układy KTZ jak i koparki jednonaczynio- załadunkiem urobku na środki transportowe (kombajn we–wozidła technologiczne–spycharki. Podobna sytuacja z bębnem frezującym zamocowanym centralnie). występuje także dla pięter węglowych [3]. Do podstawowych wad układu zaliczyć można: Odmiennie sprawa wygląda w kopalni Red Hills w USA, – ograniczoną wydajność (do 2 000 m3/h), gdzie na pierwszych piętrach nadkładowych wykorzystywane – małą efektywność na krótkich i wąskich frontach eksplo- są koparki jednonaczyniowe–wozidła technologiczne–spy- atacyjnych, charki, na ostatnim piętrze – koparka zgarniakowa, a pokład – możliwość zastosowania tylko do złóż zalegających po- węgla brunatnego eksploatowany jest kombajnem frezującym ziomo, współpracującym z wozidłami technologicznymi. – małą elastyczność, – problemy eksploatacyjne wynikające z połączenia ciągłego systemu urabiania oraz transportu cyklicznego. Literatura Jedyną obecnie kopalnią węgla brunatnego w Europie wykorzystującą układ z kombajnem frezującym w połączeniu 1. Kasztelewicz Z.: Koparki wielonaczyniowe i zwałowarki taśmowe. z wozidłami technologicznymi jest kopalnia Gacko (Bośnia i Technologia pracy. Kraków 2012 Hercegowina). Poza Europą układ ten znajduje coraz większe 2. Kasztelewicz Z., Sikora M., Zajączkowski M.: Przegląd układów tech- zastosowanie w Indiach (Mahanadi Mine) oraz USA (Red nologicznych stosowanych w górnictwie odkrywkowym węgla brunat- Hills Mine). nego w Europie. Monografia „Węgiel brunatny – szanse i zagrożenia”, Kraków 2014 3. Kasztelewicz Z., Zajączkowski M., Sikora M.: Technologia urabiania utwo- 5. Podsumowanie rów trudno urabialnych na przykładzie kopalni węgla brunatnego South Field w Grecji. Zeszyty Naukowe IGSMiE PAN, nr 85, Kraków 2013 W artykule dokonano przeglądu układów technolo- 4. Thomas L., Frankland S.: Mining at Gacko Opencast Mine, Bosnia- gicznych stosowanych w odkrywkowym górnictwie węgla Herzegovina a question of economics. Geologica Belgica 7/3-4 2004 brunatnego na świecie. Część z wymienionych układów jest 5. www.mineralseducationcoalition.org. wykorzystywana zarówno do zdejmowania nadkładu jak 6. www.nacoal.com. i eksploatacji kopaliny np. układ KTZ. 7. Zhiming Z.: China’s First AC Powered Walking Dragline in Coal Mining. Niektóre z nich stosowane są wyłącznie do zdejmowania https://mining.cat.com/cda/files/2793951/7/scotterill%2520paper%252 nadkładu np. koparki wielonaczyniowe–most przerzutowy 0minexpo%2520final.pdf 90 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.6: 622.2 Problematyka eksploatacyjna maszyn ładujących w górnictwie odkrywkowym – skalnym Operating issues of loading equipment in opencast rock mining

dr inż. Przemysław Bodziony*) prof. dr hab. inż. Artur Bęben**) prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz*)

Treść: W artykule zaprezentowano charakterystyki pracy podstawowych maszyn ładujących stosowanych w górnictwie odkrywkowym skalnym, z uwypukleniem warunków ich stosowania, wad i zalet, jakimi się cechują. Do maszyn tych należy zaliczyć: ładowarki łyżkowe na podwoziach oponowych oraz hydrauliczne koparki jednonaczyniowe łyżkowe nadsiębierne oraz podsię- bierne. Następnie zwrócono uwagę na możliwość poprawnej współpracy tych maszyn ze środkami transportu, ze szczególnym uwzględnieniem wozideł technologicznych. Wyróżniono parametry eksploatacyjne zapewniające odpowiednią wydajność oraz możliwości pełnego wykorzystania tych maszyn w konkretnych warunkach geologiczno-górniczych. Abstract: This paper presents the operating characteristics of simple loading machinery used in opencast rock mining. It focuses on working conditions, advantages and disadvantages of the said loading equipment. The machines are classified as follows: wheel loaders, hydraulic mining shovels and backhoe excavators. Then the paper draws attention to the possibility of proper cooperation between the machinery and means of transport with particular emphasis on off-highway dump track. And finally it distinguishes the operating parameters that ensure proper performance and opportunities for full usage of the equipment in specific mining and geological conditions.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, dobór maszyn, samojezdne ładowarki kołowe, hydrauliczne koparki jednonaczyniowe łyżkowe Key words: opencast rock mining, mining equipment selection, wheel loaders, hydraulic mining shovels and backhoe excavators

1. Wprowadzenie urobku zgodnie z potrzebami eksploatacji w danych warunkach złożowych, organizacyjnych i klimatycznych [4, 5, 6]. Uniwersalność eksploatacyjna w połączeniu z zapewnie- Od odpowiedniego doboru i zestawienia elementów układu niem odpowiedniej wydajności oraz możliwością pełnego zależą najbardziej istotne wskaźniki eksploatacyjne kopalni. wykorzystania w konkretnych warunkach geologiczno-gór- W praktyce górnictwa surowców skalnych obserwuje się niczych, powinna stanowić o doborze maszyn ładujących użytkowanie mocno zróżnicowanego parku maszyn ładująco- w procesie wydobywczym. Problem w tym, iż wymagania transportujących, często dobranego w sposób przypadkowy te niezwykle trudno ze sobą pogodzić, podobnie jak interesy i nie zoptymalizowany do wymogów prowadzonej eksploata- producentów i użytkowników. Zagadnienie to zawiera złożo- cji złoża, bez uwzględnienia ekonomicznych wymogów wy- ną problematykę, obejmującą zarówno obszary z dyscyplin dajnościowych, a także eksploatacyjno-niezawodnościowych. budowy i eksploatacji maszyn, jak również nauk stricte Dodatkowo użytkownicy maszyn, nierzadko eksploatują je górniczych. niezgodnie z przeznaczeniem, diametralnie skracając tym Maszyny ładująco-transportujące stanowią główną składo- samym okres ich zdatności technicznej, przy jednoczesnym wą układu technologicznego kopalni odkrywkowej, definio- wzroście kosztów. wany jest on jako zbiór maszyn tak dobranych i funkcjonalnie Pierwszą składową tego systemu stanowi maszyna ładu- połączonych, by można nimi ładować i przemieszczać masy jąca, a od jej cech konstrukcyjno-użytkowych uzależniona jest poprawność i opłacalność procesu załadunku środków *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii **) AGH transportu. Niezależnie czy są to wozidła technologiczne, czy w Krakowie, Wydział Inżynierii i Robotyki mobilne agregaty kruszące połączone z układem przenośni- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 91 ków taśmowych, wykorzystuje się do tego celu samojezdne na obrotnicy wymusza manewrowanie całą maszyną) oraz kołowe ładowarki łyżkowe na podwoziach oponowych oraz mniejszy zasięg roboczy w porównaniu z koparkami jedno- najczęściej – hydrauliczne koparki łyżkowe jednonaczyniowe naczyniowymi. Dodatkowo, istnieje możliwość uszkodzenia – podsiębierne lub nadsiębierne (rys. 1) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. maszyny ze względu na ciągły, bliski podjazd do środków transportu. Nie bez znaczenia na koszty eksploatacyjne wpływa również ryzyko przecięcia, a w efekcie zniszczenia 2. Zastosowanie ładowarek łyżkowych na podwoziach kosztownego ogumienia odłamkami skalnymi i wynikająca oponowych jako maszyn ładujących w układzie tech- stąd konieczność stosowania łańcuchów ochronnych [2, 3]. nologicznym

Samojezdne ładowarki łyżkowe należą do maszyn roboczych ciągnikowych stosowanych do robót ziemnych i górniczych. Charakteryzują się one tzw. siłą uciągu na haku, generowaną poprzez sprzężenie cierne maszyny z pod- łożem. Proces urabiania oraz napełniania łyżki jest możliwy tylko przy udziale uciągu układu napędowego i podwozia. Ładowarki łyżkowe należą do maszyn o cyklicznym procesie urabiania i załadunku oraz ograniczonym zasięgu transportowym (do 300 m). Cechuje je relatywnie szerokie spektrum aplikacji w procesie wydobywczym, takie jak, wykonywanie i utrzymanie odpowiedniego stanu dróg transportowych, oczyszczania złoża, transportu brył nadwymiarowych, czy formowania usypiska dla koparek podsiębiernych oraz sto- Rys. 2. Boczny wysyp przy załadunku sunkowo duża prędkość jazdy [2, 3, 7]. Fig. 2. Lateral dump during loading of the off-highway dump Niezależnie od przeznaczenia i konstrukcji wszystkie ła- track by wheel loader equipped with tire protection chains dowarki składają się z dwóch podstawowych części: zespołu ciągnikowo-jezdnego oraz ładującego (łyżka z wysięgnikiem hydraulicznym). Ładowarki łyżkowe od koparek jednona- Wydajność ładowarek łyżkowych, współpracujących czyniowych podsiębiernych wyróżnia urabianie i załadunek ze środkami transportu samochodowego zależy głównie od możliwy tylko i wyłącznie ponad poziomem, na którym się dwóch czynników: poruszają. Mogą one urabiać ściany o wysokości od 5 do 10 Właściwego sposobu napełnienia środka transportowego, m, z minimalnymi możliwościami pracy poniżej poziomu. W tj. gdy objętość ładunkowa środka transportowego w stosunku szczególnych przypadkach eksploatacji złoża, ładowarki mogą do objętości łyżki ładowarki jest za mała, wówczas wydłu- wyeliminować pośrednie ogniwo transportowe – samochód ża się czas dostawiania ładowarki przy opróżnieniu łyżki, technologiczny i bezpośrednio wyładowywać w przodku na ponadto materiał rozsypuje się podczas załadunku, a obcią- samobieżny agregat kruszący i dalej na system przenośników żenia dynamiczne środka transportowego przy opróżnianiu taśmowych. łyżki są nadmierne wpływając na degradację zmęczeniową). Do zalet oponowych ładowarek łyżkowych należy zaliczyć A także, od odpowiedniego ustawienia środka transportowego dużą zwrotność oraz możliwości manewrowe przy wysokiej w stosunku do pracującej ładowarki. Ustawienie to powinno prędkość jazdy, a co za tym idzie efektywne transportowanie zapewnić ładowarce możliwie krótką i nieskomplikowaną urobku oraz szybkie wycofanie maszyny z rejonu prowadzo- drogę podjazdu. W przypadku ładowarki kołowej charak- nych prac strzałowych. Ponadto cechuje je duża wydajność ter procesu zaczerpywania i załadunku urobku wymusza i efektywność pracy jako element układu technologicznego: określony sposób manewrowania pod załadunek wozideł maszyna ładująca – wozidło – punkt zasypowy a w porówna- technologicznych. Ładowarka może napełnić skrzynię niu z koparkami jednonaczyniowymi – korzystniejsze wskaź- ładunkową wozidła tylko przy bocznym wysypie łyżki do niki energochłonności, a także mniejsze koszty inwestycyjne. skrzyni ładunkowej, utrudnia to potokowy system podjazdu Natomiast do wad należy zaliczyć znacznie niższe siły pod maszynę ładującą – wydłużając czas cyklu [2, 3, 7]. na urabiania w porównaniu z koparkami jednonaczyniowymi, rysunku 2 pokazano boczny wysyp przy załadunku wozidła wynikające z siły naporu generowanej układem napędowym. technologicznego przez ładowarkę łyżkową wyposażoną Ponadto, dłuższy czas cyklu roboczego (brak wysięgnika w łańcuchy ochronne kół jezdnych.

Rys. 1. Prawidłowo realizowany proces urabiania przez maszyny ładujące: koparkę jednonaczyniową nadsiębierną, ładowarkę kołową oraz koparkę jednonaczyniową podsiębierną [3] Fig. 1. Process of excavation through loading machines: hydraulic mining shovel, wheel loader, and backhoe excavator 92 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

3. Zastosowanie jednonaczyniowych łyżkowych koparek hydraulicznych podsiębiernych jako maszyn ładują- cych w układzie technologicznym

Innymi maszynami ładującymi, możliwymi do aplikacji w procesie załadunku urobku w kopalniach odkrywkowych są hydrauliczne koparki jednonaczyniowe łyżkowe. Stanowią one grupę maszyn roboczych ciężkich przeznaczonych do urabiania i przenoszenia (transportowania) odspojonego urobku na dowolne środki transportowe. Cechą charakterystyczną dla wszystkich koparek jednonaczyniowych hydraulicznych jest wyposażenie w siłownikowy mechanizm naporu oraz mechanizm obrotowy, zwany obrotnicą, pozwalający na cy- kliczną pracę maszyny bez konieczności zmiany jej położenia Rys. 3. Załadunek wozidła technologicznego przez hydraulicz- względem wyrobiska. Główne ruchy robocze wywoływane ną koparkę podsiębierną realizowany z pryzmy urobku są przez hydrauliczne przeniesienie strumienia mocy od źródła napędu (silnika spalinowego wysokoprężnego) do Fig. 3. Loading of the off-highway dump track by hydraulic siłowników hydraulicznych, a pozostałe tj. mechanizm jazdy backhoe excavator i obrotu mogą być napędzane silnikami hydraulicznymi lub innymi. W zależności od kinematyki ruchu wysięgnika oraz stosowanego osprzętu można wyróżnić koparki jednonaczy- podsiębiernej wozidła powinny podjeżdżać tyłem ze względu niowe podsiębierne oraz nadsiębierne. Pierwsze przystoso- na korzystniejsze ustawienie skrzyni ładunkowej oraz zabez- wane są do urabiania calizny poniżej poziomu na którym pieczenie kabiny kierowcy przed ewentualnymi uszkodzenia- spoczywa ich podwozie, nadsiębierne zaś, urabiają powyżej mi (rys. 3) [2, 3]. tego poziomu (rys. 1) z możliwością ograniczonego zejścia poniżej. Odmienna niż w przypadku ładowarek łyżkowych, kinematyka ruchu osprzętu koparek hydraulicznych pozwala na wywarcie maksymalnej siły urabiającej w zakresie zasięgu roboczego oraz daje możliwość penetracji urobku [2÷3, 7]. Odspajanie calizny łyżką koparki jednonaczyniowej charakteryzuje efektywny proces skrawania zębów osprzętu generowany ruchem roboczym par kinematycznych poprzez hydraulikę siłową. Dzięki temu wysięgnik, osprzęt oraz układ siłowników nie są narażone na długotrwałe obciążenia maksymalne. Ma to niebagatelne znaczenie podczas załadunku uprzednio roz- drobnionej robotami strzałowymi calizny skalnej, która nie została załadowana zaraz po odstrzeleniu i wystąpiło zjawisko tzw. zaciskania się urobku, tj. ponownego scalenia, szczegól- Rys. 4. Sposób załadunku wozideł technologicznych przy poto- nie w okresie zimowym. Dodatkowo koparki hydrauliczne kowym sposobie podjazdu przez koparkę jednonaczy- podsiębierne mają możliwość ramowania (usuwania nawisów niową podsiębierną (bardzo niekorzystny przypadek – i obrywania) ściany w przodku eksploatacyjnym w zasięgu duża wysokość podnoszenia urobku) [3] wysokości podnoszenia łyżki, tj. dla ścian niezbyt wysokich. Fig. 4. Method of loading of the off-highway dump tracks by Na niekorzyść stosowania koparek hydraulicznych podsię- backhoe excavator (unfavourable case – lifting of out- biernych przemawia konieczność realizacji procesu załadunku put takes place very high) urobku, poprzez podgarnięcie go w pryzmę (lub czynność ta musi zostać wykonana przez spycharkę lub ładowarkę), na którą maszyna musi wjechać podwoziem nie przystosowa- nym do przemieszczania się po takim podłożu, ze względu 4. Zastosowanie jednonaczyniowych koparek hydrau- na duże obciążenia elementów gąsienic. Dopiero wówczas licznych nadsiębiernych jako maszyn ładujących może zaczerpywać urobek i ładować go na środki transportu w układzie technologicznym przy tylnym wysypie na skrzynię ładunkową pojazdu (rys. 3).Wyklucza to koparkę z procesu załadunku na czas for- Koparki hydrauliczne nadsiębierne z osprzętem ładowar- mowania pryzmy oraz utrudnia potokowy podjazd wozideł kowym oraz z zamknięciem klapowym przeznaczone są do technologicznych, co skutkuje zmniejszeniem wydajności w załadunku surowców skalnych zarówno w pracy nadpoziomo- porównaniu z ładowarkami, czy koparkami nadsiębiernymi. wej, jak również w ograniczonym zakresie – podpoziomowej, Aczkolwiek, w praktyce eksploatacyjnej zdarza się, że dobrze w tym brył nawet o dużej granulacji. Sposób realizacji cyklu wykwalifikowany operator jest w stanie poprawnie załadować roboczego koparki jednonaczyniowej nadsiębiernej różni się samochód technologiczny przy bocznym wysypie łyżki jak pod względem urabiania, zaczerpywania urobku i sposobu pokazano na rysunku 4. W tak prowadzonej pracy nadściano- jego wysypu na środki transportu, względem koparki podsię- wej występują trudności w poprawnym realizowaniu procesu biernej. Dodatkowo można wpływać na realizację tych pro- urabiania, ze względu na ograniczoną głębokość kopania (< cesów poprzez zastosowanie nadmienionego wyżej osprzętu. 12 m) i niekorzystne dla hydrauliki siłowej obciążenia przy Zwiększa to wydajność i skraca czas cyklu dzięki połączeniu maksymalnym opuszczeniu wysięgnika. pojemności i kształtu łyżki, jak z ładowarki kołowej oraz Nie bez znaczenia pozostaje sposób podjazdu wozideł wykorzystaniu mechanizmu obrotu. Tym samym możliwy jest pod załadunek koparką, który może znacznie usprawnić potokowy sposób podjazdu środków transportu pod koparkę proces, gdy odbywa się on przy najmniejszym kącie obrotu i załadunek urobku z bocznym wysypem, bez konieczności wysięgnika i przy nieznacznym jego wysuwie. Do koparki podjazdu maszyny ładującej pod środek transportu. Koparki Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 93 hydrauliczne nadsiębierne wykazują dużą zdolność urabiania wozidłach technologicznych oraz przenośniku taśmowym poprzez skrawanie na całej drodze odspajania calizny skal- z koszem zasypowym jest niecelowy ekonomicznie (inwe- nej [2, 3, 7]. Ponadto niektóre koparki nadsiębierne, mają stycyjnie, eksploatacyjnie oraz technologicznie) [1, 4 ,5]. możliwość rozbijania brył nadwymiarowych stalową kulą, Niecelowym także, wydaje się ładowanie wozideł koparkami zrzucaną przez operatora z pewnej wysokości (niezależnie od podsiębiernymi, z uwagi na konieczność usypania pryzmy zainstalowanego osprzętu). Poza realizacją procesu załadunku kosztem czasu realizacji procesu załadunku, bądź koniecz- koparki te mogą spełniać inne funkcje, takie jak selektywne nej współpracy z dodatkową maszyną – łyżkową ładowarką podgarnianie większych brył urobku i ich rozdrabnianie, kołową lub spycharką. a także wyrównywanie spągu, bez konieczności czasochłonnej W celu osiągnięcia maksymalnych wydajności w procesie zmiany osprzętu, zastępując tym samym dodatkową pracę załadunku, niezależnie czy prowadzonym przy zastosowaniu młota hydraulicznego i spycharki. Natomiast, niedopuszczalne ładowarek kołowych czy koparek jednonaczyniowych należy jest rozdrabnianie brył nadwymiarowych łyżką (!) koparki mieć na uwadze właściwe relacje między pojemnością łyżki nad- czy – podsiębiernej, co nierzadko ma miejsce w praktyce maszyny ładującej a pojemnością skrzyni ładunkowej środka eksploatacyjnej kopalń. Przyczynia się to do przyśpieszonego odstawczego, bądź otworu zasypowego mobilnego agregatu zużycia układu hydrauliki siłowej oraz przede wszystkim przeróbczego. Określa to tzw. współczynnik dopasowania Wd samego wysięgnika. W przypadku koparek jednonaczynio- V wych podsiębiernych należy stosować młoty hydrauliczne W = s (1) d V mocowane przy pomocy szybkozłącza. u gdzie:

Vs – pojemność (ładowność) skrzyni ładunkowej środka transportu

Vu – pojemność (ładowność) łyżki maszyny ładującej z uwzględnieniem gęstości rozluzowanego urobku [2÷3].

Współczynnik Wd nie powinien być mniejszy od 3 (generuje to wysokie obciążenia dynamiczne przenoszone na nadwozia i podwozia wozideł technologicznych) oraz nie większy od 8 (co z kolei wydłuża czas cyklu załadunkowego, generuje ryzyko wystąpienia zjawiska kolejki oraz generalnie – zaburza płynność i ciągłość procesu transportu). Obecnie przyjmuje się, iż najbardziej korzystny przedział powinien zawierać się miedzy wartościami 3 a 5 [2, 3, 4, 6].

Rys. 5. Boczny załadunek wozidła technologicznego przez hy- drauliczną koparkę nadsiębierną łyżką o zamknięciu 5. Podsumowanie klapowym w kopalni odkrywkowej surowców skalnych Fig. 5. Lateral loading of the off-highway dump track by hy- Kryteria oceny i doboru maszyn ładujących powin- draulic mining shovels ny zawierać wszystkie istotne parametry eksploatacyjne, bowiem decydują o nich warunki geologiczno-górnicze, technologiczne oraz konstrukcyjne. Ponadto przy wyborze Jak wynika z badań prowadzonych także przez inne maszyny ładującej należy kierować się nie tylko kryteriami ośrodki naukowe, w tym analiz z użyciem logiki rozmytej, złożowymi, ale także użytkowaniem maszyny zgodnie z jej w konfiguracji układu ładująco-transportowego w przypadku przeznaczeniem projektowym, tj. doborem do zakładanej tech- dużych wozideł technologicznych najlepiej sprawdza się nologii wybierania przy zachowaniu warunków eksploatacji zestawienie ich z koparką nadsiębierną, nieznacznie gorzej zapewniających wysoką niezawodność, wyrażaną możliwie wypada ładowarka kołowa (rys. 6.). Natomiast system ła- bezawaryjnym czasem zdatności. Bardzo istotny jest również dująco-transportujący oparty na koparce jednonaczyniowej, zakładany okres urabiania złoża i dopasowanie go do okresu

Rys. 6. Diagram analizy doboru układu technologicznego w kopalni odkrywkowej [1] Fig. 6. Fuzzy TOPSIS ranking diagram of loading – haulage system [1] 94 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 użytkowania maszyny ładującej i środków odstawy, wyrażonej Archives of Mining Sciences vol. 54 (2009), no 2, s.301-320, 2009. wydajnością odniesioną do czasookresów pracy. Ponadto, 2. Bęben A.: Maszyny i urządzenia do wybranych technologii urabiania należy mieć na uwadze inne, dodatkowe funkcje jakie może surowców skalnych, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1998. spełniać maszyna ładująca, a także jej możliwości techniczno- 3. Bęben A.: Maszyny i urządzenia do wydobywania kopalin pospolitych -ruchowe. Kolejnym z ważnych czynników eksploatacyjnych bez użycia materiałów wybuchowych. AGH, Uczelniane Wydawnictwa jest sposób realizacji procesu załadunku środków transportu Naukowo – Dydaktyczne, Kraków 2008 i ich wzajemne właściwe dopasowanie. Aplikacja maszyny 4. Czaplicki J. M.: Modelowanie procesu eksploatacji systemu koparki ładującej powinna być poprzedzona wnikliwą analizą tech- – wywrotki, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej nr 1740, Gliwice niczno – ekonomiczną do zindywidualizowanych warunków 2006. i okresów eksploatacji, najlepiej przez zespół ekspercki. 5. Czaplicki J. M.: Shovel-Truck Systems. Modelling analysis and calculation, CRC Press, Londyn 2009. 6. Kozioł W., Uberman R.: Technologia i organizacja transportu w górnic- Literatura twie odkrywkowym Wydawnictwa AGH, Kraków 1994. 7. Pieczonka K.: Inżynieria maszyn roboczych. Część I Podstawy ura- 1. Bazzazi A. A, Osanloo M., Karimi B.: Optimal open pit mining equip- biania, jazdy podnoszenia i obrotu, Oficyna Wydawnicza Politechniki ment selection using fuzzy multiple attribute decision making approach, Wrocławskiej, Wrocław 2009.

Przegląd Górniczy Podtrzymuje i ponawia swój apel z czerwca 2005 roku o opracowanie i nadsyłanie do Redakcji PORTRETÓW POLSKICH KOPALŃ Utrwalajmy i przekazujmy „tym, którzy przyjdą po nas” możliwie pełną wiedzę o kopalniach, które funkcjonowały lub funkcjonują w polskim górnicwie węgla kamiennego i brunatnego, rud metali, górnictwa skalnego i innych kopalin. Przypominajmy ich wkład w gospodarczy i społeczny rozwój kraju. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 95

UKD 622.271: 622.553: 622.62-1/-8 Analiza pracy koparek jednonaczyniowych i ładowarek łyżkowych w aspekcie ich automatyzacji Analysis of the operation of single-bucket excavators and wheel loaders in terms of automation

Prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł*) Mgr inż. Adrian Borcz*) Mgr inż. Michał Patyk*)

Treść: W artykule scharakteryzowano problematykę związaną z automatyzacją procesów urabiania i załadunku jednonaczyniowymi koparkami oraz ładowarkami łyżkowymi w cyklicznych technologiach wydobywczych. Zwrócono uwagę na parametry frontu roboczego, których bliższe poznanie ułatwi projektowanie i implementację algorytmów pracy wymienionych maszyn. Pokrótce opisano prace badawcze i doświadczenia prowadzone w tym kierunku. Ponadto scharakteryzowano wymagania stawiane systemom do zautomatyzowanej ich pracy. Abstract: This paper describes the issues related to automation of mechanical mining and loading processes of single-bucket excavators and wheel loaders in cyclic mining technologies. Attention was paid to the parameters of working front, which will facilitate deeper understanding of the design and implementation of algorithms for the operation of these machines. The research and experience carried out in this direction were briefly described. The requirements of the systems for automated operation of these machines were also characterized.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, surowce skalne, koparki jednonaczyniowe, ładowarki łyżkowe, automatyzacja Key words: opencast mining, rock materials, single-bucket excavators, wheel loaders, automation

1. Wprowadzenie Surowce skalne urabiane są na różne sposoby. Skały zwię- złe są głównie urabiane z użyciem materiałów wybuchowych Górnictwo swoje początki miało w epoce kamienia, gdzie (o ile istnieje możliwość ich stosowania), natomiast skały najpierw zbierano a następnie, z użyciem prymitywnych średniozwięzłe i luźne urabiane są mechanicznie. Urabianie narzędzi, celowo pozyskiwano krzemienie. W ten oto spo- mechaniczne oraz załadunek urobku oparte są głównie sób powstało jednocześnie górnictwo surowców skalnych. o jednołyżkowe koparki i ładowarki na podwoziu oponowym Postępujący rozwój człowieka związany był z pozyskiwaniem lub gąsienicowym. nowych kopalin, a tym samym koniecznością usprawniania Podnoszenie jakości materiałów użytych do konstrukcji, techniki górniczej i zastosowania odpowiednich środków, modernizacja napędów i mechanizmów, ułatwienie sterowania a w okresie późniejszym coraz bardziej zaawansowanych itp. zwiększają trwałość i niezawodność stosowanych rozwią- maszyn i urządzeń. zań, ale przede wszystkim umożliwiają osiąganie lepszych Baza zasobowa Polski jest bogata i pod tym względem wyników pracy (zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych, Polska zajmuje ważną pozycję w Europie. Surowce skalne zwiększanie wydajności), uwzględniając tym samym zmniej- wydobywane metodą odkrywkową w kraju stanowią najlicz- szenie intensywności oddziaływania na środowisko. Osiągane niejszą grupę spośród wszystkich eksploatowanych kopalin. wydajności często jednak ograniczane są przez umiejętności Wraz z górnictwem węglowym tworzą podstawę funkcjo- i zdolności operowania daną maszyną przez człowieka. nowania przemysłu narodowego, w zastosowaniu w wielu Od lat opracowywane są systemy wspomagające nadzór branżach przemysłowych. układów technologicznych m.in. w górnictwie, których zadaniem jest monitorowanie i analizowanie pracy układów, zespołów maszyn oraz pojedynczych jednostek wchodzących *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii w skład całego procesu. Prace jednak postępują również 96 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 w kierunku pełnej automatyzacji ich pracy. Na chwilę obecną sprawdzają się już systemy autonomicznej pracy samochodów samowyładowczych w światowym górnictwie odkrywkowym [8]. W dużych zachodnich koncernach górniczych jak np. Rio Tinto, testującym na szeroką skalę system AHS Front Runner firmy Komatsu, przetransportowano już za pomocą autonomicznie pracujących samochodów technologicznych ponad 200 mln Mg materiału skalnego. Korzystne wyniki testów przyczyniły się do podejmowania kolejnych prób w świato- wym górnictwie odkrywkowym, w ilości po kilka sztuk na kopalnię, a twórcy coraz szerszej gamy dostępnych rozwiązań z tego zakresu optymistycznie zapatrują się w ich przyszłość. Na chwilę obecną sprawdzają się już systemy autonomicznej pracy samochodów samowyładowczych w światowym górnictwie odkrywkowym [8]. W dużych zachodnich koncernach górniczych jak np. Rio Tinto, testującym na szeroką skalę system AHS Front Runner firmy Komatsu, przetransportowa- Rys. 2. Praca ładowarki łyżkowej Komatsu WA380-6 [11] no już za pomocą autonomicznie pracujących samochodów Fig. 2. Komatsu WA380-6 wheel loader operation [11] technologicznych ponad 200 mln Mg materiału skalnego [7]. W przypadku jednonaczyniowych koparek i ładowarek, pomimo przeprowadzanych prób i badań różnego typu, od Zaletą ładowarek łyżkowych jest z kolei duża elastyczność lat opracowywane są rozwiązania m.in. z zakresu automatyki pracy. Zawdzięczają to mobilnemu podwoziu oponowemu, i telematyki, które obecnie wspomagają sterowanie tymi co umożliwia przystosowanie ich do wielu prac nie tylko w maszynami, a w przyszłości zdolne będą do w pełni zauto- przodkach wydobywczych – do załadunku luźno usypanej matyzowanego kierowania nimi. kopaliny, ale także do transportu np. mas skalnych, czy do Niniejszy artykuł stanowi fragmentaryczny opis wymagań prac przeładunkowych na placach składowych itp. (rys. 2). jakie stawiane są systemom do autonomicznej pracy maszyn Cykle pracy koparek związane są głównie z napełnianiem urabiających i załadowczych w górnictwie skalnym oraz prace łyżki, obrotem nadwozia do wyładunku, opróżnieniem zawar- jakie prowadzone są w tym kierunku. tości łyżki oraz powrotem do pozycji wyjściowej. Natomiast w przypadku ładowarek dochodzą ruchy manewrowe i jazda z pełną oraz pustą łyżką (rys. 3). Jako przykład można podać 2. Wymagania od systemów sterowania koparkami i ła- również cztery główne cykle ładowarki, a to: dowarkami 1. Urabianie calizny/nabieranie urobku. 2. Transport pod środek transportu (ewentualnie na składo- Jednonaczyniowe koparki i ładowarki łyżkowe stosowa- wisko). ne w polskim górnictwie skalnym są zazwyczaj maszynami 3. Wyładunek. wielozadaniowymi, a ich zadaniem jest głównie urabianie, 4. Jazda powrotna. ładowanie oraz transport materiału skalnego. Koparki jednonaczyniowe pod- oraz nadsiębierne na podwoziu gąsienicowym są konstrukcjami zdolnymi do bezpośredniego urabiania calizny skalnej – w światowym górnictwie skalnym duże koparki stosowane są do urabiania mechanicznego nie tylko warstw nadkładowych, lecz również i złoża – np. kopalnie odkrywkowe węgla kamiennego (rys. 1).

Rys. 3. Przykładowe trasy jazdy ładowarki w układzie „V” oraz w powiększonym układzie „Y” przy załadunku Rys. 1. Urabianie mechaniczne koparką nadsiębierną Liebherr materiału na transport samochodowy [5] R 996 B [12] Fig. 3. Examples of wheel loader cycles in "V" and enlarged Fig. 1. Mechanical mining with Liebherr R 996 B front shovel "Y" patterns when loading the excavated material on excavator [12] haul trucks [5] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 97

Bez względu na to, którą z opisywanych maszyn bie- Możliwość wprowadzenia systemu autonomicznej pracy rzemy pod uwagę musimy uwzględnić cykliczność ich koparek związana jest z dokładnym poznaniem charakteru pracy. Generalnie doświadczenia przemysłowe wskazują na jej pracy i kinematyką ruchów łyżki koparki. Prowadzone od regularności pracy jednonaczyniowych koparek, opartej na lat badania w kraju, jak i na świecie [9] wskazują na wpływ ruchach roboczych wysięgnika, łyżki i na obrotach nadwozia. zmienności parametrów materiału skalnego, np. współczyn- Ładowarki z kolei są maszynami dynamicznymi i znacznącą nika tarcia, poślizgu itp. część ich cyklu stanowi faza ich przemieszczania się – zarów- W celu rozwijania algorytmów sterowania należy poznać no z łyżką pełną jak i z opróżnioną. zasady efektywnej pracy koparek. W opracowaniu [9] podano Praca na danym typie maszyn umożliwia operatorowi łą- testy porównawcze pracy dwóch doświadczonych operatorów czenie poszczególnych etapów cyklu, a tym samym skracanie koparek, z różnym stażem i pracujących w odmiennych wa- czasu jego trwania i odwrotnie proporcjonalne zwiększanie runkach. Przedmiotem badań była koparka jednonaczyniowa wydajności. Jest to jednak zadanie, którego efektywność o pojemności łyżki 0,5 m3. W efekcie prowadzonych badań zależy od wiedzy i doświadczenia operatora. Dlatego, aby już na samym początku zauważyć można różne podejście dorównać biegłości człowieka sterującego koparkami i łado- operatorów do położeń łyżki (1 – bliskie, 2 – średnie, 3 – da- warkami, przed systemam komputerowym oraz osprzętem lekie) – rysunek 4. W przypadku ustawień 1 oraz 3 sytuacja elektro-hydraulicznym, które będą nimi kierować, stoi wy- przedstawiała się niemal identycznie. Są to wartości eks- zwanie bardziej skomplikowane niż w przypadku transportu tremalne, związane z konstrukcją wysięgnika koparki przy samochodowego. których możliwe jest urabianie i napełnianie łyżki. Automatyzacja jednonaczyniowych koparek i ładowarek wymaga spełnienia całego wachlarza różnych czynników, a spośród najważniejszych wymienić można: a) odpowiednie wyposażenie techniczne – czujniki, sterowni- ki, elementy napędowe (układy mechaniczne, hydrauliczne, elektroniczne itp.) – dostosowane do wyznaczonego celu i z uwagi na zmienność warunków pracy odporne na nie (temperatura, drgania, zapylenie itp.); b) przygotowanie odpowiednich algorytmów jednostki sterującej do zróżnicowanych i zmiennych warunków eksploatacji, jak: – rodzaj wykonywanej pracy – urabianie calizny, zała- dunek na środek transportu, – rodzaj urabianego/ładowanego materiału – frakcja, wilgotność, – warunki przestrzenne – najbliższe otoczenie maszyny podczas planowanej pracy – wykrywanie innych obiektów – maszyn i przede wszystkim ludzi, – sukcesywne rozpoznawanie przodka wydobywczego bądź pryzmy usypanego luźno materiału w celu odpowiedniego podjazdu/ustawienia maszyny względem niego; c) system autonomicznej pracy powinien generować wskaźniki pracy (efektywność, energochłonność itp.) minimalnie na poziomie doświadczonego operatora; d) zautomatyzowane koparki oraz ładowarki powinny być całkowicie autonomiczne; Rys. 4. Ustawienia wysięgnika koparki [9] e) inne czynniki losowe. Fig. 4. Configuration of the backhoe boom [9] Wspomniane czynniki losowe, to np. sytuacje w których dochodzi do napotkania na drodze maszyny na trudno urabial- Z omawianych badań wynikają wnioski, mówiące o ko- ne elementy calizny, na różnego rodzaju elementy zabudowy, nieczności pełniejszego poznania ustawień łyżki w trakcie jak konstrukcje hydrotechniczne, przewody elektryczne itp. wykonywania przez nią pracy w materiale skalnym i zmien- ności tego ośrodka wraz z upływem czasu. Automatyzacja jest również polem do popisu dla polskiej 3. Autonomiczna praca maszyn wydobywczych myśli technicznej. Polscy inżynierowie opracowują systemy do automatyzacji przemysłowej, a związane są głównie 3.1. Jednołyżkowe koparki hydrauliczne z kinematyką łyżki koparki oraz z bezpośrednim procesem skrawania [2]. Testowane dotąd systemy telesterowania [8] potwierdzają Prekursorem realizowanych prac był System Wspomagania swoją skuteczność w praktyce, jednak ograniczeniem takiego Operatora Maszyny Roboczej (WORM). Nie był to co prawda rozwiązania jest odległość operatora od maszyny. Co prawda system do w pełni zautomatyzowanej pracy badanej maszyny jakość układu audiowizualnego jest na wysokim poziomie, jednak miał posłużyć do wspomagania operatora oraz do jednak operator nie jest w stanie dokładnie rozpoznać otocze- bardziej szczegółowego poznania samego procesu urabiania. nia koparki, w tym np. podłoża, na którym pracuje, oporów Spośród najważniejszych jego funkcji wymienić można: stawianych naczyniom roboczym koparki przez ośrodek skal- – monitorowanie narzędzia roboczego oraz oporów stawia- ny będący przedmiotem pracy maszyny, dokładnej odległości nych przez materiał skalny w którym pracuje, elementów otoczenia od maszyny. W efekcie uzyskujemy – prowadzenie pomiarów wybranych parametrów wraz wydajności gorsze od standardowych. z ich analizą i zapisem, 98 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

– sterowanie silnikiem maszyny. Zaletą systemu jest możliwość dostosowania do różnych maszyn z przystosowaniem do warunków ich pracy, a kolejne etapy rozwoju systemu WORM obejmowały [2]: – cyfrowe sterowanie pracą maszyny i pełna automatyzacja cyklu pracy, – bardziej efektywne wykorzystanie maszyny – usprawnia- nie przebiegu cyklu maszyny, – analizowanie procesów zachodzących podczas urabiania, – rozwijanie rozwiązań telematycznych i sterujących. System sprawdził się i został zaimplementowany na koparce oraz palownicy.

3.2. Jednołyżkowe ładowarki na podwoziu oponowym

Opracowanie systemów automatyzacji pracy ładowarek jest podobnie, jak w przypadku koparek, zagadnieniem Rys. 5. Uproszczony schemat rozkładu sił w procesie napełnia- skomplikowanym, wymagającym od osób je opracowujących nia łyżki ładowarki [4] zespojenia ze sobą wielu czynników w całość, a zaliczyć do Fig. 5. Simplified diagram of force distribution in the process nich można automatyzację: procesu ładowania, nawigacji of filling the wheel loader bucket [4] ładowarki, detekcji przeszkód oraz ich omijania [3]. Automatyzacja pracy ładowarki podczas załadunku obejmuje zakres czynności: 1. dobór kierunku podjazdu ładowarki do usypanego mate- riału, 2. opuszczanie łyżki wraz z podjazdem ładowarki, 3. wybór punktu przyłożenia łyżki do pryzmy, 4. obrót łyżki w osi poziomej, 5. analiza poprawności procesu nabierania, Rys. 6. Proces napełniania łyżki ładowarki [4] 6. wykrywanie ruchów ładowarki (przód/tył) oraz stanu niekontrolowanego zerwania przyczepności kół jezdnych Fig. 6. Process of filling the wheel loader bucket [4] (tzw. „buksowania” kół), 7. moment zakończenia napełniania łyżki, 8. wycofanie ładowarki i jazda pod środek transportu – ko- do pryzmy (rys. 7a), nie tylko z uwagi na osiągane współczyn- lejny element układu technologicznego, niki wypełnienia łyżki, ale również ze względu na obciążenia 9. podjęcie trasy jazdy ładowarki, układu wysięgnika i hydrauliki siłowej. Takie zalecenia są 10. jazda ładowarki z analizowaniem drogi transportowej również stosowane w podręcznikach dla operatorów maszyn. celem uniknięcia ewentualnych przeszkód, W przypadku podjazdu pod dużymi kątami (rys.7b) układ 11. podnoszenie łyżki ładowarki do wyładunku mechaniczny ładowarki ulega asymetrycznym naprężeniom. 12. wyładunek materiału, 13. monitorowanie wydajności ładowarki. Problemem jest charakterystyka sił oddziaływania łyżki na materiał skalny oraz siły jego reakcji w momencie jej napełniania – punkty od 3. do 7. (rys. 5 – Ftrac to siła pocią- gowa przekazana z napędu ładowarki na koła – z III zasady dynamiki Newtona taka sama jest przeciwstawna siła reakcji usypanego materiału na łyżkę; Ftilt – siła unoszenia łyżki do góry wywołana siłą Fcyl pochodzącą od wypełniania siłowni- ka hydraulicznego cieczą). Przeważają tutaj siły penetracji łyżki oraz związane z tym przemieszczaniem się materiału w jej głąb. Ich wartość i kierunek uzależnione są od jakości materiału, kształtu pryzmy oraz kierunku podjazdu ładowarki, a wartości sił oporu materiału charakteryzuje szybkość efektu napełniania łyżki, czyli osiągania wydajności. Proces napełniania jest również zmienny wraz z postępem penetracji łyżki w głąb pryzmy, kiedy to zmienia się kierunek jej przemieszczania (rys. 6). W pierwszym etapie łyżka Rys. 7. Kierunki podjazdu ładowarki pod pryzmę: a) prostopa- ładowarki przemieszcza się po podłożu i w takiej pozycji dły, b) pod kątem ostrym [10] następuje napełnianie, następnie ostrze łyżki podnosi się Fig. 7. Directions of the approach road of the wheel loader to do góry wraz z postępem ładowarki do przodu, a ostatnim pile: a) perpendicular, b) at acute angle [10] elementem ładowania jest podnoszenie napełnionej łyżki w prawie pionowym kierunku. Praktyka przemysłowa wskazuje na stosowanie maszyn 4. Podsumowanie w taki sposób, aby ich osiągnięcie było możliwie najefek- tywniejsze, a jednocześnie aby stan techniczny maszyny nie Podejmowany w ostatnich czasach problem bezzałogowej uległ pogorszeniu. Dlatego też podjazd do napełnienia łyżki „kopalni przyszłości” [1], jest rozwijany na skalę przemysłową powinien być w miarę możliwości jak najbardziej prostopadły głównie w zakresie automatyzacji transportu samochodowego. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 99

Dzięki dużej konkurencji i łączeniu myśli technicznych na usterki bądź uszkodzeniu np. układu mechanicznego maszyny polu tym wykazać się może wiele firm od lat zajmujących musimy dokonać napraw z użyciem wiedzy i doświadczenia się automatyzacją i pracy maszyn i urządzeń przemysłowych. człowieka. Systemy te niejednokrotnie służą wyłącznie do monitorowania układów produkcyjnych, w celu ich optymalizacji ich pracy i dostosowania do aktualnych potrzeb. Artykuł opracowano w ramach realizacji projektu roz- Natomiast stawiane systemom automatyzacji pracy wojowego nr NR09-0061-10/2011, pt.: maszyn urabiająco-ładujących wymagania tworzą zupełnie „ZINTEGROWANY SYSTEM STEROWANIA inne wyzwanie dla ich twórców. Sprawdzone w środowisku TECHNOLOGIĄ ODKRYWKOWĄ WYDOBYCIA laboratoryjnym, w warunkach zbliżonych do przemysłowych, SUROWCÓW SKALNYCH” w różnej skali maszyn, rozwiązania przechodzą pozytywne próby dotąd prowadzonych rozważań. Jednak zagadnienia te wymagają jeszcze dalszych prac rozwojowych i są stale Literatura rozwijane. Kierowanie tego typu maszynami przez wyspecjalizowany 1. Antoniak J.: W kierunku kopalni przyszłości. Surowce i Maszyny system komputerowy, związane jest z wieloma wymaganiami Budowlane 2010, Nr 4 jakie są im stawiane, a pośród nich wymienić możemy: 2. Dąbrowski D., Dobrowolski H., Szlagowski J.: Automatyzacja pracy – projektowanie oraz podejmowanie wskazanych przez maszyn roboczych – badania w IMRC PW. Przegląd Mechaniczny, dyspozytora zadań, Zeszyt 10/2003, IMBiGS, Warszawa – analizowanie założonego celu i przystąpienie do jego 3. Hemami A.: Robotic Excavation, Robotics and Automation in realizacji, Construction. McGill University, Canada, 2008 – rozwiązywanie problemów w sytuacjach losowych (np. 4. Filla R.: Operator and Machine Models for Dynamic Simulation of wystąpienie przeszkody, awaria układu mechanicznego Construction Machinery, LINKÖPING STUDIES IN SCIENCE AND itp.), TECHNOLOGY, THESIS NO. 1189, LINKÖPING 2005, Sweden – stały nadzór i weryfikacja wykonywanych działań, 5. Filla R.: Optimizing the trajectory of a wheel loader working in short – działania optymalizujące pracę maszyny zapobiegające loading cycles, The 13th Scandinavian International Conference on zmniejszaniu wydajności i efektywności procesu wydo- Fluid Power, SICFP2013, June 3-5, 2013, Linköping, Sweden bywczego. 6. Kozioł W., Borcz A., Machniak Ł.: Innowacyjne satelitarne systemy Dążenie do utworzenia systemów do autonomicznej pracy monitorowania maszyn technologicznych w górnictwie odkrywkowym koparek i ładowarek poparte powinno być odpowiednimi surowców skalnych. Górnictwo Odkrywkowe 1/2014, str.5-14 procedurami, regulującymi w odpowiedni sposób ich proces 7. Kozioł W. i in.: Koncepcja systemu organizacji, zarządzania i monito- roboczy. Uogólniony algorytm postępowania przy prowadze- rowania obiektami zautomatyzowanymi w kopalniach odkrywkowych. niu wydobycia dla jednonaczyniowych koparek i ładowarek Zadanie 9.4 projektu rozwojowego pt.: "Zintegrowany system sterowania nie jest trudny do sformułowania. Trudniejszym natomiast technologią odkrywkową wydobycia surowców skalnych” realizowanego jest jego rozbudowa do pojedynczych elementów wchodzą- przez konsorcjum naukowe reprezentowane przez "Poltegor-Instytut" cych w skład poszczególnych etapów pracy maszyn. To ich Instytut Górnictwa Odkrywkowego, AGH Kraków 2014 zadaniem jest dokładna identyfikacja problemu i znalezienie 8. Machniak Ł., Borcz A.: Rola i zastosowanie nowoczesnych systemów rozwiązań możliwych do zaistnienia sytuacji w trakcie eks- dyspozytorskich w odkrywkowych kopalniach surowców skalnych. ploatacji maszyny. Przegląd Górniczy 12/2013, str.59-67 Uniknięcie dowolnego problemu przez program, na chwilę 9. Sakaida Y., Chugo D., Yamamoto H, Asama H.: The Analysis of obecną nie jest możliwe, jako że system tego typu musiałby Excavator Operation by Skillful Operator - Extraction of common skills. posiadać sztuczną inteligencję, chociażby opartą na samo- SICE Annual Conference 2008, August 20-22, 2008, The University uczących się sieciach neuronowych lub algorytmach gene- Electro-Communications, Japan tycznych. Na chwilę obecną całkowicie samodzielna praca 10. Sarata S., Weeramhaeng Y. Tsubouchi T.: Planning of scooping posi- koparki może być prowadzona przy kształtowaniu obiektów tion and approach path for loading operation by wheel loader. 22nd liniowych o stałych parametrach. Natomiast w dłuższym International Symposium on Automation and Robotics in Construction, czasie i w zmiennych warunkach pracy nie byłaby możliwa ISARC 2005 – September 11-14, 2005, Ferrara (Italy) do przeprowadzenia bez ingerencji oraz wsparcia ze strony 11. http://www.komatsupoland.pl operatora. Należy mieć na uwadze fakt, iż w razie ewentualnej 12. http://www.liebherr.com 100 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.2-045.43: 622.62-1/-8 Wpływ utworów trudno urabialnych na dobór pomocniczych technologii urabiania Impact of hard-to-mine rocks on the selection of auxiliary mining technology

dr inż. Łukasz Machniak*) prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł*) mgr inż. Adrian Borcz*)

Treść: W artykule na podstawie przykładowych wskaźników oceny pracy koparek wielonaczyniowych przeanalizowano wpływ udziału utworów trudno urabialnych na wyniki różnych rozwiązań w technologii ich urabiania w odkrywkowych kopalniach węgla brunatnego. Przeanalizowano możliwość bezpośredniego urabiania koparkami wielonaczyniowymi, urabiania po wstępnym rozluzowaniu oraz pracy kombinowanej, w sposób szeregowy oraz równoległy, z wykorzystaniem koparek wielonaczyniowych oraz alternatywnych sposobów urabiania mechanicznego. Abstract: This paper presents the impact of hard-to-mine formations on the results of different solutions in the technology of mining in opencast lignite mines, basing on the example of the performance indicators of bucket wheel excavators. The paper describes the possibilities of direct mining with a bucket wheel excavator, mining after the initial loosening and combined work, by serial or parallel manner with the use of bucket wheel excavators and alternative methods of mechanical mining.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, utwory trudno urabialne, technologie mechanicznego urabiania Key words: opencast mining, hard to-mine rocks, mechanical mining technologies

1. Wprowadzenie Na podstawie analizy warunków geologiczno-górniczych w wybranych kopalniach węgla brunatnego określić można Dobór efektywnego rozwiązania technicznego w procesie podstawowe czynniki, które w sposób znaczący oddziałują urabiania jest jednym z ważniejszych problemów decyzyjnych na technologię ich urabiania. Zaliczyć należy do nich między na etapie projektowania, jak również w fazie eksploatacji innymi: złóż węgla brunatnego. Największe trudności występują przy – wartość udziału (ilość) utworów trudno urabialnych dużym zróżnicowaniu litologicznym nadkładu, zwłaszcza w eksploatowanej masie, przy występowaniu różnego rodzaju skał zwięzłych. Pomimo – uzyskiwane wskaźniki eksploatacyjne technologii podsta- bardzo małych ich ilości w objętości nadkładu, obserwuje się wowej, znaczne obniżenie wskaźników eksploatacyjnych koparek, – sposób zalegania utworów trudno urabialnych w strukturze a to prowadzi do zmniejszenia zdolności wydobywczej całej wyrobiska odkrywkowego oraz pięter eksploatacyjnych, kopalni [1]. Przy niekorzystnym splocie okoliczności (np. – ograniczenia wykorzystania techniki strzelniczej. kumulacja występowania skał zwięzłych, brak wcześniejszego W artykule skupiono się głównie nad analizą wpływu ilości rozpoznania ich występowania, małe wyprzedzenia pomiędzy utworów trudno urabialnych w eksploatowanej masie nadkła- poziomami) może to mieć poważny wpływ na realizację du. W określonych warunkach występowania skał zwięzłych planowanych zadań wydobywczych zarówno w nadkładzie, (ilości i formy zalegania) jest możliwe lub nawet niezbędne jak i węglu. wykorzystanie alternatywnych technologii urabiania znanych z górnictwa odkrywkowego surowców skalnych. Praca alternatywnych technologii w stosunku do standardowych koparek wielonaczyniowych może odbywać się na zasadzie *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii wstępnego urabiania rozluzowującego, jak również urabiania Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 101 pomocniczego, z całkowitym wyeliminowaniem z procesu porównywalnej zdolności wydobywczej jest możliwe, ale koparek wielonaczyniowych. wymaga znacznego zaangażowania środków technicznych (odpowiedniej liczby maszyn). Jest to często wykorzystywany argument przeciwko wprowadzaniu rozwiązań alternatywnego 2. Ocena wpływu wartości udziału skał zwięzłych w ura- urabiania. Tymczasem w warunkach występowania znacznie bianej masie na technologię ich eksploatacji mniejszej objętości skał zwięzłych, w stosunku do pozostałych mas nadkładowych oraz dzięki odpowiedniemu prowadzeniu Wpływ ilości (objętości) utworów trudno urabialnych frontów wydobywczych w stosunku do przestrzennych form można oceniać na trzech poziomach: zabierek, pięter eks- zalegania, możliwa jest praca układów alternatywnych ze ploatacyjnych, wyrobiska eksploatacyjnego. Na każdym znacznie mniejszą wydajnością. Dla zachowania przyjętego poziomie oceny ustalić można syntetyczny wskaźnik – VTR, stałego postępu eksploatacji zdolność wydobywcza układu wyrażający wartość udziału skał zwięzłych w całkowitej alternatywnego powinna być porównywalna do zdolności wy- kubaturze (zabierki, piętra eksploatacyjnego, wyrobiska). dobywczej koparki wielonaczyniowej dla dwóch przypadków:

Bezpośredni wpływ na możliwość zastosowania różnych 1. Gdy wartość wskaźnika VTR = 100 % (rys. 1a). technologii alternatywnego urabiania, względem koparek 2. Niezależnie od wartości wskaźnika VTR, przy szeregowej wielonaczyniowych, mają jednak uwarunkowania występu- pracy układu podstawowego i alternatywnego (rys. 1b). jące w zabierce. Jest to podstawowa geometryczna jednostka wydobywcza w kopalniach odkrywkowych węgla brunatnego, Jako przykład do porównania różnych rozwiązań w tech- w których do urabiania wykorzystywane są koparki wielona- nologii urabiania przyjęto następujące wskaźniki eksploata- czyniowe. Wykonana analiza warunków w poszczególnych cyjne koparki wielonaczyniowej: 3 zabierkach wymaga przeniesienia na piętro eksploatacyjne, – wydajność teoretyczna QO = 3500 m /godz., a następnie na całe wyrobisko odkrywkowe. Analiza w piętrze – wskaźnik wykorzystania wydajności teoretycznej w wa- eksploatacyjnym pokazuje zmienność warunków oraz roz- runkach standardowych EQOS = 50%, wskaźnik wykorzy- przestrzenienie zalegania skał zwięzłych w czasie. Ocena glo- stania czasu kalendarzowego w warunkach standardowych balna w strukturze wyrobiska odkrywkowego jest zbiorczym ETKS = 45 %, zestawieniem informacji z każdego piętra wydobywczego. – wskaźnik wykorzystania wydajności teoretycznej dla skał

Stanowi podstawę do logistycznego harmonogramowania zwięzłych przy bezpośrednim urabianiu EQOTR = 10 %, i przemieszczania alternatywnych technologii pomiędzy wskaźnik wykorzystania czasu kalendarzowego dla skał piętrami eksploatacyjnymi, a więc jest punktem do określenia zwięzłych przy bezpośrednim urabianiu ETKTR = 35 % (rys. technicznego wyposażenia układu wydobycia skał zwięzłych 2 A), dla całego złoża. – wskaźnik wykorzystania wydajności teoretycznej przy

Alternatywne technologie mechanicznego urabiania cha- urabianiu wstępnie rozluzowanych skał zwięzłych EQOTR rakteryzują się znacznie mniejszą wydajnością w stosunku = 35 %, wskaźnik wykorzystania czasu kalendarzowego do wydajności koparek wielonaczyniowych, pracujących przy urabianiu wstępnie rozluzowanych skał zwięzłych w warunkach porównywalnej urabialności z jednostkową ETKTR = 35 % (rys. 2 b), liniową (powierzchniową) siłą kopania koparki. Uzyskanie

Rys. 1. Rozwiązania w technologii urabiania skał zwięzłych a) przy 100 % wartości udzia- łu skał zwięzłych w eksploatowanej objętości, b) przy częściowym udziale skał zwięzłych w eksploatowanej b) objętości i szeregowej pracy układu podstawowego i alternatywnego [4] Fig. 1. Solutions in the technology of solid rock mining a) at 100 % of hard rocks in the exploited volume, b) at partial participation of hard rocks in the exploited volume and serial work of the primary and alternate systems [4] 102 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Dla pierwszego przypadku (rys. 1a), w którym w zabierce dla przyjętych wskaźników charakteryzujących pracę koparki zidentyfikowano 100 % udział skał zwięzłych, układ alterna- we wstępnie rozluzowanym górotworze, uzyskiwana zdolność tywny (Z) wykorzystywany jest w 100 %. Z kolei koparka wydobywcza wynosi 54 % zdolności standardowej. Porównując wielonaczyniowa nie wykonuje żadnych zadań w procesie do analogicznego przykładu z układem alternatywnym (rys. urabiania, stąd jej wykorzystanie (ZP) jest równe zeru, a więc 1 a), wykorzystanie zdolności jest nieznacznie większe, przy wykorzystanie całkowitej (łącznej) zdolności wydobywczej zdecydowanie mniejszym postępie.

(ZC) zainstalowanej na poziomie roboczym wynosi 50 %. W Przy mniejszym udziale utworów trudno urabialnych, drugim przypadku (rys. 1b), w którym utwory trudno urabialne wykorzystanie zdolności układu podstawowego jest znacznie stanowią część objętości zabierki (przykładowo 40 %), wy- większe (rys. 3). korzystanie łącznej zdolności (ZC) jest podobne, przy czym Końcowa zdolność wydobywcza koparki wielonaczy- poziom wykorzystania zdolności dla poszczególnych tech- niowej pracującej, w piętrze mieszanym, uzależniona jest od nologii zróżnicowany jest wartością udziału utworów trudno czasu eksploatacji skał zwięzłych i czasu pracy w warunkach urabialnych. W obu wariantach, poprzez podwojenie zdolności standardowych, jak również osiąganych wyników eksploata- wydobywczej zachowany jest projektowany postęp piętra. cyjnych, wyrażonych wskaźnikiem wykorzystania wydajności

W zależności od sposobu oceny, różnie można interpre- teoretycznej (EQO) oraz wykorzystania czasu kalendarzowego tować te rozwiązania. Ocenie poddana może być wartość (ETK) w warunkach standardowych oraz w skałach zwięzłych, wskaźnika wykorzystania zaangażowanego potencjału pro- co przedstawiają wzory (1 oraz 2). dukcyjnego (podstawowego i alternatywnego), wskaźnik wykorzystania samego układu podstawowego lub przyjęty cel (1) nadrzędny, np. zapewnienie projektowanego postępu frontów. Dla porównania na rysunkach 2 oraz 3 przedstawiono lub przykłady eksploatacji skał zwięzłych, bez wprowadzania układu alternatywnego (dla wcześniej przyjętych wskaźników (2) pracy koparki wielonaczyniowej). gdzie: 3 W przypadku bezpośredniego urabiania górotworu skal- ZP – końcowa zdolność wydobywcza, m /rok, 3 nego uzyskiwana zdolność wydobywcza oraz postęp frontu QO – wydajność teoretyczna koparki, m /godz., wynosi 16 % wartości dla warunków standardowych. Z kolei TK – czas kalendarzowy, godz.,

Rys. 2. Eksploatacja zabierki w utworach trudno urabialnych a) urabianie bezpośrednie, b) urabianie wstępnie rozluzowanego górotworu [4] Fig. 2. Exploitation of shortwall in hard-to-mine formations a) direct mining, b) excavation of the initially loosened rock mass [4] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 103

Rys. 3. Eksploatacja zabierki z ograniczoną objętością utworów trudno urabialnych a) urabianie bezpośrednie, b) urabianie wstępnie rozluzowanego górotworu [4] Fig. 3. Exploitation of shortwall with limited volume of hard-to-mine formations a) direct mining, b) mining of initially loosened rock mass [4]

EQOTR – wskaźnik wykorzystania wydajności teoretycznej ZTR – zdolność wydobywcza w utworach trudno ura- w utworach trudno urabialnych, bianych, m3/rok.,

ETKTR – wskaźnik wykorzystania czasu kalendarzowego ZS – zdolność wydobywcza koparki w warunkach w utworach trudno urabialnych, standardowych, m3/rok.

TTR – czas eksploatacji objętość utworów trudno ura- Obniżenie zdolności wydobywczej (dla koparki i wskaźni- bialnych, m3, ków jak na rysunkach1 i 2) w zależności od udziału utworów

EQOS – wskaźnik wykorzystania wydajności teoretycznej trudno urabialnych, przedstawiono na rysunku 4. w warunkach standardowych, Minimalne wykorzystanie standardowej zdolności wy-

ETKS – wskaźnik wykorzystania czasu kalendarzowego dobywczej występuje przy 100 % udziale utworów trudno w warunkach standardowych, urabialnych w przyjętej objętości, które wynosi 16 % dla

Ts – czas eksploatacji objętość o standardowej ura- EQOTR = 0,10 (urabianie bezpośrednie). Dla takiej technologii bialności, m3,

Rys. 4. Wykorzystanie zdolności wydobywczej przy różnej wartości udziału kubatury utworów trudno urabialnych w eksploatowanej masie [4] Fig. 4. Use of production capacity with different share of hard-to-mine formations volume in the exploited mass [4] 104 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 urabiania skał zwięzłych obniżenie wypadkowej zdolności wydobywczej o 50 % następuje już przy niespełna 20 % (3) wartości udziału utworów trudno urabialnych. Następnie, gdzie: wraz ze wzrostem udziału utworów trudno urabialnych, dyna- ZTR – zdolność wydobywcza w utworach trudno urabial- mika obniżenia zdolności maleje. Przy znaczących spadkach nych, % 3 zdolności wydobywczej zachodzi zazwyczaj konieczność ZS – zdolność wydobywcza koparki, m /rok wprowadzania rozwiązań pomocniczych w urabiania. Jedną VTR – wskaźnik udziału utworów trudno urabialnych z możliwości jest wprowadzenie urabiania rozluzowującego w zabierce, % na frontach koparek podstawowych. Na rysunkach 2 oraz 3 Przy niedużym udziale utworów trudno urabialnych widać, że takie rozwiązanie wpływa na znacznie mniejsze w przekroju zabierki, zdolność wydobywcza układu alter- obniżenie wypadkowej zdolności wydobywczej. Minimalne natywnego może być zatem znacznie ograniczona. Istotnie wykorzystanie standardowej zdolności wynosi 54 %, a jej zwiększa to możliwości zastosowania technologii o znacznie obniżenie przy 20 % udziale skał zwięzłych wynosi 15 %. niższej wydajności urabiania, bez konieczności angażowa- Przy niekorzystnym splocie okoliczności (np. kumulacja wy- nia dużej liczby wyposażenia technicznego. Ze względu na stępowania skał zwięzłych, brak wcześniejszego rozpoznania mniejszą kubaturę przypadającą na koparkę wielonaczyniową, ich występowania, małe wyprzedzenia pomiędzy poziomami) jej zdolność zostaje ograniczona o wartość udziału utworów wstępne rozluzowanie może nie być wystarczające, co poważ- trudno urabialnych (rys. 5). Przy niezależności obu frontów nie może wpłynąć na realizację planowanych zadań wydo- możliwa jest praca koparki wielonaczyniowej ze standardową bywczych zarówno w nadkładzie, jak i węglu. W sytuacjach zdolnością co wymaga jej skierowania na front rezerwowy. takich wprowadza się alternatywne technologie urabiania. Wydzielenie takiego frontu uzależnione jest od wielu uwa- W warunkach możliwej organizacji pracy równoległej runkowań technologicznych i organizacyjnym. na dwóch niezależnych frontach roboczych, zdolność wydo- Wydzielenie frontu alternatywnego w przypadku ziden- bywcza w utworach trudno urabialnych może mieć wartość tyfikowania utworów trudno urabialnych jest ułatwione w mniejszą od zdolności wydobywczej wielonaczyniowej ko- przypadku zgodnej identyfikacji ilości oraz jakości utworów parki kołowej. Obniżenie to jest proporcjonalne do udziału trudno urabialnych na etapie rozpoznania złoża. Pozwala to objętości utworów trudno urabialnych w eksploatowanej na wyprzedzające działania związane z organizacją frontu zabierce, co wyraża wzór alternatywnego dla koparki wielonaczyniowej (rys. 6).

Rys. 5. Praca równoległa układu podstawowego i alternatywnego w zabierce o ograniczonej objętości utwo- rów trudno urabialnych [4] Fig. 5. Simultaneous work of the primary and alternate system in shortwall with limited volume of hard- -to-mine formations [4]

Rys. 6. Praca równoległa układu podstawowego i alternatywnego w zabierce o ograniczonej objętości utworów trudno urabialnych rozpoznanych na etapie dokumentowania złoża [4] Fig. 6. Simultaneous work of primary and alternate system in shortwall with limited volume of hard- -to-mine formations in the documenting stage of a deposit [4] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 105

Przedstawiony na rysunku 6 układ jest pod względem technicznego wykorzystania najkorzystniejszy, gdyż w pełni wykorzystuje zdolności wydobywcze obu rozwiązań w urabianiu. Identyfikując problemy eksploatacyjne związane z wydobyciem utworów trudno urabialnych podkreślono, że w większości kopalń rozpoznanie ich ilości jest mniejsze od identyfikowanej podczas eksploatacji. W warunkach bieżącej eksploatacji praca z maksymalnym wykorzystaniem zdolności wydobywczych obu technologii jest trudna do osiągnięcia. Uzależnione jest to głównie od różnicy kubatury uwzględ- nionej przy projektowaniu eksploatacji oraz rzeczywistych zidentyfikowanych w trakcie eksploatacji złoża.

3. Podsumowanie Rys. 7. Mechanizm poprawy wskaźników eksploatacyjnych po- Efektywność technologii eksploatacji utworów trudno ura- przez zastosowanie urabiania rozluzowującego [3] bialnych z wykorzystaniem koparek wielonaczyniowych, uza- Fig. 7. Mechanism of improvement of performance indicators leżniona jest przede wszystkim od następujących czynników: by the use of initial loosening [3] – wartości udziału (liczby) utworów trudno urabialnych, – dokładności rozpoznania ilości i warunków zalegania utworów trudno urabialnych, – stopnia dostosowania charakterystyki technicznej koparek oraz efektywniejsze podczas gdy istnieje możliwość takiego wielonaczyniowych do występujących oporów urabiania. wydzielenia frontów, które będzie minimalizowało udział Niskie wskaźniki efektywności technologii podstawowej utworów trudno urabialnych w przekroju zabierek, a jedno- wynikają zarówno z ograniczeń występujących w eksploato- cześnie sprzyjało niezależnej (równoległej) pracy. wanym piętrze, ale również na skutek ich wpływu na warunki pracy na poziomach zlokalizowanych niżej. Przy dużych ilościach utworów trudno urabialnych, przy jednocześnie Literatura dużych wartościach udziału w zabierkach, dochodzi do bardzo szybkiego ograniczenia zdolności wydobywczych koparek 1. Kozioł W., Kaczarewski T.: Problemy technologiczno-eksploatacyjne i postępów w piętrach niżej położonych. Powoduje to zwięk- wydobycia skał trudno urabialnych w polskich kopalniach węgla bru- szenie presji technologicznej zmierzającej do poszukiwania natnego, Górnictwo Odkrywkowe, Nr 5-6, 1990 alternatywnego rozwiązania w urabianiu skał zwięzłych. 2. Kozioł W. Machniak Ł.: Problemy klasyfikacji i wydobycia trudno Powszechnym rozwiązaniem jest wprowadzenie urabiania urabialnych skał i gruntów w kopalniach węgla brunatnego, Górnictwo rozluzowującego MW, co poprawia wyniki eksploatacyjne i Geoinżynieria, Rok 34, Zeszyt 4, Kraków, 2010 koparek podstawowych, ale w stosunku do warunków stan- 3. Kozioł W. Machniak Ł.: Klasyfikacje urabialności jako narzędzie dardowych cały czas są znacznie mniej korzystniejsze (rys. 7). do wstępnego doboru techniki urabiania skał w kopalniach węgla Powoduje to, że zwiększa się zakres wykorzystania koparek brunatnego, Węgiel brunatny – szanse i zagrożenia monografia pod red. standardowych, wyrażony większą dopuszczalną wartością Mariusza Sierpnia, Agencja Wydawniczo-Poligraficzna ART-TEKST, udziału skał zwięzłych w eksploatowanej masie w porównaniu Kraków, 2014 do urabiania bezpośredniego (rys. 3). 4. Machniak Ł.: Metoda doboru technologii wydobycia utworów trudno Jednak przy pewnej krytycznej wartości udziału skał urabialnych w kopalniach węgla brunatnego. Rozprawa doktorska, zwięzłych, gdy dochodzi do nadmiernego ograniczenia AGH, Kraków 2013 zdolności wydobywczej technologii podstawowej, konieczne 5. Kavouridis K., Roumpos C., Galetakis M., Pavloudakis F.: Methods and jest zwiększenie teoretycznego potencjału urabiania poprzez technological -improvements for the efficient removal of the overburden wprowadzenie alternatywnego urabiania pomocniczego na hard rock formations at South Field lignite mine, Ptolemais, Greece. szeregowych bądź równoległych (niezależnych) frontach ISCSM Romania; 2008 roboczych. Wprowadzenie takiej technologii oraz współpra- 6. Strunk S.: Optimising the production of problematic overburden in ca z koparkami wielonaczyniowymi są znacznie łatwiejsze hambach opencast mine, 21st World Mining Congress, Kraków, 2008 106 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.333: 622.333.167/.168: 622.5 Analiza przebiegu próbnych pompowań na przykładzie studni badawczej AGH-1 Interpretation of pumping tests results on the basis of examination of AGH-1 well

dr inż. Krzysztof Polak*) mgr inż. Karolina Kaznowska-Opala*)

mgr inż. Katarzyna Pawlecka*) dr hab. inż. Jerzy Klich, prof. nadzw.*)

Treść: Próbne pompowania pozwalają na zbadanie zależności pomiędzy wydajnością a wywołaną przez nią depresją, na zdjęcie charakterystyki pompy oraz określenie jej współpracy z rurociągiem. Ocena układu hydraulicznego studnia – obsybka – warstwa wodonośna i układu pompowego zaproponowana w niniejszym artykule pozwoli na podjęcie próby zmniejszenia kosztów pompowania studni w niekorzystnych warunkach hydrogeologicznych oraz zwiększenia efektywności systemu odwodnienia. W pracy przedstawiono interpretację wyników próbnego pompowania na przykładzie studni AGH-1. Abstract: In order to study the relation between the pumping rate and depression level in a well, it is necessary to make a pumping test. Results from such a test allow also to draw a curve of pump characteristics and examine cooperation of the pump with the pipeline system. The suggested assessment of the hydraulic system including: well – gravel pack – aquifer and pumping system allow to attempt to reduce the costs of well pumping in unfavorable hydrogeological conditions and increase the efficiency of dewatering systems. This paper presents an interpretation of the pumping test results from AGH-1 well.

Słowa kluczowe: próbne pompowanie, metoda interpretacji próbnego pompowania Key words: pumping test, method of pumping test interpretation

*) AGH w Krakowie Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 107

1. Wprowadzenie

Sprawność układu studnia – agregat pompowy zależy w istotny sposób od sprawności studni. Warunek optymalnej wydajności spełniony jest wówczas, gdy studnia pracuje z maksymalną możliwą depresją, przy czym depresja taka nie powinna powodować nadmiernego hydraulicznego zeskoku zwierciadła wody w studni, który w konsekwencji prowadzi do wzrostu energochłonności odwodnienia. Zeskok hydrauliczny powstaje m.in. w wyniku zmniejszenia przepuszczalności strefy przyotworowej, związanej z procesem „starzenia się” otworów hydrogeologicznych. Układ przesyłowy powinien pracować w stabilnych warunkach pracy. W najczęściej spotykanych rozwiązaniach, tj. gdy mamy do czynienia z przepompowaniem cieczy ze Rys. 1. Przebieg charakterystyk sprawności agregatów η i η zbiornika dolnego do górnego, straty ciśnienia w układzie 1 2 oraz charakterystyka sprawności studni ηst przy zróż- tłocznym równoważone są przez ciśnienie wytwarzane przez nicowanym charakterze przepływu wody przez filtr: 1 agregat pompowy. W przypadku studni zbiornik dolny posiada – laminarny przez filtr, 2 – turbulentny przez filtr, 3 – oporność hydrauliczną wynikającą z parametrów hydroge- turbulentny w warstwie wodonośnej ologicznych ośrodka wodonośnego oraz stanu technicznego Objaśnienia: η – sprawność agregatu pompowego do- strefy przyotworowej. Układ taki znajdował się będzie 1 branego dla studni ujęciowej, η2 – sprawność agregatu w równowadze wtedy, gdy suma oporów filtracyjnych wraz pompowego dobranego dla studni górniczej ze stratami ciśnienia powstającymi na rurociągu tłocznym Fig. 1. Efficiency characteristics of the pumping engines (η – równoważona będzie przez ciśnienie wytwarzane przez agre- 1 for water intake well; η2 – for mining well) and well (ŋst) gat pompowy. W optymalnych warunkach pracy wydajność depending on different kind of water flow: 1 – laminar agregatu powinna odpowiadać wydajności optymalnej okre- flow through the filter, 2 – turbulent flow through the ślonej przez producenta sprzętu oraz nie powinna przekraczać filter, 3 - turbulent flow in an aquifer wydajności dopuszczalnej dla danej studni. Jednocześnie Explanations: η – efficiency of the pumping engine se- agregat pompowy powinien zapewnić niezbędną wysokość 1 lected for the intake well, ŋ – efficiency of the pumping podnoszenia odpowiadającą depresji wywołanej w studni. 2 W związku z powyższym, stwierdzić można, że układ engine selected for the mining well studzienno-pompowy składa się z dwóch podstawowych elementów: – agregatu pompowego, charakteryzującego się sprawnością ogólną układu studzienno-pompowego, jakkolwiek w po- energetyczną, czątkowym okresie takiej pracy zwiększa się wydajność – układu studziennego, składającego się z konstrukcji stu- pompowania. W dłuższej perspektywie czasowej natomiast, dziennej oraz rurociągu, układ ten jest z natury rzeczy niestabilna praca otworu hydrogeologicznego prowadzi do układem opornościowym. jego przyspieszonej degradacji. W związku z powyższym można zapisać Na skutek zwiększania depresji oraz zmniejszania wy- dajności studni przesuwa się w czasie pole pracy (oznaczone

ηu = ηst · ηap (1) kolorem żółtym). Agregat pompowy, którego pole pracy jest w przybliżeniu stałe w czasie, pracuje więc poza optymalny- gdzie: mi parametrami Q i Hp. Stan współpracy studni z agregatem ηst sprawność studni jest więc stanem przejściowym. Zwiększająca się depresja ηap sprawność agregatu pompowego i malejący wydatek powodują konieczność wymiany agrega- tów, na dopasowane do bieżących warunków pracy otworu Dla powyższego układu maksymalną depresję zwierciadła studziennego. wody da taki agregat, którego sprawność będzie bliską opty- Jak już wspomniano na procesy starzeniowe ma wpływ malnej, a pole jego pracy będzie nakładało się na pole pracy nadmierny zeskok zwierciadła wody. Zeskok ten może zo- studni. Pod pojęciem „stabilna praca” w przypadku studni stać wzbudzony poprzez niedopasowanie parametrów pracy rozumieć należy zachowanie przepływu wody przez filtry układu pompowego do przesuwającego się w czasie pola w granicach ciągłości funkcji S=BQ+CQ2. Porównanie spraw- pracy studni. ności studni ujęciowej i depresyjnej pokazano na rysunku 1. Stabilne warunki pracy agregatu nie oznaczają jed- Pole wykresu zaznaczone kolorem szarym odpowiada nak stabilnych warunków pracy otworu studziennego. laminarnemu charakterowi przepływu przez strefę otworową, Niedostateczny napływ wody do studni skutkuje pojawieniem w tym też przez filtr studzienny. Taki charakter przepływu wy- się zeskoku hydraulicznego, co nie jest korzystne z punktu stępuje w ujęciowych studniach bezfiltrowych lub filtrowych widzenia pracy otworu studziennego. Zwiększony zeskok o dobrej przepuszczalności. Parametr D opisuje oporność sprzyja kolmatacji chemicznej, ale także jest niekorzystny ze hydrauliczną przy przepływie laminarnym. względów mechanicznych dla strefy filtrowej. Duża różnica W strefie oznaczonej kolorem żółtym przepływ przez ciśnienia na filtrze studziennym może prowadzić do dezin- strefę przyotworową odbywa się w warunkach ruchu turbu- tegracji okładziny, a w efekcie końcowym do „piaszczenia” lentnego. Taki charakter pracy jest normalny i pożądany w studni. Ustabilizowanie warunków pracy otworu możliwe jest warunkach odwodnieniowych i gwarantuje stosunkowo mały np. poprzez zdławienie agregatu pompowego. zeskok hydrauliczny oraz gwarantuje stosunkowo małe tempo Przy nadmiernym obniżeniu zwierciadła wody agregat starzenia strefy filtrowej. pompowy może pracować w niestabilnych warunkach wywo- Przesunięcie charakterystyki sprawności agregatu poza łując kawitację w części ssącej agregatu pompowego. Proces pole pracy (w prawo, tj. powyżej Q2) zmniejsza sprawność ten jest szkodliwy dla samego agregatu, ale również konstruk- 108 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 cji studni, zwłaszcza, jeśli agregat znajdzie się w pobliżu filtra. Wielostopniowe pompowania badawcze pozwalają na Wyjściem z sytuacji może być jedynie zdławienie agregatu. zdjęcie pełnej charakterystyki pracy studni. Na jej podstawie W praktyce zdławienie to najczęściej podyktowane jest określa się nie tylko sprawność studni, ale możliwe jest także: koniecznością jego ochrony przed odsłonięciem. W rzeczy- 1) Ustalenie racjonalnej wydajności, pozwalającej na wydłu- wistości, mając na uwadze naturalną oporność hydrauliczną żenie żywotności studni. ośrodka wodonośnego, konieczny jest dobór jego wydajności 2) Określenie przybliżonego rozdziału dopływów wody do prędkości krytycznych występujących na filtrze. w profilu pionowym studni. W celu wykluczenia możliwości powstawania nadmier- 3) Ustalenie wydajności pozwalającej na zmniejszenie strat nych zeskoków na studni koniecznym może być przeprowa- energetycznych (zwiększenie efektywności). dzenie próbnego pompowania badawczego, umożliwiającego 4) Wspomaganie podejmowania decyzji w zakresie doboru wyznaczenie charakterystyki studni S=f(Q). agregatów pompowych o charakterystykach odpowiada- jących charakterystyce hydraulicznej studni, 5) Dokonanie oceny stanu hydraulicznego studni w celu: 2. Metodyka pomiaru – ustalenia parametrów ewentualnej regulacji, – decyzji o renowacji. W celu wydłużenia czasu „życia” studni przy zachowaniu W trakcie próbnego pompowania wielostopniowego zmie- jak najlepszej skuteczności działania oraz dla zmniejszenia nia się równowaga ciśnień w układzie ośrodek wodonośny energochłonności pompowania, studnie nie powinny pracować – otwór studzienny – agregat pompowy. Regulacja układu w warunkach przepływu turbulentnego w warstwie wodo- pompowego pozwala na: nośnej. Przepływ taki powoduje bowiem unoszenie cząstek – zdjęcie charakterystyki studni S=f(Q), skalnych i ich osadzanie się na filtrze studziennym, co skutkuje – ocenę stanu technicznego układu pompowego względem zmniejszoną przepuszczalnością filtrów studziennych. charakterystyk wzorcowych. W związku z powyższym dla potrzeb ustalenia warunków Zmiany układu ciśnień w otworze studziennym w trakcie pracy studni proponuje się zastosowanie założenia upraszcza- trójstopniowego pompowania próbnego przedstawiono ide- jącego, polegającego na zastosowaniu równania Jacoba (2) owo na rysunku 2. jako identyfikującego graniczne warunki pracy, w tym do- W trakcie badania mogą być więc wykonywane pomiary puszczalną wydajność. Zachowanie ciągłości funkcji S=f(Q) ciśnień w układzie pompowym, co umożliwia nie tylko ocenę oznacza więc zachowanie stabilnych warunków pracy otworu stanu współpracy agregatu z rurociągiem tłocznym, ale przede studziennego w całym przedziale wydajności. Zerwanie wszystkim warunków współpracy agregatu pompowego ze ciągłości funkcji oznacza przejście ruchu turbulentnego do studnią. warstwy wodonośnej, co jest dopuszczalne tylko w szcze- Charakterystyka układu opornościowego (studnia + gólnych warunkach hydrogeologicznych pracy studni [1]. rurociąg), po uwzględnieniu geometrycznej wysokości pod- W celu określenia stabilnych warunków pracy studni koniecz- noszenia, powinna spotykać się z charakterystyką agregatu ne jest zatem zdjęcie charakterystyki studni (2). pompowego w jednym punkcie. Na rysunku 2 depresje S1, S2, S3 odpowiadają depresjom na kolejnych stopniach pompowania, a krzywe zaznaczone S = BQ + CQ2 (2) linią przerywaną odpowiadają stratom hydraulicznym na instalacji przesyłowej. Straty ciśnienia na początkowych Charakterystyka taka powinna zostać zdjęta poprzez stopniach pompownia powstają głównie na zaworze regula- wykonanie pompowania w ramach tzw. „soft-startu” studni. cyjnym. Na ostatnim stopniu pompowania, tj. przy otwartej Przebieg charakterystyki jest informacją pozwalającą na przepustnicy straty w instalacji wodociągowej wynikają już określenie: głównie z strat liniowych oraz miejscowych na poszczegól- 1) parametrów równania Jacoba, w tym: nych elementach instalacji tłocznej i odpowiadają startom – parametru B i określenie depresji rzeczywistej BQ, 2 dynamicznym na przepływie (dh). W takich warunkach układ – parametru C i określenie zeskoku hydraulicznego CQ , studzienno-pompowy powinien pracować w równowadze, – granicy ciągłości funkcji S=f(Q), a agregat pompowy powinien posiadać odpowiednią nadwyż- – sprawności studni η , st kę ciśnienia na ssaniu, odpowiadającą charakterystyce NSPH 2) wydajności granicznej QE dla utrzymania przepływu tur- (Net Positive Suction Head). bulentnego jedynie w strefie otworowej. W przypadku, gdy dochodzi do odsłonięcia agregatu Metoda oceny zastosowana do przeprowadzenia i interpre- pompowego oznacza to przewymiarowanie agregatu pom- tacji wyników próbnego pompowania zaproponowana została powego bądź, poprzez zbyt dużą wysokość podnoszenia H przez Klicha [4]. Podobnie, jak w klasycznych metodach oce- bądź też zbyt dużą wydajność Q, bądź też na oba parametry ny, mierzonymi wartościami są wydajność i depresja (pozorna) równocześnie. W takim przypadku nie należy dopuścić zwierciadła wody w studni. Metoda wymaga precyzyjnego odsłonięcia agregatu, co jest realizowane poprzez zdławienie pomiaru wydajności i depresji w czasie trwania testu pom- instalacji przesyłowej przepustnicą. Oznacza to straty energe- powania wielostopniowego dla warunków ustalonych, tzn. tyczne, dlatego rozważyć należy wymianę agregatu na mniej- przy ustabilizowanej depresji oraz wydajności. W odróżnie- szy, tj. odpowiadający charakterystyce studni. Nadrzędnym niu od klasycznych metod bazuje jednak ona na wartościach celem jest ograniczenie strat energetycznych związanych pomiarowych chwilowych. W celu oznaczenia parametrów z nadmiernym poborem energii oraz zmniejszenie tempa zu- równania Jacoba (2) nie wykorzystuje się żadnych danych życia sprzętu pompowego oraz zmniejszenie kosztów remontu tablicowych czy innych wartości np. uśrednionych. Estymacja sprzętu i renowacji studni. parametrów funkcji S=f(Q) odbywa się przy wykorzystaniu metod matematyki statystycznej. Dzięki temu określić moż- na błędy pomiarowe, odchylenia standardowe od wartości 3. Opracowanie wyników średnich modelu funkcji oraz istotność wyników obliczeń, czy też stopień dopasowania funkcji do danych pomiarowych Pompowanie przeprowadzone zostało w studni badawczej (współczynnik korelacji lub determinacji). AGH-1 zlokalizowanej na terenie Międzywydziałowej Stacji Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 109

Rys. 2. Schemat układu ciśnień w studni podczas pompowania 3-stopniowego

Objaśnienia: S0 – depresja statyczna, Hs – głębokość do zwierciadła wody, S1, S2, S3 – depresje na kolejnych stopniach

pompowania, Ht1,2,3 – ciśnienie w układzie pompowym, dh – straty dynamiczne, Q1,2,3 – wydajności na kolejnych stopniach pompowania Fig. 2. Diagram of pressure distribution in the well during a 3-stage pumping test.

Explanations. So – static depression, Hs – depth to the water table, S1, S2, S3 – depression on the next stage of pumping, Ht1,

Ht 2, Ht 3 – pressure in the pumping system, dh – dynamic head losses, Q1, Q 2, Q 3 – yield of a well on the next stage of pumping

Badań Środowiskowych. Ośrodek wodonośny budują głów- o średnicy Ф=225 mm. Część czynna filtra ma długość 5 m nie utwory czwartorzędowe tj. piaski i żwiry, glina pylasta, i znajduje się na głębokości 10–15 m p.p.t. [2, 6]. namuły, torfy, pyły, pyły piaszczyste oraz utwory neogenu Próbne pompowanie na studni wykonano w kwietniu 2014 – ilaste utwory mioceńskie. Obszar posiada stosunkowo pro- roku. Zgodnie z opisaną wcześniej metodyką przeprowadzono stą budowę geologiczną, a w konsekwencji czytelny układ pompowanie wielostopniowe. Wyniki badania oraz charakte- hydrogeologiczny. Warstwa wodonośna obejmuje warstwy rystykę agregatu pompowego zestawiono w tablicy, następnie akumulacji rzecznej, których zasilanie odbywa się poprzez przedstawiono graficznie na rysunku 3. bezpośrednią infiltrację wód opadowych i kontakty hydrau- Charakterystykę studni zinterpretowano zgodnie z meto- liczne z niższymi poziomami. Granicę zasilania stanowią dą Klicha [4]. Krzywa wykresu S=f(Q) (rys. 3a) jest ciągła naturalne brzegi dolin rzecznych Wisły i Rudawy. Zwierciadło w całym zakresie wydajności, co sugeruje, że przepływ wody wody ma charakter swobodny. w warstwie wodonośnej odbywa się w reżimie laminarnym, Studnia wyposażona jest w sondę hydrostatyczną, która natomiast w studni – w reżimie turbulentnym. Obliczona rejestruje poziom zwierciadła wody, ciśnienie, temperaturę, wartość parametru B, charakteryzującego hydrauliczną opor- wydajność oraz czas. Pomiary prowadzone są z częstością ność ośrodka wyniosła B=56,41 s/m2. Wskazuje to na drenaż 5 s i zapisywane na komputerowym stanowisku kontrolno- ośrodka wodonośnego o bardzo korzystnych parametrach -pomiarowym. hydraulicznych, dużej przewodności i odsączalności ośrodka, Otwór badawczy AGH-1 jest studnią dogłębioną o głę- co przekłada się na małą depresję w pionie oraz płaski kształt bokości 16 m. Otwór zarurowany został rurami PCV z filtrem krzywej depresji. Stan techniczny studni wg klasyfikacji

Tablica 1. Zestawienie wyników próbnego pompowania studni AGH-1 oraz charakterystyki agregatu pompowego SP 30-6 Table 1. Summary of the pumping test results of the AGH-1 well and pumping engine SP 30-6 characteristics

Charakterystyka agregatu pompowego Charakterystyka agregatu pompowego Charakterystyka studni AGH-1 SP 30-6 SP 30-6 n=100 % n=80 % S Q Hstr η Q Hp η Q Hp η Lp. st ap ap m m3/s m % m3/s m % m3/s m % 1 0 0 1,50 100 0,00025 62,0 4 0 2 0,13 0,002209 1,63 93,69 0,000722 61,2 12 0,002209 28,86 15,38 3 0,18 0,002892 1,68 89,14 0,006222 46,5 52 0,002892 25,85 18,58 4 0,25 0,003885 1,75 88,37 0,007167 43,0 54 0,003885 23,88 23,60 5 0,29 0,004403 1,79 86,23 0,007806 39,4 54 0,004403 22,90 25,98 6 0,33 0,004941 1,83 84,97 0,008333 36,0 53 0,004941 18,86 25,60 7 0,37 0,005479 1,87 83,53 0,008806 32,9 52 0,005479 18,90 28,42 8 0,42 0,006079 1,92 82,62 0,009889 24,2 45 0,006079 14,87 27,16 9 0,47 0,006638 1,97 80,35 0,010167 22,1 43 0,006638 13,90 28,51 10 0,50 0,007072 2,00 79,79 0,010389 20,1 41 0,007072 12,91 29,13 11 0,55 0,00761 2,05 78,62 0,010417 19,6 41 0,00761 8,88 25,88 12 0,010472 19,5 40 13 0,010417 19,8 41 110 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 a) Charakterystyki studni oraz agregatu pompowego nie prze- cinają się (rys. 3b), co sugeruje przewymiarowanie agregatu pompowego lub też duże straty ciśnienia na instalacji wodocią- gowej. Straty ciśnienia na zasuwie regulacyjnej zainstalowanej na instalacji są różnicą pomiędzy charakterystyką agregatu pompowego a charakterystyką studni. Maksymalną sprawność agregat pompowy osiąga dla wydajności od 7,0*10-3 – 8,0*10-3 m3/s (ok. 26÷28 m3/h) przy obrotach wirnika równych 100 % oraz 5,0*10-3 – 7,0*10-3 m3/s (ok. 22÷24 m3/h) przy obrotach równych 80% prędkości nominalnej wirnika (rys. 3c). Przewymiarowanie agregatu pompowego wymaga dławie- nia bądź zmniejszenia prędkości obrotowej wirnika silnika napędowego. W przypadku studni AGH-1 tak zadane warunki b) współpracy otworu studziennego i agregatu pompowego były celowe, ze względu na badawczy charakter studni.

4. Podsumowanie i wnioski

W pracy zaprezentowano sposób oceny stanu hydraulicznego studni w oparciu o próbne pompowanie badawcze. Sposób podejścia opiera się na przeprowadzeniu próbnego pompowania, mającego na celu obserwacje kształtowania się depresji pozornej w studni oraz zmiany układu ciśnienia w instalacji tłocznej. Przykładowe badania wykonane na studni badawczej wykazały, że studnia wyposażona jest w przewymiarowany c) agregat pompowy. Zbyt duża wydajność oraz wysokość podnoszenia powoduje przyspieszone starzenie studni oraz zużycie agregatu pompowego. Ma to wpływ na sprawność działania układu studzienno-pompowego. W związku z tym agregat pompowy wymaga dławienia lub zredukowania para- metrów poprzez regulację częstotliwości prądu. W praktyce, w instalacji laboratoryjnej, realizowane jest to przez falownik. Zaproponowany sposób oceny może być wykorzystany dla studni ujęciowych i odwadniających w celu weryfikacji parametrów pracy oraz ewentualnych korekt systemowych. Celem zaproponowanego podejścia jest redukcja strat energetycznych oraz poprawa efektywności studziennych systemów ujmujących wodę.

Praca stanowi część badań statutowych Katedry Górnictwa Odkrywkowego opracowanych w ramach prac Rys. 3. Studnia AGH-1 a) Charakterystyka zmian depresji w statutowych na Wydziale Górnictwa i Geoinżynierii AGH studni w zależności od wydajności S=f(Q) b) Charak- nr 11.11.100.597. terystyka podnoszenia agregatu pompowego oraz strat

ciśnienia w studni Hp=f(Q), 1 – charakterystyka znamionowa przy obrotach n=100%, 2 – charakterystyka przy Literatura obrotach n=80% c) Charakterystyka sprawności studni oraz agregatów pompowych ŋ=f(Q), 1 – charakterysty- 1. Atkinson L.C., Gale J.E., Dudgeon C.R.: New Insight into the Step- ka znamionowa przy obrotach n=100%, 2 – charak- Drawdown Test in Fractured-Rock Aquifers. Applied Hydrogeology, terystyka przy obrotach n=80 % Vol. 2, No. 1, pp. 9÷18, 1994 Fig. 3. AGH-1 well a) Characteristics of changes in well de- 2. Bezkorowajny A., Stochel B.: Dokumentacja hydrogeologiczna ustalająca pression depending on the capacity S=f(Q) b) Charac- zasoby eksploatacyjne dla studni wierconej wykonanej w utworach teristics of pumping engine lifting and pressure losses in neogenu na terenie działek nr 19/25 i 19/26 położonych w Krakowie na

the well l Hp=f(Q), 1 – nominal characteristics by rota- terenie Akademii Górniczo-Hutniczej przy Alejach Mickiewicza. A&B tion n=100%, 2 – characteristics by rotation n=80% c) Flint, Brzesko, 2005, [niepublikowane] Characteristics of well and pumping engine efficiencies 3. Dąbrowski S., Przybyłek J.: Metodyka próbnych pompowań w dokumen- ŋ=f(Q) 1 – nominal characteristics by rotation n=100%, towaniu zasobów wód podziemnych. Poradnik metodyczny, Bogucki 2 – characteristics by rotation n=80 % Wydawnictwo Naukowe, Poznań, 2005 4. Klich J., Motyka J., Hajdo S., Marek A., Sobczyński E.: Metoda oceny Waltona [3] dla studni ujęciowych wyrażony za pomocą i doboru parametrów technologicznych studni odwadniających i ujęć parametru C=2021,836 s2/m5 klasyfikuje studnię jako mało wodnych, Załącznik do raportu końcowego z realizacji projektu ba- zanieczyszczoną. dawczego KBN – Nr 9S 601 021 06, Poltegor-Instytut Wrocław / AGH Sprawność studni jest bardzo wysoka w całym zakresie Kraków, 1997, [niepublikowane] wydajności pompowania i mieści się w granicach 100÷78 %. 5. Polak K., Klich J., Hajdo S., Kustra A., Kaznowska-Opala K., Pawlecka K.: Pole Bełchatów. Wykorzystanie parametrycznej oceny oporności Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 111

hydraulicznej strefy przystudziennej do planowania eksploatacji studni gruntowych na podstawie pomiarów ze stanowiska badawczego na tere- odwodnienia wgłębnego, AGH w Krakowie, 2013, niepublikowane nie AGH w Krakowie. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 6. Żurek A.: Możliwości interpretacji naturalnych wahań zwierciadła wód Warszawa, 2011

NACZELNY REDAKTOR w zeszycie 1-2/2010 Przeglądu Górniczego, zwrócił się do kadr górniczych z zachętą do publikowania artykułów ukierunkowanych na wywołanie POLEMIKI – DYSKUSJI. Trudnych problemów, które czekają na rzetelną, merytoryczną wymianę poglądów – jest wiele! Od niej – w znaczącej mierze – zależy skuteczność praktyki i nauki górniczej w działaniach na rzecz bezpieczeństwa górniczego oraz postępu technicznego i ekonomicznej efektywności eksploatacji złóż. Od naszego wysiłku w poszukiwaniu najlepszych rozwiązań – zależy przyszłość polskiego górnictwa!!! 112 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622: 666.94: 666.9: 556.3 Hydrogeologiczne uwarunkowania eksploatacji złóż surowców skalnych w Regionie Opolskim Hydrogeological determinants of rock raw materials exploitation in Opole Region

dr inż. Kazimierz Różkowski*) dr inż. Krzysztof Polak*) mgr inż. Karolina Kaznowska-Opala*)

Treść: Region Opolski dzięki specyficznemu położeniu posiada znaczące zasoby surowców węglanowych dla przemysłu cementowego i wapienniczego bądź dla potrzeb produkcji kruszyw łamanych. Do podstawowych surowców skalnych należą również kruszywa naturalne reprezentowane przez pospolicie występujące piaski i żwiry. Dla porównania, dużo mniejszą skalą eksploatacji objęte są skały magmowe i metamorficzne, rozpoznane niewielkimi złożami o ograniczonym zagospodarowaniu i wydobyciu. Eksploatacja surowców węglanowych koncentruje się głównie w rejonie wychodni. Obszar ten stanowi strefę zasilania zasobnego GZWP nr 333 Opole – Zawadzkie. Pomimo nasilającej się antropopresji, wzmożonej funkcjonowaniem licznych dużych ujęć wód podziemnych, prowadzone odwodnienie wywołuje lokalne zmiany pola hydrodynamicznego. Modyfikacje pierwotnych kierunków przepływu zaznaczają się najwyraźniej w okolicach: Górażdży, Opola, Strzelec Opolskich, czy Tarnowa Opolskiego. Eksploatacja kruszyw naturalnych koncentruje się w rejonach kopalnych bądź współczesnych dolin rzecznych. Funkcjonujące zakłady górnicze eksploatujące kruszywa naturalne prowadzą wydobycie głównie do poziomu zwierciadła wód podziemnych. Schodząc poniżej, zazwyczaj stosują eksploatację spod lustra wody, ingerując w ograniczonym stopniu w warunki krążenia wód poprzez utworzenie powierzchniowych zbiorników wodnych. Zmiany wywołują lokalną modyfikację warunków bilansu wodnego i systemu krążenia wód. Abstract: Opole voivodeship thanks to the specific position, has significant resources of carbonate raw materials for cement and lime industry, or for the production of crushed stone. The basic rock materials also include natural aggregates represented by commonly occurring sands and gravels. Igneous and metamorphic rocks, identified in small deposits of limited spatial scale and mining operations fall into a comparatively much smaller scale of exploitation. Mining carbonates takes place mainly in the outcrop area. This area is a zone of recharge of MGB no. 333 Opole-Zawadzkie. Despite the increasing anthropopres- sure, intensified by functioning of the numerous large water intakes, the conducted dewatering interacts only locally on the hydrodynamic field. Modifications to the original flow directions remain most visible in the surroundings of: Górażdże, Opole, Strzelce Opolskie or Tarnów Opolski. Exploitation of natural aggregates takes place in the areas of buried or modern river valleys. Operating mining companies exploiting natural aggregates, perform mining mainly to the level of the groundwater table. Going lower, they usually operate under the water level, interfering limitedly on water circulation through the creation of post exploitation ponds. Changes induce local modification of the water balance and water circulation system.

Słowa kluczowe: surowce skalne, warunki hydrogeologiczne, Region Opolski Key words: rock raw materials, hydrogeological conditions, Opole Region

1. Wprowadzenie ralnych stosunków wodnych otoczenia złoża. Uruchomienie drenażu górotworu staje się koniecznością w przypadku Eksploatacja surowców mineralnych nieodłącznie wiąże płytkiego zalegania zwierciadła wód podziemnych. Punktowe się z presją wywieraną na środowisko, w tym na środowisko obniżenie poziomu wód w wyrobisku ekstrapoluje się na wodne. Oddziaływania są wynikiem przekształcenia natu- otoczenie, modyfikując układ pola hydrodynamicznego, a nierzadko propagując oddziaływania na wody powierzch- ) * AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii niowe. Obniżeniu ulega poziom zwierciadła wód piętra Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 113

zasobowego, a niejednokrotnie i sąsiednich, pozostających Opolskie (T2), Tarnów Opolski (T2). Surowiec zaspokaja w relacjach hydraulicznych. Obserwowane są spadki prze- potrzeby głównie przemysłu wapienniczego i cementowego. pływu cieków powierzchniowych, w skrajnych przypadkach Część produkcji przeznaczona jest również na kruszywa, prowadząc do zaniku wody w najbardziej drenowanych np. ze złoża Strzelce Opolskie. Do obszarów o największej fragmentach biegu. Obniżenia poziomu zwierciadła wody intensywności eksploatacji należą powiaty: opolski, strzelecki w najpłytszym poziomie wodonośnym mogą skutkować rów- i krapkowicki, skąd pochodzi ponad 80 % produkcji surowców nież spadkiem wilgotności gleb, a co za tym idzie obniżeniem węglanowych. W rejonie prowadzonej eksploatacji wystę- ich produktywności. W większości zakładów górniczych, pują trzy poziomy wodonośne związane z utworami triasu: wobec stosunkowo dużych ilości wód z odwodnienia, nie wapienia muszlowego, retu i pstrego piaskowca. Wydobycie udaje się ich zagospodarować w całości. Dopływające do prowadzone jest w strefie wychodni dwóch pierwszych, systemu odwadniania wody trafiają zatem w wyniku zrzutu a więc w obszarze bezpośredniego zasilania. do sieci rzecznej. Odprowadzana z powrotem do sieci rzecznej Poziom wapienia muszlowego należy do najzasobniej- woda, pochodząca z odwadniania wyrobiska, może prowadzić szych, tworząc, ze względu na wykształcenie, zbiornik do zaburzenia równowagi hydrologicznej środowiska wód o charakterze szczelinowo-krasowo-porowym. Spoczywa powierzchniowych, generując szereg negatywnych skutków. bezpośrednio na iłach marglistych, marglach, i wapieniach Obniżenie zwierciadła wód podziemnych w otoczeniu retu, najwyższej części dolnego triasu. Sąsiadujące poziomy zakładu górniczego pogłębia naturalnie ukształtowaną strefę wodonośne wapienia muszlowego i retu traktuje się łącznie, aeracji. Natlenienie pierwotnie zawodnionych partii góro- jako kompleks wodonośny, z uwagi na szerokie kontakty tworu niejednokrotnie indukuje zmiany geochemiczne które, hydrauliczne wynikające z tektoniki obszaru i częsty brak zależnie od wykształcenia litologicznego osuszonych skał, warstw izolujących [8]. Liczne są ujęcia ujmujące wspólnie prowadzą do wymywania przez dopływające do wyrobiska wspomniane poziomy. wody produktów utlenienia. Korzystne parametry hydrogeologiczne skłoniły do wydzielenia w obrębie utworów węglanowych wapienia muszlowego i retu Głównego Zbiornika Wód Podziemnych (GZWP), 2. Warunki hydrogeologiczne w obszarach eksploatacji struktury spełniającej umownie ustalone kryteria jakościowe surowców węglanowych i ilościowe, o numerze 333 Opole – Zawadzkie (rys. 1). Wraz z przedłużeniem struktur ku wschodowi, na terenie Region Opolski charakteryzuje się skomplikowaną bu- obecnego województwa śląskiego, wyznaczono kolejny zbior- dową geologiczną. Dzięki specyficznemu położeniu posiada nik GZWP o numerze 327 Lubliniec – Myszków. Zbiornik znaczące zasoby surowców skalnych węglanowych dla prze- Opole – Zawadzkie obejmuje powierzchnię około 750 km2, mysłu cementowego i wapienniczego, przekraczające 25 % praktycznie pozbawionych izolacji wychodni. Z tego względu zasobów krajowych. Obok skał węglanowych wykształconych planuje się objęcie całego obszaru formą najwyższej ochro- w postaci wapieni i margli, wydobywanych równocześnie ny. Ujęcia lokowane są na przeciętnych głębokościach 120 dla potrzeb produkcji kruszyw łamanych, do podstawowych – 240 m p.p.t. Średni współczynnik filtracji osiąga 4,04.10-4 eksploatowanych surowców skalnych należą pospolicie wy- m/s. W części południowej, pozbawionej izolacji zwiercia- stępujące piaski i żwiry, a także, na nieporównywalnie mniej- dło posiada swobodny charakter, zmieniając się ku północy szą skalę, skały magmowe i metamorficzne, reprezentowane w napięty, pod pokrywą izolujących warstw górnotriasowych przez niewielkie złoża o ograniczonym zagospodarowaniu i kenozoicznych. Pod względem zasobów dyspozycyjnych, i wydobyciu. Specyfika poszczególnych podstawowych typów które oszacowano na 200 tys. m3/d, należy do jednych z naj- surowców implikuje odmienne metody eksploatacji, a wraz zasobniejszych w Regionie [2]. z nimi oddziaływania indukowane w środowisku. Podścielające utwory niższego pstrego piaskowca tworzą Poddawane eksploatacji złoża surowców skalnych (rys. łącznie z osadami permu wspólny kompleks wodonośny wy- 1) w Regionie związane są przede wszystkim z mezozoicz- kształcony w formie piaskowców i zlepieńców [6]. Warstwę nymi utworami tzw. triasu opolskiego, a także młodszymi izolującą stanowią margliste osady retu. W obszarze o najko- nagromadzeniami skał, głównie okruchowych, wieku trzecio- rzystniejszych warunkach hydrogeologicznych wyodrębniono rzędowego i czwartorzędowego. Pojedyncze złoża, głównie Główny Zbiornik Wód Podziemnych nr 335 Krapkowice skał magmowych (granity) i metamorficznych (marmury, – Strzelce Opolskie (rys. 1). Liczne ujęcia wód stanowią amfibolity, gnejsy) zostały udokumentowane w obrębie blo- podstawę zaopatrzenia wielu miast i wsi rejonu Gogolina, ku przedsudeckiego, budującego skrajnie południowo-za- Krapkowic, czy Strzelec Opolskich. chodnią część Regionu. Część z nich podlega eksploatacji. Pośród pojawiających się ku zachodowi od Opola utworów W wykształceniu dominują skały metamorficzne protero- kredy górnej podjęto eksploatację margli i wapieni turonu zoiku i starszego paleozoiku wraz z młodopaleozoicznymi dla potrzeb przemysłu cementowego. W obrębie tzw. kredy granitoidami. Ze względu na małe znaczenie surowcowe opolskiej wyodrębniono dwa poziomy wodonośne: wyższy i nieznaczną powierzchnię w obrębie Regionu nie omówiono związany ze spękanymi marglami i wapieniami turonu, szerzej tej struktury. poddawanymi eksploatacji, o niewielkim rozprzestrzenieniu oraz zawodnieniu i dolny, związany z piaskowcami i piaskami cenomanu, oddzielony izolującą serią marglisto-ilastą. 3. Węglanowych warunki hydrogeologiczne w obszarach W obrębie poziomu cenomanu wyodrębniono GZWP nr 336 eksploatacji kruszyw naturalnych Niecka Opolska (rys. 1). Poziom cenomanu stanowi pierwszy poziom użytkowy na terenie miasta Opola, podlegając Dominującą kopalinę Regionu stanowią skały węglanowe: intensywnej eksploatacji. wapienie, margle i dolomity wieku triasowego (T2), lokalnie Ze względu na ukształtowanie powierzchni terenu eks- kredowego (Cr3), przykryte w obszarze położonym na połu- ploatacja utworów mezozoicznych prowadzona jest gene- dniowy-wschód od Opola, w rejonie miejscowości Gogolin ralnie wyrobiskami wgłębnymi, zazwyczaj poniżej poziomu i Strzelce Opolskie jedynie cienką pokrywą utworów czwar- zwierciadła wody. Duża zasobność utworów węglanowych torzędowych. Do największych eksploatowanych złóż należą: i urbanizacja pozwoliły na budowę licznych ujęć wód

Górażdże (T2), Odra II (Cr3), Opole – Folwark (Cr3), Strzelce podziemnych, które wraz z drenażem górniczym znacząco 114 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 1. Ważniejsze zakłady górnicze Regionu Opolskiego eksploatujące surowce skalne na tle mapy Głównych Zbiorników Wód Podziemnych, Źródło: Opracowanie własne na podst. [3] Objaśnienia. Główne Zbiorniki Wód Poziemnych (MGB): 311 – Zbiornik rzeki Prosna, 324 – Dolina kopalna Kluczbork, 323 – Subzbiornik rzeki Stobrawa, 335 – Zbiornik Krapkowice-Strzelce Opolskie, 336 – Niecka opolska, 334 – Dolina Ko- palna rzeki Mała Panew, 333 – Zbiornik Opole-Zawadzkie, 327 – Zbiornik Lubiniec-Myszków, 337 – Lasy Niemodlińskie, 338 – Subzbiornik Paczków-Niemodlin, 332 – Subniecka kędzierzyńsko-głubczycka

Fig. 1. Major quarries exploiting rock raw materials on the background of Major Groundwater Basins (MGB), source: own development, on the basis of [3] Explanations. Major Groundwater Basins: 311 – Prosna River Basin, 324 – Kluczbork Buried Valley, 323 – Stobrawa River Subbasin, 335 – Krapkowice-Strzelce Opolskie Basin, 336 – Opole Trough, 334 – Mała Panew River Buried Valley, 333 – Opole-Zawadzkie Basin, 327 – Lubliniec-Myszków Basin, 337 – Niemodlin Woods, 338 – Paczków-Niemodlin Subbasin, 332 – Kędzierzyn-Głubczyce Subtrough Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 115 uszczuplają zasoby wodne Regionu. Prowadzone odwodnienie wskaźnikiem przewodności. W obrębie utworów sarmatu wywołuje jednakże zmiany lokalne, aczkolwiek o rosnącym udokumentowano złoża kruszyw naturalnych, wraz z konty- natężeniu. Modyfikacje pierwotnych kierunków przepływu nuacją struktury ku wschodowi, częściowo administracyjnie zaznaczają się najwyraźniej w okolicach: Górażdży, Opola, przynależne do województwa śląskiego. Strzelec Opolskich, czy Tarnowa Opolskiego. Szczególnie Zdecydowanie największa ilość produkowanych kruszyw dotknięta została nimi południowa część GZWP nr 333 Opole pochodzi ze złóż wieku czwartorzędowego. Nagromadzenia – Zawadzkie (rys. 1). Intensywne rolne zagospodarowanie kruszyw naturalnych w postaci piasków, żwirów, czy pospó- doprowadziło do pojawienia się podwyższonych stężeń łek, związane są genetycznie z działalnością lodowców, wód związków azotu w wodach podziemnych, zagrażając bardzo polodowcowych i wód płynących okresu poprzedzającego dobrym parametrom jakości wód [5, 7]. Zjawisko o regional- i późniejszego. Licznie występują w dolinach kopalnych rzek, nym już znaczeniu ogranicza możliwość zagospodarowania zasypanych w okresie późniejszym, przy dominacji proce- wód pochodzących z drenażu górniczego. sów akumulacji nad erozją. Do ważniejszych należą doliny: Małej Panwi, Knieja – Laskowice, Jaśkowice – Przylesie, Kluczbork – Namysłów, Prosny. W rozwoju sieci dolinnej 4. Eksploatacja kruszyw naturalnych dominują kierunki przebiegu SE – NW. Nasilone procesy erozji wgłębnej doprowadziły do rozcięcia starszego podłoża Obok surowców węglanowych najważniejszymi wieku mioceńskiego, górnokredowego, czy kajpru. Głębokość w Regionie pozostają kruszywa naturalne, eksploatowane wcięcia dolin przeciętnie wynosi 50 m, przekraczając lokalnie ze złóż wieku czwartorzędowego i trzeciorzędowego (Rys. i 120 m. Doliny wypełnione są najczęściej osadami piaszczy- 1). Utwory trzeciorzędowe pokrywają przeważającą część sto – żwirowymi, często porozdzielanymi poziomami glin, powierzchni Regionu Opolskiego, za wyjątkiem niewielkich o miąższościach od kilkunastu do 40 m. W okresie glacjalnym fragmentów w części południowej, w okolicach Głubczyc rejon Opola pozostawał w maksymalnym zasięgu dwóch wiel- i Prudnika, a także wschodnich i północno-wschodnich kich zlodowaceń: Sanu oraz Odry. Na obszarach międzyrzeczy rubieży obszaru, począwszy od Zdzieszowic, przez Opole, zdeponowane zostały typowe osady glacjalne wraz z formami Kluczbork, Wołczyn. Pośród dominacji utworów nieprze- fluwoglacjalnymi o nieznacznej, w porównaniu ze strefami puszczalnych wyróżniono lokalnie poziomy wodonośne dolinnymi, miąższości. Nagromadzenia naturalnych kruszyw o nieciągłym charakterze, porozcinane erozyjnie wyżłobiony- spotykamy w formie kemów, ozów, czy wydm. mi strukturami dolin kopalnych i współczesnych. Wypełnione Najmłodsze złoża kruszyw związane są z dolinami współ- osadami o różnym wykształceniu, przeważnie dobrze prze- czesnych rzek: Odry, Nysy Kłodzkiej, Małej Panwi i innych, puszczalnymi, w wielu przypadkach doliny stanowią strefy wypełnionych aluwiami o miąższościach dochodzących do 30 kontaktu hydraulicznego, stwarzając dogodne warunki do m. Znaczący obszar złożowy wyodrębniono przy wschodniej swobodnego krążenia wód. Na pozostałym obszarze piaski granicy Regionu, w dolinie Odry pomiędzy Raciborzem (woj. pojawiające się pośród nieprzepuszczalnych utworów, głów- śląskie) i Kędzierzynem (złoża: Kotlarnia – Pole Północne, nie o wykształceniu ilastym, prowadzą wody pod ciśnieniem. Kotlarnia – Solarnia, rys. 1). Eksploatacja wiąże się z prowadzeniem odwodnienia (Kotlarnia – Pole Północne), bądź Większość udokumentowanych i eksploatowanych złóż realizowana jest spod lustra wody (Kobylice). W dolinie Nysy naturalnych kruszyw związanych jest z utworami dolinny- Kłodzkiej znaczna koncentracja kruszywa naturalnego wy- mi, pozostając nierzadko w strefie kontaktu hydraulicznego stępuje pomiędzy Paczkowem a Kantorowicami (m.in. złoże z poziomami czwartorzędowymi. W strefach występowania Otmuchów Zbiornik, Głębinów-Zbiornik), przy miąższości korzystnych warunków hydrogeologicznych wyodrębniono osadów 5 ÷ 14 m [4]. trzy Główne Zbiorniki Wód Podziemnych o numerach: W cyrkulacji płytkich wód podziemnych doliny kopalne, 323 Subzbiornik (Tr) rzeki Stobrawa, 332 Subniecka (Tr) podobnie jak współczesne rzeczne, pełnią rolę stref drenażu, kędzierzyńsko – głubczycka, 338 Subzbiornik (Tr) Paczków odwadniając przyległe wysoczyzny, jak również pozosta- – Niemodlin (Rys. 1). Największy z nich, GZWP nr 332, wraz jące w kontakcie hydraulicznym poziomy trzeciorzędowe. z kontynuacją ku zachodowi w postaci zbiornika GZWP nr Pośród najzasobniejszych fragmentów wytyczone granice 338, obejmuje znacznej miąższości utwory nagromadzone Głównych Zbiorników Wód Podziemnych: 324 Dolina w obrębie rowu tektonicznego Paczków – Kędzierzyn. Rów kopalna Kluczbork, 334 Dolina kopalna rzeki Mała Panew, ten, podobnie jak i wiele innych struktur tektonicznych 337 Dolina kopalna Lasy Niemodlińskie, oraz częściowo 311 przemodelowujących okolicę, powstał w trakcie ruchów Zbiornik (QDK) rzeki Prosna (rys. 1). Typowym przykładem fałdowania alpejskiego. Wyniesieniu uległ m.in. rejon tzw. więzi hydraulicznej pozostaje największy zbiornik Regionu triasu opolskiego, ograniczając depozycję młodszych osadów. GZWP nr 332 Subniecka (Tr) kędzierzyńsko – głubczycka, Z powstaniem lub odnowieniem starych dyslokacji wiązało obejmujący kompleks wodonośny złożony z poziomów się nasilenie magmatyzmu, doprowadzając do powstania czwartorzędowych i trzeciorzędowych. Zbiorniki należą do wylewów law bazaltowych, udokumentowanych i eksploato- porowych, o głębokości ujęć w przedziale 20 ÷ 70 m. Poniżej, wanych w złożach Gracze, Rutki, Ligota Tułowicka. Powstałe bo na głębokościach w przedziale 80 ÷ 120 m, studnie funkcjo- ciała magmowe są generalnie niewielkich rozmiarów, nie nują wyłącznie w obrębie zbiornika subniecki kędzierzyńsko odgrywając znaczącej roli w hydrogeologii Regionu. ÷ głubczyckiej. Za wyjątkiem niewielkich zbiorników nr 324, W obrębie powstałego obniżenia tektonicznego nagro- 337, o zasobach rzędu 20 tys. m3/d pozostałe zapewniają za- madziły się znaczącej miąższości osady, w przewadze wieku soby dyspozycyjne w ilości przekraczającej 100 tys. m3/d. Ze badeńskiego o ilastym wykształceniu. Ponad utworami mor- względu na miejscami słabą izolację od powierzchni terenu, skimi, w sarmacie utworzyły się osady lądowe, rozwinięte np. w rejonie Kluczborka, wody poziomów czwartorzędowych w facji fluwialnej i limnicznej (warstwy kędzierzyńskie). są podatne na degradację. W strefie centralnej, o nieckowatym charakterze, miąższość Poza dolinami rzek kopalnych i współczesnych poziom osadów przekracza 50 m, osiągając maksymalnie 130 m [1, wodonośny czwartorzędu związany jest z polodowcowymi 2]. Litologicznie sarmat reprezentowany jest przez kompleks i fluwioglacjalnymi piaskami i żwirami o bardzo zmiennej ilasty z przewarstwieniami piasków i żwirów. W rejonie miąższości i rozprzestrzenieniu. Dominują warunki swobod- Kędzierzyna, Kuźni Raciborskiej, Zdzieszowic piaski i żwiry ne, poza strefami obecności glin morenowych napinających osiągają miąższości 10 ÷ 30 m, charakteryzując się dużym lokalnie zwierciadło wód. 116 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Funkcjonujące zakłady górnicze eksploatujące kruszywa tworząc powierzchni depresyjnej o regionalnych rozmiarach. naturalne, schodząc poniżej zwierciadła wód podziemnych, Modyfikacje pierwotnych kierunków przepływu zaznaczają zazwyczaj stosują eksploatację spod lustra wody, częściowo się szczególnie wyraźnie w okolicach: Górażdży, Opola, ingerując w warunki krążenia wód poprzez utworzenie po- Strzelec Opolskich, czy Tarnowa Opolskiego. Pojawiające wierzchniowych zbiorników wodnych, co wiąże się z lokalną się negatywne konsekwencje prowadzonych prac odwodnie- zmianą warunków bilansu wodnego i systemu krążenia wód. niowych mają ograniczone natężenie i rozprzestrzenienie. Sporadycznie prowadzone jest odwodnienie (Kotlarnia – Pole Wpływ eksploatacji kruszyw naturalnych na środowisko Północne). Ze względu na miejscami słabą izolację od po- wodne pozostaje w praktyce niewielkie. Prace prowadzone są wierzchni terenu, np. w rejonie Kluczborka, wody poziomów bowiem powyżej lustra wody bądź, w przypadku stosowania czwartorzędowych są podatne na degradację. Na skutek inten- głębszej eksploatacji, wdrażane są technologie wydobycia sywnej eksploatacji wód poziomów wodonośnych licznymi spod wody. Większość zakładów, zgodnie z opracowanymi studniami ujęciowymi, w rejonie Kędzierzyna wytworzył się raportami oceny oddziaływania na środowisko, prowadzi głęboki lej depresyjny. działania ograniczające bądź kompensujące negatywny wpływ Wydobycie prowadzone ze złóż niezawodnionych nie na środowisko. wpływa istotnie na zmianę stosunków wodnych. Jedynie prze- kształcenia morfologii terenu mogą przyczynić się do lokalnej zmiany kierunków spływu wód opadowych, w praktyce nie Praca powstała w ramach projektu rozwojowego pt. wywołując istotnych konsekwencji. „Strategie i scenariusze technologiczne zagospodarowania i wykorzystania złóż surowców skalnych” (nr UDA- POIG.01.03.01-00-001/09-00). 5. Podsumowanie

Wydobywanie surowców skalnych wpływa na środowisko Literatura na wszystkich etapach przedsięwzięcia, począwszy od prac przygotowawczych, poprzez eksploatację surowca, do etapu 1. Alexandrowicz S. W., Kleczkowski A. S.: Osady trzeciorzędowe likwidacji poprzez rekultywację wyrobiska. Jednym z bardziej opolszczyzny. Przewodnik XLVI Zjazdu Polskiego Towarzystwa wrażliwych komponentów środowiska na przemiany związane Geologicznego, Opole. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1974. z eksploatacją jest środowisko wodne. W wielu przypadkach, 2. Kleczkowski A. S. (red.): Mapa obszarów Głównych Zbiorników Wód ze względów ekonomicznych, czy uwarunkowań hydroge- Podziemnych (GZWP) w Polsce wymagających szczególnej ochro- ologicznych, zakłady górnicze prowadzą prace wydobywcze ny, skala 1:500000. Instytut Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej powyżej poziomu zwierciadła wód podziemnych, nie ingeru- Akademii Górniczo-Hutniczej, Kraków, 1990. jąc w naturalne stosunki wodne. Kiedy uwarunkowania geo- 3. Kozioł W., Machniak Ł. (red): Scenariusze technologiczne pozyskiwania logiczno-górnicze wymuszają zejście z eksploatacją poniżej i zagospodarowania surowców skalnych w województwie opolskim. poziomu zwierciadła wód podziemnych prowadzone prace Poltegor-Instytut, Instytut Górnictwa Odkrywkowego, Wrocław, 2014 wywołują zmiany w środowisku wodnym. 4. Kozłowski S.: Surowce skalne województwa opolskiego. Przewodnik W Rejonie Opolskim górnictwo skalne wiąże się głównie XLVI Zjazdu Polskiego Towarzystwa Geologicznego, Opole. z wydobyciem kruszyw łamanych węglanowych (wapieni, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1974. dolomitów i margli) na obszarze monokliny śląsko – krakow- 5. Kryza H., Kryza J.: Zanieczyszczenie wód podziemnych triasu opolskiej, a także kruszyw naturalnych z utworów trzeciorzędo- skiego. Współczesne problemy hydrogeologii, t. 10, 2001. wych i czwartorzędowych zalegających w dolinach kopalnych 6. Malinowski J. (red.): Budowa geologiczna Polski. Tom VII, i współczesnych rzek. Ze względu na relatywne rozproszenie Hydrogeologia. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1991. eksploatacji, w korelacji np. z rejonem kieleckim bądź eks- 7. Różański K., Kuc T., Chmura W., Klish M., Żurek A., Chmiel M.: ploatacją węgli kamiennych w Regionie Górnego Śląska, Zanieczyszczenie azotanami zbiornika wód podziemnych GZWP 333 oddziaływanie na środowisko wód podziemnych sprowadza Opole-Zawadzkie w świetle badań izotopowych. Współczesne problemy się do lokalnego wpływu. hydrogeologii, t. 13, cz. 2, 2007. Utworzone wokół pojedynczych wyrobisk, głównie 8. Różkowski A. (red.): Szczelinowo – krasowe zbiorniki wód podziemnych eksploatujących surowce węglanowe, leje depresyjne osią- Monokliny Śląsko-Krakowskiej i problemy ich ochrony. Wydawnictwo gają powierzchnie od kilku do kilkudziesięciu km2, nie AGGW-AR, Warszawa, 1990. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 117

UKD 622.332: 622.5: 621.65/.69

Efektywność studni odwadniających Efficiency of dewatering wells

dr inż. Polak Krzysztof*)

Treść: Systemy przemysłowe zużywają na przepompowanie cieczy ponad 20 % energii elektrycznej produkowanej na świecie. Wykorzystanie potencjału pompowego przy minimalnych nakładach energetycznych wymaga właściwego doboru poszczegól- nych elementów składowych systemu i dostosowanie parametrów pracy urządzeń do warunków środowiskowych. W przypadku studni ujęciowych i odwadniających oznacza to konieczność wpasowania parametrów systemu pompowo-tłocznego do własności geohydraulicznych ośrodka wodonośnego. W artykule omówiono sposób oznaczania charakterystyk sprawności poszczególnych elementów składających się na system pompowo-toczny oraz sposób określania przebiegu charakterystyki sprawności studni. W końcowej części pracy poddano analizie dwa różne przypadki studni odwadniających pełniących odmienne funkcje w systemie odwodnienia kopalni odkrywkowej węgla brunatnego. Abstract: To pump liquids, the industrial systems consume more than 20% of electricity produced in the world. Realizing the pumping potential with minimal energy expenditures requires a proper selection of particular components of the system as well as adapting the devices’ parameters to the environmental conditions. In the case of intake and drainage wells this implies a necessity to fit the parameters of the pumping system to the geo-hydraulic properties of the aquifer. This paper describes a method of determining efficiency characteristics of various elements of the pumping system as well as a method for determining the characteristics and efficiency of the well. Two different cases of drainage wells, performing different tasks in the drainage system of an open-pit lignite mine were analyzed in the final part of the study.

Słowa kluczowe: Agregat pompowy, układ tłoczny, studnia, ośrodek wodnonośny, sprawność, punkt najwyższej sprawności Key words: pumping unit, pipeline, well, aquifer, efficiency, best efficiency point

1. Wprowadzenie ności systemu odwadniania. Sprawność, zdefiniowana jako pochodna funkcji zależności mocy wejściowej do mocy wyj- Odwadnianie jest jednym z najważniejszych pomocni- ściowej, nie może być zmierzona bezpośrednio. W złożonych czych procesów eksploatacyjnych. Prowadzony w celu m.in. systemach na sprawność ogólną składa się sprawność jego zapewnienia bezpiecznych warunków pracy, jest bardzo poszczególnych elementów. Przykładowo, sprawność poje- kosztowny i znacząco zwiększa całkowite koszty produkcji dynczej studni wierconej zależy od sprawności całego układu górniczej. składającego się na wyposażenie studni. Podstawowymi ele- Istotnym czynnikiem zwiększającym koszty pracy syste- mentami wchodzącymi w taki układ są: pompa, rurociąg, filtr mu odwadniania jest ilość zużytej energii elektrycznej. Jest studzienny, elementy zasilania i sterowania. Przy obliczaniu to szczególnie istotne dla kopalń węgla brunatnego, gdzie kosztów funkcjonowania należy brać pod uwagę sprawność podstawową metodą odwadniania jest system studzienny. każdego z elementów składowych systemu. W całej Europie pracuje kilka tysięcy studni wierconych Praca z optymalną wydajnością układu pompowego zależy zużywających znaczne ilości energii. Z raportu sporządzonego nie tylko od trafności dobru pompy, ale również od odpowied- przez Hydraulic Institute wynika, że zasilanie systemów pom- nio dobranych wszystkich pozostałych elementów systemu powania zużywa blisko 20 % światowego zapotrzebowania oraz środowiska pracy. W celu maksymalnego wykorzystania na energię. Co więcej, wylicza się, że systemy pompowania mocy dostarczonej do agregatu pompowego straty w układzie zużywają od 25 % do 50 % całkowitej energii potrzebnej do muszą być jak najmniejsze [2]. funkcjonowania zakładu przemysłowego. Wielu użytkow- ników pomp nie zdaje sobie sprawy, iż koszty energii mogą stanowić od 30 % do 90 % całkowitych kosztów pompowania 2. Straty w systemie odprowadzania wody [4.]. Elementem wpływającym w znacznym stopniu na wiel- Straty powstają na różnych elementach układu. Zaliczamy kość kosztów produkcji w zakładach górniczych jest spraw- do nich straty ciśnienia powstające w trakcie przepływu wody przez układ tłoczny oraz na skutek niedoskonałości technicz- *) AGH w Krakowie, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii nej wielu składowych elementów systemu. 118 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

2 Uproszczony wzór opisujący sprawność ogólną ukła- Ep = a + bQ + cQ (4) du studziennego może zostać przedstawiony następująco: gdzie: a,b,c – współczynniki kierunkowe charakterystyki spraw-

Es = Ep · Ef · Er · Ec (1) ności pompy. gdzie: 2.3. Sprawność filtrów studziennych Ef Ep – sprawność agregatu pompowego Ef – sprawność filtrów studziennych Charakterystykę studni s = f(Q) uzyskuje się poprzez wy- Er – sprawność rurociągu konanie próbnego pompowania wielostopniowego w studni Ec – sprawność kabla zasilającego i wyraża równaniem Jacoba [1] 2 W celu ograniczenia strat, system musi pozostawać s = BQ + CQ (5) w równowadze. Oznacza to, że straty ciśnienia w systemie Sprawność filtrów studziennych można zatem wyrazić muszą być zrównoważone ciśnieniem wytworzonym przez następującym wzorem [1] agregat pompowy. Postęp odwadniania oraz tworzenie się zeskoku hydraulicznego w studni powodują zwiększanie (6) strat ciśnienia w systemie odwadniania. Dynamiczne zmiany w leju depresji powodują, że dobór odpowiedniego agregatu gdzie: jest trudny i parametry wszystkich elementów składowych B i C są współczynnikami kierunkowymi charakterystyki sytemu odwadniającego muszą być korygowane. Warunki studni. współpracy poszczególnych elementów systemu wyposażenia B – współczynnik oporności hydraulicznej przy prze- studziennego może być określony empirycznie – poprzez pływie laminarnym, s/m2, wykonanie próbnego pompowania lub też wykorzystanie C – współczynnik oporności hydraulicznej przy prze- przybliżonych procedur obliczeniowych. pływie nieliniowym (turbulentnym), s/m2 Poniżej zostaną omówione sposoby obliczania poszcze- s – depresja w studni, m gólnych składowych wchodzących w skład sprawności całkowitej. 2.4. Sprawność rurociągu Er

2.1. Sprawność kabla zasilającego Ec Określenie charakterystyki sprawności rurociągu odbywa się poprzez pomiar różnicy ciśnienia pomiędzy króćcem tłocz- Sprawność kabla zasilającego definiuje się jako wartość nym pompy a wylotem z rurociągu. Straty na rurociągu zależą prądu dostarczoną do agregatu w stosunku do wartości prądu od ilości elementów, na których powstają straty miejscowe w sieci zasilającej układ pompowy. Straty związane z opor- oraz od współczynników strat liniowych. nością układu elektrycznego zapisać można jako Sprawność rurociągu dla studni ze zmiennym w czasie poziomem zwierciadła wody wyrazić można jako: (2) (7) gdzie:

Vo – potencjał elektryczny lub napięcie na silniku pompy, gdzie: V, P1 – ciśnienie statyczne na króćcu tłocznym pompy, Pa, VI – potencjał elektryczny lub napięcie w sieci zasilają- H – wysokość mierzona pomiędzy poziomem zwiercia- cej, V, dła wody a wypływem swobodnym z rurociągu, m

Io – natężenie prądu na silniku pompy, A, s – obniżenie zwierciadła wody w studni podczas i-tego Io – natężenie prądu w sieci zasilającej, A. stopnia pompowania, m Sprawność kabla zasilającego dla nowych i sprawnych γ – ciężar właściwy wody, m, układów zasilających jest dostatecznie wysoka. Z praktyczne- P2 – ciśnienie na wypływie swobodnym z rurociągu, m. go punktu widzenia ewentualne uszkodzenie kabla powoduje wypięcie sprzętu z sieci i zatrzymanie agregatu pompowego. Podsumowując, sprawność ogólna układu studziennego Z tej też przyczyny sprawność kabla, jako zmienną niezależną zależy w głównej mierze od sprawności agregatu pompowe- w trakcie pracy agregatu, można pominąć. go, filtrów studziennych oraz rurociągu, w związku z czym ostatecznie funkcję tą można zapisać następująco

2.2. Sprawność agregatu pompowego Ep Es = Ep · Ef · Er (8) Obliczenie sprawności agregatu pompowego można dokonać na podstawie zależności: 3. Zużycie energii a sprawność systemu odwadniania (3) W trakcie próbnego pompowania regulacja wydajności gdzie: odbywa się poprzez zmianę wartości strat na zaworze regu- Q – wydajność pompy, m3/s, lacyjnym. Wzrost strat na zaworze powoduje zmniejszenie

Pp – ciśnienie wody na króćcu tłocznym pompy, Pa, prędkości przepływu i jednocześnie zmniejszenie strat na P – znamionowa moc silnika, W. filtrze studziennym. Maksymalna sprawność studni występuje Innym sposobem określenia sprawności agregatu pompo- więc przy małych prędkościach wlotowych wody do studni. wego jest wykonanie próbnego pompowania na stanowisku Dla układu składającego się z agregatu pompowego oraz próbnym. W wyniku tego otrzymamy funkcję charakterystyki studni maksymalna sprawność osiągnięta zostanie w mo- sprawności pompy. Funkcja ta ma postać (4): mencie, gdy agregat pompowy pracować będzie w punkcie najwyższej sprawności (BEP), a wydajność studni będzie Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 119 względnie mała W takich warunkach iloczyn sprawności agre- W celu dobrania odpowiedniego agregatu pompowego gatu i studni ma wówczas największą wartość. Rozwiązanie potrzebny jest dokładny obraz dotyczący właściwości systemu to jest korzystne m.in. z punktu widzenia efektywności ener- pompowo-tłocznego. Na różnicę wysokości ciśnienia w studni getycznej. Wysoka sprawność układu zapewnia długi czas składa się suma statycznych strat ciśnienia, które wynikają funkcjonowania studni. z geometrycznej różnicy wysokości pomiędzy zwierciadłem Mała wydajność niestety nie gwarantuje skutecznego wody a odpływem z rurociągu, a także straty wynikające odwodnienia. W tym celu konieczne jest zwiększenie wydaj- z tarcia płynu o ścianki rurociągu. ności studni do wartości maksymalnych, tj. bliskim prędkości Niezbędne informacje do właściwego doboru parametrów krytycznej dopływu wody do studni. Zatem, aby mówić pracy systemu studziennego uzyskuje się poprzez zdjęcie o efektywności odwadniania, musi być spełniony poniższy charakterystyki rurociągu (tzw. charakterystyki instalacyjnej), warunek: a także charakterystyki studni. (8)

Przekroczenie prędkości krytycznych oznacza zmniejsze- 4. Studium przypadku nie sprawności studni oraz przyśpieszenie procesu kolmatacji filtrów. Celem weryfikacji rozważań przedstawionych w niniej- Porównanie sprawności poszczególnych elementów wy- szym artykule, poddano analizie dwa wybrane przypadki posażenia studni pokazano na rysunku 1. studni odwadniających, pracujących w kopalni węgla brunat- Przebieg charakterystyki sprawności studni, na rysunku nego. W ramach prowadzonych doświadczeń przeprowadzono 1, przedstawiono w całym zakresie wydajności studni. Przy próbne pompowania wielostopniowe przy wykorzystaniu małej wydajności, tzn. gdy w całym polu filtracji przepływ jest agregatu większej mocy. Następnie obliczono sprawność ogól- laminarny, sprawność studni jest równa 100 %. W obszarze ną układu dla dwóch zastosowanych w studni alternatywnych przepływów turbulentnych w strefie otworowej sprawność agregatów pompowych. maleje zgodnie z przebiegiem funkcji kwadratowej, a cha- Pierwszy przypadek dotyczy studni wykonanej w barie- rakter krzywej zależy od współczynnika C w równaniu (6). rze zewnętrznej. Przewidywany czas pracy studni wynosi Po przesunięciu się strefy przepływów turbulentnych do kilkanaście lat. W studni zastosowano agregat pompowy 1 warstwy wodonośnej opory przepływu rosną [5]. Sprawność o mocy 26 kW, za pomocą którego wykonano próbne pom- studni maleje a charakter krzywej zależy od współczynnika powanie. Następnie agregat pompowy wymieniony został na oporu hydraulicznego ośrodka wodonośnego przy przepływie mniejszy 2, tj. o mocy 15 kW. Na rysunku 2 przedstawiono turbulentnym C'. Warto podkreślić, że agregat pompowy Ep2 wyniki próbnego pompowania oraz porównanie charaktery- posiada maksymalną sprawność odpowiadającą wydajności styk agregatów pompowych. optymalnej studni.

Rys. 1. Charakterystyka sprawność poszczególnych elementów wyposażenia studni, Ep1 – charakte-

rystyka sprawności agregatu pompowego 1, Ep2 – Charakterystyka sprawności agregatu pom-

powego 2, Ef - Charakterystyka sprawność filtrów studziennych, EL – Charakterystyka spraw-

ności rurociągu, EC – Charakterystyka sprawności kabla zasilającego, Q1 – wydajność studni

ujęciowej, Qopt – wydajność optymalna, Qpmax – wydajność maksymalna agregatu pompowego

Fig. 1. Characteristics of the efficiency of individual pieces of well equipment, Ep1 – performance cha-

racteristics of the pumping unit 1, Ep2 – performance characteristics of the pumping unit 2,

Ef- Characteristics of filters manhole efficiency, EL – performance characteristics of the pipeli-

ne, EC – Characteristics of power cord efficiency, Q1 – discharge of intake well, Qopt – optimal

discharge of dewatering well, Qpmax – maximal discharge of the pumping unit 120 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 2. charakterystyki a – agregatów pompowych oraz studni Rys. 3. Charakterystyki a – agregatów pompowych oraz studni W48, b – sprawności studni W48, E – agregatu pom- p1 W38-2, b – charakterystyki sprawności studni W38-2, powego 1, E – agregatu pompowego 2, E – sprawności p2 s1 E – agregatu pompowego 1, E – agregatu pompowego ogólnej układu 1, E – sprawności ogólnej układu 2; H p1 p2 S2 p 2, E – sprawności ogólnej układu 1, E – sprawności – wysokośc podnoszenia, Q – wydajność optymalna s1 S2 opt ogólnej układu 2.; H – wysokość podnoszenia, studni. p Fig. 3. a) characteristics of pumping units and wells W38-2, b) Fig. 2. a) characteristics of pumping units and wells W48, b) characteristics of the efficiency of the well W38-2, E characteristics of the efficiency of wells W48, E – pum- p1 p1 – pumping unit 1, E – pumping unit 2, E – total effi- ping unit 1, E – pumping unit 2, ES1 – total efficiency p2 S1 p2 ciency of system 1, E – total efficiency of system 2, Hp of system 1, E – total efficiency of system 2, H – pum- S2 S2 p – pumping head ping head, Q – discharge. Qopt – optimal well discharge

Optymalna wydajność dla agregatu 1 wynosi 0,01 m3/s. z wydajnością 0,0047 m3/s oraz uzyskanie depresji w studni W trakcie próbnego pompowania stwierdzono, że maksymalna dochodzącej do 19 m. dopuszczalna wydajność studni wynosi 0,006 m3/s, co sta- Agregat pompowy 1 pozwalał na uzyskanie sprawności nowi 60 % maksymalnej wydajności agregatu. Konieczność ogólnej równej 35 %, jednak skuteczność odwodnienia nie dławienia agregatu pompowego 1 powoduje, że pracuje on była zadowalająca. Wymiana agregatu na większy spowo- ze stosunkowo niską sprawnością. Sprawność ogólna układu dowała zmniejszenie sprawności ogólnej układu do 10 %. wynosi 18 %. Jednocześnie uzyskano zwiększenie zasięgu odwodnienia w W związku z powyższym wymieniono agregat pompowy rejonie pracy koparki. na mniejszy, który maksymalną sprawność posiada dla wy- Zwiększenie wydajności powoduje przyspieszoną kol- dajności 0,005 m3/min. Obliczona sprawność układu wynosi matację studni. Jednak, ze względu na planowaną w krótkim 25 % i jest większa o 7 % w porównaniu z zastosowanym czasie likwidację otworu, zwiększona wydajność poprawiła agregatu 1. stan bezpieczeństwa prac górniczych. Efektem zabiegu jest zmniejszenie poboru mocy oraz praca studni z wydajnością w zakresie dopuszczalnych prędkości przepływu wody. Skutkiem tego będzie zmniejszenie tempa 5. Wnioski i uwagi końcowe starzenia się studni, a co za tym idzie wydłużenie czasu jej pracy. Podczas projektowania systemu studnia agregat pompo- Drugi przypadek dotyczy studni wykonanej na przed- wy – rurociąg tłoczny konieczna jest znajomość przebiegu polu prac górniczych, znajdującej się w zasięgu pracy ko- charakterystyk sprawności poszczególnych elementów skła- parki. Przewidywany czas jej pracy wynosi kilka miesięcy. dowych systemu. Niezwykle ważnym jest właściwy dobór W studni zastosowano agregat pompowy 1 o mocy 5,5 kW. optymalnych warunków pracy wszystkich charakterystyk Ze względu na małą depresję w otworze studziennym, która systemowych. nie zapewniała dostatecznego odwodnienia przedpola pracy Studnie głębinowe w kopalniach węgla brunatnego charak- koparki, agregat pompowy został wymieniony na większy 2, teryzują się pracą w zmiennych warunkach hydrogeologicz- tj. o mocy 9 kW. Za pomocą nowego agregatu pompowego nych. W wyniku systematycznego obniżania zwierciadła wody wykonano próbne wielostopniowe pompowanie. Na rysunku zmniejsza się wydajność jednostkowa. Potrzeba szybkiego 3 przedstawiono wyniki próbnego pompowania oraz porów- obniżania zwierciadła wody powoduje, że agregaty pompowe nanie charakterystyk agregatów pompowych. są często przewymiarowane. Wyniki badań wskazują, że prze- Optymalna wydajność dla agregatu 1 wynosi 0,002 m3/s, wymiarowanie agregatu pompowego wywołuje nadmierny a uzyskana depresja w trakcie pracy wyniosła zaledwie 4,5 zeskok zwierciadła wody. Przyczynia się to do gwałtownego m. Wymiana agregatu na większy pozwoliła na pompowanie spadku sprawności oraz przyspieszonego starzenia studni. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 121

W dłuższej pespektywie czasowej może prowadzić to do Literatura zmniejszenia skuteczności odwodnienia. Sukcesywna wymiana agregatów pompowych, których 1. Bierschenk W H.: Determining well efficiency by multiple step-draw- charakterystyki są dopasowane do bieżącej charakterystyki down tests. International Association of Scientific Hydrology 1963, sprawności studni pozwala na utrzymanie minimalnego ze- pp.493÷507 skoku hydraulicznego. Efektem tego jest utrzymanie studni 2. Kaya D,. Alptekin Y E, Suleyman Y. K., Kilic F. C. Salih E. A. b, Celik w stanie stosunkowo wysokiej sprawności hydraulicznej. C.: Energy efficiency in pumps, Energy Conversion and Management Charakterystyki sprawności studni mogą być sporządzane 49 (2008) 1662÷1673, przy wykorzystaniu agregatów pompowych zainstalowanych 3. Palgrave R.: Troubleshooting Centrifugal Pumps And Their Systems, w studniach. Uzyskany wynik próbnego pompowania pozwala Elsevier, – 384 p. 2003. na dobór nowego agregatu pompowego, którego charaktery- 4. Hydraulic Institute; 2001; Pump life cycle costs: A guide to LCC analysis styka sprawności jest dostosowana do aktualnej sprawności for pumping systems. Executive summary; [online]; hydraulicznej studni. Celem takiego podejścia jest wydłużenie 5. https://www1.eere.energy.gov/manufacturing/tech_assistance/pdfs/ czasu funkcjonowania studni. pumplcc_1001.pdf [dostęp: 28.04.2014]. W przypadku studni, których planowany czas pracy 6. Wen Z., Huang G., Zhan H., Li J.: Two-region non-Darcian flow toward jest względnie krótki, możliwe jest okresowe zwiększenie a well in confined aquifer, Advanced in Water Resources, Elsevier 2008, wydajności pompowania, kosztem obniżenia sprawności. p.817÷825 Nadrzędnym celem takiego działania jest zwiększenie bez- pieczeństwa dla prac górniczych. 122 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.271: 622.332: 622.502.17: 556.3 Rekultywacja wodna jako czynnik determinujący sukces branży górnictwa odkrywkowego w praktyce sozologicznej Water reclamation determining the success of open-pit mining in environmental science practice

dr inż. Grzegorz Galiniak*) dr inż. Krzysztof Polak*) dr inż. Kazimierz Różkowski*)

mgr inż. Karolina mgr inż. Katarzyna Pawlecka*) Kaznowska-Opala*)

Treść: Dobrze zaplanowana i wykonana rekultywacja terenów pogórnicznych jest tym elementem działalności górniczej, który z jednej strony wyrównuje niekorzystne zmiany w środowisku wywołane wspomnianą działalnością, a z drugiej staje się początkiem nowego, bardzo często nawet atrakcyjniejszego sposobu zagospodarowania terenu. W Polsce zakres i skala przeprowadzonych i obecnie realizowanych zabiegów rekultywacyjnych jest dobrze rozpoznana, mimo, iż historia tej działalności zamyka się w okresie ostatnich sześćdziesięciu lat. W poniższym artykule Autorzy przedstawiają dotychczasowe osiągnięcia polskiego górnictwa odkrywkowego (głównie węgla brunatnego i siarki) w dziedzinie przywracania wartości użytkowych terenom prze- kształconym przez tę gałąź przemysłu. Abstract: Land reclamation of post-mining areas is the part of mining activity. On the one hand, well-planned and executed reclamation compensates adverse effects in the environment caused by mining activity, on the other hand, it is the beginning of the new, sometimes even more attractive land use. In Poland, the scope and scale of conducted and implemented reclamation treatments is well recognized, although the history of this activities closes in the last sixty years. In this paper, the authors present the achievements of Polish open-pit mining (mostly lignite and sulfur) in the field of recovery of use value of the lands transformed by this branch of industry.

Słowa kluczowe: rekultywacja wodna, górnictwo odkrywkowe, węgiel brunatny, siarka, zbiorniki poeksploatacyjne Key words: water reclamation, open-pit mining, lignite, sulphur, post-mining pit lakes

*) AGH w Krakowie Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 123

1. Wprowadzenie 2. Przykłady rekultywacji wodnej w odkrywkowym gór- nictwie węgla brunatnego i siarki Intensywny rozwój działalności gospodarczej kraju oraz związany z nim postęp techniczny, między innymi Historia rekultywacji wodnej w polskiej branży górnic- w polskim górnictwie, sprawiły, że stała się możliwa twa węgla brunatnego posiada blisko sześćdziesięcioletnią eksploatacja bogatych złóż zalegających na znacznych tradycję. Mimo tego nie może pochwalić się ona jeszcze zbyt głębokościach, także z wykorzystaniem metody odkryw- dużym doświadczeniem w tym zakresie. Istnieje jednak kilka kowej. W związku z tym intensyfikacja działań górnictwa obiektów wodnych wartych szerszego omówienia. odkrywkowego przyczyniła się do agresywnego oddzia- Początki zagospodarowania w kierunku wodnym wyro- ływania na środowisko naturalnego w postaci istotnych bisk poeksploatacyjnych węgla brunatnego przypadają na i trwałych zmian w morfologii, krajobrazie, stosunkach rok 1953, kiedy to KWB „Konin” w odkrywce „Morzysław” wodnych oraz zagospodarowaniu przestrzennym terenu. utworzyła zbiornik wodny o powierzchni 2,5 ha, maksymalnej Przejawem tego typu zmian antropogenicznych w środowi- głębokości 15 m i pojemności 20 tys. m3. Niespełna dziesięć sku są przekształcenia krajobrazowe (znaczne deniwelacje lat później, bo w roku 1961, ta sama kopalnia oddała do terenu w postaci zwałowisk, czy wyrobisk odkrywkowych), użytku następny antropogeniczny zbiornik wodny „Zatorze” przemiany zachodzące w stosunkach wodnych (przekształ- (w wyrobisku „Niesłusz”) o powierzchni 18,5 ha, maksy- 3 cenia powierzchniowej sieci hydrograficznej, zmiany malnej głębokości sięgającej 27 m i pojemności 148 tys. m . w odpływie rzecznym i obiegu wody w zlewniach), czy też Kolejnym, powstałym w roku 1974 w odkrywce Gosławice, był zbiornik „Czarna Woda” o powierzchni 32,5 ha, głębo- zubożenie zasobów wód podziemnych. 3 Niemniej działalność górnicza nie ogranicza się wyłącz- kości blisko 55 m i pojemności 390 tys. m (rys. 1) [3, 6, 13, nie do wydobycia kopaliny, któremu towarzyszy negatywny 14, 21]. Obecnie wszystkie wyżej wymienione zbiorniki są wpływ na środowisko naturalne, ale konsekwentnie nastę- położone w obrębie miasta Konin, pełnią głównie funkcję puje po nim proces przywrócenia zdegradowanym terenom rekreacyjną i wykorzystywane są przez lokalną społeczność. wartości przyrodniczych oraz użytkowych. W tym miejscu W 2005 r. w południowej części wyrobiska „Kazimierz Południe” został utworzony zbiornik wodny o powierzchni zaznaczyć należy, że to właśnie wielkoobszarowe górnictwo 3 odkrywkowe, głównie węgla brunatnego i kruszyw, dało 65 ha i pojemności 2,1 mln m . Dzięki specjalnym zabiegom technicznym zbiornik ten został podzielony na dwie części: pierwsze (solidne) techniczne, prawne i organizacyjne pod- płytszą (o maksymalnej głębokości do 3 m), pełniącą funkcję stawy rekultywacji i porekultywacyjnego zagospodarowania kąpieliska, oraz głębszą (o maksymalnej głębokości do 8 m), gruntów przekształconych [15, 5, 8]. Rekultywacja terenów która służy retencjonowaniu wody oraz rybołówstwu. Część pogórniczych jest zadaniem technologicznie złożonym, północną wyżej wymienionej odkrywki zagospodarowano a niekiedy bardzo wydłużonym w czasie, jednak przynoszą- analogicznie w kierunku wodnym, tworząc liczne „oczka” cym korzyści zarówno dla lokalnej społeczności, jak i dla wodne o całkowitej powierzchni 35 ha i pojemności 880 tys. środowiska naturalnego. m3 z przeznaczeniem na stawy rybne. W 2008 roku powstał Doskonałym przykładem wymiernych korzyści jest rekul- jak dotychczas największy antropogeniczny zbiornik wodny tywacja w kierunku wodnym. Pomimo małego doświadczenia w wyrobisku po eksploatacji węgla brunatnego o nazwie polskiego górnictwa odkrywkowego w tym zakresie, można „Pątnów”, którego powierzchnia wynosi 326 ha, głębokość podać kilka przykładów wyrobisk poeksploatacyjnych zrekul- maksymalna 50 m, a pojemność blisko 76,3 mln m3 [3, 6, tywowanych w kierunku wodnym wartych omówienia. Na ich 13, 14, 21]. podstawie dokonano analizy dotychczasowych doświadczeń. Dodatkowo KWB „Konin” w 2009 r., po zaprzestaniu Głównymi czynnikami przemawiającymi za takim kierunkiem eksploatacji w odkrywce „Lubstów”, zintensyfikowała zagospodarowania jest niedobór mas ziemnych do wypełnie- działania zmierzające do utworzenia w wyrobisku kolejnego nia wyrobisk odkrywkowych oraz konieczność minimalizacji rekordowego zbiornika wodnego. Planuje się, że powierzchnia kosztów rekultywacji i zagospodarowania. nowego zbiornika wyniesie około 475 ha, pojemność 137 mln Projektowane i budowane pogórnicze wodne zbiorniki m3, a maksymalna głębokość 63 m [20]. antropogeniczne wraz z zagospodarowaniem ich otoczenia, Podążając śladami KWB „Konin” Kopalnia „Adamów” pozwalają nie tylko na przywrócenie, ale nawet na podnie- rozpoczęła realizację podobnych projektów hydrotechnicz- sienie walorów krajobrazowo-przyrodniczych, polepszenie nych. Pierwszą odkrywką KWB „Adamów”, której rekul- warunków mikroklimatycznych, a także na odbudowanie tywację prowadzono w kierunku wodnym była odkrywka zniszczonych lokalnych ekosystemów. Wodny kierunek „Bogdałów”. Na wierzchowinie zwałowiska wewnętrznego w rekultywacji zazwyczaj stwarza nowe możliwości ekspansji 1994 r. utworzono zbiornik wodny o maksymalnej głębokości przyrody, szczególnie w obszarach o ubogiej sieci rzecznej, 10 m, powierzchni 9 ha i pojemności 600 tys. m3. Głównym pozbawionej dużych naturalnych zbiorników wodnych. celem nowopowstałego zbiornika było przede wszystkim Nowy akwen może stać się istotnym wzbogaceniem śro- poprawienie stosunków wodnych otaczających lasów. dowiska przyrodniczego, podnosząc walory krajobrazowe, Dodatkowo pełnił on funkcję przeciwpożarową. Kolejnymi czy zwiększając bioróżnorodność. Wraz z budową zbiornika inwestycjami wodnymi KWB „Adamów” było utworzenie wzrasta lokalny poziom retencji, zwiększa się nawilgocenie w 2004 r. zbiornika „Przykona”, o powierzchni 140 ha, po- gleb, korzystnej zmianie ulega mikroklimat przylegających jemności 5,9 mln m3 oraz maksymalnej głębokości 5,5 m, obszarów. Godząc wymogi przyrodnicze z rekreacyjnymi a także w 2008 r. zbiornika „Janiszew” o powierzchni 60 tworzy się wielofunkcyjny zbiornik wodny wzmagający ha, maksymalnej głębokości 10 m i pojemności 4,0 mln m3 bądź wręcz inicjujący ruch turystyczny, prowadząc do oży- (rys. 1) [3, 6, 13, 14, 21]. wienia gospodarczego terenu. Taki kierunek prac staje się Najmniejsza pod względem wydobycia i zajmowanej obecnie najbardziej pożądanym przez jednostki samorządu powierzchni terenu obecnie funkcjonująca kopalnia eks- terytorialnego, spełniając rosnące wymagania społeczne, ploatująca węgiel brunatny, czyli KWB „Sieniawa”, może po dominujących w poprzednich latach kierunkach leśnym pochwalić się równie pozytywnymi efektami prowadzonej i rolnym, odtwarzających warunki poprzedzające eksplo- systematycznie rekultywacji wodnej. W ramach procesu re- atację [12, 13, 14]. kultywacji wykonanych zostało dotychczas kilka zbiorników 124 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 wodnych o powierzchni całkowitej około 0,5 ha, spełniają- Końcowy” o powierzchni 462 ha i pojemności 162 mln m3, cych głównie funkcję malej retencji, wpisując się znakomicie zaś w odkrywce „Władysławów” zbiornik o tej samej nazwie w charakter fizjograficzny tamtejszych terenów. Przykładem i powierzchni 61,5 ha, o objętości 11,7 mln m3. takiego właśnie rozwiązania jest zbiornik „Ciche” [1, 2]. Opisane wcześniej pozytywne doświadczenia kopalń w Planowane, w najbliższych kilku, kilkudziesięciu latach, zakresie rekultywacji wodnej, plany kolejnych inwestycji zakończenie eksploatacji w niektórych odkrywkach zagłębia oraz wyczerpywanie się zasobów węgla brunatnego skłaniają konińsko-adamowskiego przyczyni się do powstania kolej- kopalnie dotychczas nieprowadzące prac w tym kierunku, nych antropogenicznych zbiorników wodnych. I tak KWB m.in. KWB „Bełchatów”, KWB „Turów”, do planowania „Konin” planuje utworzenie następujących zbiorników po- działań zmierzającym do wodnego zagospodarowania wyro- eksploatacyjnych [3, 6]: bisk końcowych. Zagospodarowanie tak ogromnych wielko- – Kazimierz Północ, o powierzchni 360 ha i pojemności 190 przestrzennych wyrobisk końcowych odkrywek Bełchatów mln m3, i Szczerców, a także Turów będzie jednym z najbardziej – Jóźwin II B, o powierzchni 420 ha i pojemności 147 mln skomplikowanych przedsięwzięć technicznych, niespotyka- m3, nym dotąd w polskim górnictwie odkrywkowym. Prace nad – Drzewce, o powierzchni 125 ha i pojemności 12,5 mln m3, optymalnym rozwiązaniem tego problemu trwają już od wielu – Tomisławice, o powierzchni 220 ha i pojemności 65 mln lat, i tak w przypadku KWB „Bełchatów od lat dziewięćdzie- m3. siątych ubiegłego wieku, natomiast w KWB Turów od roku Wiele zbiorników wodnych ma powstać również w pro- 2005 [10], lecz brak jest wciąż ostatecznego akceptowalnego cesie rekultywacji wodnej w KWB „Adamów”. Na obszarze wariantu zagospodarowania. Mimo tego coraz częściej mówi zwałowiska wewnętrznego odkrywki „Koźmin” planuje się się, że najbardziej preferowaną koncepcją będzie utworzenie budowę zbiorników [3, 6]: w tym miejscu zbiorników wodnych [3, 9, 16, 19]. Będą to – „Koźmin”, o powierzchni około 106 ha i pojemności 5,6 zbiorniki rekordowe zarówno pod względem powierzchni, mln m3, jak i pojemności (rys. 2, 3) Szacuje się, że zbiornik „Turów” – „Głowy”, o powierzchni 63,5 ha i pojemności 17,3 mln będzie miał powierzchnię około 1700 ha, pojemność 1220 mln m3. m3, a maksymalną głębokość dochodzącą do 105 m [3, 6, 19]. Z kolei w wyrobisku końcowym tej samej odkrywki zo- W miejsce obecnie funkcjonujących polach eksploata- stanie utworzony zbiornik „Koźmin-Końcowy” o powierzchni cyjnych KWB „Bełchatów” miałyby powstać dwa zbiorniki: 161 ha i pojemności 34 mln m3. W wyrobisku docelowym „Bełchatów” o powierzchni 1690 ha, maksymalnej głębokości odkrywki „Adamów” planowany jest zbiornik „Adamów- 205 m i pojemności 1323 mln m3 oraz zbiornik „Szczerców”

Rys. 1. Istniejące i planowane zbiorniki poeksploatacyjne (węgiel brunatny) na tle sieci hydrograficznej [3] Fig. 1. Existing and planned post-mining pit lakes (lignite) in the background of hydrographic network Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 125 o powierzchni 2200 ha, głębokości maksymalnej 165 m Każdy proces rekultywacji wyrobiska poeksploatacyj- i pojemności 1752 mln m3 [6, 7]. nego w kierunku wodnym ma specyficzny charakter, gdyż Polskie odkrywkowe górnictwo siarki nie może pochwalić uwarunkowany jest lokalnymi warunkami geologicznymi, się tak długą i bogatą tradycją rekultywacji i zagospodaro- hydrogeologicznymi, czy środowiskowymi. Na pozytywny wania wyrobisk poeksploatacyjnych w kierunku wodnym. efekt końcowy wodnego zagospodarowania wyrobisk po- Główną przyczyną takiego stanu rzeczy jest fakt, że wydoby- eksploatacyjnych wpływają przede wszystkim następujące cie siarki prowadzone było w dotychczasowej historii tylko czynniki [12, 14]: w dwóch odkrywkach, a proces ich rekultywacji rozpoczęto – potrzeby i możliwości wypłycenia wyrobiska końcowego, w latach 90, ubiegłego wieku. Mimo tego, to właśnie górnic- którego skuteczność uwarunkowana jest posiadaniem two siarki szczyci się dotychczas największym pod względem odpowiedniej ilości mas ziemnych, powierzchni i pojemności zbiornikiem poeksploatacyjnym – wyprofilowanie czaszy przyszłego zbiornika do wymiarów powstałym w 2009 r. w byłym wyrobisku Kopalni „Machów” i kształtów zapewniających stateczność skarp i całych (powiat i gmina Tarnobrzeg). Zbiornik zajmuje powierzchnię zboczy (nadwodnych i podwodnych), 500 ha o objętości 111,2 mln m3. – sposób napełnienia wyrobiska wodą, uwzględniający Obecnie prowadzone prace rekultywacyjne doprowadzą ochronę jej jakości i eliminację destrukcji stateczności do powstania drugiego zbiornika wodnego w wyrobisku skarp, byłej Kopalni „Piaseczno”. Będzie on spełniał, podobnie jak – możliwość wpisania funkcji zbiornika w istniejące systemy zbiornik Machów, głównie funkcję rekreacyjno-retencyjną hydrologiczne. [4, 11, 13, 17, 18]. Sam proces napełniania wyrobisk odkrywkowych może być prowadzony poprzez: – samoistny napływ wód podziemnych do wyrobiska za- 3. Uwarunkowania sozotechniczne rekultywacji wodnej chodzący wskutek „wyłączenia” systemu odwodnienia, w górnictwie odkrywkowym – napełnianie wodami powierzchniowymi pochodzącymi z sąsiednich rzek i cieków naturalnych, Sukces sozologiczny branży górnictwa odkrywkowego – napełnianie wodami pochodzącymi z czynnych, odwad- w aspekcie rekultywacji wodnej, której pozytywnym wyni- nianych wyrobisk górniczych, kiem jest powstanie antropogenicznych akwenów wodnych, – oraz najbardziej powszechny sposób mieszany uwzględ- uwarunkowany jest kilkoma czynnikami zarówno natury niający powyższe formy zatapiania w różnych kombina- formalnoprawnej, technicznej, środowiskowo-społecznej, jak cjach. i ekonomicznej [12, 13, 14].

Rys. 2. Powierzchnie wybranych sztucznych i naturalnych zbiorników wodnych Fig. 2. Surfaces of the selected man-made lakes and natural lakes 126 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 3. Pojemności wybranych sztucznych i naturalnych zbiorników wodnych Fig. 3. Capacities of the selected man-made lakes and natural lakes

Możliwy niedostatek zasobów wodnych rzutuje przede ków głębokich znaczna pojemność strefy głębokiej powoduje, wszystkim na wydłużenie czasu zatapiania wyrobiska, co że zbiornik jest w stanie przyjąć stosunkowo duży ładunek pośrednio negatywnie wpływa na: zanieczyszczeń spływających ze zlewni. Statyczny charakter – utrzymanie odpowiedniej stateczności zboczy budują- zbiorników powyrobiskowych sprzyja stratyfikacji wód. Wody cych czaszę przyszłego zbiornika; wyłączenie systemu zmineralizowane stagnują w strefie przydennej(hypolimnion) odwodnienia w celu podniesienia zwierciadła wody może i nie biorą udziału w cyrkulacji letniej i zimowej. Efektem przyczynić się do niepożądanego przebudowania profilu jest cyrkulacja wód tylko w ograniczonej strefie przypo- zboczy, wierzchniowej. W wyniki tego w strefie głębokiej formuje się – niektóre fragmenty skarp na kolejnych rzędnych piętrzenia strefa beztlenowa, w której panują warunki silnie redukcyjne. przez niszczącą (abrazyjną) działalność falowania; dążenie Zjawisko to jest charakterystyczne dla głębokich zbiorników, do maksymalnego skrócenia czasu napełniania zbiornika zwłaszcza powstałych w wyrobiskach górniczych [13, 14]. powoduje ograniczenia w niszczącej działalności fal, Tworzenie zbiorników wodnych w wyrobiskach końco- – jakość wody w zbiorniku wymaganą przyszłym sposobem wych odkrywkowych kopalń węgla brunatnego związane jego użytkowania. jest z wieloma problemami, które można usystematyzować Kolejnym z ważnych czynników, jaki pojawia się przy w dwóch grupach związanych z uwarunkowaniami naturalnymi wodnym kierunku zagospodarowywania wyrobisk, jest jakość oraz antropogenicznymi. Do pierwszej z nich należy zaliczyć wody. W strefie odwodnionego górotworu zachodzi proces uwarunkowania hydrogeologiczne, hydrologiczne oraz mor- wietrzenia chemicznego. Utlenianie niektórych związków fologiczne otaczającego terenu. Do grupy drugiej uwarunko- siarki powoduje zakwaszenie środowiska wodnego. Prowadzi wań zaliczyć należy czynniki związane z przeprowadzonymi to do pogorszenia parametrów jakościowych wody. Sposobem pracami górniczymi, tj. np. ukształtowanie bryły wyrobiska na utrzymanie korzystnych parametrów jakościowych wody końcowego, jego głębokość, objętość, nachylenie zboczy. w zbiornikach poeksploatacyjnych węgla brunatnego jest Realizacja likwidacji odkrywkowych kopalń rejonu zasilanie wyrobisk wodami podziemnymi pochodzącymi Tarnobrzega nie miała w ówczesnym polskim górnictwie z odwodniania sąsiednich wyrobisk górniczych lub cieków swojego odpowiednika, biorąc pod uwagę wielkości likwido- powierzchniowych. Ważnym elementem ochrony powstałego wanych wyrobisk posiarkowych oraz złożoność problematyki, zbiornika antropogenicznego jest właściwe zagospodarowanie którą trzeba było uwzględniać przy podejmowaniu decyzji obszaru zlewni powierzchniowej. Spływy wód zanieczyszczo- dotyczących ostatecznych rozwiązań wykonawczych. Dlatego nych ze zlewni mogą zagrażać jakości wody w powstałych to właśnie kopalnie siarki stały się pierwowzorem rekultywa- akwenach wodnych. Po zakończeniu zatapiania zwiększa się cji wodnej dużych wyrobisk poeksploatacyjnych w polskim podatność zbiorników na degradację. W przypadku zbiorni- górnictwie odkrywkowym. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 127

Decydującymi czynnikami przemawiającymi za likwida- kultywacji wyrobisk po eksploatacji złoża węgla brunatnego „Sieniawa”. cją wyrobisk (Machów, Piaseczno) w kierunku wodnym był Górnictwo i Geoinżynieria 2010, R. 34, Zeszyt 4, s. 167÷178 ujemny bilans mas ziemnych i racjonalność ekonomiczna 3. Galiniak G., Wachowiak G., Wachowiak A.: Pogórnicze wodne zabiegu geotechnicznego polegającego na zasypaniu wyrobisk zbiorniki antropogeniczne jako nowy element sieci hydrograficznej. masami ziemnymi pochodzącymi ze zwałowisk zewnętrz- Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, nr 1, 2012, nych. Dodatkowym impulsem za tą formą likwidacji była s. 8÷15. bliskość rzeki Wisły, która stała by się głównym źródłem 4. Hajdo S., Klich J., Polak K.: Górnictwo siarki w Polsce wczoraj, dzisiaj zasobów wodnych do napełniania wyrobisk [4, 13, 11, 17, 18]. i jutro. Przegląd Górniczy nr 5-6, s.101÷109, Katowice 2009. Należy nadmienić, że cechą charakterystyczną obu wyro- 5. Kasprzak P.: Kierunki rekultywacji w górnictwie odkrywkowym. bisk jest ich bliskie sąsiedztwo i lokalizacja w tych samych Problemy Ekologii Krajobrazu, T. XXIV, s. 7÷15, 2009. formacjach geologicznych oraz istnienie wzajemnych powią- 6. Kasztelewicz Z.: Rekultywacja terenów pogórniczych polskich kopal- zań hydrogeologicznych. Wyrobiska zostały zlokalizowane niach odkrywkowych. Kraków, FNiTG, 2010 w przestrzeni trzeciorzędowego horyzontu wodonośnego, 7. Kasztelewicz Z., Kaczorowski J.: Rekultywacja i rewitalizacja kopalni którego wody miały bardzo wysoką mineralizację oraz znacz- węgla brunatnego na przykładzie Kopalni „Bełchatów”. Górnictwo ne stężenie siarkowodoru. Wskutek wieloletniej działalności i Geoinżynieria 2009, R. 32, Zeszyt 2, s. 187÷212 wydobywczej zniszczona została naturalna izolacja, która od- 8. Kasztelewicz Z., Kozioł K., Klich J.: Rekultywacja terenów poeks- dzielała wodonośny horyzont trzeciorzędowy od swobodnego ploatacyjnych w kopalniach węgla brunatnego w Polsce. Górnictwo i horyzontu czwartorzędowego. Z wymienionych względów Geoinżynieria, rok 31, zeszyt 2, s. 295÷307, Kraków 2007 nie było możliwe wypełnianie wyrobisk wodą pochodzącą 9. Kozłowski Z.: Problemy zagospodarowania wyrobisk końcowych z samonapływu, gdyż mogło to doprowadzić do katastrofy Odkrywki Bełchatów i Szczerców. Prace Naukowe Instytutu Górnictwa ekologicznej. Politechniki Wrocławskiej 2002, nr 98, s. 283÷288 10. Kozłowski Z.: Uwarunkowania wypłycenia wyrobisk końcowych odkrywek Bełchatów i Szczerców. Węgiel Brunatny, nr 2 (27), 1999, s. 4. Wnioski 16÷18 11. Michno W., Dziedzic W., Czajkowski R.: Przywracanie wartości użytko- 1. Polskie górnictwo odkrywkowe mimo ograniczonego wych terenom górniczym na przykładzie KiZPS „Siarkopol”. Warsztaty doświadczenia w rekultywacji wodnej wyrobisk pogór- Górnicze 2009 z cyklu „Zagrożenia naturalne w górnictwie”, Wyd. niczych może pochwalić się kilkoma dobrze przepro- IGSMiE PAN, Kraków, 2009 wadzonymi likwidacjami odkrywek w tym kierunku. 12. Polak K.: Wybrane zagadnienia związane z rekultywacją wodną wy- Dowodem na to są zbiorniki poeksploatacyjne kopalń robisk odkrywkowych. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska węgla brunatnego oraz kopalń siarki. w Górnictwie, nr 12, 2011, s. 9÷13 2. Dotychczasowe doświadczenia odkrywkowej eksploata- 13. Polak K., Hajdo S., Galiniak G., Pawlecka K.: Polskie doświadczenia w cji złóż, głównie węgla brunatnego i siarki wskazują, że rekultywacji wodnej wyrobisk poeksploatacyjnych. Przegląd Górniczy, proces ich rekultywacji jest procesem technologicznie nr 1/2012 s. 65÷72 złożonym i uzależnionym od wielu czynników formal- 14. Różkowski K., Polak K., Cała M.: Wybrane problemy związane z re- noprawnych, społecznych i środowiskowych. kultywacją wyrobisk w kierunku wodnym. Górnictwo i Geoinżynieria, 3. Każdy proces rekultywacji wyrobiska poeksploatacyjnego R. 34, Zeszyt 4, s. 517÷525, Kraków 2010. w kierunku wodnym ma swój specyficzny charakter, ze 15. Siuta J., Żukowski B.: Wykonanie rekultywacji gruntów w latach względu na odmienność lokalnych warunków geologicz- 1975-2009. [W]: Wybrane problemy ochrony mokradeł. Współczesne nych, hydrogeologicznych, czy środowiskowych. problemy kształtowania i ochrony środowiska. Pod red. A. Łachacza. 4. Dobrze zaplanowane wydobycie surowców, a także od- Monografia 3p. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Olsztyn powiednia i świadoma realizacja procesów rekultywacyj- 2012 nych, przyczynić się może do zwiększenia atrakcyjności 16. Szczepiński J.: Numeryczna prognoza procesu napełniania woda terenów poeksploatacyjnych. zbiorników poeksploatacyjnych KWB Bełchatów. Współczesne 5. Liczne przykłady atrakcyjności krajobrazowej, przyrodni- Problemy Hydrogeologii. Tom 10, część 2 Instytut Nauk Geologicznych czej i kulturowej terenów pogórniczych, w szczególności Uniwersytetu wrocławskiego. Wrocław 2001, s. 285÷293 po eksploatacji siarki i węgla brunatnego, skłaniają do 17. Szmuc M., Madej K.: Przywracanie wartości użytkowych terenów po- spojrzenia na górnictwo jako na działalność stwarzającą górniczych na przykładzie Kopalni Siarki „Machów” S.A. – wyrobisk nowe wartości środowiska i nowe warunki od jego ochro- Machów i Piaseczno. Warsztaty Górnicze 2009 z cyklu „Zagrożenia ny. naturalne w górnictwie”. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków, 2009. 18. Szmuc M., Madej K.: Likwidacja wyrobiska „Piaseczno” – budowa Praca stanowi część badań statutowych Katedry zbiornika wodnego. Górnictwo i geologia, Tom 5, Zeszyt 2, 2010 s. Górnictwa Odkrywkowego opracowanych w ramach prac 214÷219 statutowych na Wydziale Górnictwa i Geoinżynierii AGH 19. Uberman R., Kaczerewski T.: Analiza możliwości i zagospodarowania nr 11.11.100.597. terenów pogórniczych w KWB Turów S.A. Węgiel Brunatny 2005, nr 1(50), s. 33÷37 20. Wachowiak G.: Bilans wodny zbiornika w początkowej fazie zalewania Literatura wyrobiska końcowego Odkrywki „Lubstów” Kopalni Węgla Brunatnego „Konin”. IMGW PIB Oddział w Poznaniu (DS. – H.3.10), 2010 [nie- 1. Galiniak G., Bik A., Jarosz J.: Praktyka sozotechniczna w działalności publikowane] górniczej KWB „Sieniawa”. Górnictwo i Geoinżynieria 2011, R. 35, 21. Wachowiak G., Wachowiak A.: O kierunku wodnym rekultywacji w pol- Zeszyt 3, s. 69÷86 skim górnictwie odkrywkowym węgla brunatnego. Gazeta Obserwatora 2. Galiniak G., Jarosz J., Tomaszewski R.: Dotychczasowe doświadczenia re- IMGW, 2004, nr 6, s. 17÷19 128 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622: 553.6: 502.17

Holistyczne podejście do rewitalizacji (po)górniczych regionów i rejonów A holistic approach to the revitalization of (post)mining regions and districts

Dr hab. inż. Anna Ostręga*)

Treść: W artykule wskazano na konieczność holistycznego podejścia do rewitalizacji rejonów i regionów (po)górniczych wynikającą z potrzeby harmonizowania funkcji, jak również właściwego funkcjonowania zrewitalizowanych obiektów w przyszłości. Na przykładach zarówno z kraju, jak i Europy pokazano występujące tendencje. Istniejące metody, jak również przykłady zrealizo- wanych przedsięwzięć rewitalizacyjnych w europejskich regionach, mogą być pomocne w realizacji tych złożonych procesów w Polsce. Rozpoczęte działania w kierunku spójnego zagospodarowania zespołu zbiorników wodnych w subregionie tarnowskim są innowacją w skali Polski. Abstract: This paper presents a necessity for the holistic approach to the revitalisation of (post)mining regions and districts resulting from the need to harmonize the functions as well as the proper functioning of the regenerated objects in the future. The current trends are shown on the examples from both Poland and Europe. The existing methods as well as examples of completed revitalisation projects conducted in the European regions can be helpful in the implementation of such complex processes in Poland. The activities commenced towards the coherent development of reservoirs’ complex in Tarnów sub-region can be treated as an innovation on the national scale.

Słowa kluczowe: górnictwo, piaski i żwiry, rekultywacja i rewitalizacja, holistyczny, region, subregion tarnowski Key words: mining, sands and gravels, reclamation and revitalization, holistic, region, Tarnów sub-region

1. Wprowadzenie na rzecz przygotowania wspólnych przedsięwzięć istotnych dla rozwoju tych jednostek, a w konsekwencji rozwoju regio- Zawarte w tytule artykułu pojęcia rewitalizacja oraz region nu. Zatem subregion (definiowany jako teren mniejszy od i rejon same w sobie są złożone. Nie mająca legalnej definicji regionu, wyróżniający się od obszarów go okalających np. rewitalizacja (łac. re-+vita – przywrócenie do życia, oży- cechami fizycznymi, gospodarczymi) jest synonimem rejonu. wienie) w literaturze przedmiotu określana jest jako łączenie Na potrzeby zaprezentowania kompleksowego podejścia do w jednym procesie działań o charakterze technicznym, rewitalizacji w pracy [9] zdefiniowano takżerejon poeksplo- środowiskowym i społecznym, których rezultatem ma być atacyjny jako skoncentrowanie na niewielkim obszarze wielu poprawa stanu środowiska, przywrócenie ładu przestrzennego, obiektów dawnych kopalń wraz ze zwałowiskami, obiektami ożywienie gospodarcze oraz poprawa jakości życia lokalnej infrastruktury technicznej i budowlanej oraz terenami po- społeczności. W procesie rewitalizacji istotne są również przemysłowymi objętymi działalnością górniczo-przeróbczą działania na rzecz ochrony dziedzictwa przemysłowego, (przetwórczą). W pracy tej pokazano również strukturę rejonu jak również ochrony walorów przyrodniczych będących poeksploatacyjnego. Rejon, w którym prowadzona jest na wynikiem naturalnej sukcesji (na podstawie [12]). Region szeroką skalę eksploatacja kopalin jest zagłębiem, przy czym jest tożsamy z województwem. Natomiast rejon (fr. rayon) to pojęcie funkcjonuje jako określenie konkretnego zagłębia jest wyznaczonym obszarem, terenem wyróżniającym się np. Górnośląskiego Zagłębia Węglowego czy Konińsko- odrębnymi cechami, np. geograficznymi, gospodarczymi, Tureckiego Zagłębia Węgla Brunatnego. kulturowymi; okolica, okręg, dzielnica [2]. W kontekście tego Rewitalizacja regionu, rejonu (subregionu) czy zagłę- artykułu chodzić będzie o cechy gospodarcze, a mianowicie bia związanego z eksploatacją kopalin wymagać będzie prowadzoną działalność wydobywczą. W aktualnym okresie szczególnego podejścia, nie tylko w celu zredukowania programowania środków z Unii Europejskiej (2014÷2020) negatywnych skutków tej działalności, ale przede wszystkim województwa dzieli się na subregiony i dla tych jednostek pełnego wykorzystania nowych form krajobrazu. Górnicze opracowuje Subregionalne Programy Rozwoju. Bazując na regiony, rejony czy zagłębia posiadają charakterystyczną atutach poszczególnych subregionów mają się przyczynić do i wynikającą z prowadzonej działalności specyfikę. Pogórniczy większego zaangażowania i współpracy lokalnych środowisk krajobraz tworzą przykładowo zespoły wyrobisk (również zawodnionych) i zwałowisk, albo infrastruktura kopalniana z dominującymi wieżami szybów i stożkowymi składowiska- *) AGH w Krakowie mi. Nagromadzenie podobnych form w obrębie regionu czy re- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 129 jonu wymagać będzie wprowadzenie różnorakich rozwiązań. zamieszkania. Brak zróżnicowanej oferty spędzenia czasu Nie ma to większego znaczenia w przypadku rekultywa- nad wodą oraz programu kulturowego będącego alternatywą cji w kierunku rolnym czy leśnym, zwłaszcza jeśli wynika na niepogodę albo popołudnie nie zachęci też do dłuższych ona z podjętych zobowiązań (np. umów dzierżawnych). pobytów mieszkańców Krakowa czy Tarnowa. Możliwości, Dostrzeganie potencjału np. zawodnionych wyrobisk po- aby tak właśnie było są ogromne, co wykazano w koncepcji eksploatacyjnych zlokalizowanych w obrębie rejonu pod programowo-przestrzennej i architektonicznej dla dwóch żwi- kątem ich adaptacji na cele sportowo-rekreacyjne sprawia, rowni w Gminie Szczurowa, poprzedzonej dogłębną analizą że problematyka ta nabiera na znaczeniu. Sytuacja ta dotyczy uwarunkowań [13]. Konieczne jest tylko odpowiednie ich np. subregionu tarnowskiego, gdzie bogate złoża piasków wykorzystanie – czyli holistyczne podejście do rewitalizacji, i żwirów są przedmiotem eksploatacji. Według Bilansu zaso- rozumiane jako: bów w roku 2013 tych złóż było 375, w tym eksploatowanych – kompleksowe – czyli wprowadzanie uzupełniających stale lub tymczasowo [8]. Szacuje się, że w subregionie się wzajemnie funkcji dla poszczególnych zbiorników, tarnowskim czynnych lub nieczynnych (zrekultywowanych) tak aby stanowiły harmonijną całość, a nie były zlepkiem wyrobisk jest ok. 1301. Liczba ta stanowi o znaczącym poten- przypadkowych i powtarzających się pomysłów; cjale i możliwości utworzenia pojezierza zagospodarowując – dogłębne – czyli analiza uwarunkowań (czynników) wyrobiska dla różnorakich funkcji, a może czyniąc je w przy- charakteryzujących nie tylko przedmiot rewitalizacji, ale szłości spławnymi po połączeniu siecią kanałów. Z drugiej zaś i jego otoczenie; strony fragmentaryczne podejście do rewitalizacji wyrobisk, – łączne – istotne na etapie funkcjonowania obiektów utwo- nadawanie powielających się funkcji dla poszczególnym rzonych w wyniku rewitalizacji, funkcjonując bowiem w obiektom, które w zamierzeniu funkcjonować będą odrębnie oderwaniu od siebie nigdy nie osiągną takiego rezultatu powodować może wyniszczającą konkurencję. Dlatego tak jak kooperując w grupie; odwołać się tu należy do efektu istotne jest holistyczne podejście do rewitalizacji górniczych synergii (współdziałanie różnych czynników daje większe rejonów czy regionów. efekty niż suma oddzielnych działań). Problem ten uwidocznił się szczególnie mocno, kiedy W celu wypracowania właściwej koncepcji rewitalizacji to w 2012 r. podjęto próbę rewitalizacji zespołu zbiorników i efektywnego funkcjonowania jej produktów ważne jest wodnych (głównie wyrobisk żwirowo-piaskowych) w sub- zatem holistyczne podejście. Takie podejście zaproponowano regionie tarnowskim. Na bazie 31 zbiorników wodnych miał w opracowanej w 2004 r. na Akademii Górniczo-Hutniczej powstać „Klaster Wodny – Program rozwoju rekreacji wodnej w Krakowie metodzie projektowania zagospodarowania w rejonie Tarnowa”. Pomysł ten znalazł odzwierciedlenie w dużych i zróżnicowanych rejonów poeksploatacyjnych. Karcie Projektu złożonej do Banku Projektów Regionalnych Miała ona na celu umożliwienie przeprowadzenia rewitali- w Urzędzie Marszałkowskim Województwa Małopolskiego. zacji w taki sposób, aby objęty tym procesem rejon tworzył Choć dla poszczególnych zbiorników przewidziano powta- w przyszłości harmonijną całość, a jego efekty były trwałe. rzające się funkcje bez jakiegokolwiek powiązania ze sobą, Metoda składa się z pięciu etapów, począwszy od określenia to inicjatywę wspólnego zagospodarowania wielu obiektów rejonu – przedmiotu rewitalizacji, poprzez jego dogłębną w subregionie należy uznać za cenną. Stała się ona inspiracją waloryzację za pomocą narzędzi architektonicznych oraz do napisania tego artykułu. czynników, poprzez nakreślenie alternatywnych koncepcji rewitalizacji i wybór optymalnej za pomocą Analitycznego Procesu Hierarchicznego (AHP), a kończąc na sformułowaniu 2. Rewitalizacja a holizm zasad dla prawidłowej realizacji koncepcji rewitalizacji, jak również utrzymania i funkcjonowania zagospodarowanych Holistyczny, czyli całościowy, dogłębny, gruntowny, obiektów w przyszłości [9, 10]. kompleksowy, łączny pochodzi od słowa holizm (z gr. Na sukces rewitalizacji składa się m.in. koncepcja funk- hólos – całość). Holizm to teoria filozoficzna2 głosząca, że cjonalna i architektoniczna. Podstawą jej przygotowania determinującymi czynnikami w naturze są „całości”, których są czynniki charakteryzujące przedmiot rewitalizacji wraz nie da się sprowadzić do sumy ich części [3]. Teoria ta zdaje z otoczeniem: ekonomiczne, formalnoprawne, geologiczno- się idealnie odnosić do rewitalizacji regionów czy rejonów -inżynierskie (techniczne), kulturowe, przestrzenne, społecz- (po)górniczych, szczególnie w kontekście funkcjonowania ne, środowiskowe. Ich analiza pozwala na ustalenie kryteriów, efektów (produktów) tych przedsięwzięć. W przywołanym które wprowadzają ograniczenia, preferencje, dopuszczalność już subregionie tarnowskim dziś występuje ok. 130 zawod- lub dowolność w wyborze sposobu zagospodarowania [9, 10]. nionych wyrobisk, a liczba ta będzie wzrastać wraz z zago- W przypadku rewitalizacji regionów czy rejonów pogórni- spodarowywaniem nowych złóż. Dotychczas dominującym czych istotnego znaczenia nabierają czynniki kulturowe, na tu kierunkiem rekultywacji był kierunek rolny – rybactwo które składa się m.in. tożsamość miejsca czy dziedzictwo śródlądowe. Planowany do utworzenia Klaster Wodny przemysłowe. Włączenie do koncepcji wątków historycznych zakładał z kolei realizację głównie funkcji sportowo-rekre- czy kulturowych związanych z danym miejscem pozwoli je acyjnych (plaże, przystanie, urządzenia wodne, zaplecza odróżnić od wielu innych, przez to uczynić atrakcyjnym, a w noclegowe). Zrodziło się zatem pytanie o opłacalność funk- konsekwencji przyciągać gości i turystów. cjonowania tych obiektów w przyszłości. Zainwestowanie W ramach zakończonego w 2007 r. międzynarodowego w kształtowanie plaży, urządzenie kąpieliska, wyposażenie projektu REGENTIF również podjęto próbę wypracowa- w sprzęt dla rekreacji wodnej oraz zaplecze gastronomiczne nia metodologii regeneracji terenów poprzemysłowych. i noclegowe pociąga za sobą znaczące koszty, na zwrot któ- Metodologia zasadzała się m.in. na analizie czynników, rych w określonym czasie liczy inwestor. Podobne funkcje a ponadto zakłada wyprzedzające kreowanie wizji dla terenów w wielu lokalizacjach subregionu spowodują, że społeczność poprzemysłowych, z aktywnym udziałem społeczeństwa będzie korzystać z miejsc położonych najbliżej ich miejsc i przy zastosowaniu tzw. Warsztatów Świadomości4 [6]. Jest

1 Na podstawie mapy satelitarnej Bing 2 Sformułowana po raz pierwszy przez polityka południowoafrykańskiego 4 European Awareness Scenario Workshop™ (Europejskie Warsztaty Jana Christiaana Smutsa (1870–1950) Budzenia Świadomości i Budowania Scenariuszy) 130 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 to istotny element procesu rewitalizacji pozwalający zapoznać Spośród europejskich przykładów przywołać należy dwa się z potrzebami i oczekiwaniami lokalnych społeczności, niemieckie zagłębia: Ruhry i Łużyckie. Obydwa związane ale także wzbudzić w nich poczucie współuczestniczenia z intensywną działalnością przemysłową opartą na wę- w procesie, a w konsekwencji akceptacji i odpowiedzialności glu kamiennym (Zagłębie Ruhry) i brunatnym (Zagłębie za uzyskane rezultaty. Łużyckie). Skala problemów środowiskowych i społeczno- Założenia wymienionych metod w połączeniu z doświad- -gospodarczych wywołana zamykaniem kopalń i powią- czeniami praktycznymi w omawianej dziedzinie mogą być zanych z nimi hut, elektrowni, koksowni czy brykietowni przydatne w procesach rewitalizacji regionów i rejonów (po) zdecydowała o realizacji 10-letnich programów rewitalizacji, górniczych w Polsce. nazywanych Międzynarodową Wystawą Budownictwa (niem. Internationalle Bauaustellung – IBA5). Ponadto w Zagłębiu Łużyckim (w 1994 r.) powołana została firma Lausitzer 3. Podejście do rewitalizacji w Polsce i wybranych krajach und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft europejskich mbH (LMBV) dla likwidacji i rekultywacji kopalń węgla brunatnego zamkniętych w wyniku restrukturyzacji. Proces W Polsce, w przeciwieństwie do wielu europejskich krajów rekultywacji i rewitalizacji wymienionych zagłębi odbywał nie rewitalizowano rejonów czy regionów (po)górniczych się zatem w sposób zorganizowany, zarządzany był przez w sposób zintegrowany. Choć poszczycić możemy się sztanda- powołane do tego celu spółki, w strukturach których zasia- rowymi realizacjami np. Park Bednarskiego, Wojewódzki Park dali m.in. lokalni i regionalni decydenci, a także eksperci Kultury i Wypoczynku, Kopalnia Soli Wieliczka i Bochnia, z instytucji-naukowo badawczych. W ramach wymienionych Kadzielnia, Ośrodek Sportu i Rekreacji Góra Kamieńsk, Silesia programów zrealizowano 120 projektów w Zagłębiu Ruhry City Center, Zabytkowa Kopalnia Guido z centrum badawczym, i 30 w Zagłębiu Łużyckim [14, 5]. Przedsięwzięcia te cha- Nowe Muzeum Śląskie itd.) to wyzwanie holistycznego po- rakteryzują się wysokim poziomem jak chodzi o koncepcje dejścia do rewitalizacji górniczych regionów czy zagłębi jest architektoniczne i jakość ich wykonania. przed nami. Powinniśmy zatem czerpać jak najwięcej ze zre- alizowanych przedsięwzięć, analizować stosowane rozwiązania W Zagłębiu Łużyckim proces rewitalizacji poprze- organizacyjne i unikać już raz popełnionych błędów. dzony jest rekultywacją wykonywaną przez firmę LMBV Największym z wymienionych przedsięwzięć rewitalizacyj- (w przypadku kopalń zamkniętych w wyniku restrukturyza- nych, które w tym okresie nie miało odpowiednika w Europie cji). Sposób rekultywacji musi nawiązywać do docelowego i chyba na świecie jest utworzenie na terenie Górnośląskiego zagospodarowania, które zazwyczaj realizowane jest przez Okręgu Przemysłowego Wojewódzkiego Parku Kultury gminy lub podmioty prywatne. Dlatego wybór kierunku po- i Wypoczynku. Park powstał w latach 1950÷1960 na zdegra- winien być wcześniej możliwie szeroko dyskutowany. Firma dowanym działalnością górniczą i hutniczą terenie (620 ha) LMBV będąc w posiadaniu 114 obiektów poprzemysłowych zlokalizowanym w obrębie trzech miast: Katowic, Chorzowa (nie tylko kopalnie odkrywkowe, ale również koksownie, i Siemianowic Śląskich. Projektant parku profesor Władysław brykietownie) przeprowadziła wielostopniowy proces selekcji Niemirski uwzględnił uwarunkowania terenu i zadbał o zróż- tych nieruchomości pod kątem optymalnych funkcji jakie nicowany program. Wprowadzono bowiem funkcje zarówno mogą pełnić. W procesie tym wyłoniła potencjalne miejsca o charakterze przyrodniczym, sportowo-rekreacyjnym, w tym lokalizacji dla nowych firm, produkcji energii, turystyki rekreacji wodnej, edukacyjnym, kulturowym oraz zaplecze i mieszkalnictwa nad wodą, co było podstawą opracowania gastronomiczne i noclegowe [10]. Trafność decyzji (odpowiedź koncepcji zagospodarowania (rys. 1). Zaznaczyć należy, że na potrzeby mieszkańców silnie uprzemysłowionego regionu), proces ten odbywał się w ścisłym współdziałaniu z krajowymi skala przedsięwzięcia oraz różnorodność i harmonia funkcji organami planowania i gminami jako podmiotami odpowie- zadziwiają do dziś. dzialnymi za planowanie [4].

Rys. 1. Proces selekcji terenów pod różne formy użytkowania [4] Fig. 1. Process of selecting sites for different uses [4]

5 Internationalle Bauaustellung Emscher Park miała miejsce w latach 1989–1999 w Zagłębiu Ruhry, natomiast IBA Fürst-Pückler-Land miała miejsce w latach 2000–2010 w Zagłębiu Łużyckim Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 131

Atrakcyjność i różnorodność obiektów będących wyni- padku dużych obiektów projektuje się wielofunkcyjne za- kiem rewitalizacji w omawianych zagłębiach pozwala na gospodarowanie z wydzieleniem stref np. ciszy, aktywnego ujęcie ich w szlaki tematyczne6, tworzenia ofert spędzania wypoczynku itd. w celu optymalnego wykorzystania nowych wolnego czasu, czy wykorzystania do zmiany wizerunku za- wartości. Zgodnie z sugestiami przyrodników pozostawia głębi górniczych. Umożliwia to wzajemną promocję, łączone się także wybrane części terenów poeksploatacyjnych po- bilety czy wspólne imprezy. Patrząc z perspektywy czasu zwalając wkroczyć roślinności samorzutnej (np. zwałowiska należy stwierdzić, że tak zorganizowany proces rewitalizacji zewnętrzne w kopalni gipsu w Dolinie Nidy). Efekty natural- przyniósł oczekiwane rezultaty w obu niemieckich regio- nej sukcesji pojawiającej się na terenach poprzemysłowych nach, choć w przypadku rewitalizacji niektórych obiektów wykorzystuje się także do tworzenia ścieżek przyrodniczych nie udało się uniknąć błędów. Zagłębie Ruhry uznawane jest i edukacyjnych, czego przykładem może być niedawno jako ośrodek kultury i biznesu, natomiast Zagłębie Łużyckie utworzona ścieżka w kamieniołomie wapienia Lipówka promuje się jako największe sztuczne pojezierze w Europie. w Rudnikach [15]. Holistyczne podejście do rewitalizacji rejonów i regionów Zmiana kierunku rekultywacji pociąga za sobą koniecz- górniczych ma też ogromne znaczenie dla ochrony dziedzic- ność zmiany dokumentów zarówno po stronie przedsię- twa przemysłowego. Nieuzasadniona jest ochrona wszystkich biorstwa górniczego, jak i gminy, a także często wykonanie zbędnych dla działalności przemysłowej obiektów, ale tak dodatkowych prac ziemnych. Nie mniej jednak podejmuje się samo nieuzasadniona jest likwidacja ich w całości. Selekcja takie wysiłki. Wynika z tego zatem, że wyznaczanie kierunku powinna odbywać się z poziomu kraju czy regionu i opierać rekultywacji, bez dalekosiężnego spojrzenia w przyszłość, na zdefiniowanych kryteriach. biorąc pod uwagę zarówno cechy przyszłego terenu poeks- Wartymi naśladowania w tym temacie są: 10-letnia ploatacyjnego, jak również oczekiwania gminy ujęte np. inwentaryzacja i ocena dziedzictwa górniczego przepro- w strategii rozwoju mogą się okazać dalece niewystarczające. wadzona we francuskim regionie Nord-Pas de Calais Nie ma wprawdzie takiego wymogu prawnego, ale posia- związanym z eksploatacją węgla kamiennego oraz opra- danie już na początku procesu eksploatacyjnego koncepcji cowanie Narodowego Planu Dziedzictwa Przemysłowego docelowego zagospodarowania (rewitalizacji) ułatwiło by (Plan Nacional de Patrimonio Industrial) w Hiszpanii. obu stronom przedsięwzięcia (przedsiębiorcom i samorzą- Przeprowadzona przez Bassin Minier du Nord-Pas de Calais dom terytorialnym) realizację zamierzeń. Potrzebę taką, ale inwentaryzacja pozwoliła wyselekcjonować obiekty najbar- w kontekście jasnego ustalenia granic pomiędzy zakresem dziej wartościowe, w rezultacie czego 25 % dziedzictwa rzeczowym rekultywacji i późniejszego zagospodarowania górniczego Nord-Pas de Calais związanego z eksploatacją podnosi również Uberman [16]. węgla kamiennego wpisano na listę Światowego Dziedzictwa W subregionie tarnowskim dominującym kierunkiem UNESCO w 2012 r. [12]. rekultywacji zbiorników poeksploatacyjnych jest rybacki. Opracowany w 2000 r. przez Instytut Hiszpańskiego Ten kierunek nie wymaga kształtowania bezpiecznych zejść Dziedzictwa Historycznego (Instituto del Patrimonio Histórico do wody, ani plaż. Wobec braku kąpielisk w ciepłe i słonecz- Español) Narodowy Planu Dziedzictwa Przemysłowego ne dni nie stanowi to bariery, ignoruje się również tablice był odpowiedzią na zgłaszane postulaty bezkrytycznego z napisem „Teren zakładu górniczego. Głęboka woda. Kąpiel pozbawiania przestrzeni przemysłowych ich oryginalnych i surowo wzbroniona”. W efekcie dochodzi do najtragiczniej- niepowtarzalnych elementów. W wyniku tego Instytut podjął szych w skutkach wypadków. Sytuacja ta zaczyna się już decyzję o potrzebie ochrony i renowacji dziedzictwa prze- zmieniać. Uchwalane są nowe dokumenty planistyczne, które mysłowego w całym kraju, a wybór obiektów do ochrony przewidują funkcje rekreacyjne i turystyczne, w tym plaże. opiera się na kryteriach zdefiniowanych w Narodowym Planie. Przedsiębiorstwa górnicze zmieniają kierunek rekultywacji W wyniku realizacji planu wzrosła świadomość znaczenia i wykonują prace polegające na kształtowaniu zbiorników pod dziedzictwa przemysłowego, podjęto prace konserwatorskie kątem urządzania kąpielisk. Prywatni inwestorzy podejmują i adaptacyjne (kopalnię rtęci wpisano na listę UNESCO) również wysiłek finansowy, aby nie tylko zagospodarować i z roku na rok rośnie liczba turystów [1, 12]. nadbrzeża zbiornika dla rekreacji, ale wpierw odpowiednio W Polsce temat zintegrowanej ochrony dziedzictwa po- ukształtować plaże, gdy rekultywacja wykonana została w przemysłowego nie jest uregulowany. Bezpowrotnie tracimy kierunku rybackim. Bardzo dobrze, że tak się dzieje. W rejo- cenne obiekty, co wielokrotnie podkreśla się w literaturze nie pojawia się bowiem coraz więcej urządzonych kąpielisk. przedmiotu [7, 11, 17]. Jest bezpieczniej i rozwija się działalność gospodarcza. Jeśli jednak tendencje te zostaną utrzymane, to ile jeszcze kąpie- lisk posiadających podobną ofertę jest w stanie opłacalnie 4. Rekultywacja i rewitalizacja – obecne tendencje funkcjonować? w Polsce Tak dużą liczbę zbiorników należy oczywiście potrak- tować jako atut rejonu, pozwalający na zróżnicowane zago- W ostatnich kilku latach można zaobserwować pewien spodarowanie, a w konsekwencji atrakcyjną ofertę wypo- przełom w rekultywacji i rewitalizacji terenów poeksplo- czynkową i turystyczną. Jednak tylko holistyczne spojrzenie atacyjnych. Przejawia się on m.in. w tym, że coraz częściej na ten zasób pozwoli wprowadzić odpowiednie dla każdego podejmuje się decyzje o zmianie lub uzupełnieniu wyzna- z miejsc funkcje, które stanowić będą o jego indywidualności, czonego decyzją starosty kierunku rekultywacji (zazwyczaj a jednocześnie funkcjonować jako spójna całość mająca dużo leśnego czy rybackiego). Wynika to z dostrzeżenia możli- większą siłę oddziaływania niż grupa pojedynczych obiektów. wości wprowadzenie wielu innych, bardziej oczekiwanych Poszczególne zbiorniki są w różnym stopniu przygotowane przez społeczeństwo funkcji np. sportowo-rekreacyjnych, do docelowego zagospodarowania – jedne z nich są w fazie turystycznych, kulturowych czy przyrodniczych. W przy- rekultywacji technicznej, inne zrekultywowane zostały siłami przyrody z doskonałym efektem, jeszcze inne są w fazie urzą-

6 dzania kąpielisk i wprowadzania infrastruktury rekreacyjnej. np. Route-industriekultur (www.route-industriekultur.de), ENERGIE Przykłady pokazane są na rysunkach 2÷6. Route Lausitzer Industriekultur (http://www.energie-route-lausitz.de) 132 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 2. Wyrobisko w końcowej fazie eksploatacji i rekultywa- Rys. 5. Wyrobisko po eksploatacji piasków i żwirów w Radło- cji technicznej w Dołędze, gmina Szczurowa (fot. A. wie zagospodarowywane dla rekreacji (fot. A. Ostręga) Ostręga) Fig. 5. Open pit after sand and gravel extraction in Radłów – Fig. 2. Open pit in the final stage of extraction and technical during the development for recreational functions (pho- reclamation in Dołęga, Szczurowa commune (photo A. to A. Ostręga) Ostręga)

Rys. 3. Wyrobisko po eksploatacji piasków i żwirów w Podlesiu Rys. 6. Wyrobisko po eksploatacji piasków i żwirów w Komo- Dębowym – w trakcie kształtowania dla funkcji rekre- rowie, gmina Wierzchosławice – zrekultywowane siłami acyjnych (fot. A. Ostręga) przyrody (fot. A. Ostręga) Fig. 3. Open pit after sand and gravel extraction in Podlesie Fig. 6. Open pit after sand and gravel extraction in Komorów, Dębowe – during the formation for recreational func- Wierzchosławice commune – reclaimed by natural for- tions (photo A. Ostręga) ces (photo A. Ostręga)

Wspomniana we wprowadzeniu Karta Projektu została opracowana na nowo i złożona w ramach II naboru do Banku Projektów Regionalnych (Nabór projektów subregio- nalnych – lipiec 2014). Zawiera spójną wizję rewitalizacji kilkunastu zbiorników wodnych pod kątem wykreowania atrakcyjnych miejsc wypoczynku i turystyki. Podstawą tego, obok zbiorników wodnych były zasoby przyrodnicze i kulturowe poszczególnych miejsc, pozwalające tworzyć wzajemne powiązania pomiędzy obiektami (szlaki tematyczne). Zamierzeniem jest wykreowanie WODNEGO KOMPLEKSU KULTUROWEGO – POJEZIERZE TARNOWSKIE, który ma być markowym produktem turystycznym subregionu tarnowskiego. Efekty dotychczasowej pracy są przedmiotem kolejnych artykułów przygotowywanych przez zespół pracowników Akademii Górniczo-Hutniczej i Politechniki Krakowskiej współ- Rys. 4. Wyrobisko po eksploatacji piasków i żwirów w Borzęci- pracujących w ramach rewitalizacji zbiorników wodnych nie – łowisko wędkarskie (fot. A. Ostręga) po eksploatacji piasków i żwirów, a także retencyjnych Fig. 4. Open pit after natural sand and gravel extraction in Bo- w rejonie Tarnowa rzęcin – fishing pond (photo A. Ostręga) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 133

5. Podsumowanie 5. Kuhn R., Rother U., Scholz B.: Neue Landschaft Lausitz. Wydawca Jovis Verlag GmbH. Berlin 2010. Z przedstawionych przykładów wynika, że w krajach 6. Lenartowicz J. K.: O społeczeństwie obywatelskim, partycypacji europejskich rewitalizacja traktowana jest kompleksowo, i terenach poprzemysłowych. Czasopismo Techniczne. Wydawnictwo w sposób zorganizowany na poziomie przynajmniej regionu. Politechniki Krakowskiej, r. 103, z. 8-A/, 2006, s. 361÷381. Natomiast w Polsce są to wciąż odosobnione przedsięwzięcia, 7. Lenartowicz J. K, Ostręga A.: Revitalisation of post-industrial choć realizowane z powodzeniem. areas through the preservation of technical heritage in Poland. Posiadamy jednak oparte na holistycznym podejściu AGH Journal of Mining and Geoengineering 2012, vol. 36, no. 2, metody, które można zastosować w rewitalizacji rejonów s. 181÷192. i regionów (po)górniczych pozwalając na ich harmonijne 8. Miśkiewicz W., Brzeziński D., Dyląg J., Kozera M.: Piaski i żwiry [w:] włączanie do ponownego użytkowania oraz łagodząc tym Bilans zasobów kopalin i wód podziemnych w Polsce, red. Szuflicki samym skutki środowiskowe i społeczne likwidacji zakładów M., Malon A., Tymiński M. Państwowy Insytut Geologiczny. Warszawa górniczych i przedsiębiorstw z nimi powiązanych. 2014. Największym atutem opisanego w artykule subregionu 9. Ostrega A.: Sposoby zagospodarowania wyrobisk i terenów po eks- tarnowskiego wydaje się być ogromna liczba zbiorników ploatacji złóż surowców węglanowych na przykładzie Krzemionek wodnych będących wynikiem eksploatacji piasków i żwi- Podgórskich w Krakowie. Rozprawa doktorska. Promotor: prof. dr hab. rów metodą odkrywkową spod lustra wody. Wykorzystanie inż. R. Uberman. Biblioteka Główna AGH. Kraków 2004. jednak tego atutu wymagać będzie holistycznego podejścia 10. Ostręga A.: The renewal of cities through the regeneration of post-indus- w procesie rewitalizacji. Potencjał zbiorników wodnych jak trial areas – examples and method [w:] Methods for the management of również zasobów kultury i przyrody jest szansą na wykre- city revitalisation red. P. Kleczkowski. Dom Wydawnictw Naukowych. owanie markowych produktów turystycznych bazujących na Kraków 2008. oryginalności (specyfice) tych terenów, a także tożsamości 11. Ostręga A.: Dziedzictwo przemysłu naftowego Ziemi Gorlickiej – zna- poszczególnych miejsc. Rozpoczęte działania w kierunku czenie, stan zachowania i wytyczne rewitalizacji. Przegląd Górniczy spójnego zagospodarowania zespołu zbiorników wodnych 2012, nr 7, s. 88÷97. w subregionie tarnowskim należy uznać za innowację 12. Ostręga A.: Organizacyjno-finansowe modele rewitalizacji w regionach w skali Polski. górniczych. Wydawnictwa AGH. Seria rozprawy i monografie, nr 279, Poza rejonem Tarnowa, także inne zagłębia górnicze, czy Kraków 2013. rejony, na których jest skoncentrowana działalność górnicza 13. Ostręga A. (red.), Lenartowicz K., Szewczyk-Świątek A., Świątek W., wymagać będą holistycznego podejścia, związanego nie tylko Cygan S. Koncepcja programowo-przestrzenna żwirowni Jagniówka z wypracowaniem koncepcji architektonicznych, ale również II i Zbrody wraz z otoczeniem. Fundacja Nauka i Tradycje Górnicze form organizacyjnych istotnych zarówno na etapie realizacji przy Wydziale Górnictwa i Geoinżynierii AGH, Kraków 2014 [ praca przedsięwzięć, jak i funkcjonowania zrewitalizowanych niepublikowana]. obiektów. 14. Shaw R.: The International Building Exhibition (IBA) Emscher Park, Germany: A Model for Sustainable Restructuring? European Planning Studies 2002, vol. 10, issue 1, s. 77÷97. Literatura 15. Śliwińska-Wyrzychowska A.: Lipówka. Kopalnia przywrócona naturze. Przewodnik po przyrodniczej ścieżce dydaktyczno-edukacyjnej w 1. Cañizares Ruiz M.: Patrimonio, parques mineros y turismo en España. Rudnikach koło Częstochowy. Agencja Wydawnicza ARGI s.c. Wrocław Cuadernos de Turismo, no. 27, s. 133÷153. 2011 2013. 2. Kamińska-Szmaj I. (red.): Słownik Wyrazów Obcych. Wydawnictwa 16. Uberman R.: Analiza i ocena przepisów w projekcie prawa geologicz- Europa 2001. nego górniczego odnoszących się do likwidacji kopalni i rekultywacji 3. Kopaliński W.: Słownik wyrazów obcych i zwrotów obcojęzycznych, terenów po działalności górniczej. Górnictwo i geologia XV. Prace dostępny na: http://www.slownik-online.pl/index.php, dostęp lipiec 2014 Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej 2011, nr 132, 4. Krüger B.: Nowe formy wykorzystania terenów pogórniczych [w:] Studia i Materiały nr 39, s. 307÷315. Geotechniczne i środowiskowe aspekty rewitalizacji obszarów pogór- 17. Zaborska-Jagiełło A.:The State Coal Mine Jawiszowice in Brzeszcze. niczych w Polsce i w Niemczech, red. Cała M., Bismarck F., Illing M. The History, Present State, Architecture, Vision of Revitalisation. AGH Kraków Wydawnictwa AGH 2014. Journal of Mining and Geoengineering 2012, vol. 36, no. 2, s. 337÷348. 134 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Strategia surowcowa Polski – wnioski i konkluzje z seminarium

Dr hab. Joanna Kulczycka, Dr hab. inż. Elżbieta Pietrzyk- Prof. dr hab. inż. Marek Nieć**) prof. AGH*) Sokulska, prof. IGSMiE PAN**) oraz Pracownicy Związku Pracodawców Polska Miedź

W dniu 26 maja 2014 r. odbyło się w Warszawie w Pałacu i konsultacje społeczne biorąc pod uwagę ich rolę w zakresie Staszica seminarium pt. Strategia surowcowa Polski zorgani- tworzenia warunków dla rozwoju i funkcjonowania przemy- zowane przez IGSMiE PAN, Polską Platformę Technologiczną słu wydobywczego, jak również pozyskiwania surowców ze Surowców Mineralnych, Pracodawców RP i Związek źródeł wtórnych. Pracowników Polska Miedź. Pan Z. Kamieński (Z-ca Dyrektora Departamentu W spotkaniu uczestniczyło około 50 osób reprezen- Innowacji i Przemysłu, Ministerstwo Gospodarki) poinfor- tujących administrację (m.in. Ministerstwo Gospodarki, mował, iż ministerstwo pracuje nad spójnym dokumentem Ministerstwo Środowiska, Ministerstwo Skarbu, Ministerstwo dotyczącym planu działania dla surowców nieenergetycznych. Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Ministerstwo Pracy i Polityki Zapoznał zebranych z poziomem zaawansowania prac i ich Społecznej, Wyższy Urząd Górniczy), instytucje naukowe koordynacji w ramach 4 resortów oraz zaprezentował harmo- (IGSMiE PAN, PIG-PIB, AGH, UW) przedsiębiorstwa prze- nogram działań – opracowanie założeń dokumentu (czerwiec mysłu wydobywczego (węglowego, kruszyw, rud miedzi) oraz 2014 r.), konsultacje społeczne weryfikujące czy przedstawio- organizacje pozarządowe (ZPPM, PRP). ne cele odpowiadają potrzebom gospodarczym i społecznym Celem spotkania była kontynuacja debaty (pierwsza (czerwiec÷październik 2014 r.), ustalenie hierarchii działań re- odbyła się w październiku 2013 r.) dotyczącej wypracowa- alizacji i opracowanie niezbędnych dokumentów i analiz (paź- nia wspólnego stanowiska, zakresu i kształtu jednolitego dziernik 2014 ÷ marzec 2015), opracowanie planu (marzec- dokumentu poświęconego polityce surowcowej Polski, -wrzesień 2015 r.). Następnie, w imieniu MSZ Pan dr S. Cios który biorąc pod uwagę bezpieczeństwo surowcowe kraju (Radca Ministra, Naczelnik Wydziału ds. Międzynarodowej będzie identyfikował cele i możliwe kierunki pozyskiwania Współpracy Energetycznej, Departamentu Współpracy surowców mineralnych pochodzących zarówno ze źródeł Ekonomicznej) przedstawił działania ministerstwa w zakresie naturalnych, jak i wtórnych. Witając zaproszonych gości Pan poszukiwania rynków surowców mineralnych, które powinny dr A. Malinowski (Przewodniczący Związku Pracodawców stanowić zabezpieczenie płynności ich dostaw dla przemysłu. RP) zaproponował powołanie specjalnego zespołu złożonego Stwierdził, że z 28 krajów członkowskich UE, 11 krajów, z kompetentnych osób do opracowania strategii surowcowej, w tym 6 wiodących, ma już opracowaną politykę surowcową. jako bardzo ważnego i potrzebnego dokumentu nie tylko dla Ministerstwo przygotowuje (w koordynacji z MG) dokument rozwoju przemysłu wydobywczego, ale i całej gospodarki. w tym zakresie uwzględniając również aspekty środowiskowe Prof. M. Nieć (przewodniczących Komitetu Gospodarki i zapotrzebowanie gospodarki na surowce mineralne. Ponadto Surowcami Mineralnymi PAN) przypomniał, że podjęta poinformował, że Europejska Służba Działań Zewnętrznych problematyka jest dyskutowana od lat i konieczne jest jasne (ESDZ) prowadzi prace analityczne nad włączeniem kwestii zdefiniowanie celów strategii w zależności od poziomu jej surowcowych do swoich działań. Na początku 2014 r. kraje realizacji (krajowego, regionalnego, lokalnego), a także członkowskie przesłały informacje o projektach w zakresie stałego informowania społeczeństwa o roli surowców mi- polityki surowcowej w krajach spoza UE, dofinansowanych neralnych w życiu codziennym oraz podstawy dla dalszego ze środków publicznych. Natomiast informacje ESDZ z kwiet- zrównoważonego rozwoju. Zwrócił jednocześnie uwagę na nia br. wskazują, że już jest ponad 140 projektów o wartości dobre rozpoznanie bazy wyjściowej poszczególnych kopalin ponad 1,3 mld EUR. i miejsc udokumentowanych złóż, których zasoby powin- Działalność Państwowej Służby Geologicznej w zakresie ny być racjonalnie wykorzystywane. Pani dr hab. Joanna bezpieczeństwa surowcowego prezentował w imieniu PIG-PIB Kulczycka (IGSMiE PAN) zwróciła uwagę iż konieczne jest Andrzej Przybycin (Z-ca Dyrektora ds. Służy Geologicznej). włączenie również władz regionalnych i lokalnych w prace Dotyczy ona przede wszystkim bilansowania zasobów i reje- stracji kartograficznej złóż. Aspekty polityki koncesyjnej w świetle bezpieczeństwa surowcowego Polski omówił prof. dr *) AGH w Krakowie **) IGSMiE PAN Kraków hab. Krzysztof Szamałek (W-ce Przewodniczący Komitetu Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 135

Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN). Opracowanie dokumentu powinno umożliwić dopraco- Profesor sprecyzował podstawowe dylematy, które musi roz- wanie wielu zidentyfikowanych obecnie problemów. wiązać państwo tzn.: 3. Obecnie często dochodzi do kolizji między potrzebą wyko- – jak należy chronić złoża, aby zapewnić możliwość ich rzystania zasobów złóż i zagospodarowaniem przestrzen- wykorzystywania i dostęp podmiotów do ich zasobów; nym kraju, a prawo w zakresie pozyskiwania kopalin ulega – komu i na jakich zasadach udzielać pozwolenia na poszu- modyfikacjom, w których nie ma wystarczających zachęt kiwanie i pozyskiwanie surowców mineralnych, i warunków dla działalności przemysłu wydobywczego – jak egzekwować prawa państwa w stosunku do podmiotu w Polsce. gospodarczego. 4. Przemysł wydobywczy jest wciąż postrzegany z perspek- Zwrócił także uwagę na znaczenie koncesji, która jest tywy negatywnego oddziaływania na środowisko, nato- instrumentem realizacji polityki państwa odnośnie zarządza- miast nie dostrzega się jego znaczenia m.in. dla tworzenia nia zasobami wszystkich surowców oraz zasobami kopalin miejsc pracy nie tylko w samym przemyśle ale usługach pozostających w gestii Skarbu Państwa i niedostateczne wyko- okołogórniczych w długim przedziale czasu, wnoszonych rzystywanie istniejących środków prawnych w tym zakresie. danin na rzecz samorządów lokalnych, inwestowania Globalizacja działań geologicznych i górniczych koncernów w infrastrukturę, wzrost aktywizacji społeczności lokalnej, a także mniejszych spółek prowadzi do coraz częstszych ko- a także komfortu życia mieszkańców. Nie dostrzega się lizji przestrzennych między konkurentami w postępowaniach także, że negatywny wpływ na środowisko jest przemija- koncesyjnych np: KGHM Polska Miedź S.A/Miedzi Copper; jący (w przeciwieństwie do zabudowy drogowej, handlo- ZGH Bolesław S.A./Rathdowney; KWB Konin S.A./KWB wej, mieszkaniowej a tereny po eksploatacyjne miga być Bełchatów S.A.; KWK Bogdanka/ PDCo. środowiskowo i gospodarczo atrakcyjne. Strategię surowcową z perspektywy Unii Europejskiej 5. Informacje dotyczące bilansowania gospodarki zasobami przedstawił Henryk Karaś (doradca Zarządu ds. Współpracy i surowcami mineralnymi ze źródeł naturalnych są na Europejskiej KGHM Polska Miedź S.A., Członek Sherpa bieżąco opracowywane i ogólnie dostępne. Wskazane jest Group w programie UE „EIP on Raw Materials"), informu- jednak zidentyfikowanie popytu na surowce mineralne jąc o wyzwaniach XXI w., przed którymi stoi UE, a przede gospodarki krajowej w perspektywie 20÷30 lat, biorąc pod wszystkim jak zabezpieczyć rosnący popyt m.in. na surowce uwagę potrzeby i kierunki rozwoju nowoczesnych gałęzi mineralne, przy coraz trudniejszym dostępie do złóż, a także krajowego przemysłu, inteligentne krajowe specjalizacje, rosnących kosztach wydobycia i przetwórstwa surowców, rozwój recyklingu i substytucji niektórych surowców. ze względu na zwiększone wymagania przemysłu co do ich 6. Nie ma wystarczających zachęt do odzysku surowców jakości. mineralnych ze źródeł wtórnych (recyklingu) oraz Jednocześnie zwrócił uwagę na istniejące silne powiąza- poszukiwania substytutów na potrzeby krajowe, na co nie wydobycia i produkcji wielu surowców mineralnych, co zwraca obecnie szczególną uwagę Komisja Europejska skutkuje tym, że braki w podaży jednego mogą wpłynąć na w przyjętym dokumencie pt. Strategiczny Plan Wdrażania zmiany cen innych surowców. Ponadto wzrost wymagań śro- Europejskiego Partnerstwa Innowacji w Dziedzinie dowiskowych może wstrzymać wiele inwestycji górniczych, Surowców. a tym samym zakłócić płynność dostaw wielu niezbędnych 7. Opracowanie planu działań odnośnie pozyskiwania surowców. i wykorzystania surowców mineralnych już obecnie jest Dr hab. inż. Jan Kudełko, prof. PWr (Prezes, Polskiej spóźnione o kilka lat i dlatego należy wykorzystać do- Platformy Technologicznej Surowców Mineralnych) omó- tychczasowe prace i doświadczenia z tego zakresu, np. wił stan współpracy międzyinstytucjonalnej, w tym przede opracowane postulaty przemysłu kruszyw naturalnych. wszystkim działania platformy surowcowej w Polsce i UE. 8. Postulaty i założenia dotyczące kierunków zagospodaro- Wszystkie prezentacje i głosy w dyskusji zwracały uwagę wania złóż i pozyskiwania z nich surowców powinny być na brak jednolitego dokumentu wskazującego kierunki działań przygotowane z udziałem m.in. służby geologicznej i po w zakresie pozyskiwania surowców mineralnych w Polsce przeprowadzonych konsultacjach z przemysłem, nauką, na i zabezpieczenia trwałości ich podaży, szczególnie na tle samorządami i organizacjami pozarządowymi powinny intensywnych prac w tej dziedzinie prowadzonych w UE i w być podstawą działań dla administracji rządowej. niektórych krajach członkowskich. 9. Ważne dla stabilnego rozwoju nowoczesnej gospodarki W toku dyskusji prowadzonej przez dr H. J. Jezierskiego krajowej będzie opracowanie listy tzw. surowców krtycz- (Głównego Geologa Kraju w latach 2007-2011) stwierdzono, nych. Komisja Europejska już w 2011 r. formalnie przyjęła że: wykaz 14 surowców krytycznych (Komunikat 125/2011), 1. Istnieje potrzeba identyfikacji istniejących i przyszłych tj. surowców o dużym ryzyku niedoboru dostaw i zna- potencjalnych zagrożeń dla funkcjonowania branży wydo- czeniu gospodarczym. Wykaz ten został uzupełniony bywczej i rynku surowców mineralnych związanych m.in. o surowce, których brak wywołuje większe skutki dla z nacjonalizmem surowcowym, wzrastającymi kosztami gospodarki niż inne surowce oraz charakteryzujące się dostępu do surowców, wydłużeniem czasu realizacji nowo- niskim poziomem substytucji i recyklingu. Lista 20 czesnych inwestycji, znaczną zmiennością cen surowców surowców została ogłoszona w Komunikacie 297/2014 na rynkach światowych, brakiem społecznej aprobaty dla z 26 maja 2014 r. Powinny być zidentyfikowane surowce działalności firm wydobywczych, zwiększonymi wyma- krytyczne z punktu widzenia gospodarki krajowej oraz ganiami środowiskowymi, itp., dla potrzeb lokalnych (pozyskiwane ze źródeł loklanych) 2. Ministerstwo Gospodarki rozpoczęło i koordynuje prace W wyniku dyskusji sformułowano następujące wnioski: nad planem działania dla surowców nieenergetycznych, a. Konieczna jest ochrona interesu i bezpieczeństwa państwa którego ukończenie planowane jest na III kwartał 2015 w zakresie zapewnienia stabilnego pokrycia zapotrzebo- r. Zgodnie z postulatami uczestników spotkania w doku- wania na surowce mineralne, stworzenia odpowiednich mencie powinny zostać uwzględnione zarówno surowce regulacji prawnych w tym zakresie oraz prowadzenia nie – jak i energetyczne, ze względu na wiele wspólnych aktywnych działań w promocji polskiej przedsiębiorczości problemów np. odnośnie polityki koncesyjnej, dostępu do na międzynarodowych rynkach surowców mineralnych złóż i ich ochrony, potrzeby konsultacji społecznych itp. (misje gospodarcze). 136 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 b. Niezbędne i pilne jest opracowanie jednolitego dokumentu również zidentyfikowanie mineralnych surowców krytycz- poświęconego kierunkom pozyskiwania surowców mine- nych (na poziomie ogólno krajowym oraz lokalnym) dla ralnych w Polsce. Do tego celu powinien zostać powołany dalszego rozwoju nowoczesnej i innowacyjnej gospodarki zespół roboczy składający się z grona osób kompetentnych Polski. w tym zakresie, składający się z przedstawicieli nauki, e. Należy zwrócić uwagę na konieczność wykorzystania ist- przemysłu, służby geologicznej, administracji centralnej niejącej bazy surowców wtórnych (złoża antropogeniczne, i samorządowej oraz organizacji pozarządowych. odpady, np. zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny) Działania te powinny być skoordynowane z pracami i poszukiwania nowych technologii pozyskiwania z nich podejmowanymi przez Ministerstwo Gospodarki i inne surowców i wytworzenia produktów na terenie kraju. instytucje i zespoły zajmujące się tą tematyką. Istnieje potrzeba dostosowania przepisów prawnych do c. Powinien zostać opracowany dokument w formie „Planu potrzeb takiej działalności. działań dla surowców”. W Polsce od czasu wprowadzenia f. Niezbędną jest szeroka i rzetelna informacja dla społeczeń- gospodarki rynkowej nie opracowano jednolitej strategii stwa o potrzebach i znaczeniu surowców mineralnych dla surowcowej. Obecnie istniejące zintegrowane strategie gospodarki krajowej, zrównoważonego rozwoju i podno- rozwoju kraju, jak i koncepcja przestrzennego zagospo- szenia standardów życia oraz rzeczywistym oddziaływaniu darowania kraju uwzględniają problematykę surowcową eksploatacji złóż kopalin na środowisko. marginalnie. g. Niezbędna jest dalsza wymiana poglądów w zakresie d. Postulowane opracowanie „Planu działań dla surowców” problematyki surowcowej w szerokim gronie zaintereso- powinno uwzględniać problematykę pozyskiwania i wy- wanych, dlatego organizatorzy seminarium planują konfe- korzystywania surowców ze źródeł krajowych i zagranicz- rencję w dniu 19 listopada w Pałacu Staszica w Warszawie nych, zarówno pierwotnych jak i wtórnych (z recyklingu) pt. Górnictwo jako branża strategiczna – bariery i szanse z uwzględnieniem możliwości ich substytucji. Istotne jest rozwoju w gospodarce globalnej. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 137

UKD 622.1: 550.8: 622.013-049.65: 502.17 Wybrane aspekty środowiskowe, ekonomiczne i społeczne produkcji gazu łupkowego – przegląd literatury Review of environmental, economic and social aspects of shale gas production

mgr Aleksandra Tokarz*) dr hab. inż. Dorota Burchart-Korol, mgr inż. Dariusz Nowak*) prof. nadzw.*)

Treść: Artykuł stanowi przegląd najważniejszych kwestii związanych ze wszystkimi aspektami zrównoważonego rozwoju (środo- wiskowego, ekonomicznego i społecznego) podczas produkcji gazu łupkowego. Duża część artykułu poświęcona jest kwestii bezpieczeństwa prowadzonego procesu na środowisko i zdrowie ludzkie. W pracy przedstawiono porównanie emisji gazów cieplarnianych na wszystkich etapach produkcji gazu łupkowego z emisjami generowanymi podczas konwencjonalnego wydobycia gazu ziemnego i węgla kamiennego. Dodatkowo szczególną uwagę poświęcono ocenie ekonomicznej technologii w odniesieniu do kosztów generowanych podczas tradycyjnego wydobycia surowców. Abstract: This paper presents an overview of key issues related to all aspects of sustainable development (environmental, economic and social) during shale gas production. A large part of the paper is focused on safety of the process in respect of ecology and human health. The paper presents also a comparison of greenhouse gas emissions at all stages of the production of shale gas with emissions generated during conventional natural gas and coal production. In addition, special attention was paid to the economic assessment of the technology in relation to costs generated during traditional extraction of raw materials

Słowa kluczowe: gaz łupkowy, gaz niekonwencjonalny, szczelinowanie hydrauliczne, emisja gazów cieplarnianych Key words: shale gas, unconventional gas, hydraulic fracturing, injection, water, greenhouse gas emissions, life cycle of shale gas production technology

1. Wprowadzenie stwo powstawania szkód będących wynikiem wzmożonego ruchu samochodów oraz ryzyko skażenia wód z powodu Gaz ziemny można pozyskiwać ze złóż metodami kon- stosowania szczelinowania hydraulicznego, a z drugiej strony wencjonalnymi (gaz konwencjonalny) i niekonwencjonalnymi postrzeganie technologii gazu łupkowego jako ogromnej, (gaz łupkowy). Zasadnicza różnica wynika z pochodzenia rewolucyjnej szansy na rozwój regionu i powszechny, łatwy gazu (przepuszczalności skały macierzystej) i sposobu jego dostęp do taniej energii. wydobycia. Udostępnienie i produkcja niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego wymagają procesów i technologii, które znacznie 2. Ocena aspektów środowiskowych technologii gazu różnią się od technologii stosowanych w przypadku złóż kon- łupkowego wencjonalnych, w zakresie poboru energii, kosztów i wpływu na środowisko. Obecnie dostępne są techniki pozwalające Produkcja gazu łupkowego, podobnie jak każda działal- przewidzieć i przeciwdziałać niepożądanym zdarzeniom ność przemysłowa niesie ze sobą zagrożenia dla środowiska. (awarie, wycieki) oraz minimalizować negatywny wpływ Aby określić potencjalny wpływ gazu łupkowego na środowi- na środowisko. Ważną rolę odgrywa akceptacja społeczna sko należy przeprowadzić szczegółowe analizy na wszystkich zachodzących przemian, do których zaliczyć można z jednej etapach procesu. strony przeobrażenie krajobrazu z powodu nagromadzenia Produkcję gazu łupkowego można podzielić na etapy, licznej grupy odwiertów na dużej powierzchni, niebezpieczeń- wśród których wyróżnia się etap przedprodukcyjny, obejmu- jący badanie i przygotowanie miejsca pod wiercenie otworu, *) Główny Instytut Górnictwa, Katowice budowę dróg dojazdowych, wiercenie i szczelinowanie hy- 138 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 1. Etapy produkcji i użytkowania gazu łupkowego [20, 33] Fig. 1. Stages of shale gas use and production technology [20, 33] drauliczne złoża oraz wykonanie uzbrojenia odwiertu w celu 3÷3,5 tys. metrów przez około 40 dni, 24 godziny na dobę. Po bezpiecznego i skutecznego wydobycia gazu na powierzchnię. wykonaniu otworu pionowego wykonuje się odwiert poziomy, Po zakończeniu etapu przedprodukcyjnego rozpoczyna się na długości 1÷3 tys. metrów, trwający około 20 dni. Na terenie etap produkcji i użytkowania gazu. Etap ten obejmuje procesy robót wierci się najczęściej 1 otwór pionowy i od 6÷8 otworów przetwarzania gazu, transport i dystrybucję do użytkowników poziomych. Poziom hałasu w obszarze wiertni dochodzi do końcowych oraz recykling i ostateczne unieszkodliwianie 61÷64 dB, maksymalnie osiągając poziom 72÷76 dB [41]. odpadów. Na rysunku 1 przedstawiono etapy produkcji i użyt- kowania gazu łupkowego [20, 28, 33]. 2.2. Odpady poprocesowe z produkcji gazu łupkowego

2.1. Użytkowanie terenu podczas prowadzenia procesu: 2.2.1. Odpady generowane podczas wiercenia otworu wpływ na powierzchnię, jakość powietrza i hałas Technologia produkcji gazu łupkowego opiera się na wykonaniu odwiertów na jednym obszarze za pomocą wiercenia Podczas wykonywania prac przygotowawczych zachodzi pionowego mającego na celu udostępnienie formacji łupków przeobrażenie powierzchni terenu polegające na doprowadze- dla dalszych wierceń kierunkowych przenikających złoże niu dróg dojazdowych dla ciężkiego transportu, wylesieniu poziomo, w celu zapewnienia maksymalnego kontaktu ze terenu, zdjęciu i spryzmowaniu warstwy wierzchniej gleby, złożem. Po zakończeniu tych prac następuje szczelinowanie utwardzeniu terenu i wewnętrznych dróg dojazdowych, hydrauliczne wykorzystywane do zwiększenia porowatości wykonaniu fundamentów pod urządzenie wiertnicze oraz skały dla zwiększenia przepływu gazu. Wykonanie kon- doprowadzeniu zasilającej instalacji elektrycznej i wodnej. strukcji otworu eksploatacyjnego gazu łupkowego w dużej Wzrost oddziaływania technologii wydobycia gazu łupko- mierze pokrywa się z konstrukcją otworu eksploatacyjnego wego na środowisko wzrasta wraz z rozwojem eksploatacji. konwencjonalnego gazu ziemnego [4, 9, 53]. Eksploatacja gazu wymaga dużego zagęszczenia odwiertów, Podczas wykonywania wiercenia używa się płuczki czego skutkiem jest zajęcie coraz większej powierzchni (od wiertniczej, która po wykonaniu swoich zadań staje się pro- 1 ha do kilku hektarów) przez wiertnie ze sprzętem [43], wy- duktem odpadowym podlegającym wymogom składowania znaczenia obszaru pod budowę infrastruktury przetwarzania i utylizacji. Głównym składnikiem stosowanym podczas i transportu gazu oraz wykonania dróg dojazdowych oraz wiercenia jest bentonit z dodatkami, takimi jak siarczan zbiorników na zużytą wodę i płyny ze szczelinowania [23]. baru, węglan wapnia mającymi na celu zwiększanie gęstości W technologii eksploatacji gazu łupkowego do typowych płuczki. Dodatkowo stosuje się środki chemiczne dla zmiany uciążliwości zaliczyć należy ruch samochodowy generujący parametrów reologicznych i filtracji, właściwości smarnych hałas i spaliny oraz pracę urządzeń napędzanych silnikami i regulujących pH płuczki oraz środków zapobiegających spalinowymi wpływających na pogorszenie się jakości powie- korozji i bakteriobójczych [9, 17, 55]. trza. Dodatkowo płyny poprocesowe mogą ulegać parowaniu emitując szkodliwe substancje do atmosfery [17, 57]. 2.2.2. Odpady generowane podczas szczelinowania hy- Hałas generowany podczas zabiegów wiercenia i szcze- draulicznego linowania stanowi uciążliwość trwającą przez 40-50 dni. Nowoczesne szczelinowanie hydrauliczne jest procesem Odwiert pionowy zwykle wierci się do uzyskania głębokości w pełni kontrolowanym, przetestowanym w warunkach labo- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 139 ratoryjnych. Szczelinowanie hydrauliczne składa się z kilku 2.4. Emisja zanieczyszczeń gazowych i gazów cieplarnia- etapów. Podczas wykonywania pierwszego etapu wykonuje nych podczas produkcji i użytkowania gazu łupko- się zabieg szczelinowania mający na celu wykonanie spękań. wego (w kierunku produkcji energii elektrycznej) Na drugi etap przypada zatłaczanie cieczy szczelinującej wraz z podsadzką mającą na celu wypełnienie spękań i zabezpie- Podczas wierceń, eksploatacji, produkcji, przetwarzania czenie przed ponownym zaciśnięciem. Płyn szczelinujący i dystrybucji gazu łupkowego do atmosfery może zachodzić powracający na powierzchnię najczęściej zawracany jest emisja gazów cieplarnianych (GHGs – greenhouse gases) do ponownego wykorzystania. Ze względu na wzrastający takich jak metan i dwutlenek węgla, oraz zanieczyszczeń ga- poziom zasolenia płynu należy poddać taki płyn procesowi zowych jak tlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, utylizacji [8, 10, 18, 29, 32, 35, 52]. benzen oraz inne węglowodory powstałe na drodze spalania gazu do produkcji energii elektrycznej i podczas ewentualnych 2.2.3. Ścieki generowane podczas wiercenia i szczelino- nieszczelności. Dodatkowo źródłem emisji jest produkcja wania hydraulicznego i transport materiałów, zużycie paliw do zasilania urządzeń, Ścieki i szlamy powstałe podczas wiercenia i szczelino- prace polegające na szczelinowaniu, rutynowych wentylacjach wania hydraulicznego związane są głównie z zastosowaniem otworu, ze składowania chemikaliów, podczas przesyłania, płuczki wiertniczej oraz ze szczelinowaniem złoża. oraz wycieków z instalacji i sprzętu przez nieszczelności strefy Płyny i odpady pochodzące z wiercenia i szczelinowa- przyotworowej, sieci gazociągów i urządzeń, zwłaszcza przez nia, w tym produkowana ciecz zwrotna, przechowywane są zawory, złącza i uszczelki, jak również podczas awarii sprzętu w zbiornikach retencyjnych na miejscu albo poddawane są wiertniczego i wypadków pojazdów ciężarowych [28, 36, 55]. recyklingowi lub przetransportowane do zakładu unieszko- W literaturze światowej [4, 5, 6, 9, 13, 14, 19, 20, 47, 51] dliwiania poza obszar wierceń [10, 18, 54, 58]. pojawiły się oceny emisji gazów cieplarnianych z produkcji gazu ziemnego, ze szczególnym uwzględnieniem emisji 2.3. Zagrożenie skażeniem wód gruntowych i podziem- pochodzących z gazu łupkowego. Różne wyniki przepro- nych wadzonych badań odzwierciedlają różnice w podstawowych założeniach, zakresie i źródłach zastosowanych danych. W procesie szczelinowania istnieje ryzyko zanieczysz- W pracy przedstawiono przegląd emisji gazów cieplarnia- czenia wody chemikaliami. Woda poprocesowa zawiera nych podczas produkcji gazu łupkowego, jak również jego metale ciężkie, jak arsen i rtęć oraz cząstki promieniotwórcze. spalanie w kierunku uzyskania energii elektrycznej, dlatego Źródłem zanieczyszczenia wody może być: przenikanie płucz- emisje GHGs odniesiono do jednostek energii (MJ, kWh). ki wiertniczej i płynu szczelinującego do górotworu z powodu niewłaściwego cementowania odwiertu, przenikanie płynów 2.4.1. Emisja gazów cieplarnianych na etapie przedpro- procesowych lub gazu z głębszych struktur, wycieki solanki dukcyjnym gazu łupkowego i odpadów ciekłych ze zbiorników powodujących zanieczysz- ● Emisja podczas wiercenia i hydraulicznego szczelinowania czenie i zasolenie wody, wycieki spowodowane awariami otworu i nieszczelnością rurociągów oraz wypadki pojazdów cięża- Wiercenia poziome prowadzone są grupowo, co oznacza, rowych i zagrożenia spowodowane wstrząsami sejsmicznymi że na jednym obszarze wykonuje się kilka a nawet kilkanaście umożliwiającymi przenikanie metanu lub chemikaliów do otworów poziomych. Liczba tych otworów zależy od struktury wód gruntowych [4, 10, 12, 17, 36]. złoża oraz jego głębokości zalegania i ma na celu osiągnięcie Kontrowersje budzi stosowanie szkodliwych substancji wyższej efektywności wydobycia. Podczas przygotowania chemicznych podczas szczelinowania. Wpływ na środowisko obszaru pod wiercenia wskaźnik emisji CO2 w odniesieniu stosowanych środków rozpatruje się określając poziom stę- do jednostki uzyskiwanej energii szacuje się na poziomie

żenia dla poszczególnych substancji. O oddziaływaniu płynu do 0,6 g CO2e/MJ. Czas wiercenia wynosi od 210 do 380 na środowisko decyduje w największym stopniu zawartość godzin. Zakłada się, że emisje GHGs podczas wiercenia wy- benzenów. Powstawanie spękań podczas prowadzenia szcze- nikają głównie z emisji CO2 ze spalania oleju napędowego linowania hydraulicznego może powodować przemieszczanie do zasilania urządzeń wiertniczych. Emisja gazów cieplar- się na powierzchnię naturalnie występujących pierwiastków nianych podczas wiercenia i szczelinowania szacowana jest promieniotwórczych, jak rad, uran i tor oraz toksycznych, jak do 2,8 g CO2e/MJ. Całkowita emisja GHGs podczas etapu ołów, rtęć i arsen wraz z płynem i przedostawanie się tych przedprodukcyjnego gazu łupkowego szacowana jest do zanieczyszczeń do wód gruntowych i powierzchniowych [39, 23,4 g CO2e/MJ [9]. 54, 55, 58].

Tablica 1. Emisja gazów cieplarnianych na etapie przedprodukcyjnym gazu łupkowego [9] Table 1. Greenhouse gas emissions during the pre-production stage of shale gas [9]

Emisja gazów cieplarnianych g CO2e/MJ (2011) Etap przedprodukcyjny Stephenson Jiang Skone Howarth Lechtenbohmer Broderick [47] [20] [44] [13] [27] [3]

przygotowanie obszaru ns* 0,1 0,1 0,6 0,6 ns*

wiercenie i szczelinowanie 0,6 0,6 1,8 0,9 1,3 0,1

uzbrojenie otworu, przygotowanie do eksploatacji 1,2 1,2 5,9 21,9 7,1 2,9

Całkowita emisja GHGs na etapie przed- 1,8 1,8 7,8 23,4 9,0 3,0 produkcyjnym

*ns – nie szacowane 140 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

● Emisja gazów cieplarnianych podczas używania wody do wiercenia Emisja GHGs związana z wykorzystaniem wody podczas wiercenia wynika z użycia wody pochodzącej z zasobów wód powierzchniowych lub sieci miejskiej. Szacuje się, że 378,5 m3 wody zostanie wykorzystanej do produkcji płuczki wiertniczej, z czego około 322 m3 (85 % wody procesowej z wiercenia) stanowi woda zawrócona i ponownie wykorzystywana, natomiast 56 m3 (15 %) stanowi woda poprocesowa [19]. Rys. 3. Zużycie wody podczas hydraulicznego szczelinowania [19] Fig. 3. Life cycle of water used during hydraulic fracturing [19]

● Emisja gazów cieplarnianych podczas transportu i oczyszczania wody W celu oszacowania emisji GHGs podczas transportu wody pobranej ze strumieni wód powierzchniowych i zakupio- nej w lokalnym systemie wody publicznej, należy oszacować odległość od źródła wody do odwiertu. Transport wody, pły- Rys. 2. Zużycie wody podczas wiercenia w technologii produk- nów i odpadów do utylizacji z jednego otworu wyniesie około cji gazu łupkowego [19] 560 ton/km. Współczynnik emisji dla oleju napędowego jako Fig. 2. Water consumption during drilling in shale gas produc- paliwa transportowego wynosi 93 g CO2e/MJ. Współczynnik tion technology [19] emisji dla oczyszczania ścieków komunalnych w sieci wynosi 3,4 g CO2e/ 3,785 litra wody [19]. Szacuje się, że w technologii produkcji gazu łupkowego ● Emisja gazów cieplarnianych podczas używania wody do powstaje od 2 271 do 7 571 m3 wody poprocesowej, którą hydraulicznego szczelinowania należy poddać procesom unieszkodliwiania. Emisja gazów cieplarnianych może następować podczas produkcji cieczy szczelinującej, wynika z działania sprężarki wykorzystywanej do kompresji płynu podczas szczelinowania oraz może zachodzić podczas ponownego zatłaczania wody.

Emisja CO2e dla wody dostarczanej do procesu szczelinowania obliczana jest w taki sam sposób jak dla wody podczas wiercenia. Aby oszacować emisję CO e podczas produkcji 2 Rys. 4. Zużycie wody w technologii produkcji gazu łupkowego płynów używanych do szczelinowania bierze się pod uwagę [19] ilość potrzebnej wody, skład masy dodatków i wskaźniki emisji dla produkcji każdej substancji chemicznej. W poje- Fig. 4. Life cycle of water in shale gas production technology dynczym otworze wykonuje się kilkanaście zabiegów szcze- [19] linowania. Szacuje się, że na jeden zabieg szczelinowania hydraulicznego przypada od 1 000 do 5 000 m3 wody. Łączne 2.4.2. Emisja gazów cieplarnianych na etapie produkcji zużycie wody w otworze może wynieść od 7 571 do 22 712 i użytkowania gazu do energii elektrycznej m3, z czego około 40 % stanowić będzie woda odzyskana po Emisja gazów cieplarnianych zachodzi podczas wentylacji zabiegu szczelinowania (od 3 028 do 9 085 m3), pozostałe wykonywanych w trakcie wyposażenia otworu i instalacji 60 % (od 4 543 do 13 627 m3) stanowić będzie woda nie od- sprzętu, spalania gazu na wylocie z szybu w trakcie testowania zyskana po procesie. Do ponownego wykorzystania nadawać przepływu gazu, uwalniania gazu w czasie pracy, ucieczek 3 się będzie około 40 % wody (od 1 213 do 3 634 m ), natomiast metanu z powodu nieszczelności oraz z emisji CO2 z zakładów pozostałe 60 % (od 1 816 do 5 451 m3) stanowić będzie woda przetwórczych i podczas zużycia paliwa [14]. poprocesowa, nie nadająca się do ponownego wykorzystania, Emisja gazów cieplarnianych na etapie przedprodukcyj- którą po wydobyciu na powierzchnię należy poddać procesom nym (tabl. 1) połączona z etapami produkcji i użytkowania oczyszczania [19]. Całkowita emisja związana z wykorzysta- gazu łupkowego (tabl. 2) szacowana jest na poziomie 66 - niem wody do szczelinowania wynosi 0,12 g CO2e/MJ. 67 g CO2e/MJ [9, 20].

Tablica 2. Emisja gazów cieplarnianych na etapie produkcji i użytkowania gazu łupkowego [9] Table 2. Greenhouse gas emissions during production and use stages of shale gas [9]

Emisja gazów cieplarnianych g CO2e/MJ (2011) Etapy Stephenson Jiang Skone Howarth Lechtenbohmer Broderick [47] [20] [44] [13] [27] [3]

Przetwarzanie gazu 4,2 14,0 3,5 2,2 8,9 ns*

Przesyłanie, magazynowanie i dystrybucja gazu 1,9 1,4 2,7 16,2 ns* ns*

Produkcja energii el. (użytkowanie gazu) 58,1 50 ns* ns* ns* ns*

Całkowita emisja GHGs podczas produkcji 66,0 67,0 ns* ns* ns* ns* i użytkowania gazu łupkowego**

*ns – nie szacowane Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 141

● Emisja gazów cieplarnianych podczas rutynowej wenty- wskazują wartości średnio 0,53 % i 0,7 %. Straty w trakcie lacji oraz związana z nieszczelnościami sprzętu przesyłu, składowania i dystrybucji gazu wahają się od 1,4 do W typowej konstrukcji szybu eksploatującego gaz istnieje 3,6 % [14]. Emisję podczas przesyłania i magazynowania gazu od 55 do 150 połączeń z urządzeniami typu podgrzewacze, ziemnego szacuje się na 1,4 ÷ 16,2 g CO2e/MJ [9]. Wielkość mierniki, urządzenia odwadniające, sprężarki czy aparatura emisji podczas produkcji energii elektrycznej (spalania gazu) odparowująca. Występujące nieszczelności i awarie połączeń szacowana jest na 50 ÷ 58,1 g CO2e/MJ [9]. i zaworów stanowią potencjalne źródło emisji gazu do atmosfery. W trakcie osuszania gazu odbywa się odpowietrzani 2.4.3. Porównanie emisji zanieczyszczeń z gazu łupkowe- generujące dodatkową emisję rzędu 0,26 % [14]. go, gazu konwencjonalnego i z węgla ● Emisja gazów cieplarnianych ● Emisja gazów cieplarnianych podczas przetwarzania gazu R. Howarth [14] dokonał porównania emisji GHGs z pro- łupkowego dukcji, przetwarzania, przesyłania, dystrybucji i spalania gazu Podczas eksploatacji gazu łupkowego ze względu na duże ziemnego ze źródeł konwencjonalnych i gazu łupkowego. ilości ciężkich węglowodorów zachodzi potrzeba wykony- Wyniki przedstawiono w tablicy 3. wania wcześniejszego przetwarzania gazu. Ze względu na Poziom emisji GHGs podczas udostępnienia i przygoto- przypadki występowania różnorodnej jakości gazu w obrębie wania odwiertu do eksploatacji w przypadku gazu konwen- jednej formacji gaz wymaga niewielkiej obróbki, podczas gdy cjonalnego jest znacznie niższy w porównaniu do gazu łup- w innej części obszaru musi zostać poddany przetwarzaniu. kowego. Różnice te mogą wynikać ze zmienności regionalnej Podczas kompresji i przetwarzania gazu obserwowane są środowiska i różnorodności złoża. Natomiast emisje podczas emisje związków, tj benzen i ksylen. Straty w trakcie prze- procesu polegającego na przetwarzaniu i dystrybucji gazu są twarzania gazu szacuje się od 0 % dla gazu gotowego do na porównywalnym poziomie [26, 51]. Szacuje się, że straty przesyłania do 0,19 % [20]. Wielkość emisji GHGs podczas powstałe w trakcie produkcji przeciętnego gazu łupkowego przetwarzania gazu szacuje się na 2,2 – 8,9 g CO2e/MJ [9]. wynoszą od 3,6 do 7,9 % całkowitej produkcji [14, 50]. Aby określić wyciek gazu przyjmuje się, że metan sta- ● Emisja gazów cieplarnianych podczas transportu, maga- nowi 78,8 % składu gazu, udział innych gazów w efekcie zynowania i dystrybucji oraz użytkowania gazu łupkowego cieplarnianym uważany jest za nieistotny. Emisję gazów Podczas transportu, magazynowania i przesyłu gazu, cieplarnianych oblicza się w cyklu ich życia przyjmując w wyniku awarii i nieszczelności, może dochodzić do emisji okres czasu przypadający na 20 lat, 100 lat oraz 500 lat. metanu do atmosfery. Pomiary wycieków w trakcie przesyłu Metan w stosunku do CO2 ma zdolność do zatrzymywania

Tablica 3. Emisja GHGs związana z produkcją gazu konwencjonalnego i łupkowego (% metanu produkowanego w ciągu eksploatacji odwiertu) [14] Table 3. Emission of GHGs associated with the production of natural gas and shale gas (% of methane generated during borehole production) [14]

Gaz konwencjonalny Gaz łupkowy Etapy produkcji gazu łupkowego % % Budowa odwiertu i oddanie do eksploatacji 0,01 1,9 Rutynowa wentylacja i nieszczelności 0,3 – 1,9 0,3 – 1,9 Osuszanie gazu 0 – 0,26 0 – 0,26 Przetwarzanie gazu 0 – 0,19 0 – 0,19 Transport, przechowywanie i dystrybucja gazu 1,4 – 3,6 1,4 – 3,6 Całkowita emisja GHGs 1,7 – 6,0 3,6 – 7,9

Tablica 4. Całkowity współczynnik emisji GHGs dla gazu ziemnego, łupkowego i węgla kamiennego [15] Table 4. Total GHGs emission factor for conventional gas, shale gas and hard coal [15]

Całkowity współczynnik emisji (g CO2e/kWh) Czas (lata) Gaz konwencjonalny Gaz łupkowy Węgiel kamienny 20 22,3 – 26,2 27,6 – 33,8 24,7 100 16,8 – 18,8 18,7 – 21,9 24,7 500 14,8 15,4 24,7

Tablica 5. Emisja GHGs podczas produkcji energii z gazu konwencjonalnego, łupkowego i węgla kamiennego [15] Table 5. GHGs emissions from combustion of conventional gas, shale gas and hard coal [15]

Emisja GHGs podczas produkcji energii (g CO2e/kWh) Czas (lata) Gaz konwencjonalny Gaz łupkowy Węgiel kamienny Aktualny scenariusz 20 743 - 871 918 - 1125 946 100 561 - 627 623 - 730 945 500 494 514 945 Przyszły scenariusz 20 573 - 787 707 -1017 825 - 885 100 433 -567 480 - 660 825 -884 500 381 - 447 396 - 422 825 - 884 142 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 dużych ilości promieniowania podczerwonego, ale również łupkowego jest znacznie niższa niż z węgla i na podobnym stosunkowo krótszą żywotność w atmosferze. W rezultacie, poziomie jak emisja z gazu konwencjonalnego. poziom metanu w horyzoncie czasowym wynoszącym 100 lat jest znacznie niższy w porównaniu do poziomu metanu dla 20 lat. Szacuje się, że wpływ metanu może być 72 razy większy 3. Ocena ekonomiczna technologii gazu łupkowego niż CO2 w ciągu 20-letniego okresu czasu i 25 razy większy od CO2 dla 100 letniego okresu czasu. Czas życia metanu W celu oszacowania kosztów należy precyzyjnie określić w atmosferze określa się na około 12 lat, więc jego oddzia- zasoby gaz łupkowego, głębokość i liczby odwiertów, wypo- ływanie na atmosferę najwyższe jest w pierwszych 20 latach sażenie instalacji, efektywność otworów produkcyjnych, ilość stosowania technologii [15, 33]. Jednak ze względu na czas odbiorców i wielkości dostaw oraz opłaty eksploatacyjne, utrzymywania się CO2 w atmosferze, jego skutki rozłożone koszty inwestycji, ceny, opłaty i podatki na przestrzeni wielu są na znacznie dłuższy okres czasu. W tabeli 4 zestawiono lat trwania cyklu życia technologii produkcji gazu łupkowego. emisję gazów cieplarnianych dla gazu konwencjonalnego, Aktualnie w Polsce wykonywane są odwierty poszukiwawcze gazu łupkowego i węgla kamiennego. pozwalające na uzupełnienie informacji odnośnie budowy geologicznej w celu oszacowania potencjalnych zasobów gazu ● Emisja podczas produkcji energii elektrycznej z gazu łupkowego [22]. W 2009 roku złoża gazu łupkowego zloka- łupkowego lizowane na obszarze Lubelszczyzny, Mazowsza, Pomorza W tablicy 5 przedstawiono wyniki dla współczynnika i Podlasia oszacowano na poziomie 1,4 ÷ 3 bln m3 [32, 40, ocieplenia globalnego (GWP) określającego ilościową oce- 56], w roku 2011 na 5,3 bln m3 [1], natomiast zasoby zgodnie z nę wpływu poszczególnych gazów na efekt cieplarniany w raportem Państwowego Instytutu Geologicznego, który ukazał przyjętym horyzoncie czasowym (dla okresu 20, 100 i 500 się w marcu 2012, szacuje się od 346 do 768 mld m3 [37]. lat) podczas produkcji energii elektrycznej z gazu konwencjonalnego, gazu łupkowego i węgla kamiennego [15]. Aktualny 3.1. Koszty przygotowania terenu na etapie przedproduk- scenariusz ukazuje wytwarzanie gazu ze średnią wydajnością, cyjnym gazu łupkowego natomiast przyszły scenariusz zakłada wyższą sprawność wytwarzania energii. Koszt przygotowania terenu przed etapem produkcyjnym W tablicy 6 przedstawiono emisje GHGs w horyzoncie gazu łupkowego (suma kosztów budowy dróg dojazdowych czasowym 100 lat. i przygotowania terenu) wynosił w 2002 rok ponad 3,5 mln Z przeprowadzonych szacunków wynika, że emisja gazów $. W tablicy 7 przedstawiono koszty przygotowania obszaru cieplarnianych podczas produkcji energii elektrycznej z gazu pod wiercenie odwiertu [19].

Tablica 6. Emisja GHGs podczas produkcji energii z gazu konwencjonalnego, łupkowego i węgla kamiennego dla 100 letniego okresu czasu [15] Table 6. GHGs emissions from combustion of conventional gas, shale gas and coal for 100- year period of time [15]

Emisja podczas produkcji energii

Scenariusze (g CO2e/kWh) dla okresu 100 lat Gaz Gaz Węgiel konwencjonalny łupkowy kamienny Aktualny scenariusz

intensywność emisji podczas produkcji energii (g CO2e/kWh) 561 623 945 intensywność emisji podczas produkcji energii (% węgla) 59,4 65,9 100 intensywności emisji podczas produkcji energii (%) 0,0 11,0 68,4 Przyszły scenariusz

intensywność emisji podczas produkcji energii (g CO2e/kWh) 461 512 866 intensywność emisji podczas produkcji energii (% węgla) 53,3 59,1 100 intensywności emisji podczas produkcji energii (%) 0,0 11,0 87,7

Tablica 7. Koszty przygotowania terenu i konstrukcji odwiertu [19] Table 7. Costs of site preparation and borehole construction [19]

Koszty budowy dróg ($) budowa drogi dojazdowej 9 000 – 260 000 Koszty przygotowania dostępu wycinka drzew i usunięcie pni 8 700 terenu ($) stabilizacja gruntu, geowłóknina 37 000 wykonanie nawierzchni 100 000 ogółem udostępnienie terenu 145 700 Koszty przygotowania terenu pod wycinka drzew i usunięcie pni 30 400 odwiert ($) zbiorniki na ścieki 2 630 000 nawierzchnia: kamień, kostka brukowa 350 000 zbiorniki magazynowe (189,3 m3) 390 000 ogółem przygotowanie terenu 3 400 400 Całkowite koszty ($) 3 500 000 – 3 800 000 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 143

3.2. Koszty prac poszukiwawczych i wierceń otworów w Polsce, jak i w Europie złoża gazu łupkowego są mniejsze i tektonicznie bardziej złożone, zalegają na większych głę- Koszt wiercenia otworu poszukiwawczego szacowany jest bokościach. Warunki takie wymuszają zastosowanie bardziej na około 15 ÷ 20 mln $. Koszt wykonania jednego otworu wydajnych pomp i urządzeń wiertniczych pracujących do pionowego do głębokości 1500 m szacowany jest od 0,8 do innych zakresów ciśnień i temperatur, co zwiększa koszty 2 mln $, natomiast wiercenie jednego otworu poziomego może wiercenia i wymaga rozwoju nowych urządzeń i zastosowania osiągnąć wartość od 6 do 8 mln $. Przy głębokościach rzędu odpowiedniej wiedzy. Można przyjąć, że koszty produkcji 4 km koszt otworu może wynosić nawet od 4 do 11 mln $. gazu ze złóż łupkowych w Polsce kształtowałyby się od 200 Dla obszaru obejmującego złoże gazu wykonuje się ponad do 321 $/tys m3 [1, 24]. Dla porównania koszty poszukiwań 10 000 otworów. Dla udostępnienia ok. 100 mld m3 gazu gazu ze złóż konwencjonalnych w Polsce szacowane są na potrzebne jest odwiercenie około 800 odwiertów w czasie 20 25 $/tys m3, koszty eksploatacji, w zależności od rodzaju lat i kosztach rzędu 6,5 mld $ [43]. wydobywanego gazu konwencjonalnego, wahają się od około 25 do 66 $/tys m3. 3.3. Koszty szczelinowania hydraulicznego W Stanach Zjednoczonych do 2010 roku w sektorze energetycznym całkowita produkcja gazu ziemnego z łup- Prace polegające na szczelinowaniu złoża mogą pochłonąć ków wzrosła do 27 %, natomiast w 2011 roku poziom ten nawet 25 % kosztów wykonania odwiertu [56]. Koszt poje- osiągnął 34 % w stosunku do gazu konwencjonalnego. Do dynczego szczelinowania szacuje się na około 1,0 do 1,5 mln 2015 roku przewiduje się udział gazu łupkowego w produk- $, z czego w pojedynczym otworze trzeba wykonać od kilku cji energii wyniesie rzędu 43 % aż do 60 % do roku 2035. do kilkunastu zabiegów szczelinowania. Do wykonania szcze- Wzrost produkcji gazu z łupków prowadzi do obniżenia linowania hydraulicznego zużywa się duże ilości wody, które cen energii i zwiększenia poziomu produktywności. Ocenia należy poddać procesom oczyszczania. Koszty oczyszczania się, że koszt produkcji gazu łupkowego w 2011 roku był wody do przygotowania płynu szczelinującego wynoszą 10 o 40÷50 % mniejszy niż koszt produkcji gazu ze źródeł kon- $/m3 wody, oczyszczanie studni kształtuje się w granicach wencjonalnych. Niższe ceny gazu pozwolą na oszczędności 30 000 $, natomiast zabiegi operacyjne i konserwacje otworu w budżecie gospodarstwa domowego między rokiem 2012 i około 5 000 $ [21]. 2015 o 926 dolarów rocznie, natomiast w 2035 roku szacuje Tablica 8 przedstawia koszty zastosowania podsadzki się, że oszczędności te wzrosną do ponad 2 000 dolarów na hydraulicznej wraz z oszacowaniem dodatków chemicznych gospodarstwo domowe [48]. podczas szczelinowania. Skład chemiczny płynu szczelinują- cego może różnić się w zależności od właściwości skały, która będzie poddawana szczelinowaniu [17]. Płyn szczelinujący 4. Ocena wpływu technologii gazu łupkowego na zdrowie w 98÷99,5 % składa się z wody, pozostałe 0,5÷2 % stanowią i dobro społeczne dodatki chemiczne, wpływające na usprawnienie procesu [3, 11]. Podążając za amerykańskimi doświadczeniami możemy 3.4. Koszty produkcji gazu łupkowego w porównaniu do mówić o potencjalnych kosztach społecznych ponoszonych kosztów produkcji gazu konwencjonalnego podczas produkcji gazu łupkowego. Ewentualne skutki dla zdrowia ludzi wynikać mogą głównie z emisji do powietrza Koszty produkcji gazu niekonwencjonalnego w Polsce ze podczas niekontrolowanego uwalniania się gazu oraz skażenia względu na większą głębokość zalegania złóż mogą być nawet wody gruntowej i podziemnej chemikaliami stosowanymi o 50 % wyższe w porównaniu do kosztów produkcji gazu podczas szczelinowania [27, 30, 54, 57]. Ludność zamieszku- łupkowego w USA. W odróżnieniu od Ameryki Północnej, jąca tereny w bliskiej odległości od obszaru wiertni może być

Tablica 8. Ocena kosztów zastosowania płynu szczelinującego podczas szczelinowania hydraulicznego [19] Table 8. Assessment of costs of application of the fluid for hydraulic fracturing [19]

Ilość/masa Cena [2010r] Komponent Główny składnik % kg $/kg $ /2010 Podsadzka (propant) piasek, krzemionka 8,96 340,000 0,065 22,000 Kwas kwas solny 0,11 12,000 0,18 2,100 Reduktor tarcia poliakrylamidy, olej mineralny 0,08 3,000 0,90 2,700 Środek zmniejszający lepkość płynu izopropanol 0,08 3,000 0,95 2,900 Stabilizator, środek zapobiegający chlorek potasu KCl 0,05 2,000 0,30 570 pęcznieniu iłów Środek żelujący guma guar 0,05 2,000 2,00 3,800 Inhibitor, środek zapobiegający glikol etylenowy 0,04 1,500 0,95 1,400 osiadaniu kamienia Środek regulujący pH węglan sodu i sód / wodorotlenek potasu 0,01 400 0,20 80 Odpieniacz nadsiarczan amonu 0,01 400 0,66 250 Środek utrzymujący lepkość cieczy sole boranowe 0,01 400 0,95 360 Środek zapobiegający wytrącaniu się kwas cytrynowy 0,004 150 0,77 120 tlenków metali Środek bakteriobójczy biocydy: glutaraldehyd 0,001 40 2,2 80 Inhibitor korozji formamid 0,001 40 0,95 40 Razem 100 3,800,000 630,000 144 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 narażona na zwiększone ryzyko występowania problemów 5. Podsumowanie zdrowotnych w wyniku ekspozycji niekontrolowanych lub wysokich stężeń zanieczyszczeń [2, 30, 54]. Zanieczyszczenie Na podstawie przeprowadzonej analizy literatury stwier- środowiska, a w konsekwencji skutki dla zdrowia ludzi, mogą dzono, że emisja gazów cieplarnianych generowanych pod- wynikać z błędów i awarii podczas wykonania konstrukcji czas produkcji gazu łupkowego na etapie przedprodukcyjnym odwiertu i nie przestrzegania prawidłowych zasad bezpie- jest większa niż w przypadku gazu konwencjonalnego. czeństwa podczas prowadzenia procesu na wszystkich etapach W przypadku produkcji i użytkowania gazu konwencjonalne- produkcji gazu [29, 30]. Dlatego ważna jest prawidłowa go i łupkowego emisje są porównywalne. Podczas produkcji budowa odwiertu z niezbędną izolacją strefy produkcji od po- energii elektrycznej poziom emisji metanu w przypadku gazu ziomów wodonośnych, szczegółowa znajomość stosowanych łupkowego jest nieco wyższy od gazu konwencjonalnego, szkodliwych substancji i możliwie jak najmniejsze ich uży- jednakże wartości te są niższe w odniesieniu do emisji z węgla wanie w procesie szczelinowania [17, 36, 49]. Prowadzenie kamiennego. Stworzenie możliwości ograniczenia udziału wę- stałego monitoringu jakości wód i powietrza, przestrzeganie gla w wytwarzaniu energii elektrycznej doskonale wpisuje się bezpieczeństwa podczas obsługi w celu zmniejszenia bądź w politykę walki ze skutkami globalnego ocieplenia klimatu. wyeliminowania powstawania awarii oraz prowadzenie Gaz łupkowy może stać się doskonałym rozwiązaniem dla odpowiedniego magazynowania i unieszkodliwiania płynów rozwoju rozproszonej formy energetyki i stanowić uzupeł- poprocesowych i wody złożowej może pozytywnie wpływać nienie dla rozwoju energii ze źródeł odnawialnych w kraju. na środowisko i w konsekwencji na zdrowie i jakość życia. W dotychczas przeprowadzonych badaniach podczas wy- Szybki postęp prac eksploatacyjnych skutkujący dużą liczbą konywania odwiertów poszukiwawczych za gazem łupkowym odwiertów wymaga prowadzenia w większej skali kontroli w Polsce nie wykazano negatywnego wpływu na środowisko prowadzonych prac, które dodatkowo pociągają za sobą koszty i zdrowie ludzkie. Przebieg procesu podlegał kontroli a ge- [52]. W celu minimalizacji negatywnego wpływu technologii nerowane odpady i ścieki poddawano utylizacji. Jednakże produkcji gazu łupkowego na zdrowie, działania powinny prowadzenie prac na terenach zabudowanych może wpływać być ukierunkowane na zmniejszenie ekspozycji na emisje dla okresowo (kilka tygodni do kilku miesięcy) na pogorszenie osób mieszkających i pracujących w pobliżu odwiertu [31]. jakości życia ludzi w wyniku wzmożonego transportu, pracy Dodatkowo zwraca się szczególną uwagę na konieczność urządzeń wiertniczych generujących hałas i emisje gazów. prowadzenia kompleksowych testów i pełnego ujawnienia Największe zagrożenie dla zdrowia populacji i stanu środo- badań powietrza, wody i gleby w celu ograniczenia zagrożenia wiska stanowić będą potencjalne awarie i zaniedbania, do dla zdrowia ludzi i zwierząt. jakich może dochodzić na terenie wiertni. Zmniejszanie ne- Wykorzystanie złóż niekonwencjonalnych przyczynia gatywnego wpływu na środowisko może następować poprzez się do rozwoju sektora energetycznego, pozwala na wzrost przestrzeganie zasad bezpieczeństwa podczas użytkowania bezpieczeństwa energetycznego [25] oraz poprawę bilansu otworu, redukcję emisji, energooszczędność, zmiany ilościo- handlowego i generowanie wpływów do budżetu państwa we i jakościowe powstających odpadów, zmniejszenie użycia [38, 45]. Produkcja gazu łupkowego wiąże się ze zwiększe- szkodliwych substancji podczas etapu produkcji i użytkowania niem zatrudnienia. W 2010 roku przemysł gazu łupkowego gazu łupkowego. zapewniał 600 000 miejsc pracy. Przewiduje się, że do roku Badania dotyczące kwestii bezpieczeństwa produkcji gazu 2015 zatrudnienie w tym dziale gospodarki znajdzie do łupkowego dla środowiska i zdrowia ludzi wykazały potrzebę 870 000, natomiast do roku 2035 ponad 1,6 milionów ludzi. komunikowania się ze społeczeństwem, przekazywania infor- Dodatkowo produkcja gazu łupkowego wiąże się z promocją macji i potrzebę uzyskania wsparcia publicznego. Przemysł regionu, w którym ta technologia jest stosowana, ze wzro- gazu ziemnego powinien współpracować z agencjami rzą- stem liczby nowych inwestycji i uzyskaniem dodatkowych dowymi, organizacjami ochrony środowiska i społecznością środków finansowych przez lokalne władze oraz niższymi lokalną odnośnie rozwoju innowacyjnych technologii. Opinia kosztami energii ze względu na zróżnicowanie źródeł energii publiczna będzie czekała i domagała się wyników badań do- i osłabienie pozycji dostawców, pozwalają na uniezależnienie tyczących wpływu produkcji gazu łupkowego na środowisko. kosztów pozyskania i przetwarzania energii w stosunku do Wyniki dotychczasowych badań podkreślają zasadność konwencjonalnych źródeł energii. prowadzenia dalszych prac badawczych, pozwalających wy- Oprócz kwestii ochrony środowiska i aspektów finanso- konać ocenę ryzyka przedstawionej technologii na środowisko wych, społeczna akceptacja stanowi jeden z najważniejszych i zdrowie ludzkie. Wciąż brakuje odpowiedzi na pytanie czy czynników warunkujących rozwój nowych technologii mamy w Polsce złoża, które nadają się do eksploatacji, czy energetycznych, do jakich zalicza się produkcja gazu łup- opanujemy technologiczne problemy z wydobyciem gazu kowego [34, 36]. Operacje prowadzące do pozyskania gazu i czy wydobycie będzie efektywne ekonomiczne. łupkowego będą generować hałas i ruch drogowy mający na celu transport urządzeń wiertniczych i dostarczanie wody, chemikaliów i piasku w celu uzupełnienia płynu do szcze- Publikacja została opracowana w ramach projektu linowania. Doświadczenie z zza oceanu pokazuje, że aby pt. „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wy- zapewnić korzyści dla społeczności lokalnych, prowadzone sokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej” są działania polegające na naprawie istniejących dróg, na finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju budowie nowych oraz na prowadzeniu rekultywacji zieleni w ramach strategicznego programu badań naukowych i prac i rewitalizacji przestrzeni miejskiej. Rozwój gazu łupkowego rozwojowych „Zaawansowane technologie pozyskiwania może mieć też negatywne skutki społeczne objawiające się energii”. zmianami społecznej tożsamości. Niektóre społeczności mogą sprzeciwiać się uprzemysłowieniu ich otoczenia, zmianom przeznaczenia gruntów czy wpływom na lokalne społeczności Literatura [42]. Ważną rolę odgrywać będzie uświadamianie lokalnych społeczności na temat przyszłych korzyści z prowadzonych 1. Albrycht I., Boyfield K., Jankowski J. M., Kaliski M., Kołaczkowski inwestycji. Oznacza to stworzenie nowych miejsc pracy M., Krupa M., Lewis G., Ndhlovu Z., Perry K. F., Poprawa P., Rewald w sektorze wydobywczym, jak i usługowym. R., Riley A., Ruszel M., Rychlicki S., Siemek J., Sikora A., Smith T., Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 145

Szlagowski P., Tarnawski M., Zawisza A.: Gaz niekonwencjonalny 21. Kasza P.: Zabiegi Hydraulicznego Szczelinowania w Formacjach szansa dla Polski i Europy? Analiza i rekomendacje. Raport Instytut Łupkowych http://www.inig.pl/INST/nafta-gaz/nafta-gaz/Nafta- Kościuszki, 2011 Gaz-2011-12-02.pdf , 29.05.2012 2. Bamberger M., Oswald R. E.: Impacts of Gas Drilling on Human and 22. Kliszcz K.: Gaz łupkowy w Polsce. Paliwa Polska, Raport analityczny Animal Health New Solutions, Vol. 22(1) 51÷77, 2012 BRE Dom Inwestycyjny 2011 http://www.pb.pl/atta/1723-raport-di-bre. 3. Broderick J., Anderson K., Wood R., Gilbert P., Sharmina M., Footitt A.: pdf , 23.04.2012 Shale gas: an updated assessment of environmental and climate change 23. Konieczyńska M., Woźnicka M.: Środowiskowe Aspekty Wydobycia Gazu impacts, A report by researchers at the Tyndall Centre University of Łupkowego, Targi Geologia 2011, Konferencja „Geobezpieczeństwo”, Manchester, 2011 Państwowy Instytut Geologiczny 4. Burnham A.: Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions of Shale and 24. Korn A.: Prospects for unconventional gas in Europe”. Schlumberger. Conventional Natural Gas Natural Gas Vehicle Technology Forum 2011 2010 Meeting October 26, 2011 25. Księżopolski K. M.: „Wpływ wydobycia gazu łupkowego na bezpie- 5. Burnham A., Han J., Clark E. E., Wang M., Dunn J. B, Palou-Rivera I.: czeństwo ekonomiczne Polski” Life-Cycle Greenhouse Gas Emissions of Shale Gas, Natural Gas, Coal, 26. Laurenzi I. J., Jersey G. R.: Life Cycle Greenhouse Gas Emissions and Petroleum. Center for Transportation Research Argonne National and Freshwater Consumption of Marcellus Shale Gas. ExxonMobil Laboratory IPIECA Workshop: The Expanding Role of Natural Gas Research and Engineering Company, Annandale, New Jersey 08801, Arlington, TX March 7, 2012 United States. Environmental Science & Technology. 2013 6. Burnham A., Han J., Elgowainy A., Wang M.: Updated Fugitive 27. Lechtenböhmer S., Altmann M., Capito S., Matra Z., Weindrorf W., Greenhouse Gas Emissionsfor Natural Gas Pathways in the GREET Zittel W.: Wpływ Wydobycia Gazu Łupkowego i Ropy Łupkowej Na Model. Systems Assessment Group Energy Systems Division, Argonne Środowisko Naturalne i Zdrowie Ludzi. Ekspertyza. Dyrekcja generalna National Laboratory, October 2013 ds. polityki wewnętrznej Unii Europejskiej Departament Tematyczny 7. Christopherson S.: Marcellus Hydro-Fracturing: What Does it Mean A: Polityka gospodarcza i naukowa, 2011 for Economic Development? Cornell University Report, April 7, 2011 28. MacKay D. J. C, Stone T. J.: Potential Greenhouse Gas Emissions http://www.greenchoices.cornell.edu/downloads/development/marcel- Associated with Shale Gas Extraction and Use. Department of Energy lus/Marcellus_Prelim_Results.pdf 02.06.2012 and Climate Change. 9th September 2013 8. Draft Plan to Study the Potential Impacts of Hydraulic Fracturing on 29. Macuda J.: Środowiskowe Aspekty Produkcji Gazu Ziemnego z Drinking Water Resources Office of Research and Development U.S. Niekonwencjonalnych Złóż, Przegląd Geologiczny, 58/2010, Nr 3. EPA US Environmental Protection Agency Washington D.C Report, 30. Mall A., Buccino S., Nichols J.: Drilling Down: Protecting Western Communities from the Health and Environmental Effects of Oil and Science Advisory Board Review, 2011 Gas Production. Natural Resources Defense Council Report, 2007 http:// 9. Forster D., Perks J.: Climate impact of potential shale gas production www.nrdc.org/land/use/down/down.pdf 06.06.2012 in the EU. Final Report for European Commission DG Clima. AEA/R/ 31. McKenzie L. M., Witter R. Z., Newman L. S., Adgate J. L.: Human Health ED57412, 30.07.2012 Risk Assessment of Air Emissions from Development of Unconventional 10. Gawlik L.: Gaz ziemny z łupków w Polsce – Raport. Instytut Gospodarki Natural Gas Resources, Science of the Total Environment 424, 2012 Surowcami Mineralnymi i Energi PAN – Wydawnictwo, Polski Komitet 32. Ministerstwo Środowiska oraz Państwowy Instytut Geologiczny - Oświatowej Rady Energetycznej, 2013 Państwowy Instytut Badawczy.: Środowiskowe Aspekty Poszukiwań 11. Guarnone M, Rossi F, Negri E, Grassi C, Genazzi D, Zennaro R.: An i Produkcji Gazu Ziemnego Łupkowego i Ropy Naftowej Łupkowej, Unconventional Mindset For Shale Gas Surface Facilities, Journal of Raport 2011 Natural Gas Science and Engineering 6, 2012 33. Nagy S., Siemek J.: Shale Gas In Europe: The State of the Technology 12. Hirst N., Khor Ch. S., Buckle S.: Shale gas and climate change. Grantham – Challenges and Opportunities, Arch. Min. Sci., Vol. 56 (2011), Nr 4, Institute for Climate Change Briefing paper No 10 Imperial College p. 727÷760. London 2013 34. Nijoka D., Gupta S., Donadio M., Avaldsnes J.: Shale gas in Europe: 13. Howarth R.W., Santoro R., Ingraffea A.: Venting and leaking of methane revolution or evolution?. Ernst & Young’s Global Oil & Gas Center, from shale gas development: response to Cathles et al. Climatic EYGM no. DW0123WR no. 1110-1302057 Limited, 2011. Change DOI 10.1007/s10584-012-0401-0. EB 2012-0451/2012- 35. Orlen Upstream: „Co warto wiedzieć o gazie z łupków”. 2013 0433/2013-0074. Exhibit L.EGD.COC.1 36. Państwowy Instytut Geologiczny: Badania Aspektów Środowiskowych 14. Howarth R. W., Santoro R., Ingraffea A.: Methane And The Greenhouse- Procesu Szczelinowania Hydraulicznego Wykonanego w Otworze Gas Footprint Of Natural Gas From Shale Formations. A letter. Climatic Łebień LE-2H, Raport końcowy, 2011 Change. 2011 37. Państwowy Instytut Geologiczny.: Ocena Zasobów Wydobywalnych 15. Hultman N., Rebois D., Scholten M., Ramig C.: The Greenhouse Impact Gazu Ziemnego i Ropy Naftowej w Formacjach Łupkowych Dolnego Of Unconventional Gas For Electricity Generation. Environmental Paleozoiku w Polsce (Basen Bałtycko – Podlasko – Lubelski, Raport Research Letters 6, 2011 Pierwszy, 2012 16. IEA ETSAP: Unconventional Oil and Gas Production. – Technology 38. Parmar K.: Gaz łupkowy na Pomorzu, Lane Energy Poland Raport, 2011 Brief 2010. P02. http://www.pomorskie.eu/res/gaz_lupkowy/prezentacje/laneenergy.pdf, 17. Implementation Plan for the Strategic Environmental Assessment on 15.05.2012 Shale Gas. Gouvernement du Québec, Comité de l’évaluation envi- 39. Philippe and Partners: Final Report on Unconventional Gas in Europe, ronnementale stratégique sur le gaz de schiste Bibliothčque et Archives In The Framework of the Multiple Framework Service Contract for nationales du Québec, 2012 Legal Assistance TREN/R1/350-2008 lot 1. Final Report, 2011 18. Ingraffea A. R.: Unconventional Gas Development from Shale Plays: 40. Poprawa P.: Niekonwencjonalne Złoża Gazu Ziemnego – Zachodnie Myths and Realities Related to Human Health Impacts, Cornell Doświadczenia oraz Obecne Perspektywy Poszukiwań w Polsce. University and Physicians, Scientists, and Engineers for Sustainable Niekonwencjonalne Złoża Gazu Ziemnego w Polsce – Gaz w Łupkach and Healthy Energy, 2011 (Shale Gas) i Gaz Zamknięty (Tight Gas), Państwowy Instytut 19. Jiang M.: Life Cycle Analysis on Greenhouse Gas (GHG) Emissions Geologiczny Warszawa, 2010 of Marcellus Shale Gas. Supporting Information. 2011 41. Przybycin M., Zaleska-Bartosz J., Kołodziej G., Przybycin J., Szulczyk 20. Jiang M., Griffin W. M, Hendrickson C., Jaramillo P., Van Briesen J., J., Przybycin P., Libiszewski P., Przybył M.: Raport o Oddziaływaniu Venkatesh A.: Life Cycle Greenhouse Gas Emissions Of Marcellus Shale na Środowisko dla Przedsięwzięcia Polegającego na Budowie „Projekt Gas, Environmental Research Letters 6, 2011 Siekierki. Pilotażowe Zagospodarowanie Złoża Gazu Ziemnego 146 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Siekierki” Polegającego na Zaprojektowaniu i Budowie Ośrodka Zbioru (USA) Inc, 2011 http://anga.us/media/235626/shale-gas-economic- i Oczyszczania Gazu Siekierki wraz z Gazociągami Towarzyszącymi, -impact-dec-2011.pdf 01.05.2012 Poznań, lipiec 2010 49. The SEAB Shale Gas Production Subcommittee Second Ninety Day 42. Rahm B. G., Riha S. J.: Toward Strategic Management Of Shale Gas Report – US Department of Energy, November 18, 2011 Development: Regional, Collective Impacts On Water Resources, 50. Wang J. Ryan D,.Anthony E. J.: Reducing The Greenhouse Gas Footprint Environmental Science and Policy 17, 2012 Of Shale Gas, Energy Policy 39, 2011 43. Raport PKN OLEN SA.: Gaz łupkowy. Podstawowe informacje, 2010 51. Weber C.L, Clavin C.: Life cycle carbon footprint of shale gas: re- http://www.orlen.pl/PL/CENTRUMPRASOWE/Publikacje/Documents/ view of evidence and implications. Environ Sci Technol. 2012 Jun gaz_lupkowy_www.pdf, 07.04.2012 5;46(11):5688-95. doi: 10.1021/es300375n. Epub 2012 May 22. 44. Skone, T. J., Littlefield J., Marriott J., 2011. Life cycle gas inventory of 52. Williams S.: Discovering Shale Gas: An Investor Guide to Hydraulic Fracturing, natural gas extraction delivery and electricity production. Final report Report of the Sustainable Investments Institute, IRRC Institute, 2012 24 Oct 2011 (DOE/NETL-2011/1522) U.S. Department of Energy, 53. Witek W, Budak P.: Gaz Łupkowy (Shale Gas) – Strategia dla Polski do National Energy Technology Laboratory, Pittsburgh, PA. 2025 r, Nauka i technika, 7/159/2011 45. Sprawozdanie Komisji dla Parlamentu Europejskiego, Rady i 54. Witter R., Stinson K., Sackett H., Putter S., Kinney G., Teitelbaum D., Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego. Realizacja ko- Newman L.: Potential Exposure-Related Human Health Effects of Oil munikatu w sprawie bezpieczeństwa dostaw energii i międzynarodowej and Gas Development, A Literature Review (2003-2008) współpracy energetycznej oraz konkluzji Rady ds. Energii z listopada 55. Wójcikowski A.: Użytkowanie Urządzeń Obiegu Płuczki Wiertniczej 2011 r. Bruksela, dnia 13.9.2013 311[40].Z2.02, Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut 46. Staliński A.: Relacje inwestora z mieszkańcami: Lane Energy Poland i Badawczy, Radom, 2007 gaz łupkowy – studium przypadku. 20 sierpnia 2013 r. http://newpr.pl/ 56. Zarębska K., Baran P.: Gaz Łupkowy – Niekonwencjonalne Źródło relacje-inwestora-z-mieszkancami-lane-energy-poland-i-gaz-lupkowy- Energii, V Krakowska Konferencja Młodych Uczonych, Kraków, 2010 studium-przypadku/ 57. Zielinska B., Fujita E., Campbell D.: Monitoring of Emissions from 47. Stephenson, T.; Valle, J. E.; Riera-Palou, X. Modeling the relative Barnett Shale Natural Gas Production Facilities for Population Exposure GHG emissions of conventional and shale gas production. Environ. Assessment. Final Report, Desert Research Institute, 2011 Sci. Technol. 2011, 45, 10757−10764. 58. Zoback M., Kitasei S., Copithorne B.: Addressing the Environmental 48. The Economic and Employment Contributions of Shale Gas in The Risks from Shale Gas Development. Natural Gas and Susutainable United States. America's Natural Gas Alliance, IHS Global Insight Energy Initiative, Worldwatch Institute, 2010 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 147

UKD 622.271: 622.346.1: 622.553

Zagospodarowanie kopaliny towarzyszącej na przykładzie eksploatacji złoża piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska – blok IV” The issue of using accompanying mineral on the basis of “Pustynia Błędowska – blok IV” deposit exploitation Dr inż. Sławomir Bednarczyk*)

Treść: W artykule przedstawiono zagadnienia związane z procedurą prawną i dokumentacyjną projektowania eksploatacji i wydobycia dolomitu triasowego jako kopaliny towarzyszącej w złożu piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska – blok IV”. Działalność gospodarczą w tym zakresie prowadzi zakład górniczy Kopalnia Piasku „Szczakowa” w Jaworznie, wchodzący w skład grupy kapitałowej DB Schenker Rail Polska S.A. z siedzibą w Zabrzu. Praca stanowi podsumowanie dotychczasowej działalności i doświadczeń przedsiębiorcy oraz kierownictwa zakładu górniczego w zakresie procedur prawnych związanych z uzyskaniem wymaganych zezwoleń i decyzji administracyjnych, które umożliwiają podjęcie wydobycia kopaliny towarzyszącej w trakcie wieloletniego już prowadzenia eksploatacji kopaliny głównej. Zwrócono tutaj szczególną uwagę na wzajemne powiązanie poszczególnych etapów proceduralnych oraz ich wpływ na całokształt projektowanego przedsięwzięcia. Abstract: This paper shows an overview of the legal procedure connected with specification and planning of exploration of trias dolomite as the accompanying mineral resources of filling sand deposit “Pustynia Błędowska – block IV ”. In this scope, the economic activity is conducted by mining business in “Szczakowa” mine in Jaworzno, which belongs to the capital group of DB Schenker Rail Polska Co. The paper presents the state of mining activity and the experience of the entrepreneur and management of a mining plant in respect of legal procedures for acquiring the mining permissions and licences enabling sand exploitation. Special attention was paid to the interrelation between particular procedural stages and their influence on the whole project.

Słowa kluczowe: górnictwo odkrywkowe, prawo geologiczne i górnicze, złoża kopalin, kopalina towarzysząca Key words: open pit mining, mining and geological law, deposit of filling sand, accompanying mineral

1. Wprowadzenie w Niemczech. Od tego czasu Kopalnia Piasku „Szczakowa” zmieniła nazwę na PCC RAIL S.A. z siedzibą w Jaworznie. Artykuł stanowi próbę opisu procesu poprzedzającego W 2009 r. niemiecki koncern Deutsche Bahn (DB) nabył pion eksploatację dolomitu triasowego w Polu „Bolesław”, udoku- spółek logistycznych należących do grupy PCC w Polsce, mentowanego jako kopalina towarzysząca w złożu piasku pod- w skład której wszedł również zakład górniczy Kopalnia sadzkowego „Pustynia Błędowska – blok IV”, położonego na Piasku „Szczakowa”. Wraz z dokonaniem wpisu do polskiego terenie gmin Bolesław, Klucze, Olkusz, w powiecie olkuskim, rejestru handlowego spółka PCC RAIL S.A. zmieniła nazwę w województwie małopolskim. Wydobycie dolomitu oraz na DB Schenker Rail Polska S.A. [4] kopaliny głównej, jaką jest piasek podsadzkowy, prowadzi Począwszy od 1954 r. Kopalnia Piasku „Szczakowa” zakład górniczy – Kopalnia Piasku „Szczakowa” w Jaworznie. w Jaworznie prowadzi do dnia dzisiejszego wydobycie pia- Siedziba zakładu górniczego położona jest w odległości sków w obrębie kilku złóż położonych pomiędzy Jaworznem około 3 km w kierunku północno-wschodnim od dzielnicy (od strony zachodniej i południowej), Sławkowem (od Szczakowa miasta Jaworzno. Zakład górniczy Kopalnia północy), Bukownem (od wschodu) oraz Trzebinią (od stro- Piasku „Szczakowa”, wchodzący w skład grupy kapitało- ny południowo-wschodniej). Obecna działalność zakładu wej DB Schenker Rail Polska S.A. z siedzibą w Zabrzu, górniczego prowadzona jest na podstawie koncesji nr 60/93 jest byłym przedsiębiorstwem państwowym, od 1994 roku z dnia 5.05.1993 r. na wydobywanie piasków podsadzko- Spółką Akcyjną, uczestniczącą w Programie Powszechnej wych, kwarcowego piasku formierskiego oraz piasków do Prywatyzacji i należącą, poprzez Narodowe Fundusze celów budowlanych (z późniejszymi zmianami dotyczący- Inwestycyjne do XV NFI „Hetman”. W 2003 r. zaszły zmiany mi zmiany granic obszaru i terenu górniczego oraz nazwy w strukturze właścicielskiej Kopalni poprzez zakup wiodące- złoża i przedsiębiorcy), udzielonej przez Ministra Ochrony go pakietu akcji przez grupę kapitałową PCC AG z siedzibą Środowiska Zasobów Naturalnych i Leśnictwa (zmienio- nej przez Ministra Środowiska, Wojewodę Małopolskiego i Marszałka Województwa Małopolskiego). Termin ważności *) AGH w Krakowie koncesji upływa 31.12.2018 r. [10]. 148 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Koncesja ta została zaktualizowana decyzją marszałka formierskich, wchodzących w skład następujących obszarów Województwa Małopolskiego z dnia 03.06.2011 r. w zakresie górniczych (tabl. 1): włączenia możliwości eksploatacji dolomitu jako kopali- Na zamieszczonej poniżej mapie schematycznej (rys. 1) ny towarzyszącej złożu piasku podsadzkowego „Pustynia zaznaczone zostały tereny: Błędowska – blok IV”. – pól eksploatacyjnych (kolor żółty), Wydobycie kopalin, zgodnie z warunkami koncesji, od- – powierzchni zrekultywowanych (kolory zielone), bywa się w systemie grawitacyjnego odwodnienia. Zakład – zbiorników i cieków powierzchniowych (kolor niebieski górniczy prowadzi obecnie eksploatację z trzech złóż pia- + fioletowy), sków podsadzkowych i jednego złoża kwarcowych piasków – granice obszarów i terenów górniczych K.P. „Szczakowa”.

Tablica 1. Zestawienie złóż/pól eksploatacyjnych, w obrębie których Kopalnia Piasku „Szczakowa” prowadzi eksplo- atację (opracowanie własne) Table 1. Summary of deposits/exploitation fields where the „Szczakowa” mine runs the exploitation (own elaboration)

Pole Obszar Teren Lp. Złoże Kopalina eksploatacyjne/ górniczy górniczy skarpa piasek Pole I 1. „Szczakowa” kwarcowy „Szczakowa IV” 3d formierski piasek Pole I 2. „Szczakowa - Pole I” podsadzkowy „Szczakowa II” „Szczakowa” 3c1 i budowlany piasek Pole Siersza 3. „Siersza - Misiury” podsadzkowy „Szczakowa III” 1s, 2s i budowlany piasek podsadzkowy Pole Bolesław 4. „Pustynia Błędowska - blok IV” „Szczakowa VI” „Szczakowa VI” i budowlany, p, d dolomit

Rys. 1. Rozmieszczenie pól eksploatacyjnych Kopalni Piasku „Szczakowa” na tle obszarów górniczych (opracowanie własne) Fig. 1. Location of exploitation fields of “Szczakowa” mine against the background of mining area (own elaboration) Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 149

2. Kopalina towarzysząca – co to znaczy? konieczność, czy też możliwość udokumentowania nowej kopaliny w eksploatowanym już złożu. To samo dotyczy Problematyka zagospodarowania złóż kopalin towarzyszą- złóż, które zostały dopiero co udokumentowane pod kątem cych współwystępujących w złożach kopalin głównych jest jednej, głównej kopaliny i nie stały się jeszcze przedmiotem zagadnieniem, które można rozpatrywać pod różnym kątem wydobycia. W związku z tym od razu nasuwa się podstawo- – zarówno w kategoriach prawnych, geologiczno-górniczych, wa konkluzja, że udokumentowanie kopaliny towarzyszącej jak i technologicznych. i jej eksploatacja jest przejawem tak naprawdę dobrej woli Definicje prawne, naukowe i techniczne dotyczące pojęcia przedsiębiorcy górniczego, bowiem jeśli uzna on, że z tego kopaliny towarzyszącej nie są w naszym kraju jednoznacznie tytułu uzyska określone profity, to taka decyzja będzie miała unormowane. Na uwagę zasługuje chociażby fakt, iż w pod- przede wszystkim charakter ekonomiczny. Równie dobrze stawowym akcie prawnym w zakresie górnictwa i geologii, może bowiem potraktować ten surowiec mineralny jako odpad czyli w ustawie z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne wydobywczy, bądź też jako skałę płonną i wykorzystać ją i górnicze (Dz.U. z 2011 r. Nr 163, poz. 981 ze zm.) [15], w późniejszym okresie, np. do rekultywacji terenu poeks- nie odnajdziemy definicji tej kategorii kopalin pomimo, że ploatacyjnego. zarówno wspomniana ustawa, jak i akty wykonawcze do niej Zdarzają się jednak takie przypadki, które sprawiają, że (rozporządzenia) wielokrotnie nawiązują m.in. do dokumen- w określonych uwarunkowaniach gospodarczych, czy też towania kopalin towarzyszących, prowadzenia wobec nich środowiskowych rozpoznanie geologiczne i udokumento- racjonalnej gospodarki złożem, czy też sposobu i formy opisu wanie kopaliny towarzyszącej nie podlega wątpliwości, a co wykorzystania ich oraz konieczności uwzględniania występo- za tym idzie jej eksploatacja, po przeprowadzeniu podstawo- wania kopaliny towarzyszącej w złożu kopaliny głównej, jeśli wych analiz ekonomicznych, przyniesie wymierne dochody, została w prawidłowy sposób rozpoznana i udokumentowana. a przede wszystkim będzie możliwa do zrealizowania w ist- Inaczej sprawa wygląda w publicystyce naukowo-tech- niejącym otoczeniu prawnym i administracyjnym. nicznej, czy też prawnej, gdzie wielokrotnie termin ten jest Taka właśnie sytuacja miała miejsce kilka lat temu po przedmiotem różnych rozważań i analiz, lecz brakuje w tym rozpoczęciu na początku ubiegłej dekady eksploatacji pia- temacie jednoznaczności, co niejednokrotnie bywa przyczyną sku podsadzkowego w kolejnym polu wydobywczym złoża rozbieżności pojęciowych, skutkujących nierozumieniem „Pustynia Błędowska – blok IV” – w Polu „Bolesław”. istoty zagadnienia. Wydobycie piasków podsadzkowych na skalę przemysło- W środowisku geologów, zajmujących się dokumen- wą z tego złoża prowadzone było w latach 80. XX w. na wła- towaniem zasobów złóż kopalin sprawa wygląda zgoła sne potrzeby przez Zakłady Górniczo-Hutnicze „Bolesław” inaczej. Ogólnie rzecz biorąc udokumentowanie kopali- w Bukownie (ZGH „Bolesław”), przede wszystkim w celu ny towarzyszącej, na podstawie przeprowadzonych prac podsadzania podziemnych wyrobisk poeksploatacyjnych i robót geologicznych, nie nastręcza najczęściej zbyt wielu kopalń rud cynku i ołowiu, które wchodziły w skład tego problemów, zwłaszcza jeśli chodzi o złoża kopalin stałych. przedsiębiorstwa [4]. Następnie, z początkiem lat 90. wydoby- Problemy mogą pojawić się dopiero wtedy, gdy przedsiębior- cie piasków podsadzkowych dla ZGH „Bolesław” rozpoczęła ca (inwestor) podejmuje działania mające na celu uzyskanie Kopalnia Piasku „Szczakowa” zs. w Jaworznie, funkcjonująca decyzji koncesyjnej na wydobywanie kopaliny towarzyszą- wtedy już jako samodzielne przedsiębiorstwo państwowe, po cej. Procedura administracyjna jest niestety w tym zakresie wyłonieniu się tego podmiotu z Przedsiębiorstwa Materiałów przeważnie długotrwała i uciążliwa, głównie jeśli chodzi Podsadzkowych Przemysłu Węglowego w Katowicach, które o postępowanie środowiskowe i administracyjne na szczeblu grupowało wcześniej wszystkie cztery działające w rejonie lokalnym (samorządowym). Górnego Śląska kopalnie odkrywkowe wydobywające piaski W zasadzie rozstrzygnięcie kwestii dotyczącej li tylko podsadzkowe, głównie dla przemysłu węglowego. samego nazewnictwa nie miałoby w tym wypadku praktycz- Pomijając inne zadania, które realizowało to Przed- nego znaczenia, gdyby nie fakt, że z procesem wydobywania siębiorstwo oraz wyłonione z niego w późniejszym okre- kopaliny towarzyszącej związana jest ściśle wysokość pono- sie poszczególne podmioty gospodarcze (m.in. Kopalnia szonej opłaty eksploatacyjnej. Zgodnie bowiem z przepisami Piasku „Maczki-Bór” w Sosnowcu, „Kużnica Warężyńska” prawa, a w szczególności z treścią art. 134 ust. 3 pkt 1 ustawy w Dąbrowie Górniczej oraz „Kotlarnia” w Kotlarni), należy Prawo geologiczne i górnicze, stawka opłaty eksploatacyjnej wspomnieć, że oprócz działalności górniczej równorzędną wynosi 50 % w przypadku wydobywania kopaliny towarzy- rolę gospodarczą odgrywały usługi kolejowe, w tym przewozy szącej. W związku z powyższym udokumentowanie kopaliny materiałów podsadzkowych oraz odpadów pogórniczych, towarzyszącej, a następnie podjęcie jej wydobycia może, które realizowane były na bazie własnego taboru kolejowego ogólnie rzecz biorąc, przynieść przedsiębiorcy z tego tytułu oraz linii kolejowych, obejmujących swym zasięgiem niemal spore oszczędności. cały Górnośląski Okręg Przemysłowy [4]. W zasadzie wszystkie eksploatowane wtedy złoża piasków podsadzkowych na Górnym Śląsku funkcjonowały w oparciu 3. Geologia i górnictwo a stan prawny o wspomniane już dostawy materiałów podsadzkowych ta- borem kolejowym, za wyjątkiem złoża „Pustynia Błędowska W ciągu dwudziestu kilku lat prowadzenia wydobycia – blok IV”, które położone jest w pobliżu podziemnych kopalń piasku podsadzkowego ze złoża „Pustynia Błędowska – blok rud cynku i ołowiu ZGH „Bolesław” i z którego od samego IV” nie stwierdzono występowania w polach eksploatacyjnych początku prowadzenia eksploatacji dostawy piasku do tych takich ilości domieszek innego surowca mineralnego, aby kopalń realizowane były transportem samochodowym do można było go zakwalifikować do kopaliny towarzyszącej. zmywnic podsadzkowych, zlokalizowanych w pobliżu pia- W tym miejscu należałoby powołać się na określone kryteria skowych pól wydobywczych. i uwarunkowania zasobowe, złożowe, górnicze, czy też eko- W początkowym okresie, tj. od 1991 r., eksploatacja pro- nomiczne, które sprawiają, że rozpoznany surowiec spełnia wadzona była przez Kopalnię Piasku „Szczakowa” w Polu wszystkie te warunki bądź też niektóre z nich. Oczywiście „Pomorzany”, położonym w pobliżu Kopalni „Pomorzany” nie istnieje w tym zakresie żadna kategoryzacja, która spra- ZGH „Bolesław”. Poza tym polem funkcjonowało jeszcze wia, że przedsiębiorca uzna w określonych okolicznościach Pole „Bukowno”, z którego do 1998 r. wydobywano piasek 150 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 przeznaczony do celów budowlanych. Zasoby przemysłowe Badania laboratoryjne dolomitu pod kątem oznaczenia w Polu „Pomorzany” wyczerpały się w 2003 r., a obydwa jego jakości jako kruszywa wykonane zostały w Laboratorium wymienione pola zostały zrekultywowane, zgodnie z harmo- Badania Własności Skał i Wyrobów Kamieniarskich Wydziału nogramem oraz decyzjami administracyjnymi, w kierunku Górnictwa i Geoinżynierii Akademii Górniczo-Hutniczej leśnym (obszar złoża w całości pokrywają lasy pozostające w Krakowie. Końcowym wynikiem wykonanych prac w zarządzie PGL Lasy Państwowe, Nadleśnictwo Olkusz). geologicznych było „Sprawozdanie z wykonania wierceń W związku z powyższym, celem zapewnienia stałych do- dla rozpoznania podłoża na Polu „Bolesław” PCC RAIL staw materiału podsadzkowego do kopalń rud cynku i ołowiu, w Jaworznie-Szczakowej”, sporządzone w lipcu 2009 r. w części południowej złoża wyodrębniono kolejny fragment przez Przedsiębiorstwo Usługowe GEOCARBON Sp. z o.o. o nazwie Pole „Bolesław”, gdzie w 2004 roku rozpoczęto z Katowic [5]. prowadzenie robót górniczych, trwających do dzisiaj [6]. Dotychczasowe rozpoznanie budowy geologicznej zostało W początkowej fazie w 2004 roku wykonano wkop poddane weryfikacji [8], gdyż prowadzona eksploatacja oraz udostępniający od strony wschodniej, a front robót wydo- wykonane prace geologiczne (wiercenia) dostarczyły nowych bywczych przesuwał się sukcesywnie w kierunku zachodnim danych, znacząco zmieniających dotychczasową wiedzę na i południowym. W roku następnym, już w obrębie I warstwy ten temat (rys. 2). eksploatacyjnej, stwierdzono robotami górniczymi wystę- Do głębokości wykonanych w 2009 r. wierceń występują powanie sporych domieszek zwartego materiału skalnego osady czwartorzędowe reprezentowane przez plejstoceńskie o cechach skał węglanowych. Z obserwacji geologicznych grunty wodnolodowcowe oraz utwory triasu reprezentowane oraz znajomości budowy geologicznej tego terenu wywnio- przez zwietrzeliny skał triasu i lite skały triasu. Od powierzch- skowano, że może to być dolomit triasowy, gdyż czwarto- ni terenu występują plejstoceńskie utwory wodnolodowcowe – rzędowe złoże piasku podsadzkowego położone jest bezpo- średnio zagęszczone piaski średnie i piaski drobne. Miąższość średnio na utworach triasowych dolomitów kruszconośnych piasków wynosi 0,2 ÷ 14,0 m. Pod piaskami zalegają zwie- eksploatowanych metodą podziemną przez kopalnie ZGH trzeliny skał triasowych w postaci piasków z okruchami „Bolesław” [6]. Początkowo traktowano ten materiał jako dolomitów, miejscami zaglinionych, z wkładkami gliny lub swojego rodzaju utrudnienie w prowadzonej eksploatacji w postaci rumoszu skalnego. Głębiej występują utwory triasu piasków, gdyż surowiec skalny w tej branży wydobywczej – dolomity, wapienie dolomityczne, dolomity zlepieńcowate zawsze traktowano jako materiał negatywny pod względem i wapienie organodetrytyczne [5]. górniczym i normatywnym i nie przedstawiał wówczas żadnej Występowanie kopaliny towarzyszącej w profilu piono- wartości z gospodarczego punktu widzenia. Jednak w miarę wym ma charakter nieregularny. Zasięg powierzchniowy postępu robót górniczych (udostępnienie II warstwy) mate- jej występowania również jest trudny do ustalenia. Można riału skalnego przybywało i należało zweryfikować obraz przyjąć, że w kierunku zachodnim nieregularność budowy złoża pod względem geologicznym, a tym samym podjąć geologicznej złoża w Polu „Bolesław” będzie zanikać, gdyż odpowiednie decyzje związane z dalszym prowadzeniem podobnych zjawisk nie stwierdzano w trakcie eksploata- wydobycia kopaliny głównej. cji dawnego Pola „Bukowno” (część NW obecnego Pola „Bolesław”). Prowadzona aktualnie eksploatacja piasku wy- W drugiej połowie ubiegłej dekady znacznie wzrosło za- kazuje występowanie warstwy gliny piaszczystej, zwietrzeliny interesowanie przedsiębiorstw górniczych złożami surowców i rumoszu skalnego już na głębokości około 6÷10 m, tj. w skalnych, co było spowodowane coraz większym poziomem spągu pierwszej warstwy eksploatacyjnej piasku podsadzko- inwestycji inżynieryjnych, związanych głównie z rozbudową wego. Opisane zaburzenia geologiczne, stwierdzone w czasie i modernizacją sieci dróg publicznych oraz, począwszy od prowadzonej eksploatacji oraz na podstawie dokonanych 2007 r., obiektów wielkokubaturowych (m.in. stadiony spor- odwiertów, zmieniły w sposób istotny ogólny obraz budowy towe, lotniska, dworce kolejowe) realizowanych pod kątem geologicznej tej partii złoża. organizacji Euro 2012. Uwzględniając uzyskane na podstawie ww. badań wyniki W związku z powyższym ówczesny zarząd firmy PCC analiz oraz parametry jakościowe udokumentowanej kopali- RAIL SA oraz kierownictwo zakładu górniczego podjęły ny towarzyszącej uznano, że dolomit może być stosowany decyzję o podjęciu prac mających na celu rozpoznanie, w budownictwie ogólnym, drogowym oraz kolejowym. a następnie udokumentowanie kopaliny towarzyszącej, którą, Na podstawie obserwacji geologicznych, przeprowa- jak przypuszczano, jest dolomit triasowy. Badania przepro- dzonych wierceń oraz badań laboratoryjnych sporządzony wadzono metodą otworów wiertniczych. Otwory zostały wy- został kolejny dodatek nr 5 do dokumentacji geologicznej konane w połowie 2009 r. przez Przedsiębiorstwo Usługowe przedmiotowego złoża, a zasoby geologiczne zostały udoku- GEOCARBON Sp. z o.o. z Katowic na obszarze około 15 ha, mentowano w nim w taki sposób, aby doprowadzić do racjo- w obrębie I i II poziomu wydobywczego piasku podsadzkowe- nalnego zagospodarowania w granicach Pola „Bolesław” obu go. Zgodnie z projektem prac geologicznych wiercenia należa- kopalin – głównej i towarzyszącej, uwzględniając przy tym ło wykonać do głębokości występowania litych skał triasowych warunki środowiskowe oraz możliwości techniczno-górnicze. (dolomitów) i przewiercić stwierdzone utwory węglanowe do Dodatek ten został przyjęty bez zastrzeżeń przez Marszałka rzędnej spągu zasobów przemysłowych ustalonej w dodatku Województwa Małopolskiego w październiku 2009 r. [1]. nr 3 do projektu zagospodarowania złoża w celu rozpoznania Należy tutaj zaznaczyć, że zasoby bilansowe piasku geologicznego podłoża wyrobiska na „Polu Bolesław”. podsadzkowego w rejonie Pola „Bolesław” zostały udoku- Głębokość otworów wahała się pomiędzy 6,5 m a 20,0 mentowane do głębokości maksymalnej ok. 65 m, natomiast m. W trakcie wiercenia przeprowadzono badania makro- zasoby bilansowe dolomitu do 40 m. Mimo to, aby nie do- skopowe gruntów oraz obserwacje ucieczki płuczki. Wyniki prowadzić do skrajnych przegłębień i powstania znacznych wierceń przedstawiono na profilach otworów badawczych. różnic wysokości w otoczeniu odkrywki, zdecydowano się w Przewiercona seria złożowa w każdym otworze została opracowywanym dodatku nr 4 do projektu zagospodarowania sprofilowana i opróbowana pod kątem wykonania badań złoża „Pustynia Błędowska – blok IV” ograniczyć eksploata- laboratoryjnych dla określenia jakości rumoszu węglano- cję do trzech warstw eksploatacyjnych, czyli do głębokości 30 wego i dolomitu, głównie jako kruszywa dla budownictwa m. Spowodowało to konieczność uwzględnienia dodatkowej, i drogownictwa. trzeciej warstwy eksploatacyjnej w nowym układzie techno- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 151

Rys. 2. Lokalizacja Pola „Bolesław” [2] Fig. 2. Location of “Bolesław” field (source: http://maps.google.pl/) logicznym, bowiem obowiązujący dotychczas dodatek nr 3 Dodatek nr 4 do pzz został jednak negatywnie zaopi- do projektu zagospodarowania złoża zakładał wydobycie do niowany przez Dyrektora Okręgowego Urzędu Górniczego głębokości 20 m od pow. terenu, czyli wyłącznie dwoma po- w Katowicach, po otrzymaniu wniosku Marszałka ziomami. Maksymalna wysokość skarp piasku miała wynosić Województwa Małopolskiego, w którym również i on przed- ok. 10 m, natomiast w stosunku do utworów dolomitycznych stawił swoje wątpliwości co do możliwości przyjęcia bez za- ustalono, uwzględniając możliwość podziału skarp w obrębie strzeżeń przedłożonego dodatku do pzz [4]. Powodów takiego utworów dolomitycznych na podpoziomy, że ich wysokość stanowiska obu organów było kilka, natomiast podstawowym może się wahać w granicach 3÷7 m. W przypadku eksploata- problemem okazała się być niezgodność projektowanej cji utworów dolomitycznych zaprojektowano prowadzenie eksploatacji kopaliny towarzyszącej z warunkami koncesji wydobycia systemem ścianowym, stokowo-wgłębnym [9]. na wydobywanie, która obowiązywała zakład górniczy – Ustalono także, że wydobywanie kopaliny towarzyszącej Kopalnię Piasku „Szczakowa” w Jaworznie. będzie ściśle skoordynowane z eksploatacją kopaliny głównej, Niezgodność ta spowodowana była bowiem faktem, że gdyż utwory dolomityczne występują wśród złoża piasku w studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania podsadzkowego, w centralnej części pola wydobywczego, przestrzennego (studium) oraz w miejscowym planie zago- stąd zachodzi konieczność utrzymania wspólnych poziomów spodarowania przestrzennego (mpzp) gminy Bolesław, na eksploatacyjnych o odpowiadających im rzędnych. terenie której planowano prowadzić wydobycie dolomitu Założone poziomy warstw eksploatacyjnych zostały i piasku podsadzkowego brakuje zapisu mówiącego o wy- ustalone w oparciu o geologiczne warunki eksploatacji stępowaniu dolomitu jako kopaliny towarzyszącej w złożu i parametry techniczne posiadanego przez kopalnię sprzętu piasku oraz umożliwiającego jego eksploatację. Dodatkowym eksploatacyjnego. argumentem przemawiającym za negatywnym stanowiskiem Z uwagi na skomplikowany obraz budowy geologicznej ww. organów była opinia władz gminy Bolesław, według w centralnej części Pola „Bolesław”, spowodowany wystę- której dopuszczalna głębokość eksploatacji w granicach Pola powaniem kopaliny towarzyszącej w postaci nieregularnego „Bolesław” nie może przekraczać 20 m [4]. wypiętrzenia rumoszu dolomitycznego, głębiej przybierające- Wówczas, czyli na przełomie lat 2009/2010, mpzp gminy go strukturę bardziej zwięzłą, dopuszczono prowadzenie eks- dopuszczał jedynie eksploatację odkrywkową kopaliny głów- ploatacji tych utworów również systemem podpoziomowym. nej – piasku podsadzkowego ze złoża „Pustynia Błędowska 152 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

– blok IV”. I tutaj pojawił się problem, który dla wielu Ówczesne kierownictwo Kopalni Piasku „Szczakowa” przedsiębiorców w różnych częściach kraju eksploatujących opracowało więc w tym celu szczegółowy plan prac i zamie- kopaliny towarzyszące, był nieznany lub też nie stwarzano rzenia związane z zagospodarowaniem złoża w nowym polu pod tym względem utrudnień administracyjnych. Z jednej eksploatacyjnym, który został w 2003 r. przesłany do Urzędu strony pojawiła się więc praktyczna strona gospodarowania Gminy w Bolesławiu. Przedtem jednak, celem uzgodnienia złożami, z drugiej zaś oczywista dla organów samorządu te- zasadniczych szczegółów proceduralnych i projektowych, rytorialnego niezgodność z aktami prawa lokalnego, którymi miały miejsce spotkania dyskusyjne z kierownictwem Urzędu są m.in. „miejscowy plan” oraz „studium”. Gminy i Nadleśnictwa Olkusz, jako że teren ten pozostawał Zgodnie z zapisami mpzp Gminy Bolesław obszar złoża i pozostaje nadal w zarządzie Lasów Państwowych. (działki nr ew. 1700, 1701 i 1702) położony jest w terenie urba- Pomijając inne, równie ważne ustalenia, najważniejsze nistycznym oznaczonym symbolem 3.ZL.1-2. Lasy. Tereny było uściślenie wielkości powierzchni, która będzie przed- Lasów Państwowych Nadleśnictwa Olkusz. Obowiązują miotem zagospodarowania górniczego, okresu prowadzenia tutaj ustalenia ogólne i strefowe §§ 7, 8, 16, 18 do 22, w tym wydobycia oraz termin jej zakończenia, łącznie z przepro- ujęte w § 7 (..). Dopuszcza się: 1) eksploatację złóż kopalin, wadzeniem prac rekultywacyjnych. Ostatecznie we wniosku w przypadkach społecznie i gospodarczo uzasadnionych, przy przesłanym do Ministra Środowiska wraz z załącznikami zachowaniu warunków maksymalnej ochrony powierzchni znalazła się informacja, że eksploatacja dotyczyć będzie ziemi, wód powierzchniowych i podziemnych oraz przy sukce- złoża piasku podsadzkowego, prowadzona będzie na po- sywnie prowadzonej rekultywacji terenów poeksploatacyjnych. wierzchni około 86 ha, dwoma poziomami wydobywczymi, Ponadto, w sposób ogólny, opisano sposób prowadzenia a rekultywacja i przekazanie terenu Nadleśnictwu zostaną wydobycia kopaliny, rekultywacji terenów poeksploatacyj- przeprowadzone do 2024 r. [4]. nych oraz warunki ochrony środowiska przyrodniczego, Ustalenia te, przed przystąpieniem do eksploatacji piasku, w nawiązaniu do innych zapisów przedmiotowego planu [7]. zostały potem zamieszczone w mpzp gminy Bolesław, o któ- Dodatkowym argumentem przemawiającym za niezgod- rych wspomniano powyżej. nością ww. dokumentów z planowaną eksploatacją kopaliny I właśnie te ustalenia, które mówiły o eksploatacji piasku towarzyszącej była, zdaniem Wójta Gminy Bolesław, decyzja podsadzkowego (nie wspominano wówczas o kopalinie Ministra Środowiska z 24.09.2003 r., w której wyraził zgodę towarzyszącej, bo nie została wtedy jeszcze ona rozpoznana na przeznaczenie w miejscowym planie zagospodarowania i udokumentowana), oraz, że roboty górnicze prowadzone przestrzennego na cele nierolnicze i nieleśne gruntów le- będą dwoma poziomami wydobywczymi spowodowały śnych własności Skarbu Państwa w zarządzie Państwowego negatywne stanowisko zarówno Wójta Gminy Bolesław, Gospodarstwa Leśnego Lasy Państwowe o łącznej powierzch- Marszałka Województwa Małopolskiego, jak i Dyrektora ni około 86 ha, wchodzących w skład oddziałów: 234 a, b, c, Okręgowego Urzędu Górniczego w Katowicach wobec przed- 235 a, b, 236 a, b, c, d Nadleśnictwa Olkusz, obrębu leśnego łożonego przez zakład górniczy do przyjęcia bez zastrzeżeń Rabsztyn, projektowanych pod odkrywkową eksploatację złóż dodatku nr 4 do pzz. piasku podsadzkowego [4]. Oczywiście we wspomnianej Celem rozwiązania tego problemu Kopalnia Piasku decyzji zaznaczono, iż wyłączenie gruntów leśnych z pro- „Szczakowa” zwróciła się pismem w czerwcu 2010 r. do dukcji może być dokonane na podstawie decyzji wydanej Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Katowicach przez dyrektora Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych z prośbą o wyjaśnienie, czy wzmiankowane powyżej powo- w Katowicach w trybie przepisów ustawy z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz.U. Nr 16, dy odmowy przyjęcia dodatku do pzz nie stanowią swojego poz. 78 ze zm.) [4]. rodzaju nadinterpretacji treści decyzji Ministra Środowiska z 2003 r., przede wszystkim w odniesieniu do zaprojektowanych trzech warstw eksploatacyjnych (zamiast dwóch). 4. Prawo w teorii i praktyce Aspekt eksploatacji dolomitu jako kopaliny towarzyszącej nie był w nim poruszany. Otrzymana odpowiedź była jedno- Wydawać by się mogło, że w przedmiotowym temacie nie znaczna – przedmiotowa decyzja Ministra Środowiska z 2003 ma żadnych sprzeczności, a sytuacja jest na tyle klarowna, r. mówi tylko i wyłącznie o powierzchni przeznaczonej pod że nie istnieje żadna przeszkoda, by przedsiębiorca mógł eksploatację, natomiast nie ma w niej informacji i ograni- rozpocząć wydobycie kopaliny towarzyszącej, oczywiście czeń dotyczących głębokości prowadzonego wydobycia i w po spełnieniu dodatkowych, podstawowych wymagań pro- związku z tym nie istnieje potrzeba zmiany decyzji Ministra ceduralnych w tym zakresie (np. dodatek do pzz i planu ruchu w tym zakresie [4]. z.g.). Szkopuł jednak w tym, że wspomniana decyzja wydana W tym czasie, z uwagi na konieczność przyspieszenia została przez Ministra Środowiska na podstawie wniosku procedury administracyjnej, trwały już uzgodnienia z wła- Wójta Gminy Bolesław z dnia 16.06.2003 r., otrzymanego dzami Gminy Bolesław dotyczące raportu oddziaływania na przy piśmie Wojewody Małopolskiego z dnia 30.07.2003 środowisko eksploatacji dolomitu jako kopaliny towarzyszą- r., uwzględniając pozytywne opinie: dyrektora Regionalnej cej, który miała sporządzić Kopalnia, aby uzyskać decyzję Dyrekcji Lasów Państwowych w Katowicach, Wojewody o środowiskowych uwarunkowaniach inwestycji w przed- Małopolskiego i Dyrekcji Generalnej Lasów Państwowych miocie sprawy. oraz położenie przedmiotowych gruntów leśnych w granicach Korzystając z zapisu art. 53 ust. 6 ustawy Prawo geo- obszaru górniczego „Szczakowa VI”, w tym niską klasę bo- logiczne i górnicze, wg ówczesnego stanu prawnego [14], nitacji siedlisk leśnych [4]. we wrześniu 2010 r. Kopalnia wystąpiła do Urzędu Gminy Wymogi prawne w tym zakresie są jednoznaczne i czytel- Bolesław z wnioskiem o zgodę na odstąpienie od sporzą- ne – wniosek, o którym mowa powyżej, sporządza, zgodnie dzenia planu zagospodarowania przestrzennego w związku z treścią art. 7 ustawy o ochronie gruntów rolnych i leśnych, z planowaną eksploatacją kopaliny towarzyszącej (dolomit) wójt (burmistrz, prezydent miasta) oraz, o czym już przepisy w złożu piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska – blok prawa nie wspominają, najczęściej przy współpracy meryto- IV”. Przepisy obowiązującej wówczas ustawy w tym zakresie rycznej z przedsiębiorcą górniczym, który określa zasadnicze mówiły bowiem, iż jeżeli przewidywane szkodliwe wpływy ramy prac górniczych związane z projektowaną eksploatacją na środowisko będą nieznaczne, rada gminy może podjąć na danym terenie. uchwałę o odstąpieniu od sporządzenia miejscowego planu Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 153 zagospodarowania przestrzennego dla terenu górniczego. W decyzji tej ustalono m.in., iż eksploatacja dolomitu, Takie rozwiązanie było bardzo korzystne dla zakładu gór- jako kopaliny towarzyszącej, prowadzona będzie zgodnie niczego, przede wszystkim ze względów terminowych oraz z założeniami do przygotowywanego dodatku do projektu za- finansowych. gospodarowania złoża, równolegle z wydobywaniem kopaliny W dniu 26.10.2010 r. Rada Gminy Bolesław podjęła głównej. Warunki występowania dolomitu oraz projektowany Uchwałę Nr XLIX/339/2010 w sprawie odstąpienia od sposób jego eksploatacji zostały przestawione w dodatku nr 5 obowiązku sporządzenia miejscowego planu zagospodaro- do dokumentacji geologicznej złoża, a szczegółowo opisane wania przestrzennego dla terenu górniczego zlokalizowanego w przywołanej decyzji środowiskowej oraz w dołączonym do w obrębie działek nr 1701 i 1700 w Bolesławiu dla plano- niej załączniku tekstowym. Dolomit eksploatowany będzie wanej eksploatacji kopaliny towarzyszącej (dolomit) w złożu sprzętem mechanicznym, bez użycia materiałów wybucho- piasku. W Uchwale tej zdecydowano m.in. o odstąpieniu od wych. Przewiduje się również możliwość urabiania i rozbija- obowiązku sporządzenia mpzp dla terenu górniczego zloka- nia większych bloków skalnych lub bardziej zwięzłych partii lizowanego w obrębie działek nr 1700 i 17001 w Bolesławiu złoża młotem hydraulicznym [4]. dla planowanej eksploatacji kopaliny towarzyszącej (dolomit) W ramach toczącego się postępowania administracyjne- w złożu piasku, w granicach określonych na załączniku gra- go kierownictwo zakładu górniczego próbowało przekonać ficznym do niniejszej uchwały [7]. władze Gminy do umożliwienia stosowania materiałów Następnie w styczniu 2011 r., po zakończeniu prac wybuchowych do urabiania złoża w przypadku pojawienia koncepcyjnych i opracowaniu Raportu oddziaływania na się bardziej zwięzłego masywu dolomitowego. Możliwość środowisko eksploatacji dolomitu jako kopaliny towa- stosowania materiałów wybuchowych byłaby oczywiście rzyszącej złożu piasku w Gminie Bolesław, woj. małopol- poprzedzona wykonaniem serii próbnych strzelań dla okre- skie [2], Kopalnia zwróciła się do Urzędu Gminy Bolesław ślenia podstawowych parametrów w celu uzyskania, w dro- z wnioskiem o wszczęcie postępowania administracyjnego dze stosownych decyzji, zezwolenia na stosowanie techniki w celu wydania decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach strzałowej do urabiania złoża. Niestety, takie rozwiązanie nie przedsięwzięcia pn. Eksploatacja dolomitu jako kopaliny zostało zaakceptowanie i ostatecznie koncepcja ta nie została towarzyszącej w złożu piasku podsadzkowego „Pustynia wprowadzona w życie, mimo przedłożenia opracowania pn. Błędowska – blok IV” w gminie Bolesław, woj. małopolskie „Opinia w sprawie możliwości prowadzenia robót strzało- [4] (rys. 3). wych przy urabianiu dolomitu występującego jako kopalina W toku postępowania stwierdzono, że wnioskowana in- towarzysząca w złożu piasku podsadzkowego „Pustynia westycja jest przedsięwzięciem zaliczonym do przedsięwzięć Błędowska – blok IV” w kat. B + C1 + C2” [3]. mogących zawsze znacząco oddziaływać na środowisko, które Po sporządzeniu dodatku nr 4 do pzz Kopalnia Piasku wymaga sporządzenia raportu o oddziaływaniu na środowisko, „Szczakowa” wystąpiła w kwietniu 2011 r. z wnioskiem do zgodnie z § 2. ust. 1 pkt. 27 lit. a – „wydobywanie kopalin ze organu koncesyjnego, czyli w tym wypadku do Marszałka złoża metodą odkrywkową na powierzchni obszaru górnicze- Województwa Małopolskiego, o zmianę decyzji koncesyjnej go nie mniejszej niż 25 ha” rozporządzenia Rady Ministrów nr 60/93 z dnia 05.05.1993 r. w zakresie możliwości podjęcia z dnia 09.11.2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących zna- eksploatacji kopaliny głównej wraz z kopaliną towarzyszącą cząco oddziaływać na środowisko (Dz.U. nr 213 poz. 1397) – dolomitem. Do wniosku dołączono opracowany dodatek do [11]. Zgodnie z art. 77 ust. l pkt l ustawy z dnia 03.10.2008 r. pzz oraz ww. decyzję środowiskową [4]. o udostępnianiu informacji o środowisku i jego ochronie, W dniu 21.04.2011 r. organ koncesyjny wydał decyzję, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz o oce- w której zmienił, w części, za zgodą stron postępowania, nach oddziaływania na środowisko (Dz.U. nr 199, poz. 1227 koncesję nr 60/93 na wydobywanie, co zakończyło toczące się ze zm.) [13], organ prowadzący postępowanie wystąpił do prawie trzy lata postępowanie administracyjne w tej sprawie. Regionalnego Dyrektora Ochrony Środowiska w Krakowie o Po uzyskaniu zmiany koncesji zakład górniczy sporządził uzgodnienie warunków realizacji w/w przedsięwzięcia, przed dodatek do planu ruchu, który został zatwierdzony decyzją wydaniem decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach. Dyrektora Okręgowego Urzędu Górniczego w Katowicach. Regionalny Dyrektor Ochrony Środowiska w Krakowie Decyzja ta otworzyła drogę do prowadzenia eksploatacji w dniu 23.03.2011 r. uzgodnił pozytywnie w zakresie ochrony kopaliny towarzyszącej, zgodnie w przepisami prawa w tym środowiska przedmiotowe przedsięwzięcie pod warunkiem zakresie [4]. wprowadzenia do decyzji o środowiskowych uwarunkowaniach warunków jego realizacji wymienionych w jego postanowieniu. 5. Podsumowanie Prowadzący postępowanie w dniu 04.03.2011 r., zgodnie z art. 33 ustawy z dnia 03.10.2008 r. o udostępnianiu infor- Jak już wspomniano trzyletni okres proceduralny macji o środowisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w końcu doprowadził do przedstawionego finału sprawy, w ochronie środowiska oraz o ocenach oddziaływania na w wyniku której zakład górniczy mógł przystąpić do wydo- środowisko, zawiadomił mieszkańców o przystąpieniu do bycia dolomitu, choć, jak się potem okazało, okres dobrej przeprowadzenia oceny oddziaływania ww. przedsięwzięcia koniunktury rynkowej w tym wypadku prawie się kończył, na środowisko. Osoby fizyczne i prawne zainteresowane a nakłady finansowe poniesione na zakup niezbędnego sprzętu przedsięwzięciem, w terminie 21 dni, mogły zapoznać się maszynowego, szkolenie załogi w zakresie wydobywania z dokumentacją sprawy, składać uwagi i wnioski. Informacja i przeróbki surowca skalnego oraz na sporządzenie wymie- ta została umieszczona na tablicy ogłoszeń w Urzędzie Gminy nionych opracowań dokumentacyjnych, nie zrekompensowały Bolesław oraz na stronie internetowej Gminy Bolesław [7]. jak do tej pory niemałych wydatków i trudu kierownictwa za- W wymienionym terminie nie zostały wniesione uwagi wnio- kładu górniczego w dochodzeniu do sukcesu inwestycyjnego. ski dot. realizacji przedmiotowego przedsięwzięcia. Można by wiele pisać o niedoskonałościach polskiego Po przeanalizowaniu wniosku, w aspekcie zgodności prawodawstwa w zakresie ochrony środowiska, postępo- z mpzp, Wójt Gminy Bolesław w dniu 15.04.2011 r. wydał wania administracyjnego, czy też w aspekcie geologiczno- decyzję o środowiskowych uwarunkowaniach zgody na re- -górniczym, jednakże najważniejszym wnioskiem, który alizację wnioskowanego przedsięwzięcia [4]. płynie z przedstawionego w niniejszym artykule problemu, 154 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 3. Pole „Bolesław” – eksploatacja kopaliny głównej (piasku podsadzkowego i budowlanego – poniżej zdjęcia i na dalszym planie) oraz kopaliny towarzyszącej (dolomitu – w centralnej części zdjęcia) (fot.: S. Bednarczyk) Fig. 3. „Bolesław” field – exploitation of useful mineral (filling and building sand – pho- tos below and in the background) and accompanying mineral (dolomite – in the center of the photo) (photo: S. Bednarczyk)

jest kwestia umiejętnego, opartego na rzetelnych argumen- blok IV” w kat. B + C1 + C2. Fundacja „Nauka i Tradycje Górnicze”, tach merytorycznych, prowadzenia dyskusji i negocjacji Kraków 2010. z kompetentnymi organami administracji, przede wszystkim 4. Dokumentacja mierniczo-geologiczna zakładu górniczego Kopalnia szczebla samorządowego. Bo, choć organy te nie są stroną Piasku „Szczakowa” w Jaworznie. Stan na dzień 31.12.2013 r., Jaworzno w postępowaniu koncesyjnym, w bezpośrednim tego słowa 2014. znaczeniu, to jednak, podpierając się literą prawa z zakresu 5. Dubaj-Nawrot J., Lipka M.: Sprawozdanie z wykonania wierceń dla ochrony środowiska, stanowią istotny element rzutujący na rozpoznania podłoża na Polu „Bolesław” PCC RAIL w Jaworznie- całokształt sprawy. Szczakowej. Przedsiębiorstwo Usługowe GEOCARBON, Katowice Dlatego też, jak widać, należy, a wręcz trzeba rozważnie 2009. przemyśleć każdy krok, który wpływa na dalsze decyzje 6. Hojka M.: Dodatek nr 3 do dokumentacji geologicznej złoża piasku administracyjne i umieć na bieżąco, w sposób elastyczny do- podsadzkowego ,,Pustynia Błędowska – blok IV" w kat. B+C1+C2. stosować swoje plany do realiów i rzeczywistości, w których Przedsiębiorstwo Geologiczno-Ekologiczne GRAFIT, Jaworzno 2007. działamy, szczególnie w dziedzinie tak trudnej pod względem 7. http://www.gminaboleslaw.pl/. środowiskowym, społecznym oraz technicznym, jaką jest 8. Jaworski M.: Dokumentacja geologiczna złoża piasku podsadzkowe- górnictwo, w tym przypadku odkrywkowe. Nie zaszkodzi go „Hutki II” w kat. C1. Pracownia Geologiczna GEOMA – Maciej oczywiście również bardzo dobra znajomość prawa z różnych Jaworski, Jaworzno 2006. dziedzin, a pójście „drogą na skróty” przeważnie prowadzi 9. Jaworski M.: Dodatek nr 4 do projektu zagospodarowania złoża piasku do porażek lub co najmniej sporych opóźnień w realizacji podsadzkowego „Pustynia Błędowska – blok IV” w kat. B+C1+C2. założonych celów. Pracownia Geologiczna GEOMA – Maciej Jaworski, Jaworzno 2009. 10. Olender M. i in.: 50 lat Kopalni Piasku „Szczakowa” w Jaworznie, Jaworzno 2004. Literatura 11. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 9 listopada 2010 r. w sprawie przedsięwzięć mogących znacząco oddziaływać na środowisko (Dz.U. 1. Bednarczyk S., Jaworski M.: Dodatek nr 5 do dokumentacji geolo- 2010 nr 213 poz. 1397). gicznej złoża piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska – blok IV” 12. Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz. U. Nr 16, poz. 78 ze zm.). w kat. B+C1+C2. Pracownia Geologiczna GEOMA – Maciej Jaworski, Jaworzno 2009. 13. Ustawa z dnia 3 października 2008 r. o udostępnianiu informacji o środo- 2. Bielec B., Pająk L., Tomaszewska B.: Raport oddziaływania na środo- wisku i jego ochronie, udziale społeczeństwa w ochronie środowiska oraz wisko eksploatacji dolomitu jako kopaliny towarzyszącej złożu piasku o ocenach oddziaływania na środowisko (Dz. U. 2008 nr 199 poz. 1227). w Gminie Bolesław, woj. małopolskie. SYSTEM+, Jaworzno 2011. 14. Ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz.U. 3. Biessikirski R., Pyra J.: Opinia w sprawie możliwości prowadzenia z 2005 r. Nr 228, poz. 1947 ze zm.). robót strzałowych przy urabianiu dolomitu występującego jako kopalina 15. Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz.U. towarzysząca w złożu piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska – z 2011 r. Nr 163, poz. 981 ze zm.). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 155

UKD 622.33: 622.4: 622.4.62-1/-8 Matematyczny opis pracy układu górnicza chłodziarka sprężarkowa – wyparna chłodnica wody Mathematical description of the mining compression refrigerator – evaporating water cooler operating system

prof. dr hab. inż. Bernard Nowak*) dr inż. Krzysztof Filek*)

Treść: Bazując na swoich wcześniejszych pracach autorzy artykułu podają układy równań opisujące rzeczywiste procesy fizyczne zachodzące w stanie ustalonym w pracujących górniczych sprężarkowych chłodziarkach powietrza o działaniu bezpośrednim lub pośrednim połączonych z wyparną chłodnicą wody. W opisach matematycznych rozróżniono pracę: wodnej chłodnicy powietrza, parownika, skraplacza, sprężarki, zaworu rozprężnego i wyparnej chłodnicy wody, uwzględniono także ewentualną pracę dochładzacza. Rozwiązanie podanych układów równań, ze względu na ich stopień skomplikowania i występujące w nich nieliniowości, jest możliwe tylko na drodze numerycznej. Korzystając z utworzonego programu komputerowego wykonano przykładowe obliczenia parametrów fizycznych mediów biorących udział w wymianie ciepła przy chłodzeniu bezpośrednim z dochładzaczem oraz chłodzeniu pośrednim bez dochładzacza. Obliczono także moce cieplne poszczególnych elementów tworzących rozważane systemy chłodnicze. Każdy z nich współpracuje z chłodnicą wyparną. Abstract: Basing of the papers previously written by the authors, this paper presents a system of equations of the real physical processes occurring in the steady state of operating mining compression refrigerators with evaporating water cooler acting directly or indirectly. Mathematical description of the following operating components was distinguished: water air-cooler, evaporator, condenser, compressor, expansion valve, evaporating water cooler, and potential subcooler. Only a numerical solution is presented due to the complexity and nonlinearity of the given equations. This paper also shows an example of numerical calculations of the physical parameters of the media taking part in the heat exchange process under direct cooling with the use of the subcooler and under indirect cooling without the subcooler. Thermal power of each component of the system under consideration was estimated. Each system cooperates with the evaporating water cooler.

Słowa kluczowe: chłodzenie powietrza, klimatyzacja kopalń, chłodziarka sprężarkowa, chłodnica wyparna, czynnik chłodniczy Key words: air cooling, mine air conditioning, compression refrigerator, evaporative cooler, refrigerant

1. Wprowadzenie Chłodziarką bezpośredniego działania nazywany jest tu układ chłodzenia powietrza obejmujący parownik, sprężar- Poprawy cieplnych warunków pracy w kopalniach kę, skraplacz i zawór rozprężny, natomiast pod pojęciem podziemnych można dokonać wykorzystując pracujące chłodnicy rozumie się tylko jej zasadniczą część tj. parownik. w wyrobiskach górniczych sprężarkowe chłodziarki powie- W chłodziarkach takich czynnik chłodniczy odbiera ciepło trza bezpośredniego lub pośredniego działania połączone powietrzu chłodzonemu. Ma to miejsce w parowniku. Istotne z wyparnymi chłodnicami wody. Te ostatnie zlokalizowane znaczenie w tym przenoszeniu ciepła z chłodzonego medium są w prądzie powietrza zużytego. Oddają one ciepło temu do wody chłodzącej skraplacz ma utajone ciepło przemian powietrzu, które następnie wraz z nim usuwane jest szybem fazowych czynnika chłodniczego krążącego pod wpływem wentylacyjnym do atmosfery. pracy sprężarki w obiegu zamkniętym między parownikiem a skraplaczem. Transport ciepła w takiej chłodziarce odbywa się na drodze: przeznaczone do schłodzenia powietrze świeże, *) AGH w Krakowie parownik, czynnik chłodniczy, sprężarka, skraplacz, woda 156 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 chłodząca skraplacz, chłodnica wyparna, powietrze zużyte Układ ten otrzymano z bilansów entalpii wody chłodzo- usuwane z kopalni przez szyb wydechowy. nej, przepływającego powietrza i wody zraszającej, jak też Innym systemem jest układ pośredniego chłodzenia po- z bilansów masy pary wodnej w przepływającym powietrzu wietrza, w którym ciepło odbierane jest powietrzu świeżemu i masy wody zraszającej. Uzyskane modele matematyczne w wymienniku (wodnej chłodnicy powietrza) przez zimną opisują w sposób całościowy pracę często wykorzystywanych wodę krążącą w obiegu zamkniętym między wodną chłodnicą w kopalniach podziemnych rozważanych systemów chłodze- powietrza a parownikiem. To odebrane ciepło oddawane jest w nia powietrza, tj. sprężarkowych chłodziarek współpracują- parowniku czynnikowi chłodniczemu, a dalszy jego transport cych z wyparnymi chłodnicami wody i ewentualnie z wod- odbywa się jak w układzie chłodzenia bezpośredniego. nymi chłodnicami powietrza. Weryfikację matematycznego W niektórych przypadkach w układzie chłodzenia stoso- opisu chłodziarki bezpośredniego działania współpracującej wany jest też dodatkowy przeponowy wewnętrzny regenera- z wyparną chłodnicą wody przeprowadzono w [7]. Na pod- cyjny wymiennik ciepła (dochładzacz), którego zadaniem jest stawie otrzymanych rezultatów można napisać, że utworzone dochłodzenie ciekłego czynnika chłodniczego drogą wymiany modele matematyczne z dostateczną dla praktyki dokładnością ciepła z chłodniejszą parą czynnika. Zastosowanie dodatko- opisują rzeczywiste procesy chłodzenia powietrza. wego wymiennika powoduje, w porównaniu z obiegiem bez Ze względu na stopień skomplikowania i występujące regeneracji ciepła, wzrost zarówno właściwej wydajności nieliniowości rozwiązanie otrzymanych układów równań chłodniczej, jak i właściwej pracy sprężania (pracy obiegu). nie jest możliwe na drodze analitycznej. Dlatego utworzony Celowość zastosowania dochładzacza zależy od rodzaju czyn- został komputerowy program obliczeń rozwiązujący te układy nika chłodniczego, temperatury jego skraplania i parowania równań metodą iteracyjną. oraz od stopnia przegrzania jego par. Instalacja wymiennika W niniejszym artykule współpracę chłodnic wyparnych regeneracyjnego, dzięki dodatkowemu przegrzaniu czynnika z lokalnymi systemami chłodzenia powietrza zilustrowano za parownikiem, zabezpiecza sprężarkę przed dopływem, dwoma przykładami liczbowymi stosowanych w praktyce przy zmiennych obciążeniach cieplnych parownika, ciekłego rozwiązań: układem chłodzenia bezpośredniego z dochła- czynnika [3], co mogłoby prowadzić do jej uszkodzenia. dzaczem (przykład 1) i układem chłodzenia pośredniego bez dochładzacza (przykład 2). Każdy z tych systemów współ- pracuje z chłodnicą wyparną. 2. Modele matematyczne chłodzenia powietrza Numeryczne komputerowe obliczenia przeprowadzono korzystając z podanych w [4, 5, 8] układów równań. W wcześniejszych pracach [4, 5, 8], po przyjęciu wymienionych w nich założeń, wyprowadzono i przedstawiono rów- 2.1. Chłodziarka bezpośredniego działania z dochładza- nania tworzące matematyczny opis rzeczywistych procesów czem fizycznych zachodzących w mediach przepływających przez poszczególne elementy układów chłodzenia bezpośredniego Układ równań opisujący pracę chłodziarki bezpośredniego lub pośredniego współpracujące z wyparną chłodnicą wody. działania z dochładzaczem współpracujące z wyparną chłod- Opis ten dotyczy ustalonej w czasie pracy każdego elementu nicą wody można zapisać jak niżej: wymienionych systemów. Elementy te potraktowano jako przestrzennie skupione. Równania dotyczące parownika 2.1.1. Chłodziarka powietrza schładzającego powietrze wyprowadzono w oparciu o bilanse entalpii powietrza i masy zawartej w nim pary wodnej, jak też bilanse entalpii czynnika chłodniczego i przepony parownika. Równania odnoszące się do wodnej chłodnicy powietrza (1) (chłodzenie pośrednie) otrzymano z bilansu entalpii wody chłodzącej i bilansów dotyczących powietrza – jego entalpii (2) i masy zawartej w nim pary wodnej. Natomiast równania dotyczące parownika schładzającego wodę wyprowadzono w oparciu o bilanse entalpii wody, czynnika chłodniczego (3) i przepony. Równania opisujące pracę skraplacza otrzymano bilansując entalpię czynnika chłodniczego, przepony i wody. Równania tych bilansów uzupełniono równaniem izentropy (4) i równaniem izentalpy, opisującymi oddziaływanie sprężarki oraz zaworu rozprężnego na parametry termodynamiczne czynnika chłodniczego. Opis matematyczny pracy dochładza- (5) cza uzyskano bilansując entalpię jego przepony oraz entalpię czynnika chłodniczego wypływającego z parownika w postaci pary i entalpię ciekłego czynnika chłodniczego wypływające- go ze skraplacza. Eliminując z otrzymanych równań tempera- (6) turę przepon wymienników oraz podstawiając do tych równań średnie różnice temperatur mediów w tych wymiennikach otrzymano, dla pracy chłodziarki bezpośredniego działania z dochładzaczem, układ 9 równań z 9 niewiadomymi. Dla (7) chłodziarki bezpośredniego działania, ale bez dochładzacza w podanym wyżej układzie równań ich liczba jest mniejsza o 2. Postępując podobnie dla chłodziarki pośredniego działania (8) otrzymuje się układ 11 równań (z dochładzaczem) lub 9 równań (bez dochładzacza). W systemach z wyparną chłodnicą wody matematyczny opis obejmuje układ dodatkowych 5 równań, (9) opisujących procesy wymiany ciepła i masy w tej chłodnicy. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 157

gdzie: Qf – masowe natężenie przepływu czynnika chłodniczego [kg/s],

(10) Qm – masowe natężenie przepływu powietrza w parowniku (odniesione do powietrza suchego) [kg/s],

Qw – masowe natężenie przepływu wody w skraplaczu i w (11) chłodnicy wyparnej [kg/s],

rp – utajone ciepło parowania /kondensacji wody [J/kg], rpf0 – ciepło parowania czynnika chłodniczego w parowniku (12) [J/kg],

rpfk – ciepło kondensacji czynnika chłodniczego w skraplaczu Równanie (9) wiąże ze sobą temperaturę i wilgotność [J/kg], umownej chłodzonej, nasyconej parą wodną, części powietrza t2 – temperatura powietrza za wentylatorem na wlocie pa- na wylocie parownika [9]. rownika lub chłodnicy wodnej lub chłodnicy wyparnej W równaniach (1) ÷ (9) występują traktowane jako niewia- [°C], dome następujące wielkości: tc3, xc3, tf1, tf2, tf3, tf4, tf5, tw2 oraz cp1. t3 – temperatura powietrza na wylocie parownika lub chłod- Temperaturę i wilgotność właściwą całej strugi powietrza nicy wodnej [°C], opuszczającej parownik można wyliczyć z podanego niżej tf0 – temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wylocie układu równań zaworu rozprężnego (przyjęto, że jest ona równa tem-

peraturze parowania przy ciśnieniu p0) [°C], tf1 – temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie parownika i na wlocie gazowej części dochładzacza (13) [°C],

tf2 – temperatura przegrzanej pary czynnika chłodniczego na wlocie sprężarki (równa tf1 przy braku dochładzacza) ° Wymienione we wzorach (1) ÷ (13) symbole oznaczają: [ C], t – temperatura przegrzanej pary czynnika chłodniczego na b – bezwzględne ciśnienie powietrza [Pa], f3 wylocie sprężarki (równa temperaturze pary czynnika bf – współczynnik bocznikowania parownika lub wodnej chłodnicy powietrza, rozumiany [1] jako stosunek masy na wlocie skraplacza) [°C], chłodzonej (umownej) części powietrza do całej jego tf4 – temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wylocie masy [–], skraplacza i wlocie dochładzacza [°C], tf5 – temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wlocie cc – ciepło właściwe wody [J/(kg×K)], c – ciepło właściwe ciekłego czynnika chłodniczego zaworu rozprężnego (równa tf4 przy braku dochładza- cf0 cza) [°C], w parowniku przy ciśnieniu p0 [J/(kg×K)], c – ciepło właściwe ciekłego czynnika chłodniczego tfk – temperatura kondensacji czynnika chłodniczego przy cfk ° w skraplaczu przy ciśnieniu p [J/(kg×K)], ciśnieniu pk [ C], k t – temperatura wody na wlocie skraplacza [°C], cp – ciepło właściwe powietrza suchego przy stałym ciśnie- w1 niu, J/(kg×K), tw2 – temperatura wody na wylocie skraplacza [°C], x – wilgotność właściwa powietrza za wentylatorem na wlo- cpf0 – ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu p0 pary czynnika 2 chłodniczego w parowniku, J/(kg×K), cie parownika lub wodnej chłodnicy [kg pary wodnej/ cpfk – ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu pk pary czynnika kg suchego powietrza], chłodniczego w skraplaczu, J/(kg×K), x3 – wilgotność właściwa powietrza na wylocie parownika cw – ciepło właściwe pary wodnej przy stałym ciśnieniu, J/ lub wodnej chłodnicy [kg pary wodnej/kg suchego (kg×K), powietrza],

Fd, Fp, Fs – pole powierzchni przepon odpowiednio dochła- xc3 – wilgotność właściwa chłodzonej części powietrza na dzacza, parownika i skraplacza [m2], wylocie parownika lub wodnej chłodnicy [kg pary

Fdw – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w do- wodnej/kg suchego powietrza], chładzaczu [m2], xn – wilgotność właściwa powietrza nasyconego parą wodną Fdz – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w do- [kg pary wodnej/kg suchego powietrza], chładzaczu [m2], adw – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej 2 Fpw – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w pa- powierzchni przepony dochładzacza [W/(m ×K)], rowniku [m2], adz – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej 2 Fpz – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w pa- powierzchni przepony dochładzacza [W/(m ×K)], rowniku [m2], apw – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej 2 Fsw – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w skra- powierzchni przepony parownika [W/(m ×K)], placzu [m2], apz – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej 2 Fsz – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w skra- powierzchni przepony parownika [W/(m ×K)], placzu [m2], asw – współczynnik przejmowania ciepła od strony wody w kd, kp, ks – współczynnik przenikania ciepła przez prze- skraplaczu (przyjęto, że jest to wewnętrzna powierzch- ponę odpowiednio dochładzacza, parownika i skraplacza nia przepony) [W/(m2×K)], 2× [W/(m K)], a – współczynnik przejmowania ciepła od strony czyn- p – ciśnienie czynnika chłodniczego na wylocie zaworu sz 0 nika chłodniczego w skraplaczu (przyjęto, że jest to rozprężnego, w parowniku, po stronie pary w dochła- zewnętrzna powierzchnia przepony) [W/(m2×K)], dzaczu i na wlocie sprężarki [Pa], k – wykładnik izentropy pary czynnika chłodniczego [–], p – ciśnienie czynnika chłodniczego na wylocie sprężarki, k c – stopień suchości mokrej pary czynnika chłodniczego na w skraplaczu, po stronie cieczy w dochładzaczu i na p1 wlocie parownika [–]; wlocie zaworu rozprężnego [Pa], 158 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

2.1.2. Wyparna chłodnica wody arytmetycznym ich wartości wlotowych i wylotowych – za- leżności (19) ÷ (23). (14) (19) (15) (20) (16)

(17) (21)

(18) (22) gdzie: (23) Fo – pole powierzchni przenikania ciepła od wody chło- dzonej do warstwy wody zraszającej na zewnętrznej Układy równań (1) ÷ (9) i (14) ÷ (18) stanowią model powierzchni przepony w chłodnicy wyparnej [m2], matematyczny ustalonego chłodzenia powietrza górniczą Ft – pole powierzchni wnikania ciepła od warstwy wody chłodziarką sprężarkową bezpośredniego działania współ- zraszającej na zewnętrznej powierzchni przepony do pracującą z wodną chłodnicą wyparną wody. powietrza w chłodnicy wyparnej [m2],

Fw – pole powierzchni wnikania pary wodnej od warstwy 2.2. Chłodziarka pośredniego działania wody zraszającej na zewnętrznej powierzchni przepony do powietrza w chłodnicy wyparnej [m2], Matematyczny opis pracy górniczej chłodziarki sprę- kw – współczynnik przenikania ciepła przez przeponę chłod- żarkowej pośredniego działania podano w [8]. Obowiązują nicy wyparnej[W/(m2×K)], dla wodnej chłodnicy powietrza i parownika podane niżej Qp – masowe natężenie przepływu powietrza w chłodnicy równania wyparnej (odniesione do powietrza suchego) [kg/s],

Qz1 – masowe natężenie przepływu dopływającej wody zra- szającej w chłodnicy wyparnej, kg/s, (24) Qz2 – masowe natężenie przepływu wypływającej wody zra- szającej w chłodnicy wyparnej, kg/s, tp – średnia temperatura powietrza w chłodnicy wyparnej [°C], tp1 – temperatura powietrza na wlocie chłodnicy wyparnej (25) [°C], tp2 – temperatura powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej [°C], (26) tww – średnia temperatura wody chłodzonej w chłodnicy wyparnej [°C], tz – średnia temperatura wody zraszającej w chłodnicy (27) wyparnej [°C], tz1 – temperatura wody zraszającej na wlocie chłodnicy gdzie: wyparnej [°C], tz2 – temperatura wody zraszającej na wylocie chłodnicy (28) wyparnej [°C], xnz – średnia wilgotność właściwa powietrza nasyconego Niewyjaśnione dotychczas symbole oznaczają: w temperaturze wody zraszającej w chłodnicy wyparnej Fc – pole powierzchni przepony wodnej chłodnicy powietrza [kg pary wodnej/kg suchego powietrza], [m2], x – średnia wilgotność właściwa powietrza w chłodnicy w Fcw – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w wod- wyparnej [kg pary wodnej/kg suchego powietrza], nej chłodnicy powietrza [m2], x – wilgotność właściwa powietrza na wlocie chłodnicy w1 Fcz – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła w wod- wyparnej [kg pary wodnej/kg suchego powietrza], nej chłodnicy powietrza [m2], x – wilgotność właściwa powietrza na wylocie chłodnicy w2 kc – współczynnik przenikania ciepła przez przeponę wodnej wyparnej [kg pary wodnej/kg suchego powietrza], chłodnicy powietrza [W/(m2×K)], a – współczynnik wnikania ciepła od wody zraszającej do Qmc – masowe natężenie przepływu powietrza w wodnej powietrza w chłodnicy wyparnej [W/(m2×K)], chłodnicy (odniesione do powietrza suchego) [kg/s], b – współczynnik przejmowania masy pary wodnej przez Qwc masowe natężenie przepływu zimnej wody w wodnej powietrze w chłodnicy wyparnej[kg/(m2×s)]. chłodnicy i parowniku [kg/s],

tcw1 – temperatura zimnej wody na wlocie wodnej chłodnicy Równania (14) ÷ (18) tworzą układ równań opisujący pracę powietrza [°C], wyparnej chłodnicy wody w stanie ustalonym. W układzie tcw2 – temperatura zimnej wody na wylocie wodnej chłodnicy tym niewiadome stanowią: tww, tw2, tz, tz2, tp, tp2, xw, xw2, xnz powietrza [°C], i Q – pozostałe wielkości uznawane są za znane. Dla zrów- z2 tpw1– temperatura zimnej wody na wlocie parownika [°C], nania liczby niewiadomych z liczbą równań można przyjąć t – temperatura zimnej wody na wylocie parownika [°C], dla chłodnicy wyparnej, że średnie temperatury powietrza pw2 acw – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej po- 2 (tp), wody zraszającej (tz) i wody chłodzonej (tww), a także wierzchni przepony chłodnicy powietrza [W/(m ×K)], wilgotności właściwej powietrza (aktualnej (x ) i określonej w acz – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- 2 dla temperatury wody zraszającej (xnz)), równe są średnim wierzchni przepony chłodnicy powietrza [W/(m ×K)]. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 159

Podany układ równań (24) ÷ (27) uzupełniony o równanie Npw = Npf = Np (42) sprężarki (7), zaworu rozprężnego (8), skraplacza ((3) i (4)), czyli dochładzacza ((5) i (6)), chłodnicy wyparnej ((14)÷(18)) jest modelem matematycznym ustalonego chłodzenia powietrza (43) chłodnicą wodną z parownikiem chłodziarki stanowiącym chłodnicę wody zimnej. Układ ten współpracuje z wyparną Jeśli przyjąć, że wymiana ciepła w parowniku, dla chłodze- chłodnicą wody ciepłej. Obieg wody zimnej obejmuje parow- nia bezpośredniego, następuje wyłącznie między chłodzonym nik z wodną chłodnicą powietrza, a wody ciepłej – skraplacz powietrzem i czynnikiem chłodniczym, to można napisać z chłodnicą wyparną. (44) czyli 3. Moce cieplne wymienników przeponowych chłodziarki sprężarkowej współpracującej z wyparną chłodnicą wody (45) cp1)] Do obliczenia mocy chłodniczych poszczególnych przeponowych wymienników wchodzących w skład górniczej – na moc cieplną dochładzacza (Ndp), rozumianą jako ciepło sprężarkowej chłodziarki bezpośredniego lub pośredniego przejęte przez parę czynnika chłodniczego w jednostce działania współpracującą z chłodnicą wyparną, wykorzystano czasu podane w [5, 6, 8] zależności: (46) – na moc cieplną wodnej chłodnicy powietrza od strony

zimnej wody (Nww) – na moc cieplną dochładzacza (Ndc), rozumianą jako ciepło (29) odebrane ciekłemu czynnikowi chłodniczemu w jednostce czasu – na moc cieplną wodnej chłodnicy od strony powietrza (47)

(Nwp) z jej podziałem na moc jawną (Nwt) i utajoną (Nwx) Jeżeli przyjąć, że wymiana ciepła w dochładzaczu na- (30) stępuje wyłącznie między parowym i ciekłym czynnikiem chłodniczym, to można napisać (31) (48) czyli przy czym

Nwp=Nwt+Nwx (32) (49) czyli

(33) – na moc cieplną skraplacza liczoną od strony wody (Nsw)

– na moc cieplną parownika (Npw) liczoną od strony zimnej (50) wody (pośrednie chłodzenie) – na moc cieplną skraplacza liczoną od strony czynnika

(34) chłodniczego (Nsf)

- na moc cieplną parownika (Npp) liczoną od strony chło- (51) dzonego powietrza (chłodzenie bezpośrednie) z podziałem na jej moc jawną (Npt) i moc utajoną (Npx) Jeżeli przyjąć, że wymiana ciepła w skraplaczu następuje wyłącznie między chłodzącą wodą i czynnikiem chłodniczym, (35) to można napisać: (52) (36) czyli (53) (37)

przy czym – na moc cieplną wyparnej chłodnicy od strony wody (Nw): (38) Przyjmując, że wymiana ciepła w wodnej chłodnicy za- (54) chodzi wyłącznie między chłodzonym powietrzem i zimną wodą można napisać – na moc cieplną wyparnej chłodnicy wody (Ncp) z podzia- Nww=Npp=Nw (39) łem na moc jawną powietrza (Nct), moc utajoną (Ncx) czyli i moc jawną wody zraszającej (Nwz) (40) (55)

– na moc cieplną parownika liczoną od strony czynnika (56)

chłodniczego (Npf) (57) cp1)] (41) Po przyjęciu założenia, że dla chłodzenia pośredniego przy czym wymiana ciepła w parowniku następuje wyłącznie między N = N + N – N (58) zimną wodą i czynnikiem chłodniczym można napisać cp ct cx wz 160 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Przyjmując, że wymiana ciepła w chłodnicy wyparnej ma – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- miejsce tylko między powietrzem i wodą, to można napisać wierzchni przepony (od strony ciekłego czynnika chłod- niczego): Nc = Ncw = Ncp (59) 2 adz = 800 W/(m ×K); Przez Nc oznaczono moc cieplną wyparnej chłodnicy – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej wody. powierzchni przepony (od strony pary czynnika chłodni- czego): 2 adw = 200 W/(m ×K); 4. Przykłady liczbowe skraplacz: Opierając się na przedstawionych wyżej matematycznych – strumień masowy wody: opisach sprężarkowych chłodziarek powietrza współpracują- Qw = 10 kg/s; cych z chłodnicą wyparną wykonano przykładowe obliczenia. – ciśnienie kondensacji czynnika chłodniczego:

pk = 1861 kPa; 4.1. Przykład 1 – przechłodzenie czynnika chłodniczego na wylocie skraplacza:

Powietrze jest chłodzone bezpośrednio w parowniku Dts = 1,5 °C; wyposażonym w dochładzacz chłodziarki sprężarkowej – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 z czynnikiem R507. Skraplacz tej chłodziarki chłodzi krą- Fsz = 70 m ; żąca w obiegu zamkniętym woda, sama z kolei chłodzona – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 w chłodnicy wyparnej. Fsw = 65 m ; Należy wyznaczyć wylotowe parametry (temperaturę – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- i wilgotność względną) powietrza chłodzonego, temperaturę wierzchni przepony (od strony czynnika chłodniczego): 2 wody na wlocie i wylocie skraplacza, wydatek przepływu asz = 2920 W/(m ×K); i temperaturę czynnika chłodniczego w charakterystycznych – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej po- punktach jego obiegu, a także parametry powietrza i wody wierzchni przepony (od strony wody): 2 w wyparnej chłodnicy wody. Ponadto należy określić moce asw = 1300 W/(m ×K). cieplne wszystkich wymienników układu – parownika, skra- Wartość współczynnika asz wyznaczono na podstawie placza, dochładzacza i chłodnicy wody. zadanego przechłodzenia czynnika chłodniczego na wylocie

Dane wejściowe są następujące: skraplacza, natomiast wartość asw przyjęto od razu w postaci liczbowej; parownik: – ciśnienie powietrza: b = 106 kPa; wyparna chłodnica wody: – strumień objętościowy chłodzonego powietrza: – ciśnienie powietrza: Q = 11 m3/s; b = 104 kPa; – temperatura powietrza przed wentylatorem parownika: – strumień objętościowy powietrza chłodzącego: 3 t1 = 30,0 °C; Qc = 12 m /s; – przyrost temperatury powietrza w wentylatorze: – temperatura powietrza przed wentylatorem chłodnicy

Dtwent = 2,0 °C; wyparnej: – wilgotność względna powietrza przed wentylatorem pa- tp1 = 25,0 °C; rownika: j1 = 80,0 %; – przyrost temperatury powietrza w wentylatorze: – współczynnik bocznikowania: Dtwent = 2,5 °C; bf = 0,15; – wilgotność względna powietrza przed wentylatorem – ciśnienie parowania czynnika chłodniczego: chłodnicy: j p0 = 660 kPa; w1 = 90,0 %; – przegrzanie czynnika chłodniczego na wylocie parownika: – strumień masowy wody chłodzonej:

Dtfp = 5,0 °C; Qw = 10 kg/s; – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: – wlotowy strumień masowy wody zraszającej: 2 Fpz = 75 m ; Qz1 = 1,5 kg/s; – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: – wlotowa temperatura wody zraszającej: 2 ° Fpw = 70 m ; tz1 = 25,0 C; – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- – współczynnik przenikania ciepła przez przeponę chłodnicy: 2 wierzchni przepony (od strony powietrza): kw = 1200 W/(m ×K); 2 apz = 200 W/(m ×K); – współczynnik wnikania ciepła od wody zraszającej do – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej po- powietrza: wierzchni przepony (od strony czynnika chłodniczego): a = 2000 W/(m2×K); 2 apw = 1500 W/(m ×K). – współczynnik przejmowania masy pary wodnej przez powietrze: Wymienione wartości współczynników przejmowania b = 0,2 kg/(m2s), ciepła nie były wyliczone ze wzorów, lecz przyjęte w postaci – pole powierzchni przenikania ciepła (F0), wnikania pary powyższych danych liczbowych; (Fw) i wnikania ciepła (Ft): 2 F0 = Fw = Ft = 120 m ; dochładzacz: – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: inne dane: 2 Fdz = 8,5 m ; – spadek temperatury wody na odcinku od skraplacza do – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: chłodnicy wyparnej: 2 D ° Fdw = 8,0 m ; tws = 0,5 C; Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 161

– spadek temperatury wody na odcinku od chłodnicy wy- chłodnicy powietrza, parownika, skraplacza, i wyparnej parnej do skraplacza: chłodnicy wody.

Dtww = 0,2 °C. Dane wejściowe są następujące: Wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 1. wodna chłodnica powietrza: 4.2. Przykład 2 – ciśnienie powietrza: b = 104 kPa; Powietrze jest chłodzone pośrednio w chłodnicy wodnej, – strumień objętościowy chłodzonego powietrza: zasilanej zimną wodą z parownika chłodziarki sprężarkowej Q* = 12 m3/s; z czynnikiem R507. Skraplacz tej chłodziarki chłodzi krążą- – temperatura powietrza przed wentylatorem chłodnicy: ca w obiegu zamkniętym woda, sama z kolei chłodzona w t1 = 32,0 °C; chłodnicy wyparnej. Występują tu dwa oddzielne obiegi wody – przyrost temperatury powietrza w wentylatorze: pośredniczącej – między chłodnicą powietrza a parownikiem Dtwent = 2,2 °C; (woda zimna) i między skraplaczem a chłodnica wyparną – wilgotność względna powietrza przed wentylatorem chłodnicy:

(woda ciepła). j1 = 80,0 %; Wyznaczyć należy wylotowe parametry (temperaturę – współczynnik bocznikowania chłodnicy: i wilgotność względną) powietrza chłodzonego, temperaturę bf = 0,12; wody zimnej na wlotach i wylotach chłodnicy powietrza oraz – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 parownika, temperaturę wody ciepłej na wlotach i wylotach Fcz = 100 m ; skraplacza oraz wyparnej chłodnicy wody, wydatek przepływu – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 i temperaturę czynnika chłodniczego w charakterystycznych Fcw = 80 m ; punktach jego obiegu, a także parametry powietrza i wody – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- zraszającej w wyparnej chłodnicy wody. Ponadto należy okre- wierzchni przepony (od strony powietrza): 2 ślić moce cieplne wszystkich wymienników układu – wodnej acz = 206,1 W/(m ×K);

Tablica 1. Bezpośrednie chłodzenie powietrza chłodziarką z dochładzaczem współpracującą z wyparną chłodnicą wody – wyniki obliczeń Table 1. Direct air cooling by refrigerator with subcooler cooperating with the evaporating water cooler – the results of calculations

Lp. Parametr Oznaczenie Wartość

1 Temperatura powietrza za wentylatorem t2 32,00 °C

2 Wilgotność właściwa powietrza za wentylatorem parownika x2 20,57 g/kg

3 Wilgotność względna powietrza za wentylatorem parownika j2 71,39 %

4 Temperatura chłodzonej części powietrza na wylocie parownika tc3 20,11 °C

5 Wilgotność właściwa chłodzonej części powietrza na wylocie parownika xc3 14,13 g/kg

6 Temperatura powietrza schłodzonego t3 21,92 °C

7 Wilgotność właściwa powietrza schłodzonego x3 15,09 g/kg

8 Wilgotność względna powietrza schłodzonego j3 95,51 %

9 Strumień masy czynnika chłodniczego w chłodziarce Qf 2,788 kg/s

10 Temperatura parowania czynnika chłodniczego w parowniku tf0 2,00 °C

11 Temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie parownika tf1 7,00 °C

12 Temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie dochładzacza tf2 17,46 °C

13 Temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie sprężarki tf3 58,32 °C

14 Temperatura skraplania czynnika chłodniczego w skraplaczu tfk 40,00 °C

15 Temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wylocie skraplacza tf4 38,50 °C

16 Temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wylocie dochładzacza tf5 32,40 °C

17 Stopień suchości pary czynnika chłodniczego na wlocie parownika cp1 0,340 - 18 Wykładnik przemiany izentropowej w sprężarce k 1,145 -

19 Temperatura wody na wlocie skraplacza tw1 27,02 °C

20 Temperatura wody na wylocie skraplacza tw2 36,89 °C

21 Temperatura wody na wlocie chłodnicy wyparnej tww1 36,39 °C

22 Temperatura wody na wylocie chłodnicy wyparnej tww2 27,22 °C

23 Temperatura powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej tp2 30,42 °C

24 Wilgotność właściwa powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej xw2 25,09 g/kg

25 Wilgotność względna powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej jw2 92,82 %

26 Temperatura wody zraszającej na wylocie chłodnicy wyparnej tz2 33,27 °C

27 Wylotowy strumień masowy wody zraszającej w chłodnicy wyparnej Qz2 1,38 kg/s

28 Moc cieplna parownika Np 308,7 kW

29 Jawna moc cieplna parownika (moc ochładzania powietrza) Npt 138,7 kW

31 Utajona moc cieplna parownika (moc osuszania powietrza) Npx 170,0 kW

32 Moc cieplna skraplacza Ns 413,4 kW

33 Moc cieplna dochładzacza Nd 30,0 kW

34 Moc cieplna wyparnej chłodnicy wody Nc 384,0 kW 162 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

2 – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej po- apw = 1023 W/(m ×K) wierzchni przepony (od strony wody): (taką wartość apw otrzymano wg [7], wartość współczyn- 2 acw = 6505 W/(m ×K). nika apz przyjęto arbitralnie); Wymienione wartości współczynników przejmowania ciepła otrzymano ze wzorów podanych w [2, 3, 7]; skraplacz: – strumień masowy zimnej wody: – strumień masowy ciepłej wody:

Qwc = 10 kg/s; Qwc = 10 kg/s; – ciśnienie kondensacji czynnika chłodniczego:

parownik: pk = 1820 kPa; – ciśnienie parowania czynnika chłodniczego: – przechłodzenie czynnika chłodniczego na wylocie skra-

p0 = 680 kPa; placza: – przegrzanie czynnika chłodniczego na wylocie parownika: Dtfs = 0,5 °C; Dtfp = 10,0 °C; – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 – pole zewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: Fsz = 65 m ; 2 Fpz = 90 m ; – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: 2 – pole wewnętrznej powierzchni wymiany ciepła: Fsw = 60 m ; 2 Fpw = 85 m ; – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej po- – współczynnik przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przepony (od strony czynnika chłodniczego): 2 wierzchni przepony (od strony wody): asz = 2400 W/(m ×K); 2 apz = 2200 W/(m ×K); – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej po- – współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przepony (od strony wody): 2 wierzchni przepony (od strony czynnika chłodniczego): asw = 4000 W/(m ×K).

Tablica 2. Pośrednie chłodzenie powietrza chłodziarką bez dochładzacza współpracującą z wyparną chłodnicą wody – wyniki obliczeń Table 2. Indirect air cooling by refrigerator without subcooler cooperating with the evaporating water cooler – the results of calculations

Lp. Parametr Oznaczenie Wartość

1 Temperatura powietrza za wentylatorem wodnej chłodnicy powietrza t2 34,20 °C

2 Wilgotność właściwa powietrza za wentylatorem wodnej chłodnicy powietrza x2 23,61 g/kg

3 Wilgotność względna powietrza za wentylatorem wodnej chłodnicy powietrza j2 70,72 %

4 Temperatura chłodzonej części powietrza na wylocie wodnej chłodnicy powietrza tc3 22,33 °C

5 Wilgotność właściwa chłodzonej części powietrza na wylocie wodnej chłodnicy powietrza xc3 16,55 g/kg

6 Temperatura powietrza schłodzonego t3 23,77 °C

7 Wilgotność właściwa powietrza schłodzonego x3 17,40 g/kg

8 Wilgotność względna powietrza schłodzonego j3 96,21 %

9 Temperatura zimnej wody na wlocie wodnej chłodnicy powietrza tcw1 5,96 °C

10 Temperatura zimnej wody na wylocie wodnej chłodnicy powietrza tcw2 14,47 °C

11 Temperatura zimnej wody na wlocie parownika chłodziarki tpw1 14,77 °C

12 Temperatura zimnej wody na wylocie parownika chłodziarki tpw2 5,76 °C

13 Stopień suchości pary czynnika chłodniczego na wlocie parownika cp1 0,396

14 Strumień masy czynnika chłodniczego w chłodziarce Qf 3,545 kg/s

15 Temperatura parowania czynnika chłodniczego w parowniku tf0 2,97 °C

16 Temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie parownika tf1 12,97 °C

17 Temperatura pary czynnika chłodniczego na wylocie sprężarki tf3 52,45 °C

18 Temperatura skraplania czynnika chłodniczego w skraplaczu tfk 39,08 °C

19 Temperatura ciekłego czynnika chłodniczego na wylocie skraplacza tf4 38,58 °C 20 Wykładnik przemiany izentropowej w sprężarce k 1,151 -

21 Temperatura ciepłej wody na wlocie skraplacza tw1 25,83 °C

22 Temperatura ciepłej wody na wylocie skraplacza tw2 37,70 °C

23 Temperatura ciepłej wody na wlocie chłodnicy wyparnej tww1 37,40 °C

24 Temperatura ciepłej wody na wylocie chłodnicy wyparnej tww2 25,83 °C

25 Temperatura powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej tp2 30,09 °C

26 Wilgotność właściwa powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej xw2 26,00 g/kg

27 Wilgotność względna powietrza na wylocie chłodnicy wyparnej jw2 97,42 %

28 Temperatura wody zraszającej na wylocie chłodnicy wyparnej tz2 34,81 °C

29 Wylotowy strumień masowy wody zraszającej w chłodnicy wyparnej Qz2 2,637 kg/s

30 Całkowita moc cieplna wodnej chłodnicy powietrza Nw 356,2 kW

31 Jawna moc cieplna wodnej chłodnicy powietrza Nwt 153,2 kW

32 Utajona moc cieplna wodnej chłodnicy powietrza Nwx 203,0 kW

33 Moc cieplna parownika Np 377,7 kW

34 Moc cieplna skraplacza Ns 497,0 kW

35 Moc cieplna wyparnej chłodnicy wody Nc 484,5 kW Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 163

Wartość współczynnika asz wyznaczono na podstawie – przyrost temperatury wody zimnej na odcinku od parow- zadanego przechłodzenia czynnika chłodniczego na wylocie nika do chłodnicy: skraplacza, natomiast wartość asw przyjęto od razu w postaci Dtw2 = 0,2 °C; liczbowej; – spadek temperatury wody ciepłej na odcinku od skraplacza do chłodnicy wyparnej:

wyparna chłodnica wody: Dtws = 0,3 °C; – ciśnienie powietrza: – przyjęto, że temperatura wody ciepłej na odcinku od b = 103,5 kPa; chłodnicy wyparnej do skraplacza nie zmienia się

– strumień objętościowy powietrza chłodzącego: (Dtww = 0). 3 Qc = 15 m /s; Wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 2. – temperatura powietrza przed wentylatorem chłodnicy wyparnej:

t1 = 28,0 °C; Literatura – przyrost temperatury powietrza w wentylatorze:

Dtwent = 2,8 °C; 1. Häussler W.: Zastosowanie wykresu i-x w inżynierii sanitarnej. – wilgotność względna powietrza przed wentylatorem Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1971. chłodnicy: 2. Hobler T.: Ruch ciepła i wymienniki. WNT, Warszawa 1971.

j1 = 75,0 %; 3. Kołodziejczyk L., Rubik M.: Technika chłodnicza w klimatyzacji. – strumień masowy wody zraszającej: Wydawnictwo Arkady, Warszawa 1976.

Qz1 = 2,8 kg/s; 4. Nowak B., Filek K.: Mathematical description of media parameters in – wlotowa temperatura wody zraszającej: the compression refrigerator. Archives of Mining Sciences, no 1, vol.

tz1 = 26,0 °C; 54, p. 13÷34, 2009. – współczynnik przenikania ciepła przez przeponę chłodnicy: 5. Nowak B., Filek K.: Zmiana temperatury wody chłodzącej skraplacz 2 kw = 2000 W/(m ×K); górniczej chłodziarki powietrza w wentylatorowej chłodnicy wyparnej. – współczynnik wnikania ciepła od wody zraszającej do Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH Kwartalnik powietrza: „Górnictwo i Geoinżynieria”, nr 1, s. 53 ÷ 62, 2010. a = 1600 W/(m2×K); 6. Nowak B., Filek K., Branny M.: Wartości współczynników wymiany – współczynnik przejmowania masy pary wodnej przez ciepła i masy w wentylatorowej wyparnej chłodnicy wody. Uczelniane powietrze: Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH Kwartalnik „Górnictwo b = 0,12 kg/(m2×s); i Geoinżynieria” , nr 1, s. 63 ÷ 76 , 2010.

– pole powierzchni przenikania ciepła (F0), wnikania pary 7. Nowak B., Filek K., Łuska P.: A Verification of Mathematical Model (Fw) i wnikania ciepła (Ft): of Mine Air Compression Refrigerator Cooperating with Evaporative 2 F0 = Fw = Ft = 200 m ; Water Cooler. Archives of Mining Sciences, vol.55 , no 3, p. 441 ÷ 467, 2010. inne dane: 8. Nowak B., Filek K.: Indirect Mine Air-Cooling by Cooler of Water. – przyrost temperatury wody zimnej na odcinku od chłod- AGH Journal of Mining and Geoingineering, vol. 37 , no 1, p. 59 ÷ 70, nicy do parownika: 2013.

Dtw1 = 0,3 °C; 9. Roszczynialski W., Trutwin W., Wacławik J.: Kopalniane pomiary wen- tylacyjne. Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice 1992. 164 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.333: 69.059.22: 622.347.41/.43

Propozycja ustalania wartości szkody w postaci trwałego wychylenia bryły budynku od pionu Proposal of the determination of damage in the form of permanently angled building shape

mgr inż. Tomasz Kowal*)

Treść: Wychylenie się bryły budynku od pionu na skutek oddziaływania podziemnej eksploatacji górniczej złoża kopaliny obniża jego wartość i dlatego jest traktowane jako szkoda w rozumieniu przepisów kodeksu cywilnego i prawa geologicznego i górniczego. W Polsce jak dotąd, brak jest normy określającej zależność pomiędzy wielkością wychylenia budynku, a stopniem utraty jego wartości. Sytuacja taka utrudnia właściwe oszacowanie szkody polegającej na trwałym wychyleniu budynku od pionu. Sądy cywilne rozstrzygając w sprawach spornych podkreślają brak jednolitej i powszechnej normy, i opierają się na wyliczeniach biegłych, którzy korzystają z różnych formuł ustalania stopnia utraty wartości budynku wychylonego. Autor artykułu, po przeanalizowaniu metod stosowanych w praktyce oraz opisanych w literaturze, proponuje by przy wyliczaniu tego rodzaju odszkodowania posługiwać się zależnością opartą na założeniu, że z każdym kolejnym promilem wychylenia budynku przyrost stopnia utraty jego wartości wzrasta o pewną stałą wartość. Abstract: Angled building shape as a consequence of underground deposit exploitation influence lowers the value of the building, thus it is a damage within the meaning of the provisions of Civil Code and geological and mining law. So far in Poland there has been no standard determining the relation between the building shape deflection angle size and the degree of loss of its value. Therefore, it hinders the appropriate assessment of damage in the form of permanently angled building shape. Civil courts by settling matters in dispute, emphasize the lack of a single and common standard and take into account the calculations of experts who look for different principles for determining the angled building value loss. Having analyzed the methods applied in practice and those described in the literature, the author proposes an assumption that with each successive promille of the building deflection, the increase in loss value causes an increase of a certain constant value.

Słowa kluczowe: utrata wartości budynku wychylonego od pionu, szkoda w postaci wychylenia budynku od pionu, odszkodowanie za szkodę wyrządzoną ruchem zakładu górniczego Key words: loss of value of the angled building shape, damage in the form of angled building shape, compensation for damage done by mining plant operations

1. Wprowadzenie 2. Wychylenie budynku od pionu w kategorii szkody

Niepożądanym następstwem podziemnej eksploatacji Wychylenie się budynku od pionu niesie za sobą okre- złóż węgla są deformacje powierzchni terenu prowadzące ślone konsekwencje w postaci: pogorszenia właściwości do różnorodnych uszkodzeń zabudowy i infrastruktury po- użytkowych, obniżenia trwałości niektórych elementów, ob- wierzchniowej, które z uwagi na czynnik inicjujący określane niżenia walorów architektonicznych. Oczywistym jest, że im są powszechnie mianem szkód górniczych. Jednym z rodzajów wychylenie jest większe, tym wspomniane konsekwencje są szkód jest szkoda polegająca na wychyleniu się budynku bardziej odczuwalne i widoczne, co nie pozostaje bez wpływu od pionu. Do stanu takiego dochodzi, gdy budynek znajdzie na wartość budynku. Z przepisów prawa wynika, iż każdy się na skłonie poeksploatacyjnej niecki osiadań. W miarę roz- uszczerbek majątkowy w czyichś dobrach, za który prawo woju eksploatacji górniczej i w miarę postępującej urbanizacji czyni kogoś odpowiedzialnym, jest szkodą która winna zostać terenów górniczych rośnie liczba tego typu szkód, przy czym naprawiona. Bez wątpienia utrata wartości budynku wskutek rośnie też liczba budynków, których wychylenie przekracza jego wychylenia od pionu mieści się w kategorii szkody. 10 ‰, tj. wartość przyjmowaną jako dolny próg uciążliwości Naprawienie szkody obejmuje straty, które poszkodowany po- użytkowania budynków mieszkalnych [8]. niósł oraz korzyści, które mógłby osiągnąć, gdyby mu szkody nie wyrządzono. W przypadku każdej szkody, a więc i szkody polegającej na wychyleniu budynku od pionu pod wpływem eksploatacji górniczej, jej naprawienie może nastąpić bądź to *) Kompania Węglowa S.A. poprzez przywrócenie stanu poprzedniego, bądź to poprzez Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 165 zapłatę odszkodowania [14]. W orzecznictwie sądowym tkać się można z kilkoma sposobami ustalania wspomnianej utrwalił się też pogląd, iż szkoda górnicza może być napra- zależności. wiona w części przez przywrócenie do stanu poprzedniego, J. Kwiatek postuluje aby budynki o wychyleniu od pionu a w pozostałej części poprzez zapłatę odszkodowania. O ile mniejszym od 10 mm/m uznawać za pełnowartościowe, naprawienie szkody przez zapłatę sumy pieniężnej ma cha- a dla bardziej wychylonych przyjmować spadek ich wartości rakter ekwiwalentny i zarazem kompensacyjny, o tyle przy- z intensywnością 1 % wartości budynku na 1 mm/m wzrostu wrócenie stanu poprzedniego nie zawsze jest równoznaczne wychylenia [6]. A.Grzybowski opowiada się za modyfika- z doprowadzeniem poszkodowanego do sytuacji, w której cją powyższego sposobu ustalania stopnia utraty wartości znajdował się on przed wyrządzeniem szkody. W przypadku budynku polegającą na przesunięciu wartości początkowej rzeczy uszkodzonej, a następnie poddanej zabiegowi przywró- wychylenia do 5 mm/m, przy zachowaniu przelicznika 1% na cenia im cech pierwotnych, sam fakt takiego zabiegu może 1 ‰, w przedziale od 5 do 45 ‰ (dla budynków o wysokości w poważnym stopniu obniżyć jej atrakcyjność, co w stosun- do dwóch kondygnacji). Przy wychyleniu równym 50 ‰ kach handlowych może się wyrażać obniżeniem wartości. następuje całkowita utrata wartości obiektu [2]. Mówiąc inaczej, przywrócenie rzeczy jej walorów użytko- M. Kawulok proponuje z kolei aby w przypadku długo- wych i estetycznych nie zawsze w pełni wyrównuje doznany trwałego wychylenia budynku w przedziale od 15 do 25 ‰ przez poszkodowanego uszczerbek majątkowy, gdyż nie jest wzrost wychylenia o 1 ‰ przekładał się na utratę wartości równoznaczne z doprowadzeniem rzeczy do stanu identycz- budynku o 2 %, a przy wychyleniu powyżej 25 ‰ o 3%, nego, jaki posiadała ona przed wyrządzeniem szkody [11]. z każdym kolejnym promilem wychylenia [5]. Opisywany Przywrócenie stanu poprzedniego budynku wychylonego problem od dawna obecny jest także w górnictwie niemieckim. może polegać na rektyfikacji całej jego bryły, przy wykorzy- Na przestrzeni kilkudziesięciu lat zaproponowanych zostało staniu układu siłowników hydraulicznych zabudowanych kilka formuł określających zależność wartości budynków w specjalnie wykonanych w ścianach gniazdach i odpo- od ich wychylenia z pionu. I tak, Leyendecker przyjmował wiednio sterowanych [1, 3]. Jest to sposób pozwalający progresywną zależność między wartością budynku a jego wy- najskuteczniej i najpełniej przywrócić stan poprzedni, tyle chyleniem zakładając, że przy wychyleniu 50 ‰ następuje 100 że nie zawsze możliwy jest do zastosowania, czy to z uwagi procentowa utrata wartości budynku. Vennhofen proponował by za każdy 1 ‰ wychylenia budynku wypłacać rekompensatę na znaczne koszty (w porównaniu do wartości budynku), w wysokości 0,5 % jego wartości (co oznaczało, iż wychylenie czy to z uwagi na warunki techniczne (konstrukcję budyn- o wartości 50 ‰ powodowało spadek wartości budynku ku, usytuowanie w stosunku do obiektów sąsiednich), lub o 25 % [4]. Od 1987 r. w Niemczech stosowana jest następu- z uwagi na brak zgody samego poszkodowanego na taką jąca reguła ustalania stopnia wartości budynku w zależności operację. W praktyce przyjmuje się, że rektyfikacja bryły od wielkości jego wychylenia: budynku znajduje uzasadnienie przy wychyleniach powyżej – przy wychyleniu mieszczącym się w przedziale od 2 do 15 25 ‰ (30 ‰) [9]. Przy mniejszych wartościach wychyleń ‰ każdemu promilowi odpowiada 0,5 procentowy spadek stan poprzedni – rozumiany jako stan, który w przybliżony wartości obiektu, sposób zaspokajałby potrzeby poszkodowanego – można osią- – przy wychyleniu w granicach od 15 do 25 ‰ na 1 promil gnąć poprzez wypoziomowanie posadzek, stolarki okiennej przypada spadek wartości równy 1,75 % , i drzwiowej, zniwelowanie wychyleń ścian wewnętrznych, – jeśli wychylenie przekracza 25 ‰, wówczas jego dalszy regulację instalacji wewnętrznych. W takim przypadku poja- wzrost przekłada sią na spadek wartości równy 2,75 % za wia się jednak problem wyrównania pozostałego uszczerbku, każdy promil [3]. w postaci wychylonej bryły budynku. By jego dokonać trzeba Zestawienie uwidacznia duże zróżnicowanie wyników wpierw ustalić jego wartość. uzyskanych przy zastosowaniu poszczególnych formuł. Za wyjątkiem zależności zaproponowanej przez Leyendeckera wszystkie pozostałe zakładają liniowy spadek wartości bu- 3. Wielkość wychylenia budynku a wielkość szkody – dynku w miarę wzrostu wychylenia, przy czym dwie z nich przegląd stosowanych metod ustalania wzajemnej (Kawuloka i niemiecka z 1987 r.) wyróżniają dwa lub trzy zależności. przedziały wychyleń, w których obowiązują różne przeliczniki wzrostu wychylenia na spadek wartości budynku. Cechę róż- W Polsce, jak dotąd, brak jest norm określających nicującą przytoczone formuły stanowi wartość wychylenia, od relację pomiędzy wielkością wychylenia budynku, a stop- której liczona jest utrata wartości budynku. W propozycjach niem utraty jego wartości. Uściślając, problem dotyczy niemieckich jako wartość początkową przyjęto wychylenie 2 przedziału wychylenia budynku zawierającego się między mm/m, podczas gdy w propozycjach polskich autorów są to wychyleniem, które jeszcze nie powoduje uciążliwości wartości wyższe (5, 10, a nawet 15 mm/m). Zaprezentowane w korzystaniu z budynku, a takim które sprawia, że budynek powyżej zestawienie wyników pokazuje, że większość nie może być dalej użytkowany i w konsekwencji następuje z opisanych metod zakłada, iż wychylenie budynku o 50 ‰ 100-procentowa utrata jego wartości [13]. W praktyce spo- oznacza całkowitą utratę jego wartości.

Tablica 1. Porównanie wyników uzyskanych przy zastosowaniu wyżej opisanych formuł Table 1. Comparison of results obtained by the application of the above formulas

wychylenie mm/m 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 niem. z 1987 r. 0 2,5 5,0 7,5 16,25 25,0 38,75 52,5 66,25 80,0 93,75 wg Leyendeckera 0 4,0 8,75 15,0 22,5 32,0 42,0 54,0 66,0 80,0 100,0 wg Vennhofena 0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 wg Kwiatka 0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

wartości, % wg Grzybowskiego 0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 100,0 Stopień utraty wg Kawuloka 0 10,0 20,0 35,0 50,0 65,0 80,0 95,0 166 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys.1. Porównanie wskaźnika utraty wartości budynku wychylonego ustalanego wg formuł różnych autorów Fig. 1. Comparison of the index of the angled building shape value loss determined acc. to the formulas presented by different authors

Wspomniany już wcześniej brak normatywnych uregu- obniżeniem trwałości niektórych elementów, obniżeniem lowań w zakresie ustalania stopnia utraty wartości budynku walorów architektonicznych), przekładającymi się wprost w zależności od jego wychylenia od pionu bardzo utrudnia na wartość budynku. Zdaniem autora inny skutek wywołuje właściwe oszacowanie szkody polegającej na trwałym przyrost wychylenia budynku z 10 do 11 ‰, a inny taki sam wychyleniu bryły budynku. Sądy cywilne rozstrzygając przyrost, lecz następujący od wartości np. 25 ‰. Inna jest w sprawach spornych podkreślają brak jednolitej i powszech- zatem waga każdego kolejnego promila przyrostu wychyle- nej normy w tym zakresie, i opierają się na wyliczeniach bienia w miarę zbliżania się do krytycznej wartości wychylenia głych korzystających z różnych formuł ustalania stopnia utraty ustalonej ze względu na stan graniczny nośności konstrukcji wartości budynku. W 2012 r. Sąd Apelacyjny w Katowicach lub graniczny stan użytkowalności danego obiektu. Można orzekając w jednej ze spraw [13] uznał, iż w istniejącym stanie postawić tezę, iż skutek wzrostu wychylenia budynku od rzeczy najwłaściwszym będzie obliczenie utraconej wartości pionu zależny jest zarówno od wielkości takiego wzrostu, budynku wg kilku metod zaczerpniętych z praktyki i z do- jak i od wartości, od której wzrost ten następuje. Słuszność robku naukowego (metody: J. Kwiatka, A. Grzybowskiego, takiego rozumowania zdają się potwierdzać i formuła M. Kawuloka i niemiecka z 1987 r.), a następnie uśrednienie M. Kawuloka, i formuła niemiecka, które wyróżniają od- uzyskanych wyników (za pomocą średniej arytmetycznej). powiednio dwa i trzy przedziały wychyleń, w których prze- Tym sposobem pojawił się jeszcze jeden „przepis” na liczniki przyjmują coraz wyższe wartości. Jeśliby tę myśl określenie zależności pomiędzy wychyleniem budynku od rozwinąć dalej, zwiększając liczbę przedziałów wychylenia pionu a jego wartością (w dalszej części artykułu określany o zróżnicowanych przelicznikach i zmniejszając jedno- mianem „średniej z czterech metod”). Z jednej strony po- cześnie ich rozpiętość, to stopniowo można przejść od zwala on zniwelować istotne różnice pomiędzy wynikami funkcji liniowej do funkcji nieliniowej opisującej zależ- uzyskiwanymi przy zastosowaniu poszczególnych formuł ność stopnia utraty wartości budynku (wyrażonego w obliczeniowych, z drugiej jednak strony jest pracochłonny, %) od wartości wychylenia (wyrażonego w promilach), a dla części poszkodowanych może być mało zrozumiały i uzyskać zależność podobną do proponowanej swego czasu i przez to nieakceptowalny. Przywołany wyrok nie stanowi przez Leyendeckera. Postępując w ten sposób autor uzyskał polskim systemie prawnym wykładni obowiązującej, nie- nieliniową postać funkcji dającej wyniki bardzo zbliżone do mniej można przyjąć, że będzie stanowił istotną wskazówkę wyników uzyskanych wcześniej opisaną metodą „średniej dla innych sądów i biegłych sądowych, i z czasem może czterech metod” doprowadzić do utrwalenia takiego właśnie sposobu ustalania S = 2 + 0,027*w*(w + 1) % (1) wielkości szkody w postaci wychylenia budynku od pionu. gdzie: S – procentowy wskaźnik utraty wartości budynku (stopień utraty wartości budynku) 3. Propozycja zastosowania progresywnego przelicznika w – wychylenie budynku wyrażone w promilach. wartości wychylenia budynku na stopień utraty jego wartości Rozumowanie autora zostało oparte na następujących założeniach: Oparcie większości z wyżej opisanych formuł przeli- 1. stopień utraty wartości budynku S jest funkcją wypadko- czeniowych na funkcji liniowej oznacza, iż każdy przyrost wego wychylenia budynku od pionu w i wzrasta wraz z wychylenia o ustaloną wartość, w określonym przedziale tym wychyleniem. wychylenia, przekłada się w takim samym stopniu na spadek 2. kolejne przyrosty stopnia utraty wartości S są wyrazami wartości budynku, niezależnie od wielkości początkowej ciągu arytmetycznego rosnącego. wychylenia. Wydaje się, iż jest to założenie upraszczające 3. wychyleniem wypadkowym w, od którego liczony będzie rzeczywistą relację pomiędzy wychyleniem budynku a jego stopień utraty budynku, jest wychylenie równe 10 ‰ (jak konsekwencjami (pogorszeniem warunków użytkowania, w propozycji J. Kwiatka). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 167

4. Dla wychylenia 10 ‰ przelicznik wychylenia budynku do 60 ‰. Górna granica przedziału stosowalności wzo- na stopień utraty jego wartości wynosi 0,50 % / ‰, co ru jest zarazem wartością, którą autorzy [10] proponują oznacza, że wychylenie o wartości 10 ‰ powoduje spa- uznawać jako górną granicę dopuszczalnego wychylenia dek wartości budynku o 5 % (jak w metodzie niemieckiej budynków mieszkalnych o wysokości do dwóch kondygna- z 1987 r.). cji naziemnych – z uwagi na bezpieczeństwo konstrukcji. Maksymalna odchyłka między porównywanymi na rys. 3 W praktyce górna granica przedziału stosowalności proponowa- stopniami utraty wartości wyznaczonymi raz jako „średnia z nej formuły (1) w większości przypadków będzie niższa, gdyż czterech metod”, a raz według proponowanego przez autora suma kosztów częściowego przywrócenia stanu poprzedniego przelicznika progresywnego, wynosi 13,3 % (przy wychy- i odszkodowania wypłacanego tytułem utraty wartości bu- leniu 60 ‰). W przedziale od 10 do 45 ‰ odchyłka ta nie dynku nie może przekroczyć wartości całkowitej budynku. przekracza 3,4 % . Jeśli bowiem do takiej sytuacji dochodzi, wówczas wypłaca Proponowany wzór może mieć zastosowanie w prze- się jednorazowe odszkodowanie stanowiące aktualną równo- dziale wychylenia od 0 do 60 ‰. Przyjmując za słuszny wartość budynku. pogląd, iż wychylenie bryły budynku poniżej 10 ‰ jest Wskaźnik (stopień) utraty wartości budynku S można w zasadzie nieodczuwalne [8] i niewidoczne, to przedział odczytać wprost z tablicy 2 zawierającej zestawienie wyni- stosowalności wzoru wypada zawęzić do wartości od 10 ków uzyskanych przy wykorzystaniu proponowanej formuły.

Rys. 2. Wykres stopnia utraty wartości budynku wychylonego wg proponowanej przez autora formuły nieliniowej Fig. 2. Diagram of the angled building shape value loss acc. to the author’s non-linear formula

Rys. 3. Porównanie stopnia utraty wartości budynku wychylonego z pionu wg proponowanej przez autora formuły nieliniowej ze stopniem uzyskanym w drodze uśrednienia wyników wg formuł przeliczeniowych stosowanych dotąd w Polsce Fig. 3. Comparison of the angled building shape value loss determined acc. to the author’s non-linear formula with the value obtained by averaging the results acc. to the calculation formulas applied in Poland so far 168 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Tablica 2. Wskaźnik utraty wartości budynku przy zastosowaniu proponowanej formuły Table 2. Index of the value loss calculated by the use of the proposed formula

w, ‰ S, % w, ‰ S, % w, ‰ S, % w, ‰ S, % w, ‰ S, % 0-9 0 10 5,0 20 13,3 30 27,1 40 46,3 50 70,9 11 5,6 21 14,5 31 28,8 41 48,5 51 73,6 12 6,2 22 15,7 32 30,5 42 50,8 52 76,4 13 6,9 23 16,9 33 32,3 43 53,1 53 79,3 14 7,7 24 18,2 34 34,1 44 55,5 54 82,2 15 8,5 25 19,6 35 36,0 45 57,9 55 85,2 16 9,3 26 21,0 36 38,0 46 60,4 56 88,2 17 10,3 27 22,4 37 40,0 47 62,9 57 91,3 18 11,2 28 23,9 38 42,0 48 65,5 58 94,4 19 12,3 29 25,5 39 44,1 49 68,2 59 97,6 60 100,0

4. Wielkość odszkodowania z tytułu wychylenia budynku Utratę wartości budynku wskutek jego wychylenia można od pionu utożsamiać z utratą nakładów poniesionych na wzniesienie budynku zachowującego pion, a przez to pełnowartościowego Mając ustaloną zależność, za pomocą której należałoby pod względem warunków użytkowania i jego walorów archi- zmniejszać wartości budynku wychylonego pozostaje jeszcze tektonicznych (wychylenie się budynku od pionu niweczy rozstrzygnąć o jakiej wartości budynku mówimy. W myśl część poniesionych nakładów). przepisów dotyczących gospodarki nieruchomościami [15] wyceny nieruchomości dokonuje się poprzez określenie jednej z wartości: rynkowej, odtworzeniowej, katastralnej lub innej 5. Podsumowanie (określonej w przepisach odrębnych). Wartość rynkową okre- śla się dla nieruchomości, które są lub mogą być przedmiotem Większość stosowanych formuł obliczeniowych wyko- obrotu. Wartość odtworzeniową dla nieruchomości, które ze rzystywanych w celu ustalenia w jakim stopniu wychylenie względu na obecne użytkowanie lub przeznaczenie nie są lub budynku zmniejsza jego wartość bazuje na zależnościach nie mogą być przedmiotem obrotu rynkowego, a także jeżeli liniowych. Autor uważa, że skutek wzrostu wychylenia bu- wymagają tego przepisy szczególne. Wartość katastralną nie- dynku od pionu zależny jest zarówno od wielkości przyrostu ruchomości ustala się natomiast dla nieruchomości, o których wychylenia, jak i od wartości, od której przyrost ten następuje. mowa w przepisach o podatku od nieruchomości. Sposoby Przy takim założeniu uzasadnionym staje się stosowanie określania wartości nieruchomości, stanowiące podejścia do nie stałego, a zmiennego przelicznika wartości wychylenia ich wyceny, są uzależnione od przyjętych rodzajów czynników budynku na stopień utraty jego wartości (wielkość odszkodo- wpływających na wartość nieruchomości. W orzecznictwie wania). Proponowana przez autora formuła pozwala w sposób sądów cywilnych, w przypadku roszczeń odszkodowawczych nieskomplikowany, i przejrzysty co do zasady, ustalać wartość dotyczących nieruchomości budynkowych, ukształtował się odszkodowania z tytułu nadmiernego wychylenia się budynku pogląd o zasadności stosowania metody odtworzeniowej, od pionu pod wpływem eksploatacji górniczej. jako właściwej dla wyliczenia odszkodowania w przypadku zniszczenia budynku. Wartość odtworzeniowa określana przy zastosowania podejścia kosztorysowego zapewnia Literatura: pełną rekompensatę szkody w substancji budynkowej, gdyż pozwala na wzniesienie takiego samego budynku, o takich 1. Gromysz M., Niemiec T.: Wybrane problemy prostowania obiektów samych walorach oraz powierzchni, jak budynek uszko- budowlanych wychylonych z pionu. Konferencja Bezpieczeństwo i dzony na skutek działań, za które odpowiedzialność ponosi Ochrona Obiektów Budowlanych na Terenach Górniczych, Ustroń 2010. przedsiębiorca [12]. Wartość szkody nie może być więk- 2. Grzybowski A.: Wpływ warunków górniczych w wycenach nierucho- sza od wartości odtworzeniowej budynku, pomniejszonej mości Cz. VIII. Kwartalnik Nieruchomości nr 1, Katowice 1997 r. o stopień jego naturalnego zużycia. Za posługiwaniem się 3. Kawulok M.: Szkody górnicze w budownictwie. ITB, Warszawa 2010. wartością odtworzeniową przy ustalaniu wysokości odszko- 4. Kawulok M., Musioł S., Kołodziejczyk P.: Zagadnienie oceny wielkości dowania z tytułu wychylenia budynku od pionu przemawia odszkodowania z tytułu powstałych szkód górniczych w obiektach bu- również to, że można ją wyznaczyć dla każdego obiektu budowlanych poddanych wpływom eksploatacji górniczej. Politechnika dowlanego, podczas gdy np. wartość rynkową można określić Śląska, Zeszyty Naukowe s. Górnictwo z.254, Gliwice 2002. tylko w odniesieniu do obiektów mogących być przedmiotem 5. Kawulok M.: Czynniki oceny rekompensaty użytkowania budynków obrotu [15]. uszkodzonych na skutek oddziaływań górniczych. Konferencja VI Dni Zatem wielkość odszkodowania należnego z tytułu wy- Miernictwa Górniczego i Ochrony Terenów Górniczych, Ustroń 2001. chylenia budynku od pionu (powyżej 10 ‰) wynosi 6. Kawulok M.: O odpowiedzialności zakładu górniczego za szkody wy- wołane w budynkach. VIII Konferencja Naukowo-Techniczna, Rybnik

O = S * Wodt , zł (2) 2003. 7. Kowalski A., Kwiatek J.: Ochrona powierzchni i obiektów budowlanych gdzie na terenach górniczych. Przegląd Górniczy nr 4, Katowice 1995. S – stopień utraty wartości budynku 8. Kwiatek J.: Obiekty budowlane na terenach górniczych. GIG, Katowice

Wodt– wartość odtworzeniowa budynku pomniejszona 2007. o stopień jego zużycia. 9. Praca zbiorowa pod kier. J.Kwiatka: Ochrona obiektów budowlanych Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 169

na terenach górniczych. GIG, Katowice 1998. 12. Wyrok Sądu Apelacyjnego w Katowicach z dnia 10.02.2011 r., sygn. 10. Mika W., Muszyński L.: Ocena dopuszczalnych wychyleń budynków akt V ACa 621/10. mieszkalnych na terenach górniczych z uwagi na bezpieczeństwo kon- 13. Wyrok Sądu Apelacyjnego w Katowicach z dnia 27.09.2012 r., sygn. strukcji. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie akt I ACa 570/12. Nr 3/2011, Wyd. WUG Katowice 2011. 14. Kodeks cywilny – Ustawa z dnia 23 kwietnia 1964 r. (z późn. zm). 11. Uchwała Sądu Najwyższego z dnia 12.05.2004 r., III CZP 20/04 (OSNC 15. Ustawa z dnia 21 sierpnia 1997 r. o gospodarce nieruchomościami 2005/7-8/115). (z późn. zm).

Warunki prenumeraty i reklam „Przeglądu Górniczego” w roku 2014

Zamówienia na prenumeratę czasopisma wydawanego przez SITG można składać w dowolnym terminie. Mogą one obejmować dowolny okres, tzn. dotyczyć dowolnej liczby kolejnych zeszytów czasopisma. Zamawiający może otrzymać zaprenumerowany przez siebie tytuł począwszy od następnego miesiąca po dokonaniu wpłaty. Warunkiem przyjęcia do realizacji zamówienia jest otrzymanie z banku potwierdzenia dokonania wpłaty przez prenumeratora. Wpłat na prenumeratę można dokonywać na ogólnie dostępnych blankietach w Urzędach Pocztowych (przekazy pieniężne) lub Bankach (polecenie przelewu) przekazując środki na adres:

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa Zarząd Główny 40-952 Katowice, ul. Powstańców 25 ING Bank: Śląski o/Katowice konto: 63 1050 1214 1000 0007 0005 6898

Na blankiecie wpłaty należy czytelnie podać nazwę zamawianego czasopisma, liczbę zamawianych egzemplarzy, okres prenumeraty oraz własny adres. Istnieje możliwość zaprenumerowania do 5 egz. czasopisma po cenie ulgowej przez indywidualnych członków stowarzyszeń naukowo-technicznych zrzeszonych w FSNT oraz przez uczniów szkół zawodowych i studentów szkół wyższych. Blankiet wpłaty na prenumeratę ulgową musi być opatrzony na wszystkich odcinkach pieczęcią koła SNT lub szkoły. Egzemplarze pojedyncze oraz archiwalne (sprzedaż przelewem lub za zaliczeniem pocztowym) można zamawiać pisemnie, kierując zamówienia na ww. adres.

Warunki prenumeraty Cena egz. Cena egz. Cena egz. w 2014 r. łączonego* zł pojedynczego zł ulgowa**

Cena 1 egzemplarza 50,– zł 25,– zł – Prenumerata półroczna 150,– zł – 75, – zł Prenumerata roczna 300,– zł – 150, – zł

* Jeden egzemplarz łączony zawiera dwa kolejne numery (przykł. 11-12/2009) ** Prenumerata indywidualna dla członków SITG i FSNT.

Dla odbiorców zagranicznych cena jest dwukrotnie wyższa. Redakcja przyjmuje zamówienia reklam i ogłoszeń. Cena jednej strony A-4 w manierze czarno-białej wynosi 1000,- zł. Koszt reklamy lub ogłoszenia w manierze barwnej jest wyższy i uzależniony od liczby kolorów, indywidualnie każdorazowo kalkulowany. Do podanej ceny dolicza się 23 % podatku VAT. Za treść reklam i ogłoszeń redakcja nie odpowiada. 170 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.363.1: 622.624.044: 622.013-049.65

Podstawowe problemy ochrony powierzchni i górotworu w górnictwie solnym Main problems of surface and rock mass protection in Polish salt mines

Dr hab. inż. Grzegorz kortas*)

Treść: Praca zawiera przegląd podstawowych problemów ochrony powierzchni nad podziemnymi i otworowymi kopalniami soli w Polsce. Wskazano, że objawy konwergencyjnego zaciskania wyrobisk i wykształcania się obniżeń na powierzchni terenu różnią się w czasie, który podzielono na trzy fazy od powstawania wyrobisk do całkowitego ich zaśnięcia. Przedstawiono wskaźniki i funkcje określające oddziaływania wyrobisk na górotwór i powierzchnię terenu. Pokazano przykłady zastosowania modeli fenomenologicznych i fizycznych do wyjaśniania i prognozowania zjawisk geomechanicznych w górotworze i na powierzchni terenu. Pokazano objawy trzech typów kształtowania się rozkładu obniżeń terenu nad kopalniami soli. Przyczyną szeregu deformacji nieciągłych były wdarcia wód do kopalń podziemnych oraz niekontrolowane ługowanie w kopalniach otworowych. Wskazano na potrzebę sformułowania nowej kategoryzacji terenu górniczego, obejmującej bardzo wolne i bardzo szybkie oddziaływania oraz dostosowanej do tego profilaktyki budowlanej. Ze względu na długotrwałe oddziaływania na środowisko nieczynnych kopalń soli, potrzebna jest prawna regulacja zapewniająca nadzór, obserwację i bezpieczną gospodarkę na terenach pogórniczych, w tym także odbieranie solanki wyciskanej z wyrobisk. W pracy zamieszczono przykłady obserwowanych oddziaływań wyrobisk kopalń soli na powierzchnię terenu ilustrowane na 25 rysunkach Abstract: This paper presents an overview of the main problems of surface protection above the underground and salt well mines in Poland. It was stated that the signs of convergent tightening of excavations and formation of surface subsidence vary over time. The time was divided into three phases, from the formation of excavation to its complete tightening. Indicators and functions determining the influence of the excavation on the surface and rock mass were presented. The analysis of examples of phenomenological and physical models for explaining and forecasting the geomechanical phenomena in the surface and rock mass was included as well. Signs of three types of subsidence pattern formation above the salt mines were presented. The cause of a series of discontinuous deformations was the inrush of water into the underground mines and uncontrolled leaching in well mines. This paper points the need to formulate new criteria for mining area which would comprise very slow and very rapid influences as well as the building prevention for this purpose. Due to the long-lasting influence on environment of the dormant salt mines it is necessary to enforce a legal provision which shall provide supervision, observation and safe management in post-mining areas, including receiving the brine extruded from excavations. This paper shows examples of the observed influences of salt mine excavations on the surface which is illustrated in 25 figures.

Słowa kluczowe: kopalnie soli, ochrona powierzchni, osiadania, zapadliska, kategorie górnicze, tereny pogórnicze Key words: salt mines, surface protection, subsidences, hollows, mining categories, post-mining areas

1. Wprowadzenie Eksploatację metodą ługowniczą początkowo prowadzono w Inowrocławiu, potem w Baryczy k. Krakowa Działalność górnicza w złożach soli prowadzona jest i Łężkowicach k. Bochni, a także w podziemnych kopalniach: w czterech rejonach Polski: na południu w płytkich mioceń- w Inowrocławiu, Wieliczce i w Bochni. Obecnie otworową skich złożach pokładowych, w wysadach solnych w centralnej metodą ługowania tworzy się kawerny dla magazynowania Polsce, na zachodzie w pokładowym złożu w rejonie LGOM paliw płynnych i gazu w Górze k. Inowrocławia i Przyjmie oraz w pobliżu Zatoki Puckiej. W kopalniach podziemnych sól k. Mogilna oraz w Kosakowie k. Gdyni. Odbiorcami soli jest kamienną wydobywa się z wysadu w Kłodawie oraz z pokładu przemysł chemiczny, spożywczy i drogownictwo, a właści- soli nad złożem miedzi w Sieroszowicach. Średniowieczne cielami podziemnych magazynów węglowodorów PGNiG kopalnie podziemne w Wieliczce i Bochni zakończyły eksplo- i PKN Orlen. atację pod koniec XX w. i po wpisaniu na listę Światowego Niewielki potencjał gospodarczy przy odrębności wa- Dziedzictwa Kulturalnego i Naturalnego UNESCO obecnie runków geologiczno-górniczych powoduje, że złożona pro- pełnią funkcje turystyczne i lecznicze. blematyka inżynierska górnictwa solnego jest mało znana, a w wielu starszych i nowszych pracach monograficznych i podręcznikach dotyczących ochrony terenów górniczych *) Instytut Mechaniki Górotworu PAN Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 171 nie jest przedstawiana [np. 7, 27, 34,38]. Przyczyną tego jest Obserwacje wskazują, że w drugiej fazie zaciskania, w czasie z jednej strony brak potrzebnych badań i regulacji prawnych od t1 do t2, konwergencje liniowe k i objętościowe kV określa uwzględniających specyfikę górnictwa solnego, a z drugiej na ogół funkcja potęgowa czasu w postaci ograniczona przydatność teorii, metod i technologii stosowa- , (1) nych w innych rodzajach górnictwa. gdzie k – jest konwergencją w czasie jednostkowym t (np. Odrębne warunki geologiczne-górnicze pokładowych j j t =1 rok), a m<1 jest parametrem. Związek (1) zapisać można i wysadowych złóż soli, których konsekwencją jest rozpiętość j także w wartościach względnych dla ξ=k/l lub ξ =k /V, gdzie głębokości prowadzenia eksploatacji od 40 do 1700 m, pozio- V V me lub pionowe ułożenie struktur górniczych, sposób urabia- l jest długością bazy pomiarowej, a V objętością wyrobiska. nia złoża czy wypełnienia wyrobisk powodują różnorodność Wzrost wilgotności, temperatury czy pojawienie się maso- oddziaływań na górotwór i tereny górnicze. Istotną wspólną wych zamkniętych spękań calizny powoduje spadek oporów cechą tych warunków jest pozostawianie filarów i półek tarcia dynamicznego, czyli wzrost podatności na pełzanie. w polach górniczych oraz calizn ochronnych w otoczeniu Zaznacza się to w obserwacjach większą prędkością konwer- wyrobisk, przez co utrzymywana jest długotrwała stateczność gencji i zmniejszeniem wartości parametru potęgowego m oraz górotworu oraz izolacja wyrobisk od wód. prowadzi do skracania tej fazy zaciskania (pkt. R→R’, rys. 1). Okres t – t przedłuża się przez postawienie obudowy lub Artykuł ma charakter szkicu przeglądowego, pokazujące- 2 1 go charakterystyczne związki konwergencji i obniżeń terenu skraca się, jeżeli nastąpi obwał ociosów. Druga faza znika, gdy zawał wystąpi w czasie t = t . z czasem, stosowane modele oddziaływań wyrobisk na góro- 1 2 W trzeciej fazie, w czasie t > t rozwijają się spękania twór, podobieństwa i różnice w kształtowaniu się wpływów 2 kopalń podziemnych i otworowych na środowisko, w tym otwarte i obwały skał, tworząc w wyrobisku początkowo przede wszystkim na tereny górnicze. skalne wsporniki, potem usypisko. Wtedy dominujące w zaciskaniu zmiany objętościowe ośrodka wyraża wykładnicza funkcja czasu w postaci 2. Objawy ruchu górotworu - konwergencja i obniżenia , (2) powierzchni terenu gdzie Δk jest przyrostem konwergencji, a c jest jednostkową prędkością. Strefa obwału, rozluźnień i wypełnionej rumo- Powszechnie uznaje się, że skały solne wykazują wybitne szem skalnym pustki, ulec może całkowitemu zaciśnięciu, cechy reologiczne [np. 5]. Przejawem oddziaływań reolo- tworząc wtórny utwór skalny, niekiedy z fragmentami obu- gicznych in situ jest długotrwały proces zaciskania wyrobisk, dowy, jak np. w kopalni Bochnia. Na małej głębokości i przy obserwowany w pomiarach konwergencji i obniżeniach znacznej powierzchni stropu komory obwały doprowadzić powierzchni, który wyrażać można najprościej potęgowymi mogą do zawału sięgającego powierzchni terenu, jak to wy- i wykładniczymi funkcjami czasu. stąpiło w 1960 r. nad komorą Schmidt w Wieliczce. Wyróżnić można trzy fazy zaciskania [20]: 1 – okres Konwergencja powiązana jest z przemieszczeniami powstawania wyrobiska, 2 – okres pełzania z zachowaniem w bliskim otoczeniu wyrobiska. Przykładem tego mogą być quasi – ciągłości otoczenia, 3 – okres po powstaniu odspojeń wyniki pomiarów w chodniku na głębokości 900 m w kopalni i obwałów z dominacją odkształceń objętościowych (rys. soli w Sieroszowicach (rys. 2). Znaki zastabilizowano tam na 1). We wszystkich fazach prędkość konwergencji zależy od ociosie i w caliźnie na głębokości 2,5 i 5 m w osiach chodnika. sprężystych i lepkich właściwości górotworu oraz tworzenia Z obserwacji wynika, że ze wzrostem oddalenia od ociosów się i rozwoju deformacji nieciągłych. zmniejszają się wartości przemieszczeń w kierunkach osio- W pierwszej fazie szybkość zaciskania powiązana jest wych. Wszystkie względne konwergencje i przemieszczenia z prędkością powiększania się wyrobiska i osiąga maksimum są prostymi funkcjami potęgowymi z parametrem m  [0,695, w chwili rozpoczęcia drugiej fazy zaciskania (pkt. P, rys. 1). 0,725].

Rys. 1. Trzy fazy zaciskania wyrobiska Fig. 1. Three phases of excavation tightening 172 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 3. Narastanie objętości niecki obniżeń powierzchni w Bochni w okresie 1978 ÷ 2011 r. Rys. 2. Względne przemieszczenia i konwergencje chodnika Fig. 3. Build-up of volume of the surface subsiding trough in w kopalni soli Sieroszowice [31]; współczynniki funkcji Bochnia between 1978 and 2011 (1) i długości baz pomiarowych:

poziomych: m=0.725: ξj  [0,245‰, 0,140‰, 0,085‰], l  Wartości α << 1 sygnalizują utrzymywanie się w górotwo- [7,1 m, 12,1 m, 17,1 m] rze znacznych objętościowych odkształceń rozciągających.

pionowych: m=0.695: ξj  [0,400‰, 0.260‰, 0.160‰], l  Może się zdarzyć, że α > 1, wtedy obniżenia powierzchni [5.5 m, 10.5 m, 15.5 m] wynikają z oddziaływania na górotwór wyrobisk nieuwzględ- Fig. 2. Relative dislocations and convergences of heading in nianych w bilansie konwergencji. salt mine “Sieroszowice” [31]; coefficients of functions Zaciskanie kopalń, pól górniczych i pojedynczych wy- (1) and lengths of measuring bases: robisk różni się skalą, ale objawy zjawiska są analogiczne. Podobnie, jak w otoczeniu wyrobiska, nad strukturą górniczą kopalni czy pola występują obniżenia, pod dolnymi poziomami – wypiętrzenia, a boczne otoczenie struktury ulega przemieszczeniom poziomym. Wyróżnić tu można także trzy

Z sumą przyrostów konwergencji wyrobisk kV powiązana fazy zaciskania kopalni czy pola. Ich dostępnym do obser- jest objętość niecki obniżeń VN < 0 i odkształcenia objętościo- wacji objawem są przemieszczenia na powierzchni terenu, we calizn. Wskaźnikiem oddziaływań wyrobisk na górotwór a niekiedy również w górotworze. Związki z czasem objętości jest α: niecki obniżeń VN(t) czy przemieszczeń pionowych punktów α(t) = VN (t) / kV (t) <1. (3) obserwacyjnych w(t) wyrażają także funkcje potęgowe typu (1), a gdy dominują odkształcenia objętościowe – typu (2). Im α jest bliższe 1, tym suma odkształceń objętościowych W pierwszej fazie, gdy postępuje rozwój przestrzenny ko- górotworu jest bliższa zeru. Określanie konwergencji objęto- palni, do zakończenia eksploatacji, parametry kj i m i zmienne ściowej wyrobisk oraz objętości niecki obniżeń służyć może funkcji potęgowej (1) opisującej tu obniżenia w(t) zależą od zatem wielkoskalowej ocenie stanu górotworu. prędkości konwergencji struktury kopalni i od wydobytej

Objętość niecki obniżeń określa się na podstawie okre- objętości złoża VW. Generalnie prędkości obniżeń w tej fazie sowych niwelacji reperów. Przykładem narastania objętości zwiększają się i parametr funkcji potęgowej jest m ≥ 1, jak niecki w czasie jest wykres na rysunku 3. na przykład obserwuje się to nad kopalnią w Mogilnie [32] (rys. 4).

Rys. 4. Obniżenia reperów nad ko- palnią „Mogilno” w latach 1987 ÷ 2010 [mm] Fig. 4. Subsidence of bench-marks above “Mogilno” mine between 1987 and 2010 [mm] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 173

Wskaźnik δ(Δt) wyraża okresowy stosunek przyrostu konwergencji ΔkV(t) do przyrostu wydobytej objętości złoża ΔVW(t) (4), . (5)

Jeżeli przyrosty konwergencji –ΔkV są bliskie ΔVW, to δ(Δt) ~ 1, jak na przykład w kawernach ługowniczych na głę- bokości 2 km w rejonie Hengelo w Holandii. Spowodowane jest to znaczną podatnością na pełzanie skał solnych w wysokich temperaturach na tej głębokości. Wprowadzając związek (3) do (4), wskaźnik δ(Δt) powiązać można w (5) ze stosunkiem ΔVN/ΔVW, czyli wielkościami dostępnymi do pomiaru. Przy stałej wartości α wskaźnik δ(Δt) jest propor- cjonalny do ΔVN/ΔVW. Z analizy obserwacji obniżeń terenu w Inowrocławiu (rys. 5) wynika, że w każdym z pięciu wy- dzielonych okresów eksploatacji złoża wartość ΔVN/ΔVW była Rys. 6. Obniżenia reperów nad kopalnią w Wieliczce w latach stała, najmniejsza w latach 1959 ÷ 1984, kiedy prowadzona 1926 ÷ 2006 [mm] była eksploatacji w kopalni Solno. Fig. 6. Subsidence of bench-marks above the mine in Wielicz- ka between 1926 and 2006 [mm]

Rys. 5. Wydobycie i objętość niecki osiadań w Inowrocławiu [mln m3] Fig. 5. Exploitation and volume of subsiding troughs in Ino- Rys. 7. Obniżenia reperów nad kopalnią w Bochni w okresie od wrocław [mln m3] 1972 do 2011 [mm] Fig. 7. Subsidence of bench-marks above the mine in Bochnia

Objętość kopalni VK jest sumą objętości wydobytej ko- between 1972 and 2011 [mm] paliny i ujemnej konwergencji objętościowej pomniejszoną o objętość stałego materiału wypełnienia wyrobisk Vp, czyli V =V + k – V . (6) Trzecia faza zaciskania, charakterystyczna dla skutków K W V P eksploatacji „na zawał”, nad polskimi kopalniami soli nie W końcowym okresie eksploatacji w kopalni Wieliczka była obserwowana. Pojawiała się na przykład w niemieckich łącznie z wydobyciem postępowało wypełnianie wyrobisk ma- kopalniach soli po równoczesnym zniszczeniu szeregu nad- teriałem stałym do 1978 r. Rosnące także do 1978 r. prędkości miernie wytężonych filarów. Występowały przy tym wstrząsy obniżeń powierzchni terenu w następnych latach zmniejszały górotworu i zapadliska [33]. Symptomem podobnego procesu się (rys. 6). Zatem w tym przypadku przejście do drugiej były nagłe lokalne obniżenia terenu z ujawnieniem się zapa- fazy zaciskania nie jest ściśle powiązane z zakończeniem dliska nad otworową kopalnią soli Łężkowice (rys. 8). eksploatacji w 1994 r., ale z czasem wystąpienia maksimum Przed 1982 r. obserwowano w Łężkowicach charakte- objętości wyrobisk. rystyczne dla obrzeża pola obniżenia ze stałą prędkością do Po zakończeniu eksploatacji złoża, w drugiej fazie pręd- -2,5 mm/rok. Po wystąpieniu w pobliżu tego rejonu obwałów kość zaciskania generalnie maleje [20]. W Bochni obserwo- w kawernach i pojawieniu się zapadliska, nastąpił szybki wano odchylenia od długookresowego trendu zmniejszania się wzrost obniżeń terenu, dążąc wykładniczo w następnych prędkości obniżeń powierzchni (rys. 7). W latach 1985 ÷ 1990 latach do asymptoty – funkcji potęgowej z parametrem m pojawiały się okresowo wzrosty i spadki prędkości obniżeń. = 1,0 (rys. 8). Wiązać to można z wpływami procesów deformacji na dolnych poziomach kopalni. Potem w latach 1996 ÷2006 wy- pełniano dolne poziomy kopalni materiałem podsadzkowym. 3. Rozkłady obniżeń na powierzchni terenu Analiza obserwacji wykazała, że obniżenia poszczególnych punktów na powierzchni określają: na obrzeżu niecki – sumy Celem obserwacji na terenach górniczych jest: okresowa funkcji potęgowych ze stałą w całym okresie obserwacji war- kontrola oddziaływania wyrobisk na powierzchnię terenu, tością m, a w centrum niecki – sumy funkcji wykładniczych określenie rozkładu obniżeń, oszacowanie zasięgu wpły- ze stałą wartością Δk (rys. 7). wów, okresowych przyrostów obniżeń reperów i objętości 174 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 8. Obniżenia reperów przy granicy złoża w Łężkowicach w okresie 1974 ÷ 2001 [mm] Fig. 8. Subsidence of bench-marks at the deposit border in Łężkowice between 1974 and 2001 [mm] niecki oraz pośrednio kontrola stanu górotworu. Pomiary na na powierzchnię mogą ją istotnie zmienić. Maksymalne pręd- wszystkich terenach nad czynnymi i nieczynnymi kopalnia- kości osiadań na terenach górniczych w Wieliczce i osiągały mi soli, polegają na okresowych niwelacjach precyzyjnych –45 mm/rok, a obecnie –20 mm/rok. W Bochni zmniejszyły się sieci punktów rozproszonych, obecnie w odstępach około z –22 mm/rok do –12 mm/rok, a mimo tego nie obserwuje się 5-letnich. Nieuzasadniony wyjątek stanowi brak obserwacji wyraźnego zmniejszenia przyrostów objętości niecki obniżeń w Inowrocławiu po kontrolowanym zatopieniu kopalni Solno (rys. 3). Należy podkreślić, że objętość niecki lub jej wybra- w 1994 r. nego sektora, a nie maksymalne obniżenie, charakteryzuje Ze względu na nieznaczne okresowe przyrosty obniżeń zmieniający się w czasie stan górotworu. powierzchni wiarygodność wyników pomiarów istotnie zależy od stałości punktów dowiązania pomiarów niwelacyjnych. Obserwacje wskazują, że zasięg wpływów zależy od warun- 4. Modelowanie oddziaływań wyrobisk na górotwór ków geologiczno-górniczych, ale maksymalny jest na ogół i powierzchnię terenu dwukrotnie większy niż największa głębokość wyrobisk. Cechą rozkładu obniżeń terenu jest położenie lokalnych Obserwacje konwergencji wyrobisk, przemieszczeń góro- maksimów przemieszczeń pionowych względem koncentracji tworu i obniżeń powierzchni pozwalają na wstępną objawową wyrobisk. Niecki w Inowrocławiu [11] czy Wieliczce (rys. interpretację zachowania się górotworu i jego wpływu na 9) charakteryzuje centryczność. W odmiennych warunkach tereny górnicze. Obecnie wymaga się jednak geomechanicz- geologiczno-górniczych, jak w Mogilnie (rys. 10) [24], w nego ujęcia tego procesu z określaniem przemieszczeń oraz Górze i w Bochni (rys. 11) czy nad polem 2 w Kłodawie (rys. powiązaniem naprężeń z długotrwałą wytrzymałością skał 12) największe obniżenia są niecentryczne i pojawiają się nad w czasoprzestrzennych modelach sprężysto-lepkich. W Polsce otoczeniem pola górniczego. dotyczy to przede wszystkim podziemnych magazynów gazu Przegląd oddziaływań polskich kopalń soli pokazuje, że i paliw, ale także otworowych kopalń soli. na powierzchni terenów wykształcają się wyłącznie niecki W związku z wykorzystaniem wyrobisk w złożach soli niepełne. Przy znacznych zasięgach wpływów, prędkości obni- na składowiska odpadów radioaktywnych w krajach za- żeń są niewielkie, ale proces obniżeń niezwykle długi. Zatem chodnich w obliczeniach inżynierskich od dawna stosuje się dopiero w okresie dziesiątek czy setek lat wpływy kopalń soli geomechaniczne modele sprężysto – lepkie, głównie z potę-

Rys. 9. Obniżenia trenu na kopalnią „Wieliczka” w okresie 1978 ÷ 1986 r. [mm] Fig. 9. Subsidence of terrain above the “Wieliczka” mine between 1978 and 1986 [mm] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 175

Rys. 10. Obniżenia terenu nad otworową kopalnią „Mogilno” II w okresie 1989 ÷ 2004 r. [mm] Fig. 10. Subsidence of terrain above the “Mogilno II” well mine between 1989 and 2004 [mm]

Rys. 11. Obniżenia terenu nad kopalnią „Bochnia” w okresie 1997÷2011 r. [mm] Fig. 11. Subsidence of terrain above the “Bochnia” mine between 1997 and 2011 [mm]

Rys. 12. Obniżenia terenu nad kopalnią Kłodawa w latach 1978÷2011 [mm], kolory komór powstałych w okresie: 1954÷1977r. – niebieski, 1978÷2011 r. – czerwony Fig. 12. Subsidence of terrain above the “Kłodawa” mine between 1978 and 2011 [mm], colours of chambers formed in: 1954÷1977 – blue, 1978÷2011 – red 176 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 gowym prawem pełzania. Odkształcenie ε jest wtedy sumą odkształcenia sprężystego i lepkiego, ε = eε +vε. Proste prawo pełzania Nortona – Bayle’a dla jednoosiowego naprężenia i odkształcenia przedstawia się następująco

, (4) gdzie: σ jest naprężeniem, A, n ≥ 1, m ≤ 1 – to stałe materia- łowe, t – czas, Q – energia aktywacji dla procesu pełzania, Rys. 14. Typy usytuowania się niecek osiadań; typ 1 – Solno, R – stała gazowa, T – temperatura, B – podatność na pełzanie Wieliczka, typ 2 – Kłodawa, Bochnia, typ 3 – Mogilno, dla temperatury T = const. Góra Polskie prace dla rozwiązań górniczych problemów Fig. 14. Types of subsiding trough formation; type 1 – Solno, magazynowania węglowodorów inicjowali K. Urbańczyk, Wieliczka, type 2 – Kłodawa, Bochnia, type 3 – Mogil- A. Kunstmann i J. Ślizowski [37]. Fizyczne modele spręży- no, Góra sto-lepkie stosowane są obecnie w zaawansowanych obliczeniach geomechanicznych, wspomaganych obliczeniami wysadu, aktywizowanego przez zmniejszenie gęstości spowo- numerycznymi metodą elementów czy różnic skończonych, dowane wyrobiskami, może być przyczyną obserwowanego np. programami CosmosM, Abacus czy Flack. Przykładem zróżnicowania zasięgu wpływów na terenach górniczych takich obliczeń dla niejednorodnego ośrodka 3D+t+T (zada- kopalni „Mogilno” (rys. 10). nie przestrzenne z uwzględnieniem czasu t i temperatury T) Analizując przemieszczenia i odkształcenia nad kopal- były badania halokinetycznego podnoszenia wysadu solnego, niami soli trzeba zawsze powiązać je z czasem. Pierwszą konwergencji i przemieszczeń różnych zespołów kawern w Polsce ilościową prognozę zachowania się powierzchni [17], przemieszczeń i konwergencji w chodnikach kopalni nad kopalnią soli w Wieliczce w 1968 r. oparł W. Batkiewicz Sieroszowice [31], czy rozkładu naprężeń wokół podziemnego na ekstrapolacji w czasie osiadań reperów. Wprowadzona dla magazynu ropy i paliw (rys. 13). kopalń węglowych kategoryzacja terenów górniczych [3] nie Badania modelowe pozwoliły wyjaśnić przyczyny po- zawiera parametru czasu. Obecnie wiadomo, że ze wzrostem jawiania się trzech typów sytuowania się niecek obniżeń na prędkości eksploatacji szkodliwość wpływów eksploatacji powierzchni terenu (rys. 14) [17, 18]. na zabudowę terenów rośnie. Przy małych prędkościach, Z badań modelowych ośrodka sprężysto-lepkiego [17] wy- zmniejsza się. Wobec braku innych rozwiązań i stosownych nika, że jeżeli stosunek wysokości struktury do jej szerokości norm kategoryzacja z 1956 r. jest jednak nadal stosowana jest znacznie większy od 1, to przy bardzo długim poprzecz- w górnictwie solnym. nym wymiarze struktury na powierzchni terenu pojawia się Jej podstawowym wskaźnikiem jest wartość maksymal- niecka osobliwa z dwoma centrami obniżeń, jak w Mogilnie nego odkształcenia liniowego εmax. Przy znacznych głęboko- (rys. 10). Jeszcze bardziej niezwykłe są wyniki modelowania ściach i pionowym wykształceniu struktur kopalń soli, a także rozkładu przemieszczeń nad strukturą otworowej kopalni soli rozproszeniu w przestrzeni i czasie powstawania wyrobisk w Górze, gdzie obserwowane jest wykształcanie się prawie komorowych czy kawern na powierzchni terenu pojawiają kolistej strefy maksymalnych obniżeń poza odniesieniem na się wyłącznie niecki niepełne, dlatego uzasadnione jest wte- powierzchnię granicy wyrobisk. Z badań tych wynika, że dy określanie również składowej w kierunku prostopadłym przyczyną takiego zachowania się górotworu jest dominacja do kierunku εmax oraz wyróżnianie odkształceń ściskających przemieszczeń poziomych w otoczeniu pola górniczego, co i rozciągających. spowodowane jest smukłością kawern o 20-krotnie większej Z powodu znacznej złożoności geometrycznej wielopo- wysokości niż ich średnice. Współudział w rozkładzie obniżeń ziomowych kopalń soli dla określenia odkształceń terenów na powierzchni terenu halokinetycznego wypiętrzania się górniczych stosuje się nadal teorię całkową, wykorzystującą

a) b)

Rys. 13. Rozkład naprężeń efektywnych [MPa] wokół kawern w Górze na głębokościach 750 m – a i 1350 m – b [23] Fig. 13. Effective stress pattern [MPa] around the cavity in Góra at a depth of 750 m (fig. on the left) and 1350 m (fig. on the right) [23] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 177 funkcję rozkładu normalnego Gaussa dla określania wpływów terenu na tle rozmieszczenia modelowych komór pokazano eksploatacji [8]. Dostosowując ją do warunków kopalń soli na rysunku 16. teoria ta poszerzona została o założenie, że przemieszczenia w górotworze są superpozycją rozproszenia obniżeń i wypię- Dla potrzeb profilaktyki budowlanej obliczane są pro- trzeń spowodowanych konwergencją wyrobisk komorowych, gnozowane przyszłe maksymalne przyrosty odkształceń wyrażonych funkcjami czasu [9]. Na tej drodze określane były liniowych, nachylenia i kategorie terenu we wskazanym przez wpływy wyrobisk nad kopalniami w Bochni, Inowrocławiu, Kopalnię przedziale czasu. Przykładem dotychczasowych Wieliczce i Kłodawie. Dalszy postęp, głównie szybkości oddziaływań wyrobisk są rozkłady odkształceń w okresie obliczeń komputerowych spowoduje, że sposób ten zastąpią 58 lat, od początku eksploatacji złoża w Kłodawie (rys. 17) w przyszłości fizyczne metody modelowania oddziaływania i 57 lat w Inowrocławiu (rys. 18). Ze względu na występujący wyrobisk na górotwór i powierzchnię. nad polem 2 w Kłodawie 2 typ niecki, maksymalna wartość Opis oddziaływań kopalni Wieliczka na powierzchnię odkształcenia +1 ‰ występuje nad SW krawędzią pola 2 i w przedstawił J. Szewczyk [40], a przykład wyników modelo- bliskiej odległości wpływy te zanikają. Po przeciwnej nato- wania z wykorzystaniem poszerzonej teorii funkcji wpływów miast stronie pola 2, w kierunku NE występuje poszerzona pokazano na rysunku 15. Wycinek rozkładu odkształceń strefa odkształceń ściskających, a dalej rozciągających.

Rys. 15. Niecka modelowa i obserwowane obniżenia w Wieliczce w okresie 1996 – 2000 [mm] Fig. 15. Model trough and observed subsidences in Wieliczka between 1996 and 2000 [mm]

Rys. 16. Prognozowany rozkład ekstremalnych poziomych składowych odkształcenia w Wieliczce w latach 2006 ÷ 2031; rozciągające – czerwone, ściskające – niebieskie Fig. 16. Predicted distribution of extreme horizontal deformation components in Wieliczka between 2006 and 2031; tensile – red, compressive – blue 178 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 17. Odkształcenia terenu nad kopalnią Kłodawa 1952 ÷ 2010 r. [‰] Fig. 17. Ground deformations above “Kłodawa” mine between 1952 and 2010 [‰] Rys. 18. Odkształcenia terenu nad kopalnią Solno 1934 ÷ 1991 r. w Inowrocławiu [‰] Fig. 18. Ground deformations above “Solno” mine between 1934 and 1991 in Inowrocław [‰]

Próba poszerzenia klasyfikacji terenów górniczych, przed- W ostatnich latach przeprowadzono badania modelowe stawiona w pracach [26, 36] polegała na wprowadzeniu w zachowania się półek stropowych nad wielopoziomową ko- poszczególnych kategoriach dodatkowo klas zależnych od palnią soli w Wapnie (model 3D+t – rys. 19) [Kortas i Maj czasu. Drogą do sformułowania bardziej przydatnej katego- w 35] oraz w Kłodawie (model 2D+t – rys. 20) [23]. ryzacji terenów górniczych mogłoby być powiązanie nachy- Przyjmując, że górotwór solny wykazuje właściwości spręży- leń, prędkości i przyśpieszeń odkształceń objętościowych i sto-lepkie, wykazano, że z upływem czasu w półce stropowej postaciowych z czasem. Konsekwencją tego byłaby jednak chroniącej kopalnię od wód narastają w czasie naprężenia konieczność odpowiedniego dostosowania do tego profilakty- i odkształcenia rozciągające w kierunkach poziomych. Ze ki budowlanej lub zrezygnowanie z niej przy bardzo małych względu na pionowe ułożenie w półkach stropowych warstw prędkościach odkształceń i niewielkich nachyleniach. różniących się litologiczne, wystąpić mogą otwarte spękania, które w przypadku połączeń z horyzontem wodnym inicjować mogą migrację wód do wyrobisk. 5. Zagrożenie powierzchni deformacjami nieciągłymi Potencjalne skutki wdarcia wód rosną z objętością wyrobisk, pojemnością i dopływem wody do horyzontów zagra- Deformacje nieciągłe na powierzchni terenu w obszarze żających kopalni. W Polsce wdarcia wody do podziemnych wpływów wyrobisk solnych powstają w przypadku kopalń kopalń soli zdarzały się wielokrotnie. Intensywnym wdar- podziemnych: po wdarciu wód do wyrobisk i nad strefami ciom wody zawsze towarzyszyły zapadliska na powierzchni. zawału wyrobisk, a w przypadku kopalń otworowych: przy Zawały z zapadliskami i zatopieniem wyrobisk opisano prowadzeniu ługowaniu złoża bez ochrony stropu i przy nie- w średniowiecznych raportach z lustracji królewskich Żup kontrolowanym czerpaniu solanek. Solnych. W XX w. woda wdarła się do kopalni Kronprinz Podstawowym zagrożeniem górniczym w podziemnych w Inowrocławiu w 1907 r., gdy chodnikiem poszukiwawczym kopalniach soli jest zagrożenie wodne, bo wdarcie wody szukano źródeł wycieku kopalnianego [1]. W Wieliczce prowadzić może do nieodwracalnego zatopienia kopalni wdarcie w 1992 r. nastąpiło w trakcie przebudowy poprzeczni i znacznych szkód górniczych [6, 21, 38]. Naturalne drogi mi- Mina poza granicami złoża solnego w utworach krasu solnego. gracji wód powstawać mogą w trakcie wiekowych procesów Katastrofalnym określa się wdarcie wód w 1977 r. do geologicznych i aktywizować się w wyniku naruszenia filarów kopalni soli w Wapnie, które wystąpiło po próbach uszczel- ochronnych lub narastania odkształceń pod wpływem robót niania górotworu przez wtłaczanie iniektu dla uszczelnienia górniczych. Na pękanie narażone są sztywne skały, betonowe spękanej stropowej półki ochronnej. Wdarcie to doprowadziło obudowy szybów [19], a także starzejące się betonowe wypeł- do zatopienia kopalni, zapadlisk na powierzchni i zniszczenia nienia otworów wiertniczych oraz tamy wodne, szczególnie lub poważnego uszkodzenia 40 budynków. Bezpośrednim wtedy, gdy otoczone są skałami podatnymi na pełzanie. powodem powstania zapadlisk były głównie procesy subrozji Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 179

Rys. 19. Model 3D+t górotworu w Wapnie z lokalizacją maksymalnych odkształceń rozciągających w półce stropo-

wej, po 50 latach Max(εy) = +4,64‰

Fig. 19. 3D+t model of rock mass in Wapno with maximum tensile deformations in roof shelf, after 50 years Max(εy) = +4,64‰

Rys. 20. Model 2D+t górotworu z polem 2 kopalni Kłodawa z rozwojem w czasie naprężeń rozciągających dla dwóch szerokości pola [23] Fig. 20. 2D+t rock mass with field no. 2 of “Kłodawa” mine along with development of tensile stresses in time for two field breadths [23] oraz sufozji i upłynniania spowodowane przepływem wody izolacyjnych. W początkowym okresie stosowania tej tech- i wynoszeniem uwodnionych utworów do wyrobisk [25]. nologii prowadzono ługowanie bez ochrony stropu. Skutkiem Skutkiem tych procesów jest utrzymywanie się nadal strefy podawania wody pod strop i odbierania solanki nad spągiem zagrożenia terenów w Wapnie, mimo obserwowanego ogól- był rozwój niekontrolowanych rozległych rozługowań stro- nego spadku prędkości obniżeń terenu (rys. 21) [Maj w 35]. powych, które doprowadzały do powstawania zapadlisk Warunkiem powstania zawału jest obwał skał nad wyro- w Baryczy, najpierw na polu Centralnym, potem Słonecznym biskiem o znacznej powierzchni stropu i objętości umożli- i na Pagorach, oraz w Łężkowicach (rys. 22) [14]. Bezpośrednią wiającej osiągnięcie przez strefę obwałów granicy utworów przyczyną zapadlisk było zawsze osiągnięcie przez strefę podpowierzchniowych o małej wytrzymałości [Kortas w 35]. rozługowań i obwałów utworów czwartorzędowych o małej Przykładem takiego procesu był obwał w komorze Błagaj oraz zwięzłości i podatnych na namakanie. Łączna objętość zapa- zawał komory Schmidt w kopalni Wieliczka w 1960 r. Po dlisk w Łężkowicach przekraczała 0,5 mln m3. tych wydarzeniach ponownie podjęto wypełnianie piaskiem Po skonstruowaniu prototypu echosondy przez IPPT PAN „na sucho” niektórych komór na górnych poziomach kopalni. zespół B. Rałowicza z OBR Chemkop w połowie lat 70. XX W otworowych kopalniach soli zagrożenia dla terenów w. rozpoczął pomiary geometrii kawern metodą ultradźwięko- górniczych wynikają z podobnych przyczyn. Obecnie pod- wą, najpierw w Łężkowicach, potem w Górze, Mogilnie i w stawowym wymogiem prowadzenia eksploatacji otworowej Baryczy. Rozpoznanie rozwoju kawern, chociaż niepełne stało jest ochrona stropu przez wprowadzenie pod strop płynów się podstawowym warunkiem kontrolowanego ługowania 180 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 21. Obniżenia terenów w Wapnie przed i po wdarciu wód do kopalni [Maj w 35] Fig. 21. Ground subsidence in Wapno before and after water inrush [May in 35]

Rys. 22. Zapadlisko nad kawerną solną w Łężkowicach, XI. 2001 r. Fig. 22. Hollow above the salt cavity in Łężkowice, November 2001 w kopalniach otworowych. Okazało się wtedy, że zapewnie- nak wtedy, gdy granice wysadu solnego nie są dostatecznie nie izolacji stropu nie eliminuje nieregularności rozługowań, rozpoznane. Obecnie sprawdzać to można radarem otworo- wynikających z niejednorodności złoża. W strefach, gdzie wym. Pomiary te prowadzi się kopalni Mogilno i Góra [41]. występują warstwy chlorkowych soli potasu i magnezu lub Skutkiem rozszczelnienia może być spadek podparcia czyste sole wielko-kryształowe wzrasta znacznie szybkość hydraulicznego kawern, powodujący wzrost konwergencji rozpuszczania. Skutkiem powstawanie w tych miejscach i nadmierne odkształcenia w stropie i w filarach oraz lokalne nadmiernych rozługowań jest kierunkowe poszerzanie ka- obwały, obserwowane podnoszeniem się spągów kawern. wern, szczególnie niekorzystne przy brzegu wysadu i w półce Także wzrost ciśnienia mediów płynnych, magazynowanych stropowej. Rozługowanie filarów wewnątrz pola eksploata- w solnych kawernach, przekraczający ciśnienie litostatyczne cyjnego może spowodować połączenia między kawernami, skał w stropie kawern, prowadzić może do zeszczelinowana a rozługowanie filarów brzeżnych rozszczelnienie kawern. cementacji przy bucie rur wiertniczych. Powodować to może Zapobiega się temu poprzez pozostawienie calizn ochronnych niekontrolowany wypływ do górotworu mediów wypełniają- przy granicach złoża. Warunki niebezpieczne tworzą się jed- cych kawernę i zanieczyszczenie wód podziemnych, a także Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 181 uniemożliwiać dalszą eksploatację. Rozszczelnienie kawerny wartości dopuszczalne. Obecnie monitoring chemizmu wód wypełnionej gazem prowadzić może do wdarcia się wód do prowadzony jest nad wszystkimi kopalniami podziemnymi kawerny i wypełnienie jej wodą. Zapobiega się temu poprzez i otworowymi, dodatkowo prowadzone są także okresowe cementację buta rur w skałach o odpowiedniej wytrzymałości badania stanu gleb i powietrza w otoczeniu podziemnych i nieprzekraczanie ciśnienia szczelinującego, a pośrednio po- magazynów węglowodorów w Górze, Mogilnie i Kosakowie. przez stały monitoring ciśnień i przepływów oraz odpowiednie Po zakończeniu eksploatacji w Łężkowicach i w Baryczy, sterowanie położeniem rur [28]. Zapewnienie izolacji otocze- chemizm wód jest nadal kontrolowany. nia między poszczególnymi komorami magazynowymi polega Poważne konsekwencje dla powierzchni tworzą zawsze na zwiększeniu wymiarów filarów między kawernami nawet skutki długotrwałych i dynamicznych przepływów wód do 200 m. W kawernowym magazynie gazu w Kosakowie w warstwach podpowierzchniowych. Wody wdzierające się do awaryjnemu wypływowi gazu zapobiega się dodatkowo przez poprzeczni Mina w kopalni „Wieliczka” po 1992 r. wyniosły zakładanie w rurach śluzy, automatycznie zamykającej się z górotworu ponad 60 tys. Mg luźnych utworów. Objętość w przypadku niekontrolowanego przepływu gazu. niecki związanej z sufozją i upłynnieniem indukowanymi Niekontrolowane czerpanie solanek z zatopionych kopalń wdarciem wód do kopalni w Wapnie osiągnęła wartość 310 soli czy z rozługowań w otworowych kopalniach tworzy tys. m3. W Łężkowicach zapadlisko, które w 2001 r. pojawiło zawsze poważne zagrożenie dla terenów górniczych [2, 13]. się w odległości kilkudziesięciu metrów od domów mieszkal- Cechą takiej eksploatacji jest nieokreślone miejsce dopływu nych, miało objętość 90 tys. m3, początkową głębokość 90 m wód i dróg ich przepływu, a w konsekwencji strefy ługowania i średnicę 60 m rosnącą w ciągu kilkunastu dni do 90 m. Objętość soli. Jeżeli dopływająca woda pochodzi z horyzontów podpo- największego zapadliska w Łężkowicach osiągnęła 180 tys. m3. wierzchniowych, to intensywnemu ługowaniu ulegają utwory Przyczyną występowania deformacji nieciągłych jest także w górnej strefie złoża, czyli blisko powierzchni terenu. Dla intensywny drenaż wód czwartorzędowych. W latach 80. XX zapobiegania skutkom zapadlisk i rozługowań w Łężkowicach w. pompowano zasolone wody czwartorzędowe i przygo- prowadzone było wypełnianie kawern piaskiem. Do kawern towywano się do założenia bariery dla ochrony rzeki Raby wprowadzono łącznie 1,2 mln m3. w Łężkowicach przed spływem zasolonych wód z zapadlisk. Procesowi zapadania kawern ługowniczych towarzyszy na Wzrost osiadań i pojawienie się deformacji nieciągłych po- ogół szybki wypływ nasyconej solanki oraz jej wprowadzenie wstrzymało te prace. W Wapnie po zatopieniu kopalni wie- do poziomu wód czwartorzędowych i dalej do cieków wod- loletni drenaż wód umożliwić miał obniżenie poziomu wód nych. W Łężkowicach solanka przez szczeliny i rozługowania w czapie wysadu dla podjęcia eksploatacji gipsu. Obecnie pro- wyciskana była do górotworu i spływała w kierunku lokalnych ponuje się tam ryzykowny drenaż, dla ograniczenia dopływu zlewni (rys. 23). Szacuje się, że w kopalni „Łężkowice” do wód czwartorzędowych do czapy wysadu. Perforacje i uru- wód powierzchniowych wprowadzonych zostało 0,95 mln chomienie przepływów w pobliżu utworów, które wcześniej Mg NaCl [14]. Obserwacje zasolenia cieków wodnych po doznały naruszenia struktury w wyniku znacznych deformacji powstaniu zapadliska Pagory w Baryczy w 1974 r. i po 1980 r. nieciągłych, należy uznać za potencjalnie niebezpieczne dla w Łężkowicach pokazały, że tyko okresowo przekraczało ono stabilności terenów.

Rys. 23. Tereny nad kopalnią Łężkowice: kontury zapadlisk, piezometry, izolinie zwiercia- dła wód czwartorzędowych (niebieskie) i zawartości NaCl w wodach [g/dm3], rzeka Raba Fig. 23. Terrains above “Łężkowice” mine: contours of hollows, piezometer, isolines of quaternary waters level (blue) and the content of NaCl in waters [g/dm3], Raba river 182 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

6. Problemy likwidacji kopalń soli i ich wpływ na tereny pogórnicze

Po zakończeniu działalności górniczej przestaje działać przedsiębiorstwo górnicze i zmienia się porządek prawny, natomiast nie zanika oddziaływanie wyrobisk na górotwór i powierzchnię terenu. Wpływy kopalni na tereny pogórnicze zależą wtedy od sposobu likwidacji wyrobisk. Korzystne dla środowiska jest takie prowadzenie eksploatacji, aby dopro- wadzić do jak największego zmniejszenia końcowej objętości wyrobisk poprzez ich wypełnianie solanką, materiałem podsadzkowym lub odpadami [28]. Technologia składowania odpadów zagwarantować jednak powinna zagospodarowanie wypieranej solanki i wyeliminowanie przedostawania się szkodliwych substancji do wód podziemnych. Ze względu na zagrożenie wodne kopalni Solno i poten- Rys. 25. Podnoszenie się 1 poziomu kopalni „Solno” w trakcie cjalne skutki wdarcia wody do kopalni dla miasta Inowrocław jej zatapiania [12] w latach 1986 ÷ 1994 przeprowadzono jej kontrolowane Fig. 25. Rise of the 1st level of “Solno” mine during inundation zatapianie. Dla uniknięcia nadmiernych odługowań filarów, [12] słabo nasycona solanka, zawierająca ługi odpadowe z huty szkła Irena, kierowana była najpierw do komór na najniższych poziomach i po wstępnym dosyceniu wypełniała sukcesywnie były prowadzone, zatem stan powierzchni od 20 lat nie jest wyższe poziomy. Proces zatapiania zilustrowano podnosze- kontrolowany. niem lustra wody w szybie (rys. 24 lewy). Po zatopieniu Zaciskanie wyrobisk w zlikwidowanych kopalniach zależy najwyższego poziomu w 1992 r. przeprowadzono likwidację od ciśnienia hydraulicznego i gęstości medium wypełniające- szybów (rys. 24 prawy). go wyrobiska. Prędkość konwergencji wypełnionych wyrobisk Podczas zatapiania kopalni Solno prowadzono pomiary zmniejsza się ze wzrostem stężenia solanki i wysokością strefy przemieszczeń pionowych w kopalni i na powierzchni tere- wypełnienia wyrobisk. W warunkach mioceńskich złóż soli, nu. Na najwyższym 1. poziomie kopalni przed zatapianiem, w obszarze odsłonięcia przez wyrobiska skał ilastych, obec- obniżenia w latach 1976 – 1986 osiągnęły prędkość –35 mm/ ność solanek prowadzi do namakania iłów i wzrostu ich podat- rok. W czasie zatapiania, w latach 1988 ÷ 1991 poziom ten ności na pełzanie, a w konsekwencji do możliwej degradacji podniósł się do +81 mm (rys. 25). Na powierzchni terenu calizn. Dlatego też w Wieliczce w XIX i XX wieku podsa- w strefie poprzednio maksymalnych obniżeń powierzchni dzano komory na „sucho”, sprowadzając piasek z otwartej terenu, w latach 1992 ÷ 1996 zaobserwowano wypiętrzenia dla tego celu piaskowni Psia Górka w Wieliczce. W ramach dochodzące do +6mm. Ruch ten, podobnie jak po zatopie- prac zabezpieczających pod strefą ochrony konserwatorskiej niu kopalni w Wapnie w latach 1979 ÷ 1981, był skutkiem w kopalni Wieliczka opróżniane były nawet ługownie, a w podparcia ścian komór hydrostatycznym ciśnieniem solanki miejsce solanek wprowadzano piasek. Wypełnianie dolnych wypełniającej kopalnię. Dalsze wielkoobszarowe obserwacje poziomów solanką z piaskiem czy odpadowym urobkiem przemieszczeń na terenach pogórniczych w Inowrocławiu nie w kopalni „Wieliczka” i „Bochnia” jest obecnie jedynym

Rys. 24. Poziom wody w szybie podczas zatapiania kopalni Solno w Inowrocławiu Fig. 24. Water level in shaft during inundation of Solno mine in Inowrocław Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 183 możliwym ze względów ekonomicznych sposobem likwidacji także są zróżnicowane, w okresie 1996 – 2013 r. wyniosły oko- pustek. Skutki stosowania tej technologii powinny być jednak ło ÷19 mm/rok, ale występowały także obniżenia przekracza- przedmiotem obserwacji i odpowiedniej analizy ich wyników. jące w ciągu roku –50 mm. Na zasolonej powierzchni terenu Po likwidacji kopalni podziemnej przez zatopienie tworzyć pojawia się specyficzna dla tych warunków flora i fauna, która się będzie nadal, ale znacznie wolniej niecka obniżeń na tere- ze względów na unikalność tego środowiska powinna być nach pogórniczych. Spowodowane jest to spadkiem naprężeń moim zdaniem chroniona. Z powodu niestabilności górotworu efektywnych w otoczeniu wyrobisk w wyniku oddziaływania i wyjątkowych walorów przyrodniczych tereny pogórnicze w rosnącego z głębokością ciśnienia solanki wypełniającej ka- Łężkowicach nie powinny podlegać tradycyjnej rekultywacji. werny. Obserwacje w Wapnie po katastrofalnym zatopieniu Zakończenie działalności górniczej w kopalniach otworo- kopalni pokazują, że obniżenia nad wyrobiskami dochodzą wych nie powoduje zmian w narastaniu obniżeń na powierzch- do –4 mm/rok, ale w strefie największych zapadlisk, które ni. Maksymalne prędkości obniżeń i odkształceń pojawiać się powstały w 1977 i 1978 r. na drodze przepływu wód do ko- będą w chwili zakończenia eksploatacji. Także zakończenie palni, prędkość obniżeń tylko nieznacznie zmniejszyła się w eksploatacji podziemnej i zatopienie wyrobisk w wysadach porównaniu z obniżeniami w w okresie przed katastrofą (rys. solnych nie zatrzyma postępującego rozpuszczania w solan- 21). W Wieliczce nawet po 20 latach ujawniały się jeszcze ce soli potasowo-magnezowych, powiększając przestrzenie skutki zmian warunków hydrogeologicznych i procesów rozługowań. Odczuwane przez użytkowników terenów po- sufozji na drogach przepływu wód [31]. Z tych względów górniczych zagrożenie może ulec zwiększeniu ze względu na obserwacje terenu nadal były prowadzone. brak nadzoru górniczego, systematycznej obserwacji i bieżącej W wypełnionej solanką kopalni podziemnej czy kopalni kompetentnej oceny kształtowania się wpływów wyrobisk, otworowej postępować będzie rozpuszczenie soli potasowych co należało poprzednio do obowiązków zakładu górniczego. i magnezowych, opadanie tych roztworów, aż do wyługowania Innym, ale niegórniczym problemem są szkody pojawia- tych utworów. Jednocześnie powstałe w wyniku rozługowania jące się na terenach pogórniczych z powodów niezwiązanych przestrzenie ulegać będą zaciskaniu. Proces ten powinien być z górnictwem. Uciążliwość powodują na przykład występując kontrolowany przez pomiar stężenia jonów K i Mg w solance. e licznie na przedpolu Karpat osuwiska, w tym także w strefie Sposób kontrolowanej likwidacji kopalni powinien umożliwić wpływów na powierzchnię kopalni soli w Wieliczce i Bochni. te obserwacje po zatopieniu kopalni. Zagrożenie tworzy obecność naturalnych pustek podpo- W nieszczelnym górotworze, jak na przykład w Wapnie, wierzchniowych, na przykład w czapach wysadów solnych. konwergencja powoduje niekontrolowany wypływ solanki W Inowrocławiu w XIX w. zapadliska powstawały nawet z zatopionych wyrobisk do górotworu. Powiększać się wtedy przed rozpoczęciem działalności górniczej [4]. Zdarzeń takich będzie naturalna aureola solanek w wodach podziemnych. nie można wykluczyć w przyszłości. Z tego względu wprowa- Wpływać to może niekorzystnie tylko na blisko położone dzono ograniczenia dla warunków zabudowy w Inowrocławiu ujęcia wody pitnej. [2], które po zniesieniu nadzoru górniczego, nie są stosowane. Po szczelnym zamknięciu otworów wiertniczych, ciśnienie Dla prawidłowej interpretacji wyników obserwacji wpły- solanki wzrastać będzie do wartości ciśnienia litostatycznego wów wyrobisk istotne jest wyodrębnienie terenów podatnych skał na głębokości spągu kawerny. Ze względu na różnice na niegórnicze oddziaływania. Dotyczy to stref oddziaływań gęstości skał i solanki takie zamknięcie może być skuteczne geodynamicznych, czynnych osuwisk czy terenów ulegają- tylko w kawernach o małej wysokości [28]. Zamykanie otwo- cych wpływom czynników hydrogeologicznych. Przykłady rów w Górze czy Mogilnie spowodowałoby wzrost ciśnienia aktywnych oddziaływań geomorfologicznych zostały ziden- w kawernach, rozszczelnienie cementacji buta rur i wypływ tyfikowane na terenach nad kopalniami w Bochni i Wieliczce solanki w ilości w przybliżeniu odpowiadającej przyrostowi [16]. konwergencji objętościowej. Dlatego po zakończeniu eks- Zagospodarowanie terenów pogórniczych kopalń otwo- ploatacji w tych kopalniach wypełnione solanką kawerny rowych i podziemnych uwzględniać powinno fakt długo- nie mogą być szczelnie zamknięte, a wypływ solanki będzie trwałego oddziaływania wyrobisk na środowisko górotworu trzeba stale ujmować i odprowadzać z pola pogórniczego. i powierzchnię terenu po zamknięciu zakładu górniczego. Działalność górniczą w końcowej fazie eksploatacji Potrzebne jest formalne sklasyfikowanie terenów pogór- w Baryczy prowadzono w części północno-wschodniej i połu- nicznch według warunków górniczych i środowiskowych oraz dniowo-zachodniej i zakończono ją w 1997 r. Przeprowadzona określenie odpowiednich rygorów dalszego kontrolowania likwidacja instalacji otworowej kopalni polegała na likwidacji terenów i ich zagospodarowania, a także ustanowienie osób powierzchniowych rurociągów, wyciąganiu rur lub zmykaniu prawnych nadzorujących profesjonalnie te czynności. rurociągów. Część terenów górniczych w Baryczy, na których w latach 70. XX w. zakończona została eksploatacja otwo- rowa, przekazano miastu Kraków na składowisko odpadów 7. Wnioski komunalnych. Pod składowiskiem nadal postępuje jednak proces osiadania terenu oraz wynoszona jest solanka z zaci- 1. Specyfika oddziaływań na górotwór kopalń soli wynika skających się kawern. Ze względu na obecność składowiska z właściwości fizycznych i chemicznych skał solnych kontrolę oddziaływania na tereny pogórnicze sprawowaną oraz dostosowanych do tego sposobów wydobywania przez Kopalnię Wieliczka ograniczono do obrzeży zlikwido- kopaliny. Mimo różnorodności warunków geologicznych wanej kopalni oraz pól Soboniowice, Pagory i Tomana. W tych i górniczych w pokładowych i wysadowych złożach soli obszarach maksymalne przyrosty obniżeń terenu w okresie obniżenia powierzchni terenu spowodowane oddziały- ostatnich lat osiągają obecnie –18 mm/rok. waniem wyrobisk nie przekraczają kilkudziesięciu mili- Tereny nad nieczynną kopalnią w Łężkowicach nadal metrów rocznie. Przyczyną tego jest komorowo-filarowa są nadzorowane przez Kopalnię Bochnia. Ponieważ sposób struktura kopalń soli z wykorzystaniem w niej około 25% likwidacji instalacji otworowej był podobny jak w Baryczy złoża oraz pozostawianie calizn chroniących wyrobiska solanki są wyciskane do wód czwartorzędowych. Pomiary hy- przed wodami. drogeologiczne i geodezyjne wykonywane są systematycznie. 2. Cechą charakteryzującą warunki geomechaniczne w ko- Prędkość obniżeń poszczególnych punktów obserwacyjnych palniach soli jest pełzanie skał solnych, przejawiające się wykazuje znaczną zmienność. Maksymalne przyrosty obniżeń długotrwałym procesem zaciskania wyrobisk. Pokazano, 184 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

że konwergencje i obniżenia powierzchni określają funkcje 6. Garlicki A, Wilk Z.: Geologiczne i hydrogeologiczne tło awarii na potęgowe lub wykładnicze czasu, ujawniające długookre- poziomie IV kopalni soli Wieliczka, Przegląd Geologiczny nr. 3, 1993 sowy trend ruchu górotworu. Wyróżnić można trzy fazy 7. Hwałek A.: Górnictwo soli kamiennych i potasowych, Wydawnictwo zaciskania wyrobisk: 1. powstawania wyrobiska, 2. zaci- Śląsk, 1971 skania quasi-ciągłego i 3. zaciskania obwałów i rumoszu 8. Knothe S.: Prognozowanie wpływów eksploatacji górniczej, Wyd. Śląsk, skalnego. Podobne fazy wskazać można także w procesie 1984 zaciskania pól górniczych czy kopalni. 9. Kortas G.: Przemieszczenia i odkształcenia w wielopoziomowych 3. Rozkład i niepełny kształt niecek obniżeń oraz zasięg komorowo - filarowych kopalniach soli, Zeszyty Naukowe AGH, Nr obniżeń powierzchni terenu jest skutkiem warunków geo- 1207, Geodezja, z. 101, Wyd. AGH, Kraków, monografia, 1989 logiczno-górniczych, a w szczególności formy struktury 11. Kortas G.: Wpływy eksploatacji górniczej w Inowrocławiu na po- kopalni. Wyróżnikiem trzech typów wykształcania się wierzchnię, Przegląd Górniczy, nr 4, 1997 niecek obniżeń jest ich: centryczność, odchylenie centrum 12. Kortas G.: Zachowanie się górotworu w kopalni soli Solno, Przegląd i dwucentryczność w nieckach osobliwych z kierunkową Górniczy, nr 6, 1997 zmiennością zasięgu wpływów. Obserwacje wskazują, że 13. Kortas G.: Zagrożenie powierzchni terenu wywołane konwergencyjnym maksymalny zasięg wpływów zaciskania wyrobisk jest zaciskaniem kawern nieczynnej otworowej kopalni soli w Łężkowicach, bliski dwukrotnej głębokości wyrobisk. Przegląd Górniczy, nr 3, 2003 4. Kategoryzacja terenów górniczych z 1956 r. skierowana 14. Kortas G. 2003b, Zagrożenie zawałowe i mechanizm powstawania na warunki geologiczno-górnicze pokładowych kopalń zapadlisk w otworowej kopalni soli, Przegląd Górniczy nr 1,2003, węgla i powiązana z nią profilaktyka budowlana nie 15. Kortas G. red.: Ruch górotworu i powierzchni w otoczeniu zabytkowych jest dostosowana do specyfiki oddziaływań górnictwa kopalń soli, monografia, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków, 2004 solnego. Charakteryzuje je małe, ale bardzo długotrwałe 16. Kortas G.: Przemieszczenia nad historyczną kopalnią w Wieliczce, odkształcanie się otoczenia wyrobisk i powierzchni terenu. Przegląd Górniczy nr 3, 2007 Potrzebne jest sformułowanie nowej kategoryzacji terenu 17. Kortas G. red.: Ruch górotworu w rejonie wysadów solnych, Kortas G. górniczego, obejmującej bardzo wolne i bardzo szybkie s.119-155,160-215,225-233,235-245;Wyd. IGSMiE PAN, 2008 oddziaływania wyrobisk oraz dostosowanie do tego profi- 18. Kortas G.: Singularities of the Rock Mass Movement during the Mining laktyki budowlanej i zasad oceny szkodliwości wpływów of Salt Domes, Solution Mining Research Institute, Spring 2009 Tech. górniczych. Conf. Kraków, 2009 5. Skutki wdarcia wody do podziemnych kopalń soli, niekon- 19. Kortas G.: Szyb z obudową w górotworze solnym, wstępne badania trolowane i nadmierne rozługowania w kopalniach otwo- modelowe, Górnictwo i Geoinżynieria Kwartalnik Akademii Górniczo rowych, niekontrolowane czerpanie solanek i intensywny Hutniczej, Kraków z. 2, 2010 pobór wody w rejonie zaistniałych deformacji nieciągłych 20. Kortas G.: On the convergence of workings and the purpose of workings oraz pozostawienie bez zabezpieczeń płytkich i rozległych observations in salt mines, Geology, Geophysics & Environment Vol. wyrobisk powodowały aktywizację lub powstawanie de- 38/1 – Przegląd Solny, 2012 formacji nieciągłych i zapadlisk. Potencjalne zagrożenie 21. Kortas G.: Zagrożenie wodne w polskich podziemnych kopalniach soli, powszechne tworzą znaczne objętości niewypełnionych Przegląd Górniczy, 5, 2013. wyrobisk podziemnych kopalń soli, których możliwe nie- 22. Kortas G., Maj A.: Evaluation of stresses around an underground reser- kontrolowane zatopienie doprowadzić może do katastrofy voir of liquid fuels in unrecognized mining and geological conditions, na terenach górniczych. Obszary objęte takim zagrożeniem Eurock, Czechy 2005 powinny być sklasyfikowane i ujęte w kategoryzacji terenu 23. Kortas G., Maj A.: Warunki geomechaniczne w caliznach chroniących górniczego. przed wodami, na przykładzie kopalni soli Kłodawa, Przegląd Górniczy 6. Po zakończeniu działalności górniczej w kopalniach otwo- nr 12, 2012 rowych narastać będą konwergencje, wypływy solanki 24. Kortas G, Maj A. Drogowski J.: Land Subsidence Caused by Solution z kawern i długotrwałe obniżenia terenu. Także zatopione Mining in the Mogilno Salt Dome, Geology, Geophysics & Environment podziemne kopalnie soli, na przykład w Wapnie, powo- Vol. 39 No.3 – Przegląd Solny 2013 dować mogą dalsze zagrożenia. Dlatego potrzebne jest 25. Kortas G., Wilk J., Jasiński Z.: Surface protection problem in condi- ustanowienie dla terenów pogórniczych odpowiedniej tion of water hazard in diapir salt mines, Proceeding Symposium of kodyfikacji prawnej, z wymogiem nadzoru, klasyfikacji International Mine Water Association "Mine Water", Granada, 1985 zagrożeń środowiska, zakresu obserwacji i okresowej 26. Kortas G., Wodyński A.: Szkody górnicze w warunkach powolnej oceny zagrożeń. Specyfika tych terenów powinna być deformacji górotworu w Bochni, Przegląd Górniczy, t. 47, nr 9, 1991 uwzględniana w planowaniu przestrzennym. 27. Kwiatek J. red.: Ochrona obiektów budowlanych na terenach górniczych, WGIG Katowice 1998 28. Kunstman A.: Przegląd problemów związanych z końcową fazą eksplo- Literatura atacji kopalń soli, Materiały z II Spotkania PSGS, Wiktorowo, 1998 29. Kunstman A., Lepiarz J., Poborska-Młynarska K, Urbańczyk K.: 1. Beyschlag F.: Das Salzvorkommen von Hohensalz Jahrbuch der Königl. Wstępne koncepcje likwidacji Kopalni Soli Kłodaw, Gospodarka Preuss, Geologischen Landesanstalt, Jg 24:1913 Tl. 2 Berlin, s 225÷444, Surowcami Mineralnymi, Przegląd Solny 2007 t. 23 z. spec. 1, 2007 1913 30. Kunstmann A. Poborska-Młynarska K. Urbańczyk K.: Zarys otworowego 2. Budryk W.: Zapadliska na terenie miasta Inowrocław. Przegląd ługownictwa solnego, Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne, AGH Górniczo-Hutniczy , T.25 No 8 s. 431÷444, 1933 Kraków, 2002 3. Budryk W., Knothe S.: Zasady klasyfikacji terenów Górnośląskiego 31. Maj A.: Convergence of gallery workings in underground salt mines, Okręgu Przemysłowego ze względu na możliwość ich zabudowy, PAN, Archives of Mining Science 2012/14, monograph, 2012 Komitet dla Spraw GOP, Biuletyn nr. 4 W-wa, 1956 32. Maj A., Kortas G., Drogowski J.: Ground uplift after the closure of water 4. Ertel: Salinenbetrieb und Salzbergbau in der Orivunz Posen, Festschrift leak on Mina drift of the Wieliczka Salt Mine, Geology, Geophysics & zum XII Allg. Deutschen Bergmenstag in Breslau, s. 275-316, 1907 Environment Vol. 38 No.1, 2012 5. Flisiak D.: Własności odkształceniowe soli kamiennej w próbach 33. Minkley W., Menzel W.: Local instability and system instability of room reologicznych. Geotechnika i Budownictwo Specjalne. Kraków, Wyd. and pillar in potash mines, The Mechanical Behavior of Salt, Trans Tech KGBiG AGH, s. 165÷177, 2002 Publications, Claustal-Zallarfeld, 1993 Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 185

34. Popiołek E.: Ochrona terenów górniczych, Wydawnictwa AGH, 2009 39. Ślizowski K, Saługa: Surowce mineralne Polski, Surowce chemiczne 35. Rasała red.: Dokumentacja geologiczna określająca zagrożenia terenu Sól kamienna, GSMiE Kraków, 1996 pogórniczego kopalni soli Wapno w zakresie określenia jego przydat- 40. Szewczyk J.,: Kopalnia Soli „Wieliczka” – 80 lat obserwacji defor- ności do zagospodarowania i rewitalizacji, Hydro-Nafta, praca niepu- macji pogórniczych, Gospodarka Surowcami Mineralnymi t.24, z.32 blikowana, Urząd Gminy Wapno, 2014 – Przegląd Solny, 2008 36. Siembab J., Kortas G.: Filary ochronna w górnictwie surowców 41. Tadych J., Drogowski J., Grzybowski Ł., Kleczar M., Enghardt J., chemicznych, Ochrona Terenów Górniczych, nr 57, KOPPSG WUG, Bornemann O.: Optymalizacja procesu eksploatacji soli kamiennej Katowice, 1981 w oparciu o geologiczną interpretację pomiarów georadarem złóż soli 37. Ślizowski J.: Geomechaniczne podstawy projektowania komór magazy- kamiennej, Materiały Konferencyjne XV Sympozjum Quo Vadis Sal, nowych gazu ziemnego, Studia, Rozprawy, Monografie, No 137 Wyd. Świeradów Zdrój 62-65, 2010 IGSMiE PAN, Kraków, 2006 38. Ślizowski K., Kortas G.: Zagrożenie powierzchni spowodowane eksplo- Autor wyraża podziękowania Agnieszce Maj za cenne atacją wysadów solnych na przykładzie Kopalni Soli im. T. Kościuszki uwagi przy redakcji tekstu tej publikacji. w Wapnie, Ochrona Terenów Górniczych, nr 51, 1980 186 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.33: 622.56: 591

Makrofauna poziomu morskiego otworu wiertniczego Borowo (Lubelskie Zagłębie Węglowe) Macrofauna of the marine zone borehole Borowo (Lublin Coal Basin)

Dr Ewa Krzeszowska*)

Treść: Osady karbonu w profilu otworu wiertniczego Borowo (Lubelskie Zagłębie Węglowe) reprezentowane są głównie przez utwory ilasto-mułowcowe z licznymi pokładami węgla kamiennego. W nadkładzie osadów karbońskich występują osady jury górnej, kredy i czwartorzędu. W profilu otworu wiertniczego Borowo na głębokości 921,1 ÷ 930,0 m w obrębie ciemnoszarych iłowców występuje poziom z licznymi szczątkami fauny morskiej. Najliczniej reprezentowane są typy Mollusca (małże, goniatyty, ślimaki) oraz Brachiopoda. Mniej licznie występują przedstawiciele typów Arthropoda (małżoraczki) i Pisces (ryby). Dominującymi taksonami są małże z rodzaju: Edmondia, Posidonia, Sanguinolites, Polidevcia oraz ramienionogi z rodzaju Lingula. Analiza szczątków makrofauny, przeprowadzona w celu określenia pozycji stratygraficznej nawierconych utworów, wykazała obecność gatunków wskaźnikowych oraz zespołów faunistycznych charakterystycznych dla horyzontu faunistycznego Dunbarella, czyli granicy wesfalu A i B. Abstract: Carboniferous deposits in the borehole Borowo (Lublin Coal Basin) are mostly represented by claystones and mudstones series with many seams of hard coal. The overburden of the Carboniferous profile is composed of Upper Jurassic, Cretaceous and Quaternary sediments. In the Carboniferous profile at a depth of 921,1-930,0 m, within a dark gray claystones, there is a rich marine fauna present. The most abundant are Mollusca (Bivalvia, Gastropoda, Goniatites) and Brachiopoda followed by Arthropods (Ostracods) and Pisces (fish scales). An assemblage of the marine zone contains dominant Bivalvia with the most common Westphalian species of Edmondia, Posidonia, Sanguinolites, Polidevcia, Dunbarella and long-lived Brachiopoda (Lingula). The studies of macrofauna carried out to determine the stratigraphic position of the drilled marine level, showed the presence of indicator species and faunal units characteristic for the faunal horizon Dunbarella, considered to be the boundary between Westphalian A and B.

Słowa kluczowe: Lubelskie Zagłębie Węglowe, fauna morska, horyzont faunistyczny Dunbarella Key words: Lublin Coal Basin, marine fauna, faunal horizon Dunbarella

1. Wprowadzenie W sąsiedztwie istniejącej kopalni Spółka PDCo Sp. z o. o, w ramach projektu „Lublin Coal Project”, prowadzi inten- Lubelskie Zagłębie Węglowe (LZW) położone jest sywne prace wiertnicze w celu sporządzenia dokumentacji w południowo-wschodniej Polsce, na terenie województwa geologicznej złóż. PDCo Sp. z o.o. posiada obecnie cztery lubelskiego, a jego przedłużeniem jest Lwowsko-Wołyńskie koncesje na rozpoznawanie złóż węgla kamiennego (K-4- Zagłębie Węglowe znajdujące się na Ukrainie. Podłoże utwo- 5, K-6-7, K-8, K-9) na terenie na powiatów łęczyńskiego, rów karbońskich tworzą skały krystaliczne proterozoiku oraz włodawskiego i chełmskiego (rys.1). Wykonano już kilka osady starszego i młodszego paleozoiku (do dewonu górnego nowych otworów wiertniczych, w tym m.in. otwór Borowo włącznie). Karbon, leżący niezgodnie na starszym podłożu, w miejscowości Wola Korybutowa w powiecie chełmskim reprezentowany jest przez osady od wizenu po westfal. Serię (rys. 1, 2) [16, 17]. W otworze tym na głębokości 921,1 ÷ węglonośną budują przede wszystkim utwory formacji 930,0 m nawiercono poziom z liczną fauną morską, będący z Lublina (westfal A i B), w której występuje podstawowe, przedmiotem prezentowanych badań. wielopokładowe złoże węgla [10, 11, 13]. Celem pracy była charakterystyka makrofaunistyczna po- Strop karbonu ma charakter erozyjny. Utwory nadkładu ziomu morskiego oraz określenie jego pozycji stratygraficznej. buduje kompleks skał permo-mezoicznych i kenozoicznych. Miąższość skał nadkładu zmienia się od 350m w okolicach Włodawy do ponad 1200 m na zachód od Lublina [13]. 2. Poziomy faunistyczne LZW Obecnie w Lubelskim Zagłębiu Węglowym eksploatację prowadzi kopalnia KWK „Bogdanka”, należąca do spółki Makrofauna występująca w profilach karbonu LZW doku- Lubelski Węgiel Bogdanka S.A. mentuje osady od górnego wizenu po westfal [4, 6]. W wizenie górnym i namurze A dominujące są osady z fauną morską. *) Politechnika Śląska Wyżej w profilu wzrasta udział rodzajów brakicznych i słodko- Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 187

ficznym i korelacyjny. Wydzielono 6 horyzontów faunistycznych: Possidonia corugata I – namur A, Possidonia corugata II – namur A, Carbonicola pseudacuta – Namur B, Carbonicola exporrecta, Carbonicola pseudorobusta i Dunbarella – westfal A [4,5]. W namurze A w interwale pomiędzy horyzontami Possidonia corugata I i Possidonia corugata II przyjmuje się granicę serpuchowu i baszkiru (karbonu dolnego i górnego) [7]. W Lwowsko-Wołyńskim Zagłębiu Węglowym, gdzie występują trzy poziomy Posidoniowe (PI, PII, PIII), granicę tą przyjmuje się w stropie poziomu Possidonia corrugata I [8,14]. Szczególnie ważny dla korelacji karbonu zagłębia lubelskiego z basenami Europy zachodniej jest najwyższy horyzont morski westfalu – Dunbarella, zlokalizowany powyżej pokładu 395. Horyzont ten rozpoczyna wapień „S”, pod którym występują iłowce z fauną słodkowodną. Zespół faunistyczny tego poziomu jest porównywalny z zespołem faunistycznym horyzontu Katharina w Zagłębiu Ruhry i Clay Cross w Wielkiej Brytanii, wyznaczającego granicę westfalu A i B [3,4]. Rys. 1. Lokalizacja obszaru badań [http://www.pdz.com.au] Fig. 1. Location of the study area [http://www.pdz.com.au] 3. Wykształcenie karbonu w otworze Borowo

W profilu otworu wiertniczego Borowo strop karbonu nawiercono na głębokości 675,5m (rys. 3). W nadkładzie osadów karbońskich występują osady jury górnej, kredy i czwartorzędu. Jura górna o miąższości 99,2 m reprezento- wana jest przez skały węglanowe barwy od jasno do ciem- noszarej: wapienie oolitowe, wapienie pelitowe i wapienie detrytyczne. Osady kredy o miąższości 542,3 m wykształcone są głównie w postaci serii wapienno-marglistej, w spągu której występuje warstwa piaskowca glaukonitowego z konkrecjami fosforytów (2,6 m), reprezentująca alb. W obrębie serii wapienno-marglistej występują jasno szare i białe wapienie pelitowe, wapienie margliste i wapienie kredopodobne z konkrecjami krzemieni i czertów oraz wapienie margliste i margle o barwach jasnoszarych, kremowych i białych, miejscami słabo zapiaszczone. Czwartorzęd (34 m) wykształcony jest w postaci szarych piasków średnio i drobnoziarnistych, w których stropie występuje glina pylasta [15]. Osady karbonu w profilu otworu wiertniczego Borowo, nawiercone na głębokości 675,5÷ 930,0 m, reprezentowane są głównie przez utwory ilasto- mułowcowe z pokładami węgla Rys. 2. Lokalizacja otworów wiertniczych realizowanych o różnej miąższości (rys. 3). w ramach projektu Lublin Coal Project [http://www. W profilu karbonu dominują szare i ciemnoszare iłowce pdz.com.au] (50 %) o teksturze bezładnej, miejscami równoległej i róż- Fig. 2. Location of drill holes driven in the framework of Lu- nym stopniu zwięzłości. Ciemnoszare, rozsypliwe iłowce blin Coal Project [http://www.pdz.com.au] o teksturze równoległej znajdujące się w najniższej części profilu (921,1÷930,0 m) zawierają liczne szczątki fauny oraz wodnych, a w westfalu B występuje tylko fauna słodkowodna. pojedyncze wkładki skał węglanowych o miąższości do 1 cm. W spektrum fauny dominują Bivalvia (małże), Brachiopoda Szczegółowa charakterystyka makrofaunistyczna poziomu (ramienionogi) i Cephalodopoda (głowonogi), nieco mnie z fauną przedstawiona została w dalszej części pracy. W po- licznie występują Anthozoa (koralowce), Gastropoda (ślimaki) zostałej części profilu w iłowcach występuje detrytus roślinny, i Crinoide (liliowce) [3]. Zasadnicze znaczenie stratygraficzne apendyksy, flora paprociolistna oraz fragmenty pni skrzypów mają małże i goniatyty. W LZW udokumentowano większość i widłaków. Na głębokościach 800,5 i 863,5 m występują poziomów i podpoziomów goniatytowych serpuchowu iłowce (0,25 m) ze szczątkami fauny słodkowodnej. Lokalnie i baszkiru (namuru i westfalu A wg. dawnej nomenklatury), w obrębie iłowców występują laminy i konkrecje syderytu. będących podstawą bio i chronostratygraficznego podziału W spągu pokładów węgla iłowce występują w postaci karbonu Europy Zachodniej [3, 6, 7, 8, 9, 12]. iłowcowej gleby stygmariowej, z zachowanymi systemami Makrofauna, występująca w profilu karbonu LZW, korzeniowymi (stygmarie i apendyksy). zgromadzona jest przede wszystkim w ławicach iłowców, Mułowce, stanowiące 36 % profilu karbonu, charakte- mułowców i skał węglanowych. Charakterystyczne zespoły ryzują się szarą barwą, różnym stopniem zwięzłości i falistą, faunistyczne z nagromadzeniem jednego lub kilku gatunków, miejscami bezładną, ukośną lub prawie równoległą teksturą. przy niewielkim udziale innych pozwoliły na wydzielenie po- Skałom tym często towarzyszy laminacja piaskowcem, kon- ziomów (horyzontów) faunistycznych o znaczeniu stratygra- krecje syderytów i sferosyderytów ilastych. Detrytus roślinny występuje w niewielkich ilościach. 188 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Udział piaskowców w profilu jest niewielki (8 %) i są Podczas analizy stanu zachowania skamieniałości brane były to głównie drobnoziarniste, jasnoszare zwięzłe piaskowce pod uwagę głównie: stopień mechanicznego uszkodzenia laminowane mułowcem, iłowcem, substancją węglistą skorupek, stopień dysartykulacji szkieletu, stopień wysor- i syderytem ilastym. towania szczątków, orientacja skorupek i stopień bioerozji Węgiel stanowi 5 % profilu karbonu i występuje w postaci i abrazji szczątków. 16 warstw węgla o miąższości od 0,45 do 1,7 m oraz kilku Największy stopień uszkodzeń mechanicznych wykazują wkładek węglowych o miąższościach nie przekraczających zwinięte skorupki goniatytów. Jedynie muszle Anthracoceras 0,25 m. Sporadycznie pokładom węgla towarzyszą łupki są dość dobrze zachowane, przedstawiciele pozostałych węglowe (1 % profilu). gatunków goniatytów są reprezentowani w próbkach przez fragmenty skorupek bądź przez skorupki kompletne, lecz silnie zgniecione i zdeformowane. Wśród małżów stwierdzono znaczną liczbę dobrze zachowanych skamieniałości. Na niektórych z nich widoczny jest zamek. Skorupki małżów Dunbarella mają niekiedy uszkodzony brzeg przedni lub brzeg zawiasowy. Małże Posidonia, Edmondia, Phestia zazwyczaj wykazują dobry stan zachowania. Nieliczne ślimaki zachowane są dość dobrze. Większość z nich jest lekko odkształ- cona lub zgnieciona, a ujścia uszkodzone. Uszkodzeniom mechanicznym podlegały również ramienionogi zawiaso- we, zwłaszcza gatunki o większych rozmiarach skorupki. Stwierdzono pokruszone fragmenty Produktusów. Stopień uszkodzeń mechanicznych u ramienionogów bezzawiasowych jest zazwyczaj niski. Cienkie skorupki Lingula nie są spękane i zazwyczaj zachowała się ich pigmentacja. Stopień wysortowania szczątków w większości próbek jest nikły, nie zaobserwowano też wyraźnego ukierunkowania dłuższych osi skorupek małżów czy ramienionogów. Nie stwierdzono śladów żerowania drapieżców lub pa- dlinożerców w postaci nadgryzień lub drążonych dziurek. Stan zachowania rzeźby skorupek, świadczący o procesach abrazyjnych, jest zróżnicowany. Większość skorupek małżów ma dobrze widoczną rzeźbę, najczęściej utworzoną przez linie przyrostowe lub zmarszczki. Przedstawiciele Edmondia, Dunbarella czy Posidonia mają wyraźnie widoczne nawet drobne szczegóły rzeźby skorupek (żeberka, guzki, prążki). Na fragmentach znalezionych goniatytów zazwyczaj widoczne są delikatne linie przyrostowe i żeberkowanie. Skorupki małżoraczków maja zazwyczaj silnie zatartą rzeźbę. Liczba szczątków, przypadająca na jednostkę objętości badanej próbki jest bardzo zróżnicowana. W niektórych prób- kach stwierdzono pojedyncze skamieniałości, w niektórych ich zagęszczenie jest znaczne. Zagęszczenie to jest najczęściej związane z nagromadzeniami szczątków w większości pokru- szonych, choć liczne są też zespoły z dobrze zachowaną fauną.

5. Charakterystyka taksonomiczna i ilościowa makrofauny

W profilu otworu wiertniczego Borowo na głębokości 930,0 ÷ 921,1 m występuje poziom z licznymi szczątkami fauny oznaczalnej na poziomie gatunkowym lub rodzajowym. Najliczniej reprezentowane są typy Mollusca (wśród nich głównie małże, goniatyty i pojedyncze ślimaki) oraz Brachiopoda (ramienionogi). Zaobserwowano też obecność Rys. 3. Uproszczony profil karbonu otworu wiertniczego Boro- przedstawicieli typów Arthropoda (małżoraczki) i Pisces wo (na podstawie [15]) (ryby) (rys. 4). Fig. 3. Simplified profile of the Carboniferous in the borehole Najliczniejszą grupę mięczaków stanowią małże reprezen- Borowo (on the basis of [15]) tujące 15 rodzajów i 16 gatunków. Dominują małże z rodzaju Edmondia, reprezentowane głównie przez gatunki Edmondia arcuata (Phillips), Edmondia bisulcata F.et M. Řechoř 4. Stan zachowania makrofauny i Edmondia sulcata (Phillips). Nieco mniej licznie występują okazy Polidevcia z gatunkiem Polidevcia attenuata (Fleming) Stan zachowania skamieniałości w analizowanych prób- oraz Posidonia z gatunkiem Posidonia sulcata (Hind) kach jest zróżnicowany, znaczna część szczątków nadaje się i Posidonia corrugata (Etheridge). Stwierdzono ponadto obec- do identyfikacji na szczeblu rodzaju lub gatunku. Szczątki ność małżów Dunbarella z gatunkiem Dunbarella papyracea fauny występują w postaci skorupek, ośródek i odcisków. (Sowerby) oraz Sanguinolites z gatunkiem Sanguinolites Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 189 clavatus (Etheridge). Pozostałe gatunki i rodzaje występowały sp., Nuculopsis scoticiformis (Tchernyshev), Posidonia cor- w analizowanym profilu sporadycznie (Nuculopsis scoticifor- rugata (Etheridge), Posidonia sp., Phestia stilla (McCoy), mis (Tchernyshev), Nuculopsis sp., Phestia stilla (McCoy,) Phestia sp., Dunbarella papyracea (Sowerby), Euchondria Phestia sp., Euchondria levicula Newell, Euchondria sp., sp., Sanguinolites sp., Septimyalina sublamellosa (Etheridge), Solemya primaeva (Philips), Septimyalina sublamellosa Cardiomorpha sp., Lingula mytilloides (Sowerby), Lingula (Etheridge), Cardiomorpha sp., Aviculopecten sp., Paralleldon sp., Orbiculoidea sp., Rugosochonetes sp., Anthracoceras sp., Paleoneilo sp., Naiadites sp.). vanderbeckei (Ludwig), Anthracoceras sp., Gastrioceras Wśród głowonogów występuje rodzaj Anthracoceras, circumnodosum Foord, Euphemites sp. Ponadto stwierdzono w tym gatunek Anthracoceras vanderbeckei (Ludwig) oraz pojedyncze małżoraczki i nieoznaczalne szczątki małżów rodzaj Gastrioceras (Gastrioceras circumnodosum Foord). i goniatytów. Ślimaki oznaczone w badanych próbkach reprezentują Wyżej w profilu (głębokość 927,7 ÷ 925,9 m odcinek rodzaj Euphemites z gatunkiem Euphemites urei (Fleming ) profilu nr 4) fauna jest mniej liczna z wyraźnym nagromadze- oraz rodzaje Donaldina i Glabrocingulum. niem (na głębokości 927,1 m) szczątków małżów z rodzaju Bardzo liczną, chociaż nie tak zróżnicowaną grupą są Posidonia. Obserwowano małże: Posidonia sp., Edmondia ramienionogi, głównie bezzawiasowe, reprezentowane nie- sulcata (Phillips), Edmondia bisulcata F.et M. Řechoř, mal wyłącznie przez rodzaj Lingula w tym gatunek Lingula Edmondia sp., Dunbarella sp., Polidevcia sp., Nuculopsis mytilloides (Sowerby). Oznaczono tylko pojedyncze okazy scoticiformis (Tchernyshev), Nuculopsis sp., Phestia sp., należące do rodzaju Rugosochonetes i Orbiculoidea. W bada- Sanguinolites sp., Cardiomorpha sp., Paleoneilo sp.; ramie- nych próbkach stosunkowo licznie występowały małżoraczki, nionogi: Lingula mytilloides (Sowerby), Lingula sp.; gonia- a także pojedyncze łuski ryb. tyta Anthracoceras sp.; ślimaki: Euphemites urei (Fleming), Euphemites sp., Donaldina sp., Glabrocingulum sp. oraz pojedyncze małżoraczki i łuski ryb. 6. Rozprzestrzenienie makrofauny w profilu Na głębokości 924,8 ÷ 925,9 m (odcinek profilu nr 3) wy- stępuje dość liczna fauna z dominującymi rodzajami Edmonia Rozprzestrzenienie makrofauny w analizowanym pozio- i Sanguinolites. Nagromadzenie szczątków należących do mie z fauną jest nierównomierne, zarówno pod względem tych rodzajów obserwowano głównie w próbce z głębokości ilościowym jak i rodzajowym. Fauna występuje w szarych 925,8 m. Ponadto stwierdzono obecność małżów z gatunków: i ciemnoszarych iłowcach z niewielkimi wkładkami skał Edmondia sulcata (Phillips), Edmondia bisulcata F.et M. węglanowych, miejscami zsyderytyzowanych lub zapiasz- Řechoř, Edmondia sp., Edmondia sp., Sanguinolites clava- czonych. W profilu wydzielono osiem odcinków (o różnej tus (Etheridge), Sanguinolites sp., Dunbarella sp., Solemya miąższości), w których możliwe było prześledzenie współwy- primaeva (Philips), Paralleldon sp., Paleoneilo sp.; ramie- stępujących taksonów tworzących opisane poniżej, różniące nionogów Lingula mytilloides (Sowerby) a także goniatyta się od innych zespoły faunistyczne (rys. 4). (Gastrioceras sp.), ślimaki (Euphemites sp., Glabrocingulum W najniższej części profilu otworu Borowo (głębokość sp.) i nieliczne małżoraczki. Na głębokości 924,8 ÷ 922,7 m (odcinek profilu nr 2) 930,0 ÷ 929,6 m – odcinek profilu nr 8) w szarych, miejscami w szarych iłowcach z drobnymi wkładkami skał węglano- zapiaszczonych iłowcach z pojedynczymi wkładkami kremowych fauna występuje nieco mniej licznie, a dominującym wych wapieni (do 1 cm), występują nieliczne nieoznaczalne rodzajem jest Lingula z gatunkiem Lingula mytilloides szczątki fauny morskiej. Niestety brak danych (wiercenie (Sowerby). Oznaczono również małże: Posidonia sulcata zakończono na głębokości 930 m) uniemożliwia analizę (Hind), Posidonia corrugata (Etheridge), Posidonia sp., wykształcenia dolnej części analizowanego poziomu fauni- Euchondria levicula Newell, Euchondria sp., Sanguinolites stycznego. Na głębokości 929,6 ÷ 929,3 m (odcinek profilu clavatus (Etheridge), Sanguinolites sp., Aviculopecten sp., nr 7) w szarych i ciemnoszarych iłowcach stwierdzono obec- Dunbarella sp..; ślimaki Glabrocingulum sp., Donaldina sp. ność pojedynczych okazów małżów (Dunbarella papyracea i goniatyty Gastrioceras circumnodosum Foord. W poziomie (Sowerby), Dunbarella sp., Phestia laevirostris (Portlock), tym występują także liczne małżoraczki i pojedyncze łuski Phestia sp.) oraz fragment spirytyzowanej skorupki goniatyta ryb oraz jedyny przedstawiciel fauny słodkowodnej (słabo (Gastrioceras circumnodosum Foord). Ponadto obserwowano zachowana skorupka małża z rodzaju Naiadites ). powszechne w całym analizowanym poziomie ramienionogi W najwyższej części analizowanego poziomu fauni- bezzawiasowe Lingula mytilloides (Sowerby), częściowo stycznego (głębokość 922,7 ÷ 921,1 m odcinek profilu nr 1), spirytyzowane małżoraczki oraz nieoznaczalne szczątki. w obrębie częściowo zsyderytyzowanych ciemnoszarych Wyżej leżące w profilu iłowce z drobnymi wkładkami iłowców, stwierdzono obecność nielicznej fauny. Są to węglanowymi i syderytycznymi (głębokość 929,3 ÷ 928,7 głównie, występujące powszechnie w całym analizowanym m, odcinek profilu nr 6) zawierają nieco większą ilość ro- poziomie, ramienionogi bezzawiasowe: Lingula mytilloides dzajów i gatunków fauny. Oznaczono małże należące do (Sowerby), Lingula sp., małżoraczki oraz nieoznaczalne gatunków Edmondia nebrascensis (Geinitz), Edmondia sul- szczątki małżów, ślimaków, goniatytów i łusek ryb. cata (Phillips), Edmondia shustai F.et M. Řechoř, Edmondia sp., Dunbarella sp., Nuculopsis scoticiformis (Tchernyshev), Posidonia corrugata (Etheridge), Phestia sp., Cardiomorpha 7. Dyskusja wyników sp.; ramienionogi: Lingula mytilloides (Sowerby), Lingula sp. oraz pojedynczego goniatyta Anthracoceras sp., a także dość W profilu otworu wiertniczego Borowo na głębokości liczne małżoraczki i szczątki małżów i goniatytów. 921,1 ÷ 930,0 m stwierdzono obecność bardzo licznej fauny Na głębokości 928,7 ÷ 927,7 m (odcinek profilu nr 5) morskiej i brakicznej, z wyraźną dominacją małżów. stwierdzono maksimum występowania fauny zarówno pod Większość gatunków rozprzestrzenionych w profilu to względem ilościowym jak i jakościowym. Dominującymi tak- gatunki długowieczne o ograniczonej przydatności straty- sonami są małże z rodzaje Edmondia, Polidevcia, Posidonia graficznej. Obok nich stwierdzono także obecność taksonów, oraz ramienionogi z rodzaju Lingula. Stwierdzono obecność dzięki którym możliwe było określenie pozycji stratygraficz- przedstawicieli gatunków Edmondia arcuata (Phillips), nej nawierconych utworów. Należą do nich przedstawiciele Edmondia sp., Polidevcia attenuata (Fleming), Polidevcia goniatytów oraz małżów. 190 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 4. Makrofauna otworu wiertniczego Borowo Fig. 4. Occurrence of macrofaunal taxa in the borehole Borowo Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 191

Największe znaczenie stratygraficzne ma stwierdzony 2. W spągowej części otworu wiertniczego Borowo (głę- w profilu na głębokości 928,4m Anthracoceras vander- bokość 921,1÷930,0m) występuje poziom z licznymi beckei (Ludwig) wskaźnikowy dla horyzontu faunistycznego szczątkami makrofauny morskiej i brakicznej. Dominującą Dunbarella, którego strop wyznacza granicę wesfalu A i B [2, grupą fauny są małże, ramienionogi bezzawiasowe i mał- 4, 5, 7]. W dolnej i środkowej części profilu (odcinki 2, 3, 4, żoraczki, nieco mniej licznie występują przedstawiciele 7) zidentyfikowano typowo westfalskie gatunki: Dunbarella goniatytów, ślimaków oraz łuski ryb papyracea (Sowerby), Edmondia bisulcata F.et M. Řechoř 3. Analiza taksonomiczno-ilościowa szczątków makrofauny, i Posidonia sulcata (Hind). Obecność tych taksonów jest przeprowadzona w celu określenia pozycji stratygraficznej charakterystyczna dla horyzontu faunistycznego Dunbarella nawierconych utworów, wykazała obecność gatunków [3,4,5,6]. W analizowanym poziomie z fauną stwierdzono wskaźnikowych oraz zespołów faunistycznych charak- również nagromadzenia przedstawicieli rodzaju Edmondia terystycznych dla horyzontu faunistycznego Dunbarella, wraz z typowo morskimi rodzajami oraz fauny edmodiowo- czyli granicy wesfalu A i B. -lingulowej znane licznych profili LZW [2]. Ponadto stwierdzono obecność kilku poziomów z wy- raźnie większym niż w pozostałej części profilu nagroma- Literatura dzeniem fauny. Na głębokości 928,7 ÷ 927,7 m (odcinek 5 profilu) stwierdzono występowanie nagromadzenia szczątków, 1. Hitnarowicz T., Kuchcińska G.: Opis sedymentacyjno-facjalny poziomu obejmujących rodzaje Edmondia, Polidevcia, Posidonia morskiego w serii osadów westfalu Lubelskiego Zagłębia Węglowego. i Lingula. Na głębokości 927,1 m występuje nagromadzenia Kwartalnik Geologiczny 1976, vol. 20, nr 1, 43÷57. fauny (w postaci oznaczalnych rodzajowo szczątków) z ro- 2. Kmiecik H, Migier T., Musiał Ł., Tabor M.: The Carboniferous biostra- dzaju Posidonia, a na głębokości 925,8 m szczątków małżów tigraphy of the Lublin Coal Basin (Poland). W: Podemski M. (red.): z rodzaju Edmondia i Sanguinolites. Są to taksony powszech- Proceedings of the XI International Congress on the Carboniferous nie występujące w wesfalu A LZW [3, 4, 6]. and Permian. Prace PIG 1997, nr 157, 1÷247, 173÷187. Głowonogi występujące w profilu należą do rodzajów 3. Musiał, Ł., Tabor, T.: Korelacja biostratygraficzna karbonu górne- Anthracoceras i Gastrioceras, powszechnie występujących go Polski z innymi obszarami na podstawie makro- i mikrofauny. w wesfalu LZW. Bardzo liczne i występujące w całym profilu W: Pajchlowa M.(red.): Atlas skamieniałości przewodnich i charak- (czasami w dużych nagromadzeniach) ramienionogi Lingula, terystycznych. Karbon. Budowa Geologiczna Polski, Tom III, cz. 1c, należące głównie do gatunku Lingula mytilloides (Sowerby), 2001, 22÷26. nie mają znaczenia stratygraficznego lecz są wskaźnikiem 4. Musiał Ł, Tabor M.: Stratygrafia karbonu na podstawie makrofauny. ekologicznym. Obecność rodzaju Lingula może wskazywać W: Karbon Lubelskiego Zagłębia Węglowego (red. Z. Dembowski, J. na osady przejściowe od środowiska morskiego do słodko- Porzycki). Prace PIG 1988, nr 122, 88÷112. wodnego [3, 4, 5]. Nie mają również znaczenia stratygraficz- 5. Musiał Ł, Tabor M.: Stratygrafia utworów karbonu północno-wschodniej nego stwierdzone w badanych utworach szczątki ślimaków, części Lubelskiego Zagłębia Węglowego. Kwartalnik Geologiczny małżoraczki i łuski ryb. 1979, vol. 23, nr 1, 141÷152. Przeprowadzone badania faunistyczne utworów występu- 6. Musiał Ł., Tabor M., Żakowa H.: Makrofauna W: Zdanowski A., Żakowa jących w profilu otworu wiertniczego Borowo na głębokości H. (red.): The Carboniferous system in Poland. Prace PIG tom CXLVIII 1995, 23÷44. 930,0 ÷ 921,1m pozwalają stwierdzić że: 7. Skompski S.: Regional and global chronostratigraphic correlation levels – w analizowanym poziomie występują gatunki Dunbarella in the late Viséan to Westphalian succession of the Lublin Basin (SE papyracea (Sowerby), Edmondia bisulcata F.et M. Poland). Geological Quarterly 1998, vol. 42, nr 2, 121÷130. Řechoř, Posidonia sulcata (Hind) i Anthracoceras van- 8. Shulga V.F. Zdanowski A.: Nowe informacje o stratyfikacji goniatytowej derbeckei (Ludwig), wskaźnikowe dla horyzontu fauni- utworów węglonośnych Lwowsko-Wołyńskiego Zagłębia Węglowego. stycznego Dunbarella, którego strop wyznacza granicę Materiały XXV sympozjum Geologia Formacji Węglonośnych Polski wesfalu A i B, 2002, 151 ÷ 156. – przynależność analizowanego odcinka profilu do hory- 9. Waksmundzka M., I.: Sequence stratigraphy of Carboniferous paralic zontu faunistycznego Dunbarella potwierdzają charakte- deposits in the Lublin Basin (SE Poland). Acta Geologica Polonica rystyczne dla tego poziomu zespoły faunistyczne, 2010, vol. 60, nr 4, 557÷597. – obserwowane spektrum fauny obejmowało wyłącznie 10. Zdanowski A.: Jakość węgla w LZW. Biuletyn PIG 2010, nr 439/1, faunę morską, ewentualnie brakiczną, nie występowały 189 ÷ 198. natomiast typowo słodkowodne rodzaje (poza jedną, silnie 11. Zdanowski A.: Rozpoznanie złóż węgla kamiennego i boksytów zniszczoną skorupką Naiadites), powszechnie opisywane w Lubelskim Zagłębiu Węglowym. Biuletyn PIG - nr 422 2007, 35÷50. w literaturze dla stropowej części poziomu Dunbarella 12. Zdanowski A.: Karbon Appalachów i jego porównanie z karbonem LZW [1,4,6]. Górnośląskiego oraz Lubelskiego Zagłębia Węglowego. Geologia/ AGH, T. 33, z. 3, 2007, 127 ÷ 137. 13. Zdanowski A. (red.): Atlas geologiczny Lubelskiego Zagłębia 8. Podsumowanie Węglowego 1:500000. PIG Warszawa 1999 . 14. Zdanowski A., Shulga V.F.: Nowy schemat litostratygraficzny górnej 1. W otworze wiertniczym Borowo strop karbonu nawierco- części karbońskiej formacji węglonośnej Lwowsko-Wołyńskiego no na głębokości 675,5 m, w nadkładzie osadów karboń- Zagłębia Węglowego. Materiały XXVI sympozjum Geologia Formacji skich występują osady jury górnej i kredy reprezentowane Węglonośnych Polski 2003, 153 ÷ 159 głównie przez skały węglanowe i margliste oraz piaski 15. Profil geologiczno-techniczny otworu Borowo – udostępniony przez i gliny czwartorzędowe. Osady karbonu to przede wszyst- PDCo Sp. z o. o. kim utwory ilasto-mułowcowe z niewielką domieszką 16. http://www.pdz.com.au piaskowców oraz warstwami węgla o różnej miąższości. 17. http://pdco.pl/Prezentacja.pdf, 192 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.33(437.6): 622.332(437.6): 622.2-045.43 Podziemna eksploatacja lignitu systemem ścianowym podbierkowym w kopalniach HBP Prievidza na Słowacji Underground mining of lignite with top caving longwall mining method in HBP Prievidza mines, Slovakia

Dr hab.inż. Waldemar Korzeniowski, Mgr inż. Dušan Terpák*) prof.nadzw.*)

Treść: W artykule scharakteryzowano relatywnie rzadko spotykaną technologię eksploatacji złoża lignitu metodą podziemną na przykładzie kopalń na Słowacji. Omówiono specyficzne warunki geologiczno-górnicze złóż novackich lignitów wraz z ich właściwościami jakościowymi i na tym tle scharakteryzowano najważniejsze etapy stosowanej technologii, uwzględniając zarówno sposoby drążenia wyrobisk korytarzowych za pomocą materiałów wybuchowych i kombajnów jak również sposoby wzmacniania tych wyrobisk za pomocą obudowy chodnikowej. Przedstawiono ideę i schemat ścianowo-podbierkowego systemu eksploatacji z zastosowaniem kompleksu ścianowego, zwracając również uwagę na problem zbrojenia i likwidacji ściany. Abstract: This paper presents a relatively rarely seen underground mining technology of lignite deposit illustrated with the example of mines in Slovakia. The paper discusses the specific geological-mining conditions of novacky lignites deposits together with their qualitative characteristics, and on this background the most important stages of the applied technologies are described taking into account both drifting methods with explosives or roadheaders, as well as the methods of the excavation reinforcement with a drift support. The paper presents a basic schematic diagram of the top caving mining method with long-wall mining complex, paying also attention to the problem of reinforcement and closure of the longwall.

Słowa kluczowe: lignit, grube pokłady, system ścianowo-podbierkowy Key words: lignite, thick seams, top caving mining

1. Wprowadzenie która odbiera 96,42 % całkowitej produkcji. Najważniejsze parametry jakościowe wydobywanego lignitu zestawiono Eksploatacja lignitu na Słowacji odbywa się metodą w tablicy 1. podziemną, rzadko spotykanym na świecie systemem eksploatacji stosowanym dla tego typu złóż [1], [2]. Największym producentem jest „Hornonitrianske Bane” Prievidza a.s. (HBP a.s.). Ten zakład o ponad stuletniej tradycji w 1996 roku został sprywatyzowany i przekształcony w spółkę akcyjną założoną przez pracowników przedsiębiorstwa państwowego. Obecnie w skład HBP wchodzą trzy kopalnie: Handlová, Cígeľ i Nováky. W 2009 roku dzięki nowej inwestycji udo- stępniono nowy rejon eksploatacyjny TU 11. W 2012 roku we wszystkich kopalniach wydobyto 2 880 611 ton lignitu dla potrzeb energetyki, przy mniej więcej wyrównanym poziomie wydobycia w okresie ostatnich dziesięciu lat 2004÷2013, [3]. Największym odbiorcą węgla jest elektrociepłownia ENO, (rys. 1), o łącznej zainstalowanej mocy wynoszącej 518 MW, Rys. 1. Odbiorcy lignitu na Słowacji [6] *) AGH w Krakowie Fig. 1. Buyers of lignite in Slovakia [6] Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 193

Tablica 1. Podstawowe parametry jakościowe lignitu [6] Table 1. Basic quality parameters of lignite [6]

Zawartość Granulacja Zawartość popiołu Zawartość siarki Wartość opałowa Asortyment Kopalnia wilgoci [mm] % % MJ/kg % 30 - 120 25,0 - 28,0 8,5 - 10,5 1,4 - 1,8 15,0 - 15,8 Lignit sortowany Cígeľ 20 - 40 25,0 - 27,0 10,0 - 12,0 1,4 - 1,8 15,0 - 15,8 8 - 20 26,0 - 28,0 10,0-12,0 1,4 - 1,8 14,5 - 15,3 31,0 – 35,0 22,0 - 28,0 2,2 – 2,6 9,5 – 11,0 Nováky 32,0 – 35,0 16,0 – 20,0 2,0 -2,6 10,5 – 11,8 33,5 – 37,0 18,0 – 21,0 1,9 - 2,3 9,5 – 10,5 13,0 – 16,0 35,0 – 38,0 1,3 -1,5 11,0 – 12,5 Lignit – miał Handlová 0 - 20 15,0 – 18,0 27,0 – 30,0 0,9 – 1,3 12,5 – 14,5 (drobny) 16,0 – 19,0 28,0 – 31,0 0,9 - 1,3 11,0 – 14,0 22,0 – 24,0 30,0 – 35,0 1,4 – 1,6 10,0 – 11,0 Cígeľ 22,0 – 25,0 32,0 – 36,0 1,3 – 1,5 9,0 – 10,0 23,0 – 25,0 24,0 – 29,0 1,4 – 1,6 11,0 – 12,5

2. Charakterystyka geologiczno-górnicza złóż 2.1. Warunki hydrogeologiczne

Złoża lignitu zalegają w okolicach miasta Prievidza W kopalni stwierdzono istnienie poziomów wodonośnych w środkowej części Słowacji, w Handlowsko-Novackim i warstw sprzyjającym powstawaniu kawern. W rejonie Zagłębiu Węglowym, które jest przedzielone szerokim pasem tym doszło do wyrzutu skał i kurzawki, co spowodowało górskim tworząc dwa obszary: kompletne zalanie wyrobiska ścianowego wraz z całym jego – obszar Novacki, z kopalnią Novaki, wyposażeniem. Od czasu tego zdarzenia rejon novacki został – obszar Handlovsk, z kopalniami Handlova i Cigel. zaklasyfikowany do klasy zagrożenia wyrzutem skał i wtar- Obszar Novacki tworzą następujące formacje geologiczne: gnięcia kurzawki. W kopalni Novaki występuje zagrożenie – kamieńska (tufity) wodne w oddziale TU7. Dodatkowe trudności związane są z: – novacka (lignit) – erozją w sąsiedztwie uskoków, – koszańska (iły) – występowaniem wód termalnych, – lehotska (detryticko-wulkaniczna) [3] – negatywnym wpływem wody na właściwości fizyko – Formację kamieńską tworzą skały wulkaniczne, pia- mechaniczne.[3] skowce oraz tufity. Miąższość warstw wynosi około 350 m. W kopalniach znajdujących się w obszarze handlowskim W południowo-wschodniej części, na głębokości 140 ÷ zagrożenie wodne nie występuje. 180 m udokumentowano warstwę lignitu, której miąższość wynosi 7,1 m. Pod stropem kamieńskiej warstwy udokumentowano także warstwę lignitu, której grubość zmienia 3. Technologia drążenia wyrobisk korytarzowych się i wynosi maksymalnie do 6,3 m. Warstwa novacka jest warstwą produktywną i jej grubość wynosi 50 m. Pod spągiem Drążenie wyrobisk korytarzowych odbywa się za po- warstwy novackej ułożone są piaszczysto-iłowe osady oraz mocą kombajnu chodnikowego GPK (rys. 3), oraz techniki tufity, które stopniowo przechodzą do brązowych, ciemno strzelniczej. siwych i czarnych iłów. Warstwa ta jest ograniczona usko- W kopalni Novaki urabianie za pomocą MW wykonuje kami tektonicznymi, wyklinieniem naturalnym i erozyjnym. się stosunkowo rzadko i przede wszystkim wówczas, kiedy Węgiel charakteryzuje się niskim stopniem uwęglenia i ma warunki geologiczno-górnicze znacznie utrudniają lub unie- barwę brązową, przechodząca w czarną. [3] możliwiają zastosowanie kombajnu. Najczęściej materiał W centralnej części obszaru novackiego udokumen- wybuchowy służy do drążenia chodników w skałach płonnych, towana jest oddzielna soczewka. W północnej części ob- wykonywania skrzyżowań, przecinek, wyrobisk ślepych, czy szaru warstwa ta oddzielona jest od dolnej części warstwy też wyrobisk odwadniających. wkładką, której miąższość zmienia się w granicach od 0,5 Technologia drążenia polega na wywierceniu otworów m do 16 m. Wkładki dzielące pokład węgla zbudowane są strzałowych w przodku za pomocą wiertarek pneumatycz- z iłów, piaskowców i łupków węglowych. Pozostała część nych i elektrycznych zgodnie z metryką strzałową, (rys.4). w południowej części złoża jest również rozdzielona wkładką W przodku odwierca się 12 otworów konturowych, 6 otworów o grubości w granicach od 0,5 m do 4,7 m dzielacą warstwę urabiających oraz włom klinowy pionowy składający się z 6 węgla na dwie warstwy. Obszar Novacki udostępniony jest otworów. Ładowanie MW do otworów strzałowych odbywa z powierzchni szybami pionowymi. Złoże zalega do głębokości się ręcznie. Jako przybitkę stosuje się glinę lub worki z wodą. w granicach od 260÷290 m. Kąt nachylenia złożą wynosi Ładowanie urobku odbywa się ręcznie pomocą tzw. „łopaty 5°. Rejon naruszony jest systemami uskoków o wysokości mechanicznej” lub za pomocą zgarniaka na przenośnik zgrze- rzutu 1÷5 m. Nadkład złoża zbudowany jest z iłowców, błowy. Z przenośnika zgrzebłowego urobek transportowany w spągu zalegają tufity a powyżej udokumentowano pokład jest na przenośnik taśmowy. lignitu o grubości około 15 m. Złoże jest silnie zuskokowane. Kierunek i sposób urabiania czoła przodka za pomocą kom- Kąt nachylenia płaszczyzn uskoków waha się w granicach od bajnu chodnikowego rozpoczyna się od zawrębienia głowicy 30° do 90°, średnio 60°. [3] Przykładowy profil geologiczny kombajnu w pokład w najbardziej spękanej części przodka pokazano na (rys. 2). eksploatacyjnego, a następnie skrawa się caliznę dochodząc do 194 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Rys. 2. Profil geologiczny pokładu węgla w oddziale TU 11 [2] Fig. 2. Geological profile of coal seam in TU 11 section [2]

sposoby prowadzenia organu urabiającego w celu bezpiecznego i najszybszego wykonania zabioru. Przy drążeniu wyrobiska, którego kąt nachylenia przekracza 10° kombajn zabezpiecza się dodatkowo kołowrotem VPE-P118E, umieszczonym maksymalnie 12 m od kombajnu. Przed kołowrotem zabudowuje się ponadto stojaki zabezpie- czające kołowrót [3].

Rys. 3. Fazy drążenia wyrobiska korytarzowego [3] 4. Obudowa wyrobisk korytarzowych Fig. 3. Phases of driving the dog heading [3] Główne wyrobiska korytarzowe wzmacniane są obudo- pułapu wyrobiska, (rys. 4). Cały zabiór w przekroju wyrobiska wą żelbetonową i obudową stalową otwartą ŁP, natomiast powinien być wykonany w jednym ciągu urabiania. Wieloletnie pozostałe wyrobiska obudową ŁP lub obudową zamkniętą doświadczenie kombajnistów pozwoliło wypracować różne kołową podatną. Wyrobiska przygotowawcze drążone są Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 195

Każda sekcja obudowy zmechanizowanej posiada w osło- nie odzawałowej okno wysypowe zaopatrzone w zastawkę zamykaną przesuwnikiem hydraulicznym. W przypadku gdy w górnej warstwie węgiel nie ulega samourabianiu w stropie wierci się otwory urabiające i węgiel w warstwie górnej urabiany jest z zastosowaniem techniki strzelniczej. W stropnicy obudowy zmechanizowanej znajdują się otwory przeznaczone do wiercenia otworów strzałowych w warstwie górnej o średnicy 80 mm. Odległość pomiędzy otworami wynosi od 350 do 650 mm. Otwory wiercone są nad każdą sekcją obudowy zmechanizowanej w układzie naprzemien- nym, to znaczy, że jeżeli nad jedną sekcją odwiercono otwory w układzie pionowym to nad kolejną sąsiadującą otwory wykonuje się w układzie wachlarzowym. Roboty strzałowe w wyrobisku ścianowym stosuje się sporadycznie i tylko w przypadku kiedy duży kęs węgla zablokuje okno wysypowe, co uniemożliwia wypuszczanie węgla z górnej warstwy lub w okresie rozruchu ściany.

5.1. Zbrojenie ściany

Przecinka ścianowa jest wykonywana dwuetapowo. W ramach pierwszego etapu drąży się przecinkę o przekroju Rys. 4. Metryka strzałowa dla zabioru 1,2 m dla wyrobiska poprzecznym kołowym, która następnie jest zabudowana o przekroju kołowym [3] zamkniętą kołową obudową ŁP. W drugim etapie rozcinka Fig. 4. Blasting pattern for 1,2 m burden for circular cross-sec- jest poszerzana z zastosowaniem techniki strzelniczej lub tion excavation [3] kombajnu chodnikowego (rys. 6). Otwory strzałowe wierci się wiertarką pneumatyczną zgodnie z metryką strzałową. w profilu kołowym o przekroju 3300 mm lub 3700 mm. Zabiór ma długość 1,6 m. Sposób poszerzania przecinki zależy W trudnych warunkach geologiczno-górniczych obudowę od warunków geologiczno-górniczych. Poszerzanie odbywa wyrobisk dodatkowo wzmacnia się obudową drewnianą się na całej długości lub z wyprzedzeniem, kiedy w trakcie z odrzwiami wielobocznymi. poszerzania montuje się obudowę zmechanizowaną. Wraz z postępem demontuje się łuk ociosowy i w stropie montuje się stalowe profile, które mocowane są do łuku stropnicowe- 5. Ścianowo-podbierkowy system eksploatacji go (rys. 7). W czole ściany ustawia się stojaki hydrauliczne, których zadaniem jest podtrzymywanie profili stalowych. W warunkach obszaru novackiego węgiel wydobywa Po zabudowaniu profili, strop wypełnia się drewnianą wykład- się systemem ścianowym podbierkowym z podziałem na ką. Przecinkę poszerza się na szerokość 5,0 ÷ 5,5 m. warstwy i z obudową zmechanizowaną rys. 5. Do urabiania W skład kompleksu ścianowego wchodzą: obudowa czoła ściany stosuje się kombajn ścianowy KGS 324 o za- zmechanizowana BMV- 1Mi, przenośnik zgrzebłowy TH 500 biorze 0,6 m. Kombajn wykonuje pierwszy zabiór od strony oraz kombajn ścianowy KGS 342. Najważniejsze parametry ślepego wyrobiska ścianowego w kierunku chodnika podścia- techniczne zawiera tablica 2. nowego. Wyrobisko to przeznaczone jest do wybierania filara węglowego z postępem frontu ścianowego. Po jednym pełnym zabiorze przenośnik ścianowy przesuwa się i kombajn urabia pozostałą część calizny. Co drugi zabiór wypuszcza się górną warstwę przez okno wysypowe obudowy zmechanizowanej na przenośnik w przestrzeni warstwy dolnej. Wyrobisko ścianowe zabezpiecza obudowa zmechanizowana BMV-1Mi.

Rys. 6. Sposób poszerzania przecinki za pomocą techniki strzelniczej [3] Rys. 5. Idea systemu ścianowego podbierkowego Fig. 6. Method of widening the crosscut with blasting techni- Fig. 5. Idea of the top coal caving longwall method que [3] 196 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

poza obudową. Kolejne skrawy kombajn wykonuje już bez przesunięcia obudowy, po czym następuje zabudowa i zabezpieczanie stropu prostymi profilami stalowymi, któ- re podpierane są stojakami hydraulicznymi przed czołem likwidowanej ściany. Szczegółowy sposób zabezpieczenia stropu wyrobiska jest pokazany na rysunku 10, gdzie na przekroju oznaczono poszczególne elementy systemu obudowy zawierające stemple drewniane, podciągi stalowe oraz siatkę zabezpieczającą. Po zabezpieczeniu stropu montuje się kolejkę podwieszaną wzdłuż likwidowanej ściany w celu zabezpieczenia transportu pojedynczych elementów kompleksu ścianowego. W ostatniej fazie przystępuje się do demontażu kompleksu ścianowego.

Rys. 7. Montaż sekcji obudowy zmechanizowanej [3] Fig. 7. Installation of hydraulic powered support unit [3]

Tablica 2. Dane techniczne obudowy zmechanizowanej BMV- 1Mi [5] Table 2. Specifications of the roof support BMV-1Mi [5]

Wysokość obudowy 2,1 – 3,2 m Szerokość 1,5 m Stojaki teleskopowe 2 Siła przesuwu zestawu 391 kN Siła przesuwu przenośnika 251 kN Masa 13 856 kg Ciśnienie zasilania 32 MPa Rys. 9. Sposób zabezpieczenia stropu podczas likwidacji ściany Szerokość okna wysypowego 0,85 m [3] Wysokość okna wysypowego 1,10 m Fig. 9. Method of roof protection during long-wall closure [3]

5.3. Wentylacja

Przewietrzanie wyrobisk kopalnianych odbywa się wen- tylacją opływową oraz za pomocą lutniociągów (tłoczące, ssące, kombinowane). W wyrobiskach ścianowych dodatkowo stosuje się doświeżanie powietrza poprzez instalację wentylatora w celu przewietrzania wyrobiska ślepego należącego do ściany. Wentylator pomocniczy instaluje się w odległości co najmniej 5 m od przodka (tabl. 4) (rys. 10).

Tablica 3. Dane techniczne wentylatorów [3] Table 3. Specifications of fans [3]

Maksymalna Liczba Typ Średnica moc Masa Hałas obrotów wentylatora mm zainstalowana kg dB obr/min kW APXE 315 315 0,8 2850 79 76 APXE 400 400 2,2 2820 113 81 APXE 500 500 7,5 2885 204,5 90 APXE 630 630 22 2925 409 91 Rys. 8. Obudowa zmechnizowana BMV – 1Mi [5] Fig. 8. Hydraulic powered support BMV – 1Mi [5] 6. Podsumowanie

W artykule omówiono technologię podziemnej eksplo- 5.2. Technologia likwidacji ściany atacji lignitu stosowaną w kopalniach słowackich. Lokalne warunki geologiczne pozwalają eksploatować pokład węgla Likwidację ściany poprzedza zatrzymanie eksploatacji sposobem na warstwy. Dolna warstwa jest wybierana klasycz- w odległości 30 m przed dowierzchnią. Kombajn wykonuje nym systemem ścianowym. Druga faza eksploatacji oparta jest trzy skrawy, do momentu kiedy siatka, wskutek przesunię- na systemie podbierkowym, którego idea jest oparta na samo- cia się obudowy zmechanizowanej, znajdzie się na spągu urabianiu nadległej warstwy węgla lub za pomocą materiału Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 197

w porównaniu do systemu ścianowego kosztów wydobycia. Do wad systemu należy zaliczyć występujące zubożenie i straty kopaliny wynikające zastosowanej technologii.

Praca wykonana w ramach badań statutowych AGH nr.: 11.11.100.775

Literatura

1. Cicmanec P., Hrabovsky J.,Durove J.B.: Mechanized mining of might coal seams into complicated geological and underground conditions. Gospodarka surowcami mineralnymi, t. 24, z 4/3, 2008. 2. Halmo J.,Šarkan J., Gurský S.,, Severín T., Lalúch I., Pavol B.,11. ťažobný úsek Bane Nováky, nová ťažobná kapacita na Hornej Nitre, Mineralia Slovaca, 42 (2010), 133 ÷ 140 ISSN 0369-2086 Rys. 10. Schemat przewietrzania wyrobiska ścianowego 3. HBP Prievidza a.s. Dokumentacja projektowa. Materiały nie publiko- Fig. 10. Scheme of long-wall ventilation wane. 4. Ozfirat M.K., Simsir F., Gonen A.: A Brief Comparison of Longwall wybuchowego, a następnie wypuszczaniu urobku do dolnej Methods Used at Mining of Thick Coal Seams. The 19th International przestrzeni roboczej poprzez okna wysypowe znajdujące się w Mining Congress and Fair of Turkey, IMCET 2005, Izmir, Turkey, June obudowie zmechanizowanej. Zaletami przedstawionego sys- 09-12, 2005. temu eksploatacji jest możliwość wybierania pokładu na całą 5. www.bme.sk/index.php?str=produkty&detail=3 miąższość, przy wysokiej koncentracji wydobycia i niższych 6. www.hbp.sk 198 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Wskazówki dla Autorów współpracujących z „Przeglądem Górniczym”

Przegląd Górniczy (The Polish Mining Review) jest czasopismem naukowo-technicznym, merytorycznie obejmującym całokształt zagadnień związanych z górnictwem kopalin stałych i jest organem Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Górnictwa. Przegląd Górniczy w zakresie problematyki górniczej, jest bezpośrednim kontynuatorem Przeglądu Górniczo-Hutniczego założonego w dniu 1.10.1903 r. Miesięcznik Przegląd Górniczy znajduje się w wykazie, Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, wybranych czasopism punktowanych. Zgodnie z najnowszymi zmianami MNiSzW (załącznik do komunikatu MNiSzW z dnia 17 grudnia 2013 r.) za umieszczone w PG publikacje naukowe uzyskuje się 6 punktów. Przegląd Górniczy podlega ocenie przez Zespół ekspertów afiliowanych przy Komitecie Ewaluacji Jednostek Naukowych, w tym celu Redakcja wypeł- nia, w terminach ustalonych przez MNiSzW, generator ankiety aplikacyjnej czasopisma naukowego. Nowa ankieta – kreator czasopisma Przegląd Górniczy, w systemie PBN/New journal guestion-naire submitted to the Polish Scholarly Bibliography, została złożona 12 lipca 2013 r. Redakcja – Komitet Redakcyjny i Rada Naukowa – przestrzega zasad opracowanych przez MNiSzW przyjmowania i przygotowania do druku zgłasza- nych do publikacji artykułów – szczegółowa procedura pokazana jest w niniejszej informacji dla Autorów.

I. Schemat cyklu wydawniczego w Przeglądzie Górniczym Wydawca Przeglądu Górniczego (ZG SITG) opracował instrukcję wydawniczą obowiązującą od roku 2011 do 2015. Obowiązuje ona Redakcję PG i jest także informacją dla Autorów.

II. Zgłaszanie artykułów do druku Redakcja prosi Autorów zgłaszających artykuły do druku w Przeglądzie Górniczym o przestrzeganie poniższych zaleceń. Przyspieszy to istotnie datę opublikowania artykułu. 1. Treść artykułów i sposób ich ujęcia powinny odpowiadać poziomowi i profilowi tematycznemu publikacji w „PG”. 2. Nadsyłane artykuły powinny stanowić zamkniętą tematycznie całość i ujmować w zasadzie tylko jedno zagadnienie czy też przegląd stanu i perspektyw jakiegoś działu nauki, techniki, czy (lub) technologii górniczej. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 199

3. Każdy artykuł należy rozpocząć krótkim wprowadzeniem i zakończyć wnioskami lub podsumowaniem. Podać należy obowiązkowo słowa kluczowe. 4. Na końcu artykułu na oddzielnej karcie zatytułowanej Literatura, należy obowiązkowo podać ponumerowany wykaz literatury. Należy zamieścić tytuły artykułów związanych z prezentowaną tematyką publikowanych w Przeglądzie Górniczym. Wykaz artykułów, wraz ze streszczeniami, znajduje się na stronie internetowej PG pod adresem www.sitg.pl/strona-przeglad_info.html 5. Objętość artykułów powinna mieścić się w granicach 12÷14 stron maszynopisu; jedynie wyjątkowo objętość ta może być większa, jeżeli redaktor działowy uzna to za konieczne ze względu na celowość ujęcia w jednorazowej publikacji tematycznej całości zagadnienia, a naczelny redaktor wyrazi na to zgodę. 6. Do każdego artykułu należy obowiązkowo dołączyć streszczenie o objętości około 20 wierszy. Streszczenia tłumaczone są na języki: angielski, rosyjski, niemiecki i francuski. Należy je tak przygotować, aby obcojęzyczni czytelnicy abstraktów mieli jasną informację co do treści artykułu. W streszczeniu można powołać się na wykresy, tabele, wzory. Zaleca się dołączenie tłumaczenia w języku angielskim. Mile widziane będą tłumaczenia streszczeń na inne ww. języki. 7. Tytuły artykułów, tytuły tablic, podpisy pod rysunkami, fotografiami i innymi ilustracjami oraz słowa kluczowe obowiązkowo należy podać w językach polskim i angielskim. 8. Do artykułów należy dołączyć fotografię Autora (Autorów) formatu 4 × 5 cm barwną lub czarno-białą (ze względu na naukowy charakter Wydawnictwa wymaga się zdjęcia w odpowiednim ubiorze). Nie będą publikowane artykuły gdy nie będzie kompletu zdjęć autorów. Zdjęcia należy podpisać tytułami, imionami i nazwiskami. Przy każdym nazwisku gwiazdkami należy podać afiliację autorów, której pełny tekst zamieszczony zostanie u dołu pierwszej kolumny tekstu. Zaleca się podawanie adresów e-mailowych, które ułatwią kontakt czytelników z autorem (autorami). Adresy te umieszczane będą pod nazwiskami autorów. 9. Tekst należy przygotować w edycji komputerowej, stosując jeden z edytorów tekstu:(Word 97, Word XP) z oznaczeniem wersji edytora tekstu i rysunków. Do maszynopisu należy dołączyć płytę CD z plikiem tekstowym i rysunkami. Kompletny artykuł należy także przesłać pocztą elektroniczną na adres [email protected] . Wersję poprawioną jeżeli będzie taki wymóg recenzentów, wraz z płytą CD należy przesłać pocztą na adres: Redakcja Przegląd Górniczy, ul. Powstańców 25, 40-952 Katowice lub dostarczyć osobiście. 10. Warunkiem opublikowania artykułu jest uzyskanie dwóch pozytywnych recenzji. Recenzentów wyznacza Komitet Redakcyjny. 11. Autorzy obowiązkowo składają oświadczenie, że praca nie była i nie będzie w tej samej postaci publikowana w innym czasopiśmie, a także oświad- czenia o przenoszeniu autorskich praw majątkowych i niewystępowania przypadków „ghostwriting” i „guest authorship”. Formularze oświadczeń są w niniejszej informacji oraz do pobrania na stronie internetowej PG. 12. W przypadku konieczności wykorzystania w innych czasopismach wykresów, tablic, rysunków, fotografii, schematów itp., zamieszczonych w artykule opublikowanym w Przeglądzie Górniczym, autorzy zobowiązują się zwrócić do Redakcji PG o wyrażenie na to zgody. Cytowane w innych czasopismach materiały opublikowane w PG należy zaopatrzyć w informację (Przegląd Górniczy, rok, nr zeszytu, strona, nr np. fot.). 13. W artykułach nadsyłanych do PG należy stosować jednostki systemu SI (System International). 14. Autor wydrukowanego artykułu otrzymuje bezpłatnie jeden egzemplarz czasopisma. Nie dotyczy to recenzentów (opiniodawców). Redakcja nie przewiduje honorariów autorskich. 15. W związku z bardzo dużą ilością artykułów zgłaszanych do druku w PG Redakcja zastrzega sobie prawo publikowania w pierwszej kolejności prac autorów, których afiliowana przez nich jednostka prenumeruje PrzeglądGórniczy.

III. Zasady recenzowania artykułów Procedura recenzowania artykułów do druku w Przeglądzie Górniczym jest zgodna z kryteriami i trybem czasopism naukowych podanymi w załącz- niku Komunikatu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 4 września 2012 r. Podstawowe zasady recenzowania publikacji podano poniżej oraz udostępniono na stronie internetowej Przeglądu Górniczego. 1. Do oceny każdej publikacji powołuje się co najmniej dwóch Recenzentów spoza jednostki naukowej afiliowanej przez Autora (Autorów) publikacji. 2. W przypadku publikacji w języku obcym, co najmniej jeden z Recenzentów jest afiliowany w instytucji zagranicznej mającej siedzibę w innym państwie niż państwo pochodzenia Autora publikacji. 3. Autor lub Autorzy publikacji i Recenzenci nie znają swoich tożsamości (tzw. „double-blind review proces”); w innych rozwiązaniach Recenzent musi podpisać deklarację o niewystępowaniu konfliktu interesów, przy czym za konflikt interesów uznaje się zachodzące między Recenzentem a Autorem bezpośrednie relacje osobiste (pokrewieństwo do drugiego stopnia, związki prawne, związek małżeński), relacje podległości zawodowej lub bezpośrednią współpracę naukową w ciągu ostatnich dwóch lat poprzedzających rok przygotowania recenzji. 4. Większość (co najmniej 75 %) Recenzentów zgłoszonych publikacji stanowią Recenzenci zewnętrzni, czyli osoby nie będące członkami Rady Naukowej Przeglądu Górniczego, niezatrudnione w redakcji Przeglądu Górniczego lub w podmiocie, w którym afiliowany jest redaktor naczelny Przeglądu Górniczego. 5. Nazwiska Recenzentów poszczególnych publikacji lub numerów wydań Przeglądu Górniczego nie są ujawniane; raz w roku Przegląd Górniczy podaje do publicznej wiadomości listę współpracujących Recenzentów; lista publikowana jest w zeszycie 12/danego roku i na stronie internetowej PG. 6. Kryteria kwalifikowania lub odrzucenia publikacji i formularz recenzji są podane do publicznej wiadomości na stronie internetowej Przeglądu Górniczego oraz zamieszczone poniżej. 7. Recenzja ma formę pisemną i zawiera jednoznaczny wniosek Recenzenta dotyczący dopuszczenia artykułu do publikacji lub jego odrzucenia. 8. Artykuły informacyjne, reklamowe, teksty polemik i dyskusji nie wymagają recenzji.

IV. Formularz recenzji Redakcja Przeglądu Górniczego przygotowała formularz recenzji maszynopisu przesłanego do opublikowania w Przeglądzie Górniczym. Formularz ten wypełniają powołani przez kolegium redakcyjne Recenzenci. Formularz zawiera odpowiedzi na podane następujące pytania. 1. Kategoria rękopisu/artykuł naukowy/ przeglądowy/ opis doświadczeń/...... 2. Zakres / uniwersalny/ lokalny/ ściśle lokalny/...... 3. Czy tytuł jest zwięzły i właściwy w stosunku do treści – (tak, nie)...... 4. Czy tekst jest uporządkowany i napisany w sposób jasny – (tak, nie)...... 5. Czy jasno określone są główne argumenty – (tak, nie)...... 6. Czy wyniki są oryginalne – (tak, nie)...... 7. Czy wnioski są logiczne i uzasadnione – (tak, nie)...... 8. Czy dane są dokumentowane – (tabelarycznie lub graficznie) – (tak, nie)...... 9. Czy rysunki i tablice są właściwe i czytelne – (tak, nie)...... 10. Czy rysunki i tablice zawierają podpisy również w języku angielskim – (tak, nie)...... 11. Czy streszczenie wystarczająco informuje o treści artykułu – (tak, nie)...... 12. Czy objętość artykułu jest właściwa – czy wymaga drobnych / znacznych zmian...... 13. Czy literatura jest – (optymalna/ częściowo niepotrzebna/ występują pewne braki)...... 14. Czy artykuł można opublikować – (w obecnej formie/z poprawkami/po całkowitym przeredagowaniu)...... 15. Czy artykuł należy odrzucić – (tak, nie)...... 200 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Recenzent przekazuje sporządzoną na formularzu recenzję do redakcji Przeglądu Górniczego. Każda odpowiedź „nie” (za wyjątkiem pkt. 10, 11) wymaga uzasadnienia lub zalecenia dołączonego do recenzji (na odwrocie formularza). Sekretarz redakcji kieruje recenzję zawierającą uwagi krytyczne do Autora (zgłaszającego artykuł do druku). Autor powinien w ciągu jednego miesiąca dokonać wymaganych poprawek. Autor może nie zgodzić się z uwagami Recenzenta – w takim przypadku przygotowuje pisemną odpowiedź na recenzję. Jeżeli Recenzent stwierdzi konieczność, po wprowadzeniu poprawek przez autora lub nie zgodzeniu się z uwagami powtórnej recenzji, sekretarz redakcji kieruje ponownie artykuł do Recenzenta. Nie ustosunkowanie się do propozycji Recenzenta lub brak odpowiedzi na uwagi przez Autora po miesiącu uważane będzie automatycznie – bez powiadomienia Autora za rezygnację z publikacji. W przypadku recenzji negatywnej (odrzucenie artykułu) Kolegium Redakcyjne podejmuje decyzję o odrzuceniu pracy lub może skierować artykuł do kolejnego Recenzenta. Uwaga. Formularz recenzji jest do pobrania na stronie internetowej www.sitg.pl/strona-przeglad_info.html

V. Procedura zabezpieczająca przed zjawiskiem ghostwriting i guest authorship Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego żąda wdrożenia procedury ujawniania wkładu poszczególnych Autorów w powstanie publikacji. W Komunikacie z dnia 4.10.2012 roku podano, że ocena czasopisma zależeć będzie od wprowadzenia tzw. zapory ghostwriting. „Rzetelność w nauce stanowi jeden z jej jakościowych fundamentów. Czytelnicy powinni mieć pewność, iż Autorzy publikacji w sposób przejrzysty, rzetelny i uczciwy prezentują rezultaty swojej pracy , niezależnie od tego czy są jej bezpośrednimi autorami, czy też korzystali z pomocy wyspecjalizowanego podmiotu (osoby fizycznej lub prawnej). Dowodem etycznej postawy pracownika naukowego oraz najwyższych standardów redakcyjnych powinna być jawność informacji o podmiotach przyczy- niających się do powstania publikacji (wkład merytoryczny, rzeczowy, finansowy ect.), co jest przejawem nie tylko dobrych obyczajów, ale także społecznej odpowiedzialności”. Redakcja Przeglądu Górniczego wprowadza więc odpowiednie procedury aby przeciwdziałać przypadkom: – ghostwriting – z przypadkiem tym mamy do czynienia wówczas, gdy ktoś wniósł istotny wkład w powstanie publikacji, bez ujawnienia swojego udziału jako jeden z Autorów lub bez jego roli w podziękowaniach zamieszczonych w publikacji, – guest authorship (honorary autorship) – z przypadkiem takim mamy do czynienia wówczas, gdy udział Autora jest znikomy lub wogóle nie miał miejsca, a pomimo to jest autorem/współautorem publikacji. Redakcja Przeglądu Górniczego wymagać będzie od Autorów publikacji ujawnienia wkładu poszczególnych Autorów w powstanie publikacji (z poda- niem ich afiliacji oraz kontrybucji tj. kto jest autorem koncepcji, założeń, metod, protokołu itp. wykorzystywanych przy przygotowaniu publikacji); przy czym główną odpowiedzialność ponosi Autor zgłaszający manuskrypt i podpisujący stosowne oświadczenie. Osoba wnosząca istotny wkład w powstanie publikacji, a nie będąca współautorem, powinna być wymieniona w podziękowaniach zamieszczonych w publikacji. Redakcja powinna uzyskać informację o źródłach finansowania publikacji, wkładzie instytucji naukowo-badawczych, stowarzyszeń i innych podmiotów („financial disclosure”). Informacje te są jawne i powinny się znaleźć w tekście artykułu, przed spisem literatury, w „Podziękowaniach”. Zgodnie z tekstem Komunikatu MNiSzW redakcja będzie dokumentować wszelkie przejawy nierzetelności naukowej, zwłaszcza łamania i naruszania zasad etyki obowiązującej w nauce. Wszelkie wykryte przypadki „ghostwriting” lub „guest authorship” będą demaskowane, włącznie z powiadomieniem odpowiednich podmiotów (instytucje zatrudniające autorów, towarzystwa naukowe, stowarzyszenia edytorów naukowych itp.). Uwaga. Formularz oświadczenia jest do pobrania na stronie internetowej www.sitg.pl/strona-przeglad_info.html.

VI. Instrukcja sposobu przygotowania maszynopisu artykułu • Praca powinna być napisana jednostronnie pismem maszynowym, na ponumerowanych arkuszach A-4, na stronie około 30 wierszy pisma z około 60 znakami w wierszu; margines z lewej strony powinien mieć szerokość 3÷3,5 cm, natomiast z prawej strony około 1 cm. • W miejscu tekstu, gdzie ma być umieszczony rysunek lub tablica, należy podać na marginesie z lewej strony: Rys. 1, Rys. 2, Tabl. 1, Tabl. 2 itd. • Wszelkie rysunki, wykresy, schematy, fotografie należy nazywać w tekście rysunkami i numerować kolejnymi cyframi arabskimi; tablice i tabele także numerować kolejnymi cyframi arabskimi. Pod nimi należy podać źródło pochodzenia (np. opracowanie własne lub nazwisko i pozycja literatury z której zostało zacytowane). • Na zacytowanie (w formie ich przedrukowania) rysunków, wykresów, schematów, tabel itp. z publikacji innych Autorów należy uzyskać zgodę redakcji czasopisma, w którym były zamieszczone i opatrzyć podpisem „Za zgodą Redakcji czasopisma ...... ”. • Nazwy użytych liter greckich należy podawać na lewym marginesie w brzmieniu fonetycznym np. α – alfa; γ – gamma. • Do każdej pracy powinien być dołączony na oddzielnych arkuszach spis podpisów pod rysunkami i spis tablic. • Rysunki należy wykonać w edycji komputerowej, przestrzegając obowiązujących zasad rysunkowych. Opis rysunków powinien być wykonany pismem prostym Times o wysokości 10p. (przy założeniu, że rysunek zostanie wydrukowany w skali 1:1; maksymalna szerokość z opisem rysunku jednoszpal- towego wynosi 8,5 cm, a dwuszpaltowego 17,5 cm). • Tablice powinny być wykonane na oddzielnych arkuszach formatu A4. • Przy cytowaniu wzorów należy stosować podany schemat np.:

(1) gdzie: Rm – wytrzymałość na rozciąganie, MPa P – siła MN F – pole przekroju próbki, m2 . Indeksy górne, dolne i wykładniki potęgowe należy pisać szczególnie dokładnie i wyraźnie. Wzory numerować kolejno cyframi arabskimi w nawiasach okrągłych. • Fotografie powinny być wykonane kontrastowo na papierze gładkim, błyszczącym z delikatnym, wykonanym ołówkiem, opisem zawierającym numer rysunku, nazwisko Autora (Autorów) i pierwsze tytuły opracowania, umieszczonym na odwrocie zdjęcia. Gdy zachodzi obawa odwrócenia fotografii lub rysunku, należy strzałkami zaznaczyć prawidłowe jego usytuowanie (G –góra, D – dół). Minimalne wymiary fotografii (z wyjątkiem mikroskopowych) 9×12 cm. Na fotografii mikroskopowej pożądane jest umieszczenie odcinka z określeniem jego rzeczywistej długości. • Literaturę, której wykaz podaje Autor artykułu cytuje się następujący sposób: Książki: Nazwisko i inicjały imion autora; dwukropek; tytuł pracy (pełny); kropka; Oznaczenie wydania (np. Wyd. 3); Miejsce wydania; nazwa wydawcy (np. Wydawn. Geologiczne) rok wydania; przecinek; liczba stronic; jeżeli cytujemy fragment tekstu (np. s. 170-173). Przykład: Broen A.: Kombajny chodnikowe. Wyd. 2. Katowice Śl. Wydawn. Techn. 1992 Czasopisma: Nazwisko i inicjały imion autora; dwukropek; tytuł artykułu; kropka; nazwa czasopisma (ew. obowiązujący skrót) rok wydania (ew. tom lub wolumin; t., vol); numer zeszytu ew. numer stronicy lub stronic (pierwszej i ostatniej). Przykład: Winter K.: Desorbierbarer Methan gehalt und ausgasungs verhalten von Kohle. Glűckauf-Forschungshefte 1975, Nr 3. Uwaga: Wszystkie elementy opisu podajemy w języku oryginału (poza oznaczeniem stronic). W przypadku alfabetów cyrylickich np. jęz. rosyjski, ukraiński, bułgarski) stosuje się transliterację – zgodnie z normą PN-70/N-01201. Powołania się w tekście na literaturę dokonuje się wyłącznie przez podanie w nawiasie kwadratowym numeru zgodnego ze spisem literatury, np. [3]. Nie będą przyjmowane artykuły, w których cytowanie literatury odbywa się poprzez wymienianie w tekście nazwisk autorów i roku publikacji (sposób stosowany w niektórych czasopismach). Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 201

Oświadczenie Autorów w sprawie przeniesienia praw autorskich i majątkowych

1. Podpisani poniżej Autor/Autorzy oświadcza(ją), że napisali zgłoszony do druku w Przeglądzie Górniczym artykuł zwany dalej „utworem” pt: ...... 2. Autorzy/Autor przenosi(szą) na Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa Wydawcę Przeglądu Górniczego w Katowicach autorskie prawa majątkowe do utworu bez honorarium autorskiego w zakresie opublikowania w wersji papierowej i elektronicznej utworu, w miesięczniku Przegląd Górniczy. Prawa obejmują następujące pola eksploatacyjne: • utrwalanie i zwielokrotnianie utworu za pomocą techniki drukowanej, reprograficznej, zapisu cyfrowego, zapisu ma- gnetycznego, • obrót oryginałem wydrukowanego w Przeglądzie Górniczym utworu, egzemplarzami jego kopii, ich wynajmowanie, użyczanie, udostępnianie, • udostępnianie utworu w taki sposób, że każdy zainteresowany może mieć do niego dostęp w czasie i miejscu przez siebie wybranym, 3. Autor/ Autorzy zapewnia(ją), że utwór jest całkowicie oryginalny i nie był do tej pory publikowany i nie zawiera żadnych zapożyczeń z innego dzieła, które mogłyby spowodować odpowiedzialność Wydawcy, oraz że prawa autorskie Autora/ Współautorów do tego utworu nie są ograniczone w zakresie objętym niniejszym oświadczeniem. 4. W przypadku gdy Autor/Autorzy włączył(li) do utworu ilustracje lub inne materiały chronione prawem autorskim, to obo- wiązany(ni) jest (są) do uzyskania pisemnego zezwolenia, od osoby uprawnionej, do ich wykorzystania przez Wydawcę oraz zobowiązuje(ją) się do uregulowania w własnym zakresie związanych z tym kosztów. 5. Wydawca ma prawo dokonania koniecznych zmian utworu wynikających z opracowania redakcyjnego. Nie narusza ono praw autora w zakresie autorskich praw osobistych. 6. Współautorzy oświadczają, że Autorem głównym (do korespondencji) jest: ...... tel. kontaktowy ......

Adres zamieszkania Imię i Nazwisko Afiliacja Podpis (z kodem)

Katowice, dnia ...... 202 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Oświadczenie Autorów w sprawie zapór „GOSTHWRITING” i „GUEST AUTHORSHIP”

1. Tytuł artykułu do opublikowania w Przeglądzie Górniczym ...... 2. Autor/Autorzy artykułu (podać imię i nazwisko, tytuły naukowe, email) ...... Na podstawie Komunikatu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 4 września 2012 r. wyjaśniającego pojęcia „gosthwriting” i „guest authorship” opublikowane w Informacji dla Autorów Przeglądu Górniczego Autorzy składają poniższe oświadczenia.

3. Oświadczenie w związku z zaporą „ghostwriting” Autor(autorzy) oświadcza(ją), że nie zachodzi przypadek pominięcia osoby, wnoszącej istotny wkład w powstanie publikacji, w składzie autorów. Osoby pomagające w badaniach będących podstawą publikacji są wymienione w „Podziękowaniach”. [Uwaga: jeżeli taki przypadek nie zachodzi, proszę przekreślić ostatnie zdanie i parafować przez głównego Autora].

4. Oświadczenie w związku z zaporą „guest authorship” Autor (autorzy) oświadcza(ją), że wśród współautorów nie ma osoby, której udział w przygotowaniu publikacji nie miał miejsca lub jej udział był znikomy.

5. Oświadczenie o źródłach finansowania publikacji Autor (autorzy) oświadcza(ją), że jednostki będące źródłem finansowania publikacji „financial disclosure” oraz podmioty mające istotny wkład w przygotowanie publikacji są wymienione w „Podziękowaniach” [Uwaga: jeżeli takie przypadki nie występują, proszę przekreślić to oświadczenie i parafować przez głównego Autora].

6. Oświadczenie ujawniające wkład poszczególnych Autorów w powstanie publikacji Autor (autorzy) oświadcza(ją) zgodnie, że ich udział procentowy w powstaniu publikacji wynosi:

– Autor główny ...... udział ...... % Imię i Nazwisko – Współautorzy:

...... udział ...... % Imię i Nazwisko ...... udział ...... % Imię i Nazwisko ...... udział ...... % Imię i Nazwisko ...... udział ...... % Imię i Nazwisko

7. Autor (autorzy) oświadcza(ją), że powyższe informacje są zgodne z rzeczywistością oraz zdają sobie sprawę, że nie- prawdziwe oświadczenia będą, zgodnie z tekstem Komunikatu MNiSzW, „demaskowane włącznie z powiadomieniem odpowiednich podmiotów”.

Podpisy

Autor główny Współautorzy

......

...... Nr 10 INHALT PRZEGLĄD GÓRNICZYNr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014203

DK 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333(094) Tagebau. Natürliche Gesteinskörnung. Herstellung vom Gestein. Ptak M., Kasztelewicz Z.: Wie man einen Tagebau beginnt – von der Konzession Es wurden die aktuelle Struktur und Größe der Produktion von natürlicher Ge- zum Abbauplan. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 1÷6, 13 Lit. steinskörnung in den Ländern Europas dargestellt. Es wurde besonders auf die Bergbau. Bergrecht. planerische Verfahren. Verfahren bei einem Umweltbescheid. Kies-Sand-Gesteinskörnung und gebrochene Gesteinskörnung geachtet, weil ihr Abbaupläne. Anteil an der gesamten Gesteinskörnungsproduktion 91% beträgt. Polen hat einen Vor dem Beginn der Arbeiten in einem Tagebau müssen viele Verwaltungsauflagen über 9%igen Anteil an Produktion dieser Gesteinskörnungen in Europa. In dem erfüllt werden. Der Artikel beschreibt die einzelnen Etappen des Raumordnungs- Artikel wurden auch die Tendenzen der Strukturänderungen in der Produktion der verfahrens, besonders die Änderungen der Stadtplanung und des Bebauungsplanes, Gesteinskörnung in einzelnen Regionen (Woiwodschaften) Polens und Größeka- die die Einführung einer bergbaulichen Investition in die planerischen Dokumente tegorien der Bergwerke angegeben. zum Ziel haben. Im weiteren Teil der Arbeit wurden die möglichen Szenarien des Verfahrens im Fall von einer Umweltverträglichkeitsprüfung und Umweltbeschei- derlass dargestellt. Wie es aus der Analyse hervorgeht sind der Bebauungsplan und DK 622.271: 622.271.338.3: 622.271.001.18 die Umweltanforderungen die Ursache dafür, dass viele geplanten Investitionen Kozioł W., Ciepliński A., Machniak Ł., Borcz A.: Die Änderungsdynamik in nicht realisiert werden können oder ihr Beginn sich erheblich verzögert. Der letzte der Produktion der natürlichen Gesteinskörnung in Polen in den Jahren 1989-2012 Teil des Artikels betrifft das Konzessionsverfahren und das Verfahren wegen und die Prognose bis zu 2020. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 30÷35, Bescheid über Abbauplangenehmigung. 5 Abb., 5 Tab., 5 Lit. Gesteingewinnung. Natürliche Gesteinskörnung. Produktionsprognosen. In dem Artikel wurde die Gewinnung und Produktion der Gesteinkörnung in DK 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333.(094) Polen in den Jahren 1989-2012 analysiert, d.h. nach der Transformation. Zur Schwarz H., Kasztelewicz Z.: Die gewählten, rechtlichen Probleme in der Praxis Analyse wurden die von dem Staatlichen Institut für Geologie veröffentlichten der Bergbauunternehmen. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 7÷11, 17 Lit. Daten und die statistischen Grundsätze der Zeitreihenanalyse verwendet. Auf der Tagebau. Recht. Tätigkeit der Bergbauunternehmen. Grundlage der stochastischen Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Änderungen Die Tätigkeit der Bergbauunternehmen ist eine der am meisten komplizierten in der Gesteinskörnungsproduktion von dem Bruttoinlandsprodukt wurden die Gewerbearten - und das in vielen Aspekten. Diese Tatsache zwingt den Gesetz- Prognosen der Gewinnung von natürlicher Gesteinskörnung für den Zeitraum geber die Grundsätze dieser Tätigkeit entsprechend zu regeln. Die notwendige von 2014-2020 erarbeitet. Regulierung kann jedoch leicht überschritten werden, indem unnötige Vorschriften erlassen werden, deren Folgen anders sind als gewollt. In dem Artikel wurden gewählte rechtliche Probleme aus dem Bereich Bergrecht betrachtet, wobei so- DK 622: 553.6: 622.339.13 wohl ihr Einfluss auf die laufende Tätigkeit der Bergbauunternehmen präsentiert Stryszewski M., Łochańska D.: Die Bilanzierung des Angebots mit der Nach- wurde, als auch die Vorschläge de lege ferenda angegeben wurden. Sie umfassen frage auf die natürliche Gesteinskörnung. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. die Fragen aus folgenden Bereichen: Bergbauqualifikationen, Verfahren wegen 10., S. 36÷40. Genehmigung eines Abbauplanes und seiner Änderungen, planistischen Prozeduren Regionalisierung der Produktion. Nachfrage. Angebot. Kies-Sand-Gesteinskör- auf Gemeindeebene, Rechte auf geologische Information, Projekte der Lagerstät- nung. gebrochene Gesteinskörnung. Gesteinskörnungstransport. tebewirtschaftung, Gebühren wegen der bergbaulichen Tätigkeit, Sicherung der Die natürliche Gesteinskörnung (gebrochene Gesteinskörnung und Kies-Sand- Lagerstätten, sowie Synchronisierung der Vorschriften der Umweltverträglich- Gesteinskörnung) und andere populäre Rohstoffe werden seit vielen Jahren keitsprüfung mit dem Bergrecht. ständig in unterschiedlichen Wirtschaftszweigen verwendet. Das Vorkommen und die einfache Gewinnung verursachen, dass den Hauptbestandteil der Kosten für einen Empfänger die Transportkosten bilden, die gewöhnlich in der Funktion der DK 622.271: 622.332: 622.2-045.43 Entfernung genannt werden. Die Bestimmung der optimalen Bilanzierungszonen Dudek M., Jurdziak L., Kawalec W.: Die Abbaurente aus dem Gewinn für der Nachfrage nach Gesteinskörnung mit dem Angebot, aus dem Gesichtspunkt der die Immobilieninhaber an einem bergbaulichen Gebiet als Beschleuniger von Transportentfernung, beruht auf der Bestimmung der minimalen Transportarbeit strategischen bergbaulichen Investitionen am Beispiel eines Braunkohletagebaus. auf die Deckung der Nachfrage. Wenn diese Zonen nicht aneinander angepasst Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 12÷17, 6 Abb., 3 Tab., 6 Lit. sind, entsteht eine unnötige Transportarbeit, deren Folgen im Landesmaßstab ge- Braunkohletagebau. Entwicklungsplan. Gewinnanteil für die Inhaber der betrof- messen werden können. Das präsentierte Problem ist eine Folge von langjähriger fenen Gebiete. Arbeit der Autoren. Es wurde in Bezug auf die gebrochene Gesteinskörnung und Die Pläne der neuen bergbaulichen Investitionen, sowie die Lagerstätteschutzpoli- Kies-Sand-Gesteinskörnung gelöst. tik, verursachen ernste soziale Konflikte, deren Folge eine dauerhafte Verhinderung der strategischen bergbaulichen Investitionen sein kann. Die Autoren schlagen vor, die bisherigen Verwaltungsmaßnahmen (geplanter Lagerstätteschutz, Zwangs- DK 622.332: 622.005.6: 622.616-07-043 einkauf der Gebiete für die bergbaulichen Investitionen) mit wirtschaftlichen Kozioł W., Kaczarewski T.: Die Diagnostik des Prozesses von Tagebau einer Werkzeugen zu ersetzen. Neben der Summe für den Einkauf des Gebiets für die Braunkohlelagerstätte. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 41÷45. bergbauliche Investition könnte das Bergbauunternehmen dem Gebietsinhaber Tagebau. Braunkohle. Qualitätsmanagement. Diagnostik eines Prozesses. auch eine Abbaurente anbieten, d.h. Anteil am Gewinn aus dem Lagerstätteabbau. In dem Artikel wurden die Grundsätze eines Diagnostiksystems von einem Braun- kohletagebau dargestellt, wobei hier das Management durch Ziele erfolgt und es an die allgemeinen Prinzipien des Prozessqualitätsmanagement lt. ISO angelehnt DK 622.271: 622.332: 622.271-049.7 wird. Das vorgeschlagene System kann wesentlich zu einem effektiven Risikoma- Dudek M., Jurdziak L., Kawalec W.: Die Bedeutung der Grundstückbeschaf- nagement beitragen, sowie zu einer wirksamen Entgegenwirkung den potentiellen fungskosten in einem Braunkohletagebauprojekt. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, technischen und wirtschaftlichen Gefährdungen, die einen derart kostspieligen und Nr. 10., S. 18÷22, 5 Abb., 2 Tab., 12 Lit. langfristigen Prozess begleiten. Beim Erstellen des Systems wurde die gute Praxis ökonomisches Modell einer Lagerstätte. Lerchs-Grossmann-Algorithmus. Kosten verwendet. Es wurden auch die Folgen der unausreichenden Prozessdiagnostik in der CO2-Emission. Modellieren der Grundstückkosten. den Bergwerken berücksichtigt. Die Grundstückbeschaffungskosten sind ein wesentlicher Bestandteil aller Kosten bei der Gewinnung der Braunkohle. Der geringe Gewinn aus dem Energieverkauf zwingt die Bergbau- und Energieunternehmen zu einer detaillierten Analyse der DK 622.271: 622.23: 662.1/.4 ökonomischen Ergebnisse der geplanten bergbaulichen Investitionen. Eine not- Pyra J., Cichocki Z., Mazur I., Sołtys A., Winzer J.: Der Einfluss des tekto- wendige Hilfe bieten hier die Fachwerkzeuge zum digitalen Modellieren und zur nischen Schnitts einer Lagerstätte auf die Propagationsgleichung am Beispiel von Optimierung der Tagebauen an, die auf dem ökonomischen Modell der Lagerstätte einem Bergwerk Gliniany – der Firma Grupa Ożarów S.A. Przegląd Górniczy basieren, in dem die variablen Kosten an der Oberfläche berücksichtigt werden 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 46÷51, 5 Abb., 34 Lit. können. Es wurde eine Simulation des Finanzergebnisses einer Strecke dargestellt, Sprengarbeiten. Propagationsgleichung. Schwingungen. zugelassene Ladungen. die auf der Grundlage von einem ökonomischen Modell einer abgebauten Braun- Bei den Sprengarbeiten in einem Tagebau entstehen immer Schwingungen, die an kohlelagerstätte erstellt wurde. Dabei wurden die Grundstückbeschaffungskosten das Gebirge geleitet werden. Ihre Intensität hängt von vielen Faktoren ab, die in un- berücksichtigt auf der Grundlage von Untersuchungsdaten in der GIS-Umgebung. terschiedlichem Maß bei der Ermittlung der Propagationsgleichung berücksichtigt werden sollten. In dem Artikel wurde am Beispiel von einem Kalksteinbergwerk Gliniany (Grupa Ożarów S.A.) die Prozedur der Ermittlung von einer Propagati- DK 622.271: 622.271(4-67): 622.338.3 onsgleichung für veränderliche tektonische Verhältnisse dargestellt. Der variable Kozioł W., Ciepliński A., Machniak Ł., Borcz A., Jacaszek C.: Die Gewinnung tektonische Schnitt und die Bebauung in der Nähe des Bergwerks verursachen, dass und Herstellung von natürlicher Gesteinskörnung in Polen und in der Europäischen manchmal zwei oder mehr Schwingungspropagationsgleichungen ermittelt werden Union. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 23÷29, 9 Abb., 3 Tab., 3 Lit. 204 INHALT PRZEGLĄD GÓRNICZYNr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 müssen, und somit unterschiedlicher Sprengstoffladung eingesetzt werden muss, trischen und elektronischen Systeme schaffen neue Möglichkeiten, wenn es um abhängig von der Stelle, an der die Sprengarbeiten durchgeführt werden. Diese die Zündung in millisekundenlangen Abständen geht. In dem Beitrag wurden die Frage ist aus dem Gesichtspunk des Unternehmers sehr relevant. Der Unternehmer Fragen dargestellt, die mit der Steuerung der durch die Sprengarbeiten bedingten möchte so wenige Serien wie möglich abtun, wobei gleichzeitig die Ladung des Schwingungen verbunden sind, sowie mit dem Einfluss der Sprengarbeiten auf Sprengstoffs in einer Serie maximalisiert wird. die gegenseitige Wirkung vom Gebäude und Grund.

DK 622.271: 662.1/.4 DK 622.271: 622.2-045.43 Pyra J., Biessikirski A., Dworzak M., Sołtys A., Winzer J.: Die Entwicklung der Zajączkowski M., Sikora M., Kasztelewicz Z., Będkowski T.: Eine Klassi- in dem Tagebau angewandten Systeme zur Initiierung der Sprengstoffladungen. fikation der Tagebausysteme unter Berücksichtigung des aktuellen Stands der Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 52÷57, 10 Abb., 0 Tab., 15 Lit. bergbaulichen Technologien. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 79÷84, Sprengarbeiten. Initiierungssysteme. Zeitverzug von Millisekunden. 7 Abb., 4 Lit. Als Sprengarbeiten wird im Bergbau die Gewinnung mit Ausnutzung der Tagebau. Tagebausysteme. Abbaurichtung. Abbausysteme. Sprengstoffe bezeichnet. Um die Detonation auszulösen muss die Initiierung der In dem Artikel wurde die Einteilung der grundlegenden Tagebausysteme bespro- Sprengstoffladung richtig durchgeführt werden. Im Laufe der Zeit haben sich die chen; es wurde auch eine Vereinheitlichung dieser Einteilung vorgeschlagen, Systeme zur Initiierung der Sprengstoffladungen geändert und entwickelt, sowohl weil die bisherigen von verschiedenen Autoren verfassten Klassifikationen einige in Polen als auch im Ausland. Die Technologie hat sich in Richtung von größerer Probleme in der Lexik und Interpretation verursachen. Zu diesem Zwecke wurden Genauigkeit bei den Zeitverzugangaben geändert, die Sicherheit der Sprengarbeiten fünf Kriterien unterschieden, die für ein bestimmtes Tagebausystem entscheidend hat sich verbessert. Andererseits sind die Vorbereitung der Sprengstoffladungen sind: generelle Abbaurichtung, Anzahl der Gewinnungsetagen, Anzahl der Ab- und das Entwerfen der Netze mehr komplizierter geworden. In dem Artikel wurden baurichtungen, Gewinnungsart und Art der Bewegung der Abbaufronten. Jedes Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme dargestellt, sowie ihre Änderungen, die der oben genannten Systeme wurde definiert und auf entsprechend vorbereiteten in den letzten Jahren erfolgten. Bildern erklärt.

DK 622.271: 622.662.1/.4: 622.23 DK 622.271: 622.332; 622.2-045.43 Dworzak M., Biessikirski A., Pyra J., Sołtys A.: Die gewählten Probleme der Kasztelewicz Z., Sikora M., Zajączkowski M., Patyk M.: Die Abbausysteme Realisierung von Zeitverzug bei einer nicht elektrischen Initiierung der Spreng- in den Braunkohletagebauen in der Welt. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., stoffladungen bei den Netzen mit vielen Reihen. Przegląd Górniczy2014 Bd. 70, S. 85÷89, 6 Abb., 0 Tab., 7 Lit. Nr. 10., S. 58÷64. Tagebau. Braunkohle. Kontinuierliche Gewinnung. Diskontinuierliche Gewinnung. Sprengarbeiten. Nicht elektrischer Initiierungssystem. Zeitverzug von Mil- Die Braunkohle bildet immer noch einen der grundlegenden Energierohstoffe lisekunden. der Welt. Sie kann sowohl unter Tage als auch in Tagebauen gewonnen werden. Eine Zündung der Sprengstoffladungen in millisekundenlangen Abständen ist Abhängig von der Abbaumethode und von dem abbautektonischen Schnitt wer- in dem Tagebau eine der grundlegenden Methoden von Sprengarbeiten. Der den verschiedene Abbausysteme verwendet. In dem Artikel wurden die in dem entsprechend angepasste Zeitverzug zwischen den Sprengungen kann relevant Braunkohletagebau in der Welt angewandten Abbausysteme präsentiert. Jedes den Ergebnis der Sprengarbeiten (Zerkleinerung und Form des Anfalls), sowie Abbausystem wurde kurz charakterisiert, ihre Vor- und Nachteile wurden genannt, die Einwirkung auf die Umwelt in Form von Schwingungen beeinflussen. Wenn Beispiele der Anwendung wurden angegeben. die Sprengstoffladungen mit einem nicht elektrischen System in vielen Reihen gezündet werden, kommen viele Ausführungsprobleme bei der Realisierung der geplanten Zeitverzüge zwischen den Sprengungen vor. Es wurde beobachtet, dass DK 622.271: 622.6: 622.2 der geplante Zeitverzug sich von dem realen Zeitverzug bei den Sprengarbeiten Bodziony P, Bęben A., Kasztelewicz Z.: Die Abbauproblematik der Lademaschi- unterscheiden kann. Dieses Problem wurde in dem Artikel näher betrachtet. nen in dem Gesteintagebau. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 90÷94, 125 Abb., 1 Tab., 7 Lit. Tagebau. Wahl der Maschinen. Selbstfahrender Radlader. Hydraulischer DK 622.271: 622.83/.84: 622.2-045.43 Eingefäßbagger. Biessikirski A., Dworzak M., Pyra J., Sołtys A.: Die Reaktion von einem In dem Artikel wurde die Arbeit der grundlegenden Lademaschinen charakteri- Gebäudefundament auf die niederfrequenten, durch Sprengarbeiten verursachten siert, die in dem Gesteintagebau verwendet werden. Es wurden die Verhältnisse Schwingungen. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 65÷70. der Anwendung, sowie Vor- und Nachteile der Maschinen besonders betrachtet. Sprengarbeiten. Schwingungen. Spannung. Zu diesen Maschinen zählen Gefäßbagger mit Radfahrwerk und hydraulische Wenn man die ausländischen Skalen der dynamischen Einwirkungen mit den Eingefäßbagger mit Hochlöffel oder Tieflöffel. Demnächst wurde auf die richtige einheimischen Richtlinien vergleicht, kann man Unterschiede in den Annahmen Zusammenarbeit der Maschinen mit den Transportmitteln, insbesondere mit den beobachten, die eine Grundlage für die Normen bilden. Diese Beobachtung führt Muldenkippern, hingewiesen. Es wurden die Abbauparameter betont, die eine zur Suche nach alternativen Größen, auf deren Grundlage eine Bewertung der entsprechende Leistung und Möglichkeit vollständiger Ausnutzung der Maschinen Schwingungen durchgeführt werden kann. Es wurde bemerkt, dass die Intensität der in konkreten abbautektonischen Bedingungen gewährleisten. Schwingungen zum großen Teil von der Masse der angewandten Sprengstoffladung abhängig ist. Ihr maximaler Wert wird aus der Propagationsgleichung abgeleitet. Müller betont, dass die vorher erarbeiteten, mathematischen Abhängigkeiten (z.B. DK 622.271: 622.553: 622.62-1/-8 Kochsche Gleichung) auf den Koeffizienten basieren, die sich inzwischen geändert Kozioł W., Borcz A., Patyk M.: Die Analyse der Arbeit von Eingefäßbagger und haben. Eine Konsequenz der geführten Untersuchungen war die Erarbeitung einer Radlader im Hinsicht auf ihre Automatisierung. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, sog. „Theorie der vorübergehenden Einwirkung“ und einer aus ihr resultierenden Nr. 10., S. 95÷99, 7 Abb., 12 Lit. Abhängigkeit zwischen den im Boden registrierten Verformungsparametern und ei- Tagebau. Gestein. Eingefäßbagger. Radlader. Automatisierung. ner maximalen Geschwindigkeitsamplitude (PPV). Der Artikel setzt sich zum Ziel, In dem Artikel wurde die Problematik charakterisiert, die mit der Automatisierung die vom Müller genannte Themen darzustellen, sowie sie um Beobachtungen der der Gewinnungs- und Ladungsprozesse unter Ausnutzung der Eingefäßbagger und Vervormung-PPV-Relation zu erweitern, die für niederfrequente, am Fundament Radlader in zyklischen Gewinnungstechnologien verbunden ist. Es wurde auf die eines gewählten Bauobjekts registrierten Schwingungen durchgeführt wurden. Parameter der Abbaufront hingewiesen, deren genauere Betrachtung das Entwer- fen und die Implementierung der Arbeitsalgorithmen der genannten Maschinen erleichtern wird. Es wurden kurz die Untersuchungsarbeiten und Erfahrungen in DK 622.271: 622.23 diesem Bereich erwähnt. Es wurden auch die Systemanforderungen charakteri- Sołtys A., Pyra J., Winzer J.: Die millisekundenlange Abstände zwischen den siert, die erfüllt werden müssen, damit die Systeme automatisiert werden können. Zündungen und die Minimalisierung vom Einfluss der Sprengarbeiten auf die Bebauung in der Umgebung. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70. Nr. 10., S. 71÷78, 21 Abb., 9 Lit. DK 622.271: 622.2-045.43: 622.62-1/-8 Tagebau. Sprengtechnik. Sprengen in millisekundenlangen Abständen. Einwirkung Machniak Ł., Kozioł W., Borcz A.: Der Einfluss von schwergewinnbaren Forma- der Schwingungen. tionen auf die Wahl der Hilfstechnologien bei der Gewinnung. Przegląd Górniczy Der Artikel betrifft die Minimalisierung der Einwirkung von Sprengarbeiten auf 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 100÷105, 7 Abb., 6 Lit. die Umgebung der Tagebaue. Eine verständige Nutzung der Möglichkeiten, die Tagebau. schwergewinnbare Formationen. Technologien der mechanischen uns der Fortschritt im Bereich Sprengstoffe und Zündmittel anbietet, erlaubt eine Gewinnung. immer effektivere Durchführung der Sprengarbeiten. Besonders die nicht elek- Auf der Grundlage der Musterrichtwerte zur Beurteilung der Arbeit der Schau- Nr 10 INHALT PRZEGLĄD GÓRNICZYNr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014205 felradbagger wurde der Einfluss der schwergewinnbaren Formationen auf die die Sandgrube „Szczakowa“ in Jaworzno, die der Kapitalgruppe DB Schenker Ergebnisse verschiedener Lösungen in der Gewinnungstechnologie in den Rail Polska S.A. mit Sitz in Zabrze gehört. Die Arbeit ist eine Zusammenfassung Braunkohletagebauen analysiert. Es wurden die direkte Gewinnung mit Schaufel- der bisherigen Tätigkeit und Erfahrungen des Unternehmers und der Leitung der radbagger, die Gewinnung nach der Auflockerung, sowie die Kombinationsarbeit Sandgrube im Bereich der Rechtsprozeduren, die mit der Erteilung entsprechender unter Ausnutzung der Schaufelradbagger und alternativen mechanischen Gewin- Genehmigungen und Verwaltungsbescheide verbunden sind, die die Gewinnung nungstechnologien analysiert. von begleitendem Mineral während der Sandgewinnung erlauben würden. Es wurde hier besonders auf die Verbindung der einzelnen Prozeduretappen hingewiesen und auf ihr Einfluss auf das ganze geplante Unternehmen. DK 622.333: 622.333.167/.168: 622.5 Polak K., Kaznowska-Opala K., Pawlecka K., Klich J.: Die Analyse des Probe- pumpenverlaufs am Beispiel von einem Untersuchungsbrunnen AGH-1. Przegląd DK 622.33: 622.4: 622.4.62-1/-8 Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. ÷111, 3 Abb., 1 Tab., 6 Lit. Nowak B., Filek K.: Eine mathematische Beschreibung von Arbeit eines Systems Probepumpen. Interpretationsmethode des Probepumpens. Grubenkompressionskältemaschine – Verdampfungswasserkühler. Przegląd Gór- niczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 155÷163, 2 Tab., 9 Lit. Ein Probepumpen erlaubt die Abhängigkeit zwischen der Leistung und der von ihr verursachten Depression zu untersuchen, sowie die Pumpencharakteristik und ihre Luftkühlung. Klimatisierung des Grubenwetters. Kompressionskältemaschine. Zusammenarbeit mit der Rohrleitung zu bestimmen. Die in dem Artikel vorgeschla- Verdampfungskühler. Kältemittel. gene Bewertung des hydraulischen Systems Brunnen – Auffüllgut – Wasserschicht Auf der Grundlage ihren früheren Arbeiten geben die Autoren die Gleichungs- und des Pumpensystems wird einen Versuch ermöglichen die Pumpenkosten unter systeme an, die die realen physikalischen Prozesse charakterisieren, die im ungünstigen hydrogeologischen Verhältnissen zu senken und die Effektivität des stationären Zustand in den arbeitenden Grubenkompressionsluftkältemaschinen Entwässerungssystems zu vergrößern. In der Arbeit wurde die Interpretation der vorkommen, die direkt oder indirekt mit einem Verdampfungswasserkühler ar- Ergebnissen von einem Probepumpen am Beispiel des Brunnens AGH-1 dargestellt. beiten. In den mathematischen Beschreibungen wurde die Arbeit von folgenden Anlagen unterschieden: Wasserluftkühler, Verdampfer, Kondensator, Verdichter, Expansionsventil und Verdampfungswasserkühler. Der eventuelle Nachkühler DK 622: 666.94: 666.9: 556.3 wurde auch berücksichtigt. Die Lösung der angegebenen Gleichungssysteme Różkowski K., Polak K., Kaznowska-Opala K.: Die hydrogeologischen Ver- kann aufgrund ihrer Kompliziertheit und der vorkommenden Nichtlinearitäten nur hältnisse bei der Gewinnung vom Gestein in der Region von Oppeln. Przegląd numerisch erfolgen. Unter Ausnutzung von einem Computerprogramm wurden Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 112÷116, 1 Abb., 8 Lit. beispielhafte Berechnungen der physikalischen Parameter von Medien durchge- Gestein. Hydrogeologische Verhältnisse. Region von Oppeln. führt, die bei der Wärmeübertragung teilnehmen: bei der direkten Kühlung mit Dank spezifischer Lage verfügt die Region von Oppeln über Carbonatrohstoffe, Nachkühler und bei der indirekten Kühlung ohne Nachkühler. Die Wärmeleistung die für die Zement- und Kalkindustrie oder zur Herstellung der gebrochenen der einzelnen Elemente der erwogenen Kühlungssysteme wurde berechnet. Jedes Gesteinskörnung verwendet werden können. Zu den grundlegenden Gesteinen von ihnen arbeitet mit einem Verdampfungswasserkühler zusammen. gehören auch die natürlichen Gesteinskörnungen wie allgemein vorkommenden Kies und Sand. Für den Vergleich: die magmatischen und metamorphen Gesteine DK 622.333: 69.059.22: 622.347.41/.43 werden in viel kleineren Mengen gewonnen und ihre kleinen Lagerstätten sind Kowal T.: Der Vorschlag zur Bestimmung vom Wert eines Schadens in Form von nur gering bewirtschaftet. Die Gewinnung der Carbonatrohstoffe konzentriert sich dauerhafter Abweichung eines Gebäudes vom Lot. Przegląd Górniczy 2014 Bd. hauptsächlich im Bereich der Aufschlüsse. Dieser Bereich versorgt GZWP Nr. 333 70, Nr. 10., S. 164÷169, 3 Abb., 2 Tab., 15 Lit. Oppeln – Zawadzkie. Trotz des immer stärksten Einflusses des Menschen, der noch durch zahlreiche große Entnahmen des unterirdischen Wassers verstärkt wird, ver- Wertverlust eines vom Lot abweichenden Gebäudes. Schaden in Form von einer Abweichung eines Gebäudes vom Lot, Entschädigung für einen Schaden aufgrund ursacht die Entwässerung die lokalen Änderungen des hydrodynamischen Feldes. Bergwerkstätigkeit. Die Änderungen der ursprünglichen Flussrichtungen werden am deutlichsten in der Nähe von folgenden Städten sichtbar: Górażdże, Oppeln, Strzelce Opolskie Die Abweichung eines Gebäudes vom Lot aufgrund von Einwirkung eines unter- und Tarnów Opolski. Die Gewinnung der natürlichen Gesteinskörnung ist in den tägigen Lagerstättenabbaus setzt sein Wert herab und wird deswegen als Schaden bergbaulichen Gebieten oder in der Nähe der heutigen Flusstäler konzentriert. Die im Sinne des Bürgerlichen Gesetzbuches und Bergrechts verstanden. In Polen tätigen Bergwerke, die die natürliche Gesteinskörnung gewinnen, bauen bis zur fehlt bisher eine Norm, die die Abhängigkeit zwischen dem Abweichungsgrad Teufe des Spiegels des unterirdischen Wassers ab. Wenn der Abbau in größeren und dem Wertverlust bestimmen würde. Diese Situation erschwert eine richtige Teufen stattfindet, bauen die Bergwerke unter dem Wasserspiegel ab. In diesem Fall Schätzung vom Wert eines Schadens in Form von einer dauerhaften Abweichung ist der Eingriff in die Verhältnisse des Wasserkreislaufs ist durch die Schaffung eines Gebäudes vom Lot. Die in den Streitsachen entscheidenden Zivilgerichte der Wasserbehälter an der Oberfläche gering. Die Änderungen rufen eine lokale betonen, dass eine einheitliche und allgemeine Norm fehlt, und basieren auf die Modifizierung der Wasserbilanz und des Wasserkreislaufs hervor. Gutachten der Sachverständigen, die verschiedene Formeln der Bestimmung von Wertverlust eines vom Lot abweichenden Gebäudes benutzen. Der Autor schlägt vor, nach der Analyse der in der Praxis angewandten und der in Literatur charakte- DK 622.1: 550.8: 622.013-049.65: 502.17 risierten Methoden, dass bei der Bestimmung einer Entschädigung dieser Art eine Tokarz A., Burchart-Korol D., Nowak D.: Die gewählten Umwelt-, Wirtschafts- Abhängigkeit angewandt werden sollte, dass bei der Abweichungsvergrößerung und Sozialaspekte der Schiefergasproduktion – ein Überblick der Literatur. um jedes weitere Promille der Grad des Wertverlusts eines Gebäudes um einen Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 137÷146, 4 Abb., 8 Tab., 51 Lit. festen Wert steigt. Schiefergas. Nicht konventionelles Gas. Hydraulische Risserzeugung. Emission der Treibhausgase. DK 622.363.1: 622.624.044: 622.013-049.65 Der Artikel ist ein Überblick der wichtigsten Fragen, die mit allen Aspekten der Kortas G.: Die grundlegenden Probleme bei dem Schutz von Oberfläche und nachhaltigen Entwicklung bei der Produktion von Schiefergas verbunden sind, Gebirge im Salzbergbau. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 170÷185, d.h. Umwelt, Wirtschaft, Gesellschaft. Großer Teil des Artikels ist der Sicherheit 25 Abb., 41 Lit. des Prozesses im Hinblick auf die Umwelt und Gesundheit der Menschen gewid- Salzbergwerke. Oberflächenschutz. Senkungen. Tagbrüche. bergbauliche Katego- met. In der Arbeit wurde die Emission der Treibhausgase auf allen Etappen der rien. ehemalige bergbauliche Gebiete. Schiefergasproduktion mit der Emissionen bei der konventionellen Gewinnung vom Erdgas und von der Steinkohle verglichen. Es wurde auch besonders auf die Die Arbeit enthält einen Überblick über die grundlegenden Probleme bei dem wirtschaftliche Beurteilung der Technologie im Vergleich zu den Kosten geachtet, Schutz der Oberfläche über untertägigen Salzbergwerken und Bohrloch-Salzberg- die bei der konventionellen Gewinnung der Rohstoffe entstehen. werken in Polen. Es wurde nachgewiesen, dass die Anzeichen der Konvergenz der Strecken und der Bildung von Senkungen an der Oberfläche sich im Laufe der Zeit unterscheiden. Infolgedessen wurde die Zeit in drei Phasen eingeteilt – von der DK 622.271: 622.346.1: 622.553 Entstehung einer Strecke bis zu ihrer vollen Stilllegung. Es wurden die Richtwerte Bednarczyk S.: Das Problem der Bewirtschaftung vom begleitenden Mineral am und Funktionen dargestellt, die die Einwirkung der Strecken auf das Gebirge und Beispiel der Gewinnung in der Sandlagerstätte „Pustynia Błędowska – blok IV“. die Oberfläche bestimmen. Die Beispiele der Anwendung von phänomenologischen Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 147÷154, 3 Abb., 15 Lit. und physikalischen Modellen zur Erklärung und Vorausberechnung der geome- Kohlenrevier von Lublin. Bergrecht. Lagerstätten. Begleitendes Mineral. chanischen Phänomene im Gebirge und auf der Oberfläche wurden präsentiert. Es wurden die Anzeichen von drei Typen der Verteilung von Bodensenkungen über In dem Artikel wurden die Fragen besprochen, die mit der rechtlichen Prozedur den Salzbergwerken präsentiert. Eine Ursache für viele Unstetigkeiten wurde und der Dokumentation bei der Planung der Gewinnung und bei der Gewinnung das Eindringen von Wasser in die untertägige Bergwerke, sowie unkontrolliertes von Dolomitstein aus Trias als begleitendes Mineral in der Versatzsandlagerstätte Laugung in den Bohrloch-Bergwerken. Es wurde auf die Notwendigkeit hinge- „Pustynia Błędowska – blok IV“ verbunden sind. Diese Art von Gewerbe führt wiesen, die Kategorien des bergbaulichen Gebiets neu zu formulieren. Die neuen 206 INHALT PRZEGLĄD GÓRNICZYNr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

Kategorien sollten die sehr langsamen und sehr schnellen Einwirkungen umfassen, sowie die dazu angepasste bauliche Vorbeugungsmaßnahmen darstellen. Da die stillgelegten Salzbergwerke über lange Zeit hindurch die Umwelt beeinflussen, ist eine rechtliche Regelung notwendig, die eine Überwachung, Beobachtung und sichere Wirtschaft auf den ehemaligen bergbaulichen Gebieten (darunter auch die Gewinnung der Sole aus den Strecken) sichern würde. In der Arbeit sind 25 Abbildungen vorhanden, auf denen die Beispiele der beobachteten Einwirkungen von Salzbergwerken auf die Oberfläche zu sehen sind.

DK 622.33: 622.56: 591 Krzeszowska E.: Die Makrofauna der Meeresschicht von dem Bohrloch Borowo (Kohlenrevier von Lublin). Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 186÷191, 4 Abb., 17 Lit. Kohlenrevier von Lublin. Meeresfauna. Faunahorizont Dunbarella. Die Ablagerungen vom Karbon im Bohrloch Borowo (Kohlenrevier von Lublin) werden vor allem durch Ton- und Schluffsteinformationen mit zahlreichen Koh- lelagerstätten repräsentiert. Im Abraumgebirge der Karbonablagerungen kommen die Ablagerungen von Oberjura, Kreide und Quartär vor. In dem Bohrloch Borowo, in der Teufe von 921,1 – 930 m, im Bereich der dunkelgrauen Tonsteine, kommt eine Schicht vor, in der zahlreiche Überreste der Meeresfauna aufträten. Am häufigsten kommen die Typen Mollusca (Muscheln, Goniatiten, Schnecken) und Brachiopoda vor. Weniger populär sind die Typen Arthropoda (Muschelkrebse) und Pisces (Fische). Die dominierenden Taxone sind Muscheln Edmondia, Posidonia, Sanguinolites, Polidevcia und Armfüßer Lingula. Die Analyse der Überreste von Makrofauna, die die Bestimmung der stratigraphischen Position der Bohrlöcher zum Ziel hatte, hat aufgezeigt, dass die vorhandenen Faunasorten für den Faunaho- rizont Dunbarella an der Grenze von Westfalium A und B charakteristisch sind.

DK 622.33(437.6): 622.332(437.6): 622.2-045.43 Korzeniowski W., Terpák D.: Die untertägige Gewinnung vom Xylit mit Teilsohlen-Strebbau in den Bergwerken HBP Prievidza in der Slowakei. Przegląd Górniczy 2014 Bd. 70, Nr. 10., S. 192÷197., 10 Abb., 4 Tab., 6 Lit. Xylit. Mächtige Flöze. Teilsohlen-Strebbau. In dem Artikel wurde eine relativ seltene untertägige Gewinnungsmethode von Xylit charakterisiert, die auf dem Beispiel von Bergwerken in der Slowakei dargestellt wurde. Der spezifische abbautektonische Schnitt der Xylitlagerstätten und ihre qualitativen Eigenschaften wurden besprochen. Die wichtigsten Etappen der angewandten Technologie wurden charakterisiert, unter Berücksichtigung der Methoden von der Auffahrung der Strecken mit Sprengstoffen und Schrämladern. Es wurden auch die Maßnahmen zur Verstärkung dieser Strecken mit Hilfe von einem Ausbau charakterisiert. Die Idee und Schema des Teilsohlen-Strebbaus mit einer Strebausrüstung wurden dargestellt. Es wurde auf das Problem der Ausrüstung und Stilllegung eines Strebs hingewiesen. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 207 SOMMAIRE Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333(094) UKD 622.271: 622.271(4-67): 622.338.3 Ptak M., Kasztelewicz Z.: Comment démarrer l’ exploitation minière à ciel ouvert Kozioł W., Ciepliński A., Machniak Ł., Borcz A., Jacaszek C.: Extraction et – chemin de la concession vers le plan de fonctionnement. Przegląd Górniczy production de granulats naturels en Pologne et dans l'Union Européenne. Przegląd 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 1÷6, rèf. 13. Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 23÷29, fig. 9, tab. 3, rèf. 3. Industrie minière, loi géologique et minière. Modes opératoires de planification. exploitation minière à ciel ouvert. Agrégats naturels. production de matières procédures de décision environnementale. plans de fonctionnement premières naturelles rocheuses. Le démarrage de l'exploitation minière à ciel ouvert est précédé d'un certain nombre Sont présentées dans l’article présent la structure actuelle et la grandeur de la de procédures administratives. Sont présentées dans l’ouvrage présent les étapes production de granulats naturels dans les pays européens, en attirant l’attention successives de la procédure d’aménagement du territoire de la municipalité et particulière sur la production de granulats sablo-graveleux et concassés, dont la surtoût les modifications de l’étude des conditions et de directions d'aménage- part dans la production totale des granulats représente plus de 91%. La Pologne ment territoire local, dont l'objectif est d'introduire les investissements miniers a plus de 9% de participation dans la production de ces agrégats en Europe. Sont aux documents de planification. Sont présentés dans la continuation les scénarios présentées les tendances d'évolution structurelle dans la production des agrégats possibles du procédé dans le cas d'évaluation de l'impact sur l'environnement et dans différentes régions (provinces) de la Pologne et les catégories des entreprises l’obtention de la décision sur l'environnement. Comme il en résulte de l'analyse, minières du point de vue de leur effectif. c’est l’aménagement du territoire et ses conditions environmentales qui représen- tent l’obstacle pour la plupart des investissements qu’il est impossible de les réaliser ou bien dont le temps de démarrage s’éloigne considérablement. Sont présentées UKD 622.271: 622.271.338.3: 622.271.001.18 dans les deux dernières parties de l’ouvrage la procédure de concession et de la Kozioł W., Ciepliński A., Machniak Ł., Borcz A.: Dynamique de changements décision approuvant le plan de l’exploitation. dans la production des agrégats naturels en Pologne dans les années 1989-2012 avec les prévisions jusqu’à l’an 2020. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 30÷35, fig. 5, tab. 5, rèf. 5. UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333.(094) Industrie minière des roches. Agrégats naturels. Prévisions de la production Schwarz H., Kasztelewicz Z.: Certaines questions juridiques dans la pratique des Est présentée dans l'article l’analyse de l'évolution de l'extraction et la production entrepreneurs miniers. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 7÷11, rèf. 17. des agrégats naturels en Pologne après la transition, c'est-à-dire, dans les années exploitation minière à ciel ouvert. loi. Activité des entrepreneurs miniers 1989-2012. Ont été utilisées dans l'analyse et l'évaluation de la dynamique des L’activité minière est l'un des types les plus complexes de l'activité économique changements les données publiées par l'Institut National Géologique et les principes — et c’est en plusieures dimensions. Cela oblige le législateur à uniformiser les statistiques de l’analyse des séries de temps. Sur la base de dépendance stochastique règles pour tel activité. Il est toutefois facile de dépasser les limites des besoins de la rapidité de changements de la production des agrégats par rapport à PKB réglementaires en créant des dispositions inutiles dont le fonctionnement peut (Produit National Brut) ont été elaborées pour la période 2014-2020 les prévisions inverser les effets. L'article explore certaines questions juridiques du domaine de de l’extraction des granulats naturels, y compris ceux cassés et de gravier-sable. la loi géologique et minière, en accentuant leur impact sur l’activité actuelle des entrepreneurs miniers, aussi bien que présente les propositions de lege ferenda. Sont présentées les questions relatives aux qualifications de l'exploitation minière, UKD 622: 553.6: 622.339.13 modes opératoires de l'approbation du plan de fonctionnement de l’entreprise Stryszewski M., Łochańska D.: Optimisation de l'équilibrage de l'offre avec la minière et les additions au plan, les procédures de planification au niveau municipal, demande pour les granulats naturels. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, droits à l'information géologique, projets d’aménagement des dépôts, prestations pp. 36÷40. publiques liées avec l’activité minière, protection de gisements, ainsi que la syn- régionalisation de la production. Demande. Offre. Agrégats sablo-graveleux. chronisation du soi-disant reglément sur l'évaluation de l'impact environnemental Agrégats concassés. Transport d'agrégats avec le reglément – Loi géologique et minière. Granulats naturels (concasés et sablo-graveleux) et d’autres matériaux communs sont utilisés dans de nombreux domaines de l'économie depuis des années en continu. Les conditions faciles de la localisation et de l’exploitation causent que UKD 622.271: 622.332: 622.2-045.43 l’élément principal des coûts mesurés chez les clients est le coût de transport Dudek M., Jurdziak L., Kawalec W.: Viagère d’exploitation de profit pour les exprimé généralement en fonction de la distance. La détermination d'optimales propriétaires des immobiliers dans le bassin minier, comme l’accélérateur des du point de vue de distances de transport, des zones d’équilibre de la demande investissements stratégiques miniers à l’exemple de la mine de lignite. Przegląd pour les agrégats avec l’offre se ramène à la détermination du travail minimum Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 12÷17, fig. 6, tab. 3, rèf. 6. de transport pour couvrir la demande. La manque d’inadaptation de ces zones les Mines à ciel ouvert de lignite. plan de développement. participation au profit pour unes aux autres cause le travail de transport inutile dont les effets peuvent être les propriétaires des terrains occupés mesurés à l'échelle nationale. Le problème présenté dans l’ouvrage est le résultat Plans pour nouveaux investissements miniers, mais aussi la politique de protection des années de travail effectué par les auteurs de cette publication et il a été résolu de gisements, génèrent de graves conflits sociaux graves, dont le résultat peut en ce qui concerne les agrégats concassés et sablo-graveleux. être l’immobilisation permanente des investissements miniers stratégiques. Les auteurs proposent de remplacer les moyens administratifs précédemment utilisés (protection planifiée de dépôts, le rachat obligatoire de sites pour les besoins des UKD 622.332: 622.005.6: 622.616-07-043 investissements miniers) par les outils économiques. En plus du montant du rachat Kozioł W., Kaczarewski T.: Diagnostic du processus de l’exploitation à ciel des terrains aux fins de l'exploitation minière, la compagnie minière pourrait offrir ouvert de gisement du lignite . Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 41÷45. aux propriétaires de biens la rente viagère, qui est la part de bénéfices à titre de exploitation à ciel ouvert. lignite. gestion de la qualité. Diagnostics du processus l'exploitation du gisement. Sont présentés dans l’ouvrage les principes du système diagnostique du processus de l’exploitation du gisement de lignite dans la gestion par objectifs et en ce qui concerne les principes généraux du processus de gestion de qualité conformément UKD 622.271: 622.332: 622.271-049.7 aux normes ISO. Le système proposé peut contribuer d’une manière significative Dudek M., Jurdziak L., Kawalec W.: L'importance de coûts d'acquisition du à la gestion efficace de risque et à la lutte efficace contre les risques techniques terrain dans le projet de la mine à ciel ouvert du lignite. Przegląd Górniczy 2014, et d’affaires potentiels qui accompagnent de tels processus très répendus, chers Vol. 70, No. 10, pp. 18÷22, fig. 5, tab. 2, rèf. 12. et à long terme. En créant le système ont été utilisées les bonnes pratiques et on Modèle économique du gisement. Algorithme de Lerchs-Grossmann. Coûts des a tenu compte des effets de diagnostic insufissante de processus dans les mines. émissions de CO2. simulation de coûts du terrain Les coûts d'acquisition du terrains représentent un composant important des coûts dans l'exploitation du lignite. La marge peu importante de profit, provenant de la UKD 622.271: 622.23: 662.1/.4 vente de l’énergie, force les companies minières à une analyse détaillée des résul- Pyra J., Cichocki Z., Mazur I., Sołtys A., Winzer J.: L'impact de la structure tats économiques des investissements miniers planifiés. Les outils nécessaires géologique du gisement sur l'équation de la propagation à l’exemple de la mine de simulation numériques et d’ optimisation des mines à ciel ouvert sont très Gliniany – du Groupe Ożarów s.a.r.l. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, utiles, basés sur le modèle économique du gisement, dans lequel il est possible pp. 46÷51, fig. 5, rèf. 34. de prendre en considération les coût de surface variables. Sont présentées les Travaux à l’explosifs. équation de propagation. Vibrations parasismiques. Charges simulations du résultat financier d’un chantier supposé, construit sur la base du admissibles modèle économique du gisement exploité de lignite, prenant en considération La réalisation de travaux à l’explosif dans une mine à ciel ouvert est toujours le coût d'acquisition du terrain sur la base de l'ensemble de données préparé associée à la génération vers le milieu rocheux de vibrations parasismiques. Leur dans l’environnement GIS. intensité dépend de plusieurs facteurs, qui, dans une mesure plus ou moins importante doivent être prises en considération lors de la détermination des équations 208 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 SOMMAIRE Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 de propagation. Est présentée dans l’ouvrage, à l’exemple de la mine de calcaire explosifs et des artifices de tir, permet de réaliser les travaux d’une manière de Gliniany, faisant partie de Groupe Ożarów s.a.r.l., la procédure de détermination plus en plus efficace. Ce sont surtoût les systèmes non électriques et électroniques des équations de propagation pour les conditions géologiques variables. La structure qui offrent de nouvelles possibilités dans le domaine d’adaptation de retardation géologique variée, les bâtiments dans l’entourage de la mine rendent parfois la de millisecondes. Sont présentés dans l'ouvrage présent les problèmes liés avec nécessaire de détermination de deux ou plusieures équations de propagations des la possibilité de commande de la structure des vibrations induites par les travaux vibrations parasismiques et dont il en résulte, de différents charges des explosifs, de tir et l'influence sur l'interaction de la configuration bâtiment-sol. selon l’endroit de la réalisation de travaux à l’explosif. C’est le problème important du point de vue de l’entrepreneur qui tient au nombre le moins possible de séries tirées, avec en même temps, la charge unique maximisée tirée dans la série. UKD 622.271: 622.2-045.43 Zajączkowski M., Sikora M., Kasztelewicz Z., Będkowski T.: Classification des systèmes de l'exploitation à ciel ouvert en tenant compte de l'état actuel des techno- UKD 622.271: 662.1/.4 logies minières. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 79÷84, fig. 7, rèf. 4. Pyra J., Biessikirski A., Dworzak M., Sołtys A., Winzer J.: Développement de exploitation minière à ciel ouvert. systèmes de l'exploitation à ciel ouvert. Direction systèmes d'initiation des explosifs utilisés dans l’exploitation à ciel ouvert. Przegląd de l'exploitation. systèmes de l’exploitation du gisement Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 52÷57, fig. 10, rèf. 15. Est présentée dans l’ouvrage présent la division de systèmes de base d’exploitation Travaux à l’explosifs. Systèmes d’initiation. retardation de milisecondes à ciel ouvert et est proposée l'unification de cette division, qui, compte tenu des Les travaux à l’explosifs c’est l’abattage de la formation rocheuse avec les classifications existantes créées par de nombreux auteurs, entraîne certaines dif- explosifs. Afin d’initier la réaction de detonation il faut initialiser correctement ficultés lexicales et d’interprétation. Ont été sélectionnés à cette fin cinq critères l’explosif. Au tournant des années les systèmes pour l’initiation des explosifs décidant de système donné de l'exploitation à ciel ouvert, c’est à dire du point de évoluaient dans le pays et à l'étranger. La technologie a evoluée vers la direction vue de la direction générale de l'exploitation, le nombre d'étages d’exploitation, d’augmentation de la précision de tout retard, l’augmentation de la sécurité lors de le nombre de directions de l’exploitation, le moyen d’exploitation du gisement et travaux à l’explosif et d'autre part, a rendu le processus d'amorçage des cartouches le moyen de déplacement des fronts d’exploitation. Chacun de ces systèmes a été et la projection de réseaux de tirs est devenue plus complexe. Sont présentés dans défini et expliqué correctement sur les dessins préparés respectivement. l'article les avantages et les inconvénients les plus importants de systèmes respectifs et la façon dont ils évoluaient au fil des années. UKD 622.271: 622.332; 622.2-045.43 Kasztelewicz Z., Sikora M., Zajączkowski M., Patyk M.: Systèmes technolo- UKD 622.271: 622.662.1/.4: 622.23 giques dans les mines de charbon à ciel ouvert dans le monde. Przegląd Górniczy Dworzak M., Biessikirski A., Pyra J., Sołtys A.: Certains problèmes de réalisation 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 85÷89, fig. 6, rèf. 7. de retardations concernant l'amorçage non électrique de charges des explosifs dans exploitation minière à ciel ouvert. lignite. système continu. système cyclique les grilles de plusieures files . Przegląd Górniczy2014 , Vol. 70, No. 10, pp. 58÷64, Le lignite représente toujours l'une de sources primaires d'énergie dans le monde. Travaux à l’explosif. système non électrique d'amorçage. retardations de mil- Il peut être exploité par l’exploitation à ciel ouvert tant que par l’exploitation sou- lisecondes terraine. De différents systèmes technologiques sont utilisés selon la méthode et les L’amorçage de millisecondes des charges de l'explosif dans l'exploitation minière conditions géologiques et minières présentes. Est présentée dans l'ouvrage présent à ciel ouvert représente l'une de méthodes principales de la réalisation des travaux la revision de systèmes d’exploitation utilisés dans le monde dans l'exploitation à à l’explosifs. Soigneusement sélectionnées les retardations entre les tirs peuvent ciel ouvert de lignite. Est présentée une brève caractéristique de chacun d’eux, sont affecter significativement les résultats des travaux à l’explosif (affinement, la forme présentés leurs inconvénients, leurs avantages et les exemples de leurs utilisations. et le rejet du produit abattu), ainsi que l'influence sur l’environnement sous forme de vibrations parasismiques. Dans le cas d’amorçage de charges des explosifs par le système non électrique dans les grilles de plusieures files, les problèmes de UKD 622.271: 622.6: 622.2 réalisation apparaissent, liés avec le moyen de la mise en œuvre des retardations Bodziony P., Bęben A., Kasztelewicz Z.: Le problème de la vie des machines entre les tirs. Il est à noter que les temps probables de retardations dès la conception chargeuses dans l'exploitation minière à ciel ouvert et rocheuse. Przegląd Górniczy peuvent différer de ceux réels obtenus lors de la réalisation de travaux à l’explosif. 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 90÷94, fig. 125, tab. 1, rèf. 7. Ce problème a été présenté dans l’ouvrage présent. exploitation minière à ciel ouvert. sélection de machines. Chargeuses automoteurs. excavateurs hydrauliques à godet unique Sont présentées dans l’ouvrage présent les caractéristiques du fonctionnement UKD 622.271: 622.83/.84: 622.2-045.43 des machines chargeuses de base utilisées dans l'exploitation de roches à ciel Biessikirski A., Dworzak M., Pyra J., Sołtys A.: Réponse de la fondation du bâti- ouvert, avec l’accent posé sur les conditions de leur utilisation, les avantages et ments sur les vibrations de basses fréquences induites par les travaux à l’explosif. les inconvénients qui les caractérisent. Parmi ces machines il faut citer: les pelles Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 65÷70. mécaniques et les pelles mécaniques rétro. Est ensuite présentée l’attention attire Travaux à l’explosif. Vibrations parasismiques. extensométrie. Tension sur la possibilité d'une coopération correcte de ces machines avec les moyens de En comparant les échelles étrangères des influences dynamiques aux directives transport, en mettant l'accent sur les camions-benne de carrière technologiques. polonaises on remarque les différences dans les hypothèses qui servent de base Sont soulignés les paramètres de fonctionnement qui assurent le rendement respec- pour la création de normes. Cet observation conduit à la recherche de grandeurs tif et les possibilités de l’utilisation complète de ces machines dans des conditions alternatives sur la base desquelles il est possible d’effectuer l'évaluation de l'impact minières-géologiques spécifiques. des vibrations. Il est à noter que l'intensité des vibrations depend en grande partie de la masse de la charge MW, dont la valeur maximale est déterminée à partir des équations de la propagation. Müller souligne que précédemment développées les UKD 622.271: 622.553: 622.62-1/-8 équations mathématiques (par exemple. l'équation de Koch) sont basées sur les Kozioł W., Borcz A., Patyk M.: Analyse du fonctionnement des excavateurs à facteurs qui ont changé au fil du temps. Une conséquence des études réalisées a été godet et des chargeuses à cuiller du point de vue de leur automatisation. Przegląd le développement de ce qu'on appellee "la théorie de l'impact instantané” et d’en Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 95÷99, fig. 7, rèf. 12. résultant la dépendance entre les paramètres enregistrés au sol de déformation et exploitation minière à ciel ouvert. Matériaux rocheux. excavateurs à godet. de l'amplitude maximale de la vitesse (PPV). Le but de l’ouvrage présente est la Chargeuses à cuiller. Automatisation présentation de problème traité par Müller et l'extension de ses observations de Sont présentés dans l’ouvrage les problèmes liés à l'automatisation des processus la déformation – PPV pour les vibrations de basses fréquences enregistrées sur le d'abattage et de chargement avec les excavateurs à godet et les chargeuses à cuiller fondement de la construction de l'objet sélectionné. dans les technologies d’exploitation cycliques. L’attention est attirée sur les para- mètres du front de travail, dont la connaissance rendra plus facile la projection et l’implémentation des algorithmes du fonctionnement des machines mentionées UKD 622.271: 622.23 ci-dessus. Sont décrits brièvement les travaux de recherche et les expériences Sołtys A., Pyra J., Winzer J.: Retardations de millisecondes et réduction au menées dans ce domaine. De plus, sont décrites les exigences pour les systèmes minimum de l'impact des travaux de tir sur les bâtiments dans l’environnement. automatisés de leur fonctionnement. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 71÷78, fig. 21, rèf. 9. exploitation minière à ciel ouvert. Technique de tir. Tir à milliseconde. Impact des vibrations UKD 622.271: 622.2-045.43: 622.62-1/-8 Sont présentés dans l'article les problèmes de la réduction au minimum de l'impact Machniak Ł., Kozioł W., Borcz A.: L'impact de formations difficiles à abattre des travaux de tir dans l’environnement des mines exploitées à ciel ouvert. sur le choix de technologies auxiliaires d’abattage. Przegląd Górniczy 2014, Vol. L’utilisation habile des opportunités posées par les progrès dans le domaine des 70, No. 10, pp. 100÷105, fig. 7, rèf. 6. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 209 SOMMAIRE Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 exploitation minière à ciel ouvert. Formations difficiles à abattre. Technologies UKD 622.271: 622.332: 622.502.17: 556.3 d’abattage mécanique Galiniak G., Polak K., Różkowski K., Kaznowska-Opala K., Pawlecka K.: Sur la base des exemples des indices d’évaluation du fonctionnement des excava- Réaménagement des eaux comme un facteur déterminant la réussite de la branche teurs à godets multiples a été analysé l'impact de la participation des formations de l'industrie minière à ciel ouvert dans la pratique du développement durable. difficiles à abattre sur les résultats de différentes solutions dans la technologie de Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 122÷127, fig. 3, rèf. 21. leur abattage dans les mines de lignite à ciel ouvert. A été examinée la possibilité Réaménagement des eaux. exploitation à ciel ouvert. lignite. soufre. reservoirs d’abattage direct en utilisant les excavateurs à godets multiples, l’abattage après après l’exploitation le foisonnement initial et l’opération combinée, d’une manière en série et paral- Bien planifiée et exécutée la remise en état des terrains “après mine” représente lèle, avec l'utilisation des excavateurs à godets multiples et de moyens alternatifs cet élément de l’activité minière qui, d'une part permet d'aligner les modifications d’abattage mécanique. néfastes à l'environnement causés par l’activité mentionnée ci-dessus et d'autre

part, devient le début d'une nouvelle méthode, très souvent encore plus attrayante, d'aménagement du terrain. La portée et l’échelle des réalisations d’aménagement UKD 622.333: 622.333.167/.168: 622.5 du terrain, effectués et en cours, sont bien reconnus en Pologne, même si l'histoire Polak K., Kaznowska-Opala K., Pawlecka K., Klich J.: Analyse de la réalisation de cet activité s’achève lors de dernières soixante années. Sont présentées par les de pompages d'essai sur l'exemple du puits d’essai AGH-1. Przegląd Górniczy auteurs dans l'ouvrage présent les réalisations de l’industrie minière polonaise à 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 106÷111, fig. 3, tab. 1, rèf. 6. ciel ouvert (principalement du lignite et du soufre) dans le domaine de la remise pompage d’essais. Méthode d'interprétation de pompage d’essais en état des terrains transformés par l’activité minière. Les pompages d’essais permettent d'examiner les relations entre la performance et la dépression qui en résulte, de donner les caractéristiques de la pompe et de déter- miner son fonctionnement conjointement avec le pipeline. L’évaluation du système UKD 622.1: 550.8: 622.013-049.65: 502.17 hydraulique puits–buttage–nappe aquifère et le système de pompage proposée dans Tokarz A., Burchart-Korol D., Nowak D.: Certains aspects environmentaux, cet article permettra d'essayer de réduire le coût du pompage dans des conditions économiques et sociaux de la production du gaz de schiste – une revue de la litté- hydrogéologiques défavorables et d'augmenter l'efficacité du système d’exhaure. rature . Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 137÷146, fig. 4, tab. 8, rèf. 51. terprétation des résultats de l'essai de pompage des puits AGH-1. gaz de schiste. gaz non conventionnel. Fracturation hydraulique. émission de Est présentée dans l’ouvrage l’interprétation des résultats du pompage d’essais à gaz à effet de serre. l’exemple du puits AGH-1. Est présentée dans l’ouvrage présent une revue des problèmes les plus importants liés avec tous les aspects du développement durable (environnemental, économique et social) au cours de la production du gaz de schiste. Une grande partie de l'article UKD 622: 666.94: 666.9: 556.3 est consacrée à la sécurité du processus et son influence sur l'environnement et la Różkowski K., Polak K., Kaznowska-Opala K.: Conditions hydrogéologiques santé humaine. Est présentée dans l’ouvrage la comparaison des émissions de gaz de l'extraction des matières premières rocheuses dans la Région d’Opole. Przegląd à effet de serre à toutes les étapes de la production du gaz de schiste et du charbon. Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 112÷116, fig. 1, rèf. 8. En outre, une attention particulière a été accordée à l’évaluation économique de la Matières premières rocheuses. Conditions hydrogéologiques. Région d'Opole technologie en ce qui concerne les coûts engendrés lors de l'extraction traditionnelle Grâce à sa localisation spécifique, la région d'Opole dispose de réserves importantes des matières premières. de ressources des matières premières de carbonate pour l'industrie du ciment et de calcaire ou bien pour la production d'agrégats concassés. Parmi les matières premières rocheuses de base il faut également citer les agrégats naturels représentés UKD 622.271: 622.346.1: 622.553 par le sable et le gravier. A titre d comparaison, la plus petite échelle d'opération Bednarczyk S.: Problèmes d’aménagement du minéral d’accompagnement couvre les roches ignées et métamorphiques, dont les gisements sont identifiés à l’exemple de l’exploitation du gisement « Désert Błędowska – bloc IV”. Przegląd comme peu importants avec l'aménagement et l'exploitation limités. L'exploitation Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 147÷154, fig. 3, rèf. 15. de matières premières de carbonate se concentre principalement dans la zone des exploitation minière à ciel ouvert. loi géologique et minière. gisements des mi- affleurements. Cette zone est une zone d'énergie abondante de GZWP (Houillères néraux. Minéral d’accompagnement du Bassin de la Haute Silésie) no 333 Opole-Zawadzkie. Malgré l’anthropopression Sont présentés dans l'article les problèmes liés à la procédure juridique et de docu- augmentée, induite par le fonctionnement de grandes prises des eaux souterraines, mentation pour la conception de l'extraction et la réalisation de l' exploitation du les changements locaux du champ hydrodynamique sont causés par l’exhaure dolomite triasique comme minéral d’accompagnement dans le gisement du sable de effectuée. Les modifications des sens d’origine de flux sont présentes apparem- remblayage "Désert Błędowska – bloc IV". L'activité économique dans ce domaine ment à proximité de: Górażdże, Opole, Strzelce Opolskie et Tarnów Opolski. est effectuée par la société minière Mine de Sable « Szczakowa » à Jaworzno, qui L'exploitation des granulats naturels se concentre dans regions de fossils ou bien fait partie du groupe de capital DB Schenker Rail Group Poland s.a.r.l., ayant son dans les vallées fluviales contemporaines. Les entreprises minières en activité siège à Zabrze. L’ouvrage présent représente le résumé de l’activité réalisée jusqu’á réalisent l’exploitation de granulats naturels à partir de niveau de la nappe des présent et des expériences de l’entrepreneur et des responsables de l' entreprise eaux souterraines. Descendant avec l’exploitation, elles réalisent habituellement minière en ce qui concerne les procédures juridiques liées avec l’obtention de l'exploitation au dessous de la nappe de l'eau, intervenant de façon limitée dans les permissions et de décisions administratives qui permettent de lancer l’exploitation conditions de circulation des eaux par la création de réservoirs d'eau de surface. du minéral d'accompagnement au cours de la réalisation en cours d’exploitation Les changements développent une modification locale des conditions du bilan des du minéral principal. L’ attention particulière est attirée sur la relation réciproque eaux et du système de circulation des eaux. de différentes étapes procédurales et leur impact sur l'ensemble du projet proposé.

UKD 622.33: 622.4: 622.4.62-1/-8 UKD 622.332: 622.5: 621.65/.69 Nowak B., Filek K.: Description mathématique du fonctionnement de la configu- Polak K.: L'efficacité des puits d’exhaure. Przegląd Górniczy2014 , Vol. 70, No. ration réfrigérateur à compression - refroidisseur d’évaporation de l’eau. Przegląd 10, pp. 117÷121, fig. 3, rèf. 5. Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 155÷163, tab. 2, rèf. 9. Agrégat de pompage. système de refoulement. puits. Milieu aquifère. efficacité. point d’efficacité suprême refroidissement avec de l’air. Aérage des mines. réfrigérateur à compression. refroidisseur d’évaporation. Fluide frigorigène Les systèmes industriels consomment plus que 20% d’énergie électrique produite Basant sur leurs ouvrages précédents, les auteurs de l'article présentent des sys- dans le monde pour le pompage de liquide. L’utilisation du potentiel de pompage tèmes des équations qui décrivent les processus physiques réels qui se produisent à l'entrée d'alimentation minimale exige le choix approprié des différents compo- dans l'état déterminé dans les réfrigérateurs miniers à compression de l’air à sants du système et ajustement de paramètres du fonctionnement des appareils aux fonctionnement direct ou indirect liés au refroidisseur d’évaporation de l'eau. conditions environnementales. Dans le cas de puits de prise d’eau et d’exhaure Dans les descriptions mathématiques est présenté séparément le fonctionnement: cela signifie la nécessité d'ajustement de paramètres du système de pompage aux du refroidisseur à l’eau de l’air, d’ évaporateur, du condenseur, du compresseur, propriétés géohydrauliques du milieu aquifère. de la vanne de détente et du refroidisseur d’évaporation de l’eau, est également Est présenté dans l’ouvrage présent le moyen de détermination des caractéristiques pris en compte le fonctionnement possible du sous-refroidisseur. Solution des de l'efficacité des différents composants qui constituent le système de pompage systèmes d'équations données, en raison de leur complexité et les non-linéarités y et le moyen de détermination de réalisation de la caractéristique de l'efficacité présentes, n’est possible que par le moyen numérique. En utilisant le programme du puits. Dans la dernière partie de l’ouvrage sont soumis à l’analyse deux cas informatique elaboré, les calculs des paramètres physiques exemplaires des médias différents de puits d’exhaure qui jouent de différentes fonctions dans le système impliqués dans l'échange de chaleur avec le refroidissement direct avec le sous- d’exhaure de la mine de lignite. refroidisseur et le refroidissement indirect sans le sous-refroidisseur. Ont également été calculées les capacités thermiques des éléments successifs qui composent les 210 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 SOMMAIRE Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 systèmes de refroidissement étant l’objet des études. Chacun d'eux fonctionne d’exploitation par tailles et par sous-niveaux foudroyés dans les mines de HBP avec un refroidisseur d’évaporation. Prievidza en Slovaquie. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 192÷197, fig. 10, tab. 4, rèf. 6. lignite. gisements puissants. Méthode d’exploitation par tailles et par sous- UKD 622.333: 69.059.22: 622.347.41/.43 niveaux foudroyés Kowal T.: Proposition de détermination de la valeur de degat sous forme d’inclinaison durable de la construction de la verticale. Przegląd Górniczy 2014, Vol. Est présentée dans l'article une technologie relativement rarement rencontrée de 70, No. 10, pp. 164÷169, fig. 3, tab. 2, rèf. 15. l'exploitation des gisements du lignite par la méthode souterraine à l’exemple des mines en Slovaquie. Sont discutées les conditions spécifiques géologiques perte de valeur du bâtiment en surplomb. Dégât sous forme d’inclinaison du bâti- et minières de dépôts des lignites avec leurs caractéristiques qualitatives et sont ment de la verticale. Indemnités à titre de dégât causé par l’exploitation minière caractérisées dans ce contexte les étapes les plus importantes de la technologie Inclinaison de la construction de la verticale par suite de l’impact de l'exploitation mise en oeuvre, tenant à la fois en compte les moyens de percement des galeries souterraine des gisements miniers réduit sa valeur et est donc traité comme un à l'aide d'explosifs et d’haveuses mais aussi les moyens de renforcement de ces dégât au sens des dispositions du code civil et de la loi géologique et minière. galeries à l'aide de soutènement de voie. Sont présentés dans l’ouvrage l’ idée et le En Pologne, jusqu'à présent, il n'y a aucune norme définissant la relation entre la schéma de la méthode d’exploitation par tailles et par sous-niveaux foudroyés avec grandeur d’inclinaison du bâtiment et le degré de perte de sa valeur. Cette situation la mise en place de complexe d’abattage, avec l’attention attirée sur le problème rend difficile l' estimation correcte des dégâts qui consiste à l’inclinaison durable d’armément et de liquidation de la taille. du bâtiment de la verticale. Les tribunaux civils soulignent le manque d'une uni- forme et universelle norme et ils s’appuient sur les calculs des experts qui utilisent de différentes formules permettant de déterminer le degré de détérioration d'un bâtiment en surplomb. Après avoir analysé les méthodes mises en oeuvre dans la pratique et décrites dans la littérature, la femme auteur de l'article suggère d’uti- liser dans le calcul de ce type d’indémnité une dépendance basée sur l'hypothèse qu’avec chaque pour-mille d’inclinaison du bâtiment, l’accélération de la perte de sa valeur augmente d’une valeur constante.

UKD 622.363.1: 622.624.044: 622.013-049.65 Kortas G.: Problèmes fondamentaux de la protection de la surface et du terrain dans les mines de sel. Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 170÷185, fig. 25, rèf. 41. Mines de sel. protection de la surface. subsidences. Affaissements. Catégories minières. Terrains après mine Est présenté dans l’ouvrage un aperçu sur les problèmes fondamentaux de la protection de la surface au dessus de mines de sel souterraines et de forage en Pologne. Il a été indiqué que les symptômes de sertissage de convergence et de la formation des affaissements au jour varient dans le temps, qui se divise en trois phases à partir de la formation des galeries vers leur achevement. Sont présentés les indicateurs et les functions qui déterminent l'impact des galeries sur le massif et la surface du terrain. Sont présentés des exemples de l'utilisation des modèles phénoménologiques et physiques pour expliquer et prédire les phénomènes géomé- caniques dans le massif et sur la surface du terrain. Sont présentés les symptômes de trois types de développement de la distribution des affaissements du terrain au dessus des mines de sel. La cause d'une série de déformations discontinues étaient les venues d'eau dans les mines de sel et le lessivage incontrôlé dans les mines de forage. Est soulignée la nécessité de formulation de la nouvelle catégorisation de la région minière, y compris un impact très libre et très rapide et y adaptée la prévention de la construction. En raison de l'impact durable sur l'environnement des mines de sel fermées, il y a un besoin de réglementation légale de surveillance, d'observation et une économie sûre sur les terrains après mine, et y comprise la recupération de la saumure issue de l'excavation. Sont présentés dans l’ouvrage des exemples de l’impact observé des chantiers dans les mines de sel sur la surface du terrain, illustrés sur les 25 figures.

UKD 622.33: 622.56: 591 Krzeszowska E.: Macrofaune du niveau de la mer du trou de forage Borowo (Houillères du Bassin de Lublin). Przegląd Górniczy 2014, Vol. 70, No. 10, pp. 186÷191, fig. 4, rèf. 17. Houillères du Bassin de Lublin. Faune maritime. Horizon faunistique de Dunbarella Les sédiments carbonifères dans le profil de trou de forage Borowo (Houillères du Bassin de Lublin) sont principalement représentés par les formations d’argile et de schlamm avec de nombreuses veines de charbon. Dans les terrains morts des sédiments carbonifères les dépôts jurassiques provenant de Jurassique Supérieure, Crétacé et de Quaternaire sont presents. Dans le profil du trou de forage Borowo à la profondeur de 921,1 - 930,0 m, dans l’entourage des argils gris foncés, le niveau avec de nombreux debris de la faune maritime est présent. Les plus représentés sont les types de Mollusca (moules, goniatites et escargots) et Brachiopodes. Moins fréquents sont représentés par les types d'Arthropodes (ostracodes) et Pisces (les poissons). Les dominants taxons sont les moules du genre: Edmondia, Posidonia, Sanguinolites, Polidevcia et les brachiopodes du genre Lingula. L'analyse des débris de macrofaune, menée afin de déterminer la position stratygraphique des trous forés, a montré la présence des espèces indicatrices et des ensembles faunistiques caractéristiques pour l’horizon faunistique de Dunbarell, c’est à dire de la frontière de wesfale A et B.

UKD 622.33(437.6): 622.332(437.6): 622.2-045.43 Korzeniowski W., Terpák D.: Exploitation souterraine du lignite par la méthode Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 211 СОДЕРЖАНИЕ Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333(094) UKD 622.271: 622.271(4-67): 622.338.3 Птак М., Каштелевич З.: Как начать горную деятельность открытым спо- Козиол В., цеплиньски А., Махняк Л., Борч А., Яцашек К.: Добыча и собом – путь от концессии по перспективный план работы. Przegląd Górniczy производство природных заполнителей в Польше и в Европейском союзе. 2014, T. 70, No. 10, c. 1÷6, лит. 13. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 23÷29, рис. 9, табл. 3, лит. 3. горное дело. геологическое и горное права. Планировочные процедуры. Открытые горные работы. Природные заполнители. Производство нерудного Поведение в деле экологического решения. Перспективные планы работы сырья Началу горной деятельности открытым способом предшествует много ад- Представлено актуальную структуру и размер продукции природных запол- министративных процедур. Настоящая статья описывает отдельные этапы нителей в европейских странах, обращая особое внимание на производство процедуры пространственного планирования, в особенности изменения песчано – гравийных и дробленых заполнителей, доля которых в совместном студий градостроительства и изменения местного плана пространственного производстве заполнителей представляет собой свыше 91%. Польша обладает освоения, целью которых является введение горных инвестиций в планиро- 9% долю в производстве этих заполнителей в Европе. Приведено направления вочные документы. В дальнейшей очереди представлено возможные сценарии структуральных изменений в производстве заполнителей в отдельных райо- поведения в деле оценки воздействия на естественную среду и получения нах (воеводствах) Польши, а также категориях размеров горных предприятий. экологического решения. Как видно из анализа, это именно пространственное освоение и экологические обусловленности вызывают, что много планируе- мых инвестиций нельзя вести или время их начала значительно удлиняется. UKD 622.271: 622.271.338.3: 622.271.001.18 Последние части статьи касаются концессионного процесса и процесса в Козиол В., цеплиньски А., Махняк Л., Борч А.: Динамика изменений деле решения утверждающего перспективный план работы. производства природных заполнителей в Польше в годы 1989 – 2012 вместе с прогнозом до 2020 года. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 30÷35, рис. 5, табл. 5, лит. 5. UKD 622.33: 622.33(094.5.072): 622.333.(094) Камнедобывающая промышленность. Природные заполнители. Прогнозы Шварц Х., Каштелевич З.: Избранные правовые проблемы на практике гор- производства ных предпринимателей. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 7÷11, лит. 17. В статье представлено анализ формирования добычи и производства при- Открытые горные работы. Право. Деятельность горных предпринимателей родных заполнителей в Польше после трансформации строя т.е. в годы 1989 Горная деятельность является одним из самых сложных типов хозяйствен- – 2012. Для анализа и оценки динамики изменений использовали данные ной активности –и это во многих размерах. Это требует от законодателя публикованные Государственным геологическим институтом, а также ста- нормализации принципов проведения такой деятельности. Однако легко тистические принципы анализа временных рядов. На основании стохасти- можно перейти границы нужд регулировки, образуя ненужные правила, ческой зависимости темпа изменений производства заполнителей от ВВП функционирование которых может вызвать результаты противоположные разработано прогнозы добычи природных заполнителей, в том дробленых ожидаемым. В статье затронули избранные проблемы из области геолого и песчано – гравийных в период 2014 – 2020. – горного права показывая их влияние на текущую деятельность горных предпринимателей, а также приведено предложение de lege ferenda. Они охватывают вопросы из области горных квалификаций, поведения в деле UKD 622: 553.6: 622.339.13 утверждения перспективного плана работы горного предприятия, а также Стрышевски М., Лоханьска Д.: Оптимизация составления баланса пред- приложений к плану, планировочных процедур на уровне гмины, права к ложения со спросом на природные заполнители. Przegląd Górniczy 2014, T. o геологической информации, проектов освоения месторождений, публичных 70, N . 10, c. 36÷40. даней связанных с проведением горной деятельности, защиты месторож- Районы производства. Спрос, предложение. Песчано – гравийные дений, а также синхронизации правил т.н. закона о оценках воздействия на заполнители. Дробленый заполнитель. транспорт заполнителей естественную среду с законом – Геологическое и горное права. Природные заполнители (дробленые и песчано – гравийные) и другое рас- пространенное сырье с многих лет используются непрерывно во многих областях хозяйства. Нетрудные условия существования и разработки вызы- UKD 622.271: 622.332: 622.2-045.43 вают, что основным элементом затрат измеряемых у потребителей являются Дудек М., Юрдзиак Л., Кавалец В.: Рента от прибыли от разработки ме- затраты транспорта выражаемые обычно в функции расстояния. Определение сторождения для владельцев недвижимости на территории отведенной под оптимальных, с точки зрения расстояния транспорта, зон балансирования горные работы как ускоритель стратегических горных инвестиций на при- спроса на заполнитель с предложением сводится к определению минималь- мере буроугольного карьера. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 12÷17, ной транспортной работы на покрытие спроса. Неприспособление этих зон рис. 6, табл. 3, лит. 6. одна к второй вызывает лишнюю транспортную работу, последствия которой Буроугольные открытые работы. целевой план развития. участие в прибыли можно измерять в масштабе страны. Представляемая тематика является для владельцев занятных территорий результатом многолетних работ авторов настоящей публикации и ее решено Планы новых горных инвестиций, а также политика защиты месторождений, по отношению к дробленым и песчано – гравийным заполнителям. генерируют серьезные общественные конфликты, последствием которых может быть постоянное воспрепятствование стратегическим горным инве- стициям. Авторы предлагают заменить применяемые до сих пор администра- UKD 622.332: 622.005.6: 622.616-07-043 тивные средства ( плановая защита месторождений, принудительная покупка Козиол В., Качаревски т.: Диагностика процесса разработки месторождения o территорий для нужд горной инвестиции) экономическими инструментами. бурого угля открытым способом. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, N . 10, c.41÷45. Кроме суммы за покупку территории для нужд горных работ, владельцу не- Разработка открытым способом. Бурый уголь. управление качеством. движимости горная компания могла бы предложить ренту от прибыли от Диагностика процесса разработки месторождения, то есть участие в прибыли. В статье представлено основные положения системы диагнозирования процесса разработки месторождения бурого угля открытым способом при управлении через цели и навязывая к общим принципам управления ка- UKD 622.271: 622.332: 622.271-049.7 чеством процессов по стандартам ISO. Предлагаемая система может суще- Дудек М., Юрдзиак Л., Кавалец В.: Значение затрат покупки территории ственным способом посодействовать эффективному управлению риском и в проекте буроугольного карьера. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. эффективному противодействию потенциальным техническим и бизнесовым 18÷22, рис. 5, табл. 2, лит. 12. опасностям, которые сопутствуют таким очень обширным, дорогостоящим и Экономическая модель месторождения. Алгоритм Lerch-Grossmann. Затраты длинным процесам. В образовании системы использовали хорошие практики эмиссии CO2. моделирование затрат территории и приняли во внимание результаты неудовлетворительного диагнозирования Затраты покупки территории являются существенным элементом затрат процессов в шахтах. в эксплуатации бурого угля. Узкое поле прибыли от продажи энергии при- нуждает горно – энергетические компании к особенно подробному анализу экономических результатов планируемых горных инвестиций. Необходимой UKD 622.271: 622.23: 662.1/.4 помощью являются специалистические инструменты цифрового моделиро- Пыра Ю., цихоцки З., Мазур И., Солтыс А., Винзер Я.: Вляние геологиче- вания и оптимизации карьеров, опирающиеся на экономическую модель ме- ской структуры месторождения на уравнение распространения на примере o сторождения, в которой можно учесть переменные поверхностные издержки. шахты Глиняны – Группы Ожарув А.О. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, N . 10, Представлено моделирование финансового результата вариантной конечной c. 46÷51, рис. 5, лит. 34. выработки, построенной на основании экономической модели отработаного Взрывные работы. уравнение распространения. Парасейсмические месторождения бурого угля с учетом затрат покупки парцелл на основании колебания. Допускаемые заряды студийного набора данных, подготовленного в среде GIS. Проведение взрывных работ в карьере всегда связано с генерированием в

212 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 СОДЕРЖАНИЕ Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

породную среду парасейсмических колебаний. Их интенсивность зависит от Открытые горные работы. Взрывная техника. Короткозамедленное ряда факторов, которые в большей или меньшей степени следует принимать взрывание. Воздействие колебаний во внимание во время определения уравнений распространения. В статье, Статья касается проблематики минимализации воздействия взрывных работ на примере шахты известняка Глиняны, принадлежащей Группе Ожарув на окружение карьеров. Умелое использование возможностей, которые дают А.О., представлено процедуру определения уравнений распространения прогресс в области взрывчатых веществ и средств взрывания, позволяет для изменяющихся геологических условий. Дифференцированная геологи- более эффективно вести работы. Особенно неэлектрические и электронные ческая структура, близкая застройка в окружении карьера иногда вызывает системы создают новые возможности в области подбора миллисекундного необходимость определения двух или больше уравнений распространения замедления. В докладе представлено вопросы связанные с возможностю парасейсмических колебаний и одновременно разных зарядов ВВ, в зави- управления структурой колебаний возбуждаемых взрывными работами и симости от места проведения взрывных работ. Это вопрос существенный влиянием на взаимодействие системы здание – основание. с точки зрения предпринимателя, которому зависит на самом маленьком количестве взрываемых серий, при одновременном доведенном к максимуму одноразовом заряде ВВ взрываемом в серии. UKD 622.271: 622.2-045.43 Зайончковски М., Сикора М., Каштелевич З., Бендковски т.: Класси- фикация систем разработки открытым способом с учетом актуального со- UKD 622.271: 662.1/.4 стояния горных технологий. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 79÷84, Пыра Ю., Бессикирски А., Двожак М., Солтыс А., Винзер Я.: Развитие рис. 7, лит. 4. систем инициирования зарядов ВВ применяемых в открытых горных работах. o Открытые горные работы. Системы разработки открытым способом. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, N . 10, c. 52÷57, рис. 10, лит. 15. Направление разработки. Системы выемки месторождения Взрывные работы. Системы инициирования. Миллисекундные замедления В статье описано подразделение основных систем разработки открытым Взрывные работы это отбойка породной среды с использованием взрывчатых способом, а также предположено унификацию этого подразделения, которое веществ. Для того, чтобы начать реакцию детонации следует правильно по поводу разных классификаций образованных многими авторами вызывает инициировать ВВ. На протяжении лет в стране и за рубежом изменялись и некоторые затруднения как лексические так и интерпретационные. Для этой развивались системы для инициирования зарядов ВВ. Технология пошла цели выделено пять критериев решающих о данной системе разработки от- в направлении повышения точности задавания замедления, повышения крытым способом т.е.: по поводу генерального направления разработки, числу безопасности во время взрывных работ, а с другой стороны вызвала, что уступов разработки, числу направлений разработки, способу разработки процесс оснащения зарядов и проектирования электровзрывных сетей стал месторождения и способу перемещения фронтов горных работ. Каждую из си- более сложным. В статье представлено важнейшие недостатки и достоинства стем определено и разъяснено на соответственно подготовленных рисунках. отдельных систем, а также как они изменлись на протяжении лет.

UKD 622.271: 622.332; 622.2-045.43 UKD 622.271: 622.662.1/.4: 622.23 Каштелевич З., Сикора М., Зайончковски М., Патык М.: Технологические Двожак М., Бессикирски А., Пыра Ю., Солтыс А.: Избранные проблемы системы в карьерах бурого угля в мире. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. реализации временных замедлений при неэлектрическом способе иниции- 10, c. 85÷89, рис. 6, лит. 7. рования зарядов ВВ в многорядовых сетках. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, Открытые горные работы. Бурый уголь. Непрерывная система. цикличная o N . 10, c. 58÷64. система Взрывные работы. Неэлектрическая система инициирования Бурый уголь все остается основным энергетическим сырьем в мире. Его Миллисекундные замедления можно разрабатывать как открытым как и подземным способами. В зави- Миллисекундное взрывание зарядов взрывчатых веществ в открытых горных симости от способа как и существующих геолого – горных условий приме- работах представляет собой один из основных методов проведения взрывных няются разные технологические системы. В статье просмотрено системы работ. Соответственно подобранные междувзрывные замедления могут зна- добычи применяемые в буроугольных открытых горных работах в мире. чительным способом влиять на результат взрывных работ (дробление, форма Представлено короткую характеристику каждой из них, показано недостатки, и отдача навала добычи), а также влиять на среду в форме парасейсмических достоинства, а также примеры их применений. колебаний. В случае взрывания зарядов ВВ неэлектрической системой в многорядовых сетях появлется много исполнительных проблем связаннх со способом рализации проектированных междувзрывных замедлений. За- UKD 622.271: 622.6: 622.2 мечается, что предполагаемые времена замедлений на этапе проектирования Бодзионы П., Бембен А., Каштелевич З.: Эксплуатационная проблема- могут отличаться от действительных времен замедления полученных на этапе тика погрузочных машин в открытых горных работах – камнедобывающей проведения взрывных работ. Эту проблему затронуто в настоящей статье. промышленности. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 90÷94, рис. 125, табл. 1, лит. 7. Открытые горные работы. Подбор машин. Самоходные колесные погрузочные UKD 622.271: 622.83/.84: 622.2-045.43 машины. Одноковшовые экскаваторы с прямыми или обратными лопатами Бессикирски А., Двожак М., Пыра Ю., Солтыс А.: Реакция фундамента здания на низкочастотные колебания возбуждаемые взрывными работами . В статье представлено характеристики работы основных погрузочных машин Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 65÷70. применяемых в открытых камнедобывающих работах. Подчеркнуто условия их применения, достоинства и недостатки, которыми они характеризуются. Взрывные работы. Парасейсмические колебания. тензометрия. Напряжение К этим машинам следует причислить: ковшовые погрузочные машины на Сравнивая заграничные шкалы динамических воздействий с польскими ходовых тележках на резиновом ходу, а также одноковшовые экскаваторы директивными указаниями замечаем разницы в положениях являющихся с гидравлическим приводом с прямыми или обратными лопатами. Дальше основой для образования стандартов. Это ведет к поиску альтернативных обращено внимание на возможность правильной работы этих машин со величин, на основании которых можно провести оценку воздействия колеба- средствами транспорта, с особым учетом технологических самосвалов. ний. Замечается, что за интенсивность колебаний в большой степени отвечает Определено эксплуатационные параметры обеспечивающие соответствую- масса применяемого заряда ВВ, максимальное значение которой определяют щую производительность, а также возможности полного использования этих из уравнений распространения. Миллер подчеркивает, что раньше разрабо- машин в конкретных горно – геологических условиях. танные математические зависимости (напр. уравнение Коха) опираются на коэффициенты, которые на протяжении времени изменились. Последствием проводимых испытаний была разработка т.н. «теории моментального воздей- UKD 622.271: 622.553: 622.62-1/-8 ствия», а также вытекающей из нее зависимости между регистрированными Козиол В., Борч А., Патык М.: Анализ работы одноковшовых экскаваторов и на грунте параметрами деформации и максимальной амплитуды скорости ковшовых погрузочных машин в аспекте их автоматизации. Przegląd Górniczy (PPV). Целью настоящей статьи является представление затрагиваемой 2014, T. 70, No. 10, c. 95÷99, рис. 7, лит. 12. Миллером тематики, а также ее расширение на наблюдения за отношением Открытые горные работы. Нерудное сырье. Одноковшовые экскаваторы. деформация - PPV для низкочастотных колебаний регистрированных на Ковшовые погрузочные машины. Автоматизация фундаменте избранного строительного объекта. В статье охарактеризовано проблематику связанную с автоматизацией про- цессов выемки и погрузки одноковшовыми экскаваторами, а также ковшо- выми погрузочными машинами в цикличных технологиях добычи. Обращено UKD 622.271: 622.23 внимание на параметры фронта горных работ, более близкое ознакомление с Солтыс А., Пыра Ю., Винзер Я.: Миллисекундные замедления и мини- которым облегчит проектирование и имплементацию алгоритмов работы на- мализация воздействия взрывных работ на застройку окружения. Przegląd званных машин. Коротко описано исследовательские работы и эксперименты Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 71÷78, рис. 21, лит. 9. Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 213 СОДЕРЖАНИЕ Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

проводимые в этом направлении. Кроме того охарактеризовано требования насосно – нагнетательную систему, а также способ определения пробега для систем для автоматизированной их работы. характеристики эффективности колодца. В конечной части работы анализу подвергнуто два разных случая дренажных колодцев выполняющих разные UKD 622.271: 622.2-045.43: 622.62-1/-8 функции в системе дренажа буроугольного карьера. Махняк Л., Козиол В., Борч А.: Влияние трудноразрушаемых образований на подбор вспомогательных технологий отбойки. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 100÷105, рис. 7, лит. 6. UKD 622.271: 622.332: 622.502.17: 556.3 Открытые горные работы. трудноразрушаемые образования. технологии галиняк г., Поляк К., Ружковски К., Казновска - Опаля К., Павлецка механизированной отбойки К.: Водная рекультивация как фактор детерминирующий успех отрасли от- крытых горных работ на созологической практике. Przegląd Górniczy 2014, В статье на основании примерных показателей оценки работы многочерпа- T. 70, No. 10, c. 122÷127, рис. 3, лит. 21. ковых экскаваторов проанализировано влияние доли трудноразрушаемых образований на результаты разных решений в технологии их отбойки в Водная рекультивация. Oткрытые горные работы. Бурый уголь. Сера. буроугольных шахтах. Проанализировано возможность отбойки без подго- Сборники после эксплуатации товительно – заключительных операций многочерпаковыми экскаваторами, Хорошо запланированная и проведенная рекультивация территорий остав- отбойки после предварительного ослабления, а также комбинированной шихся после горных работ является таким элементом горной деятельности, работы, последовательным или параллельным способами, с использованием который с одной стороны выравнивает неполезные изменения в естественной многочерпаковых экскаваторов и альтернативных способов механизирован- среде вызванные названной деятельностью, а с второй становится началом ной отбойки. нового, часто более привлекательного способа освоения территории. В Польше область и масштаб проведенных и актуально проводимых работ по рекультивации хорошо обследованы, несмотря на то, что история этой UKD 622.333: 622.333.167/.168: 622.5 деятельности заключается в период последних шестидесяти лет. В настоящей Поляк К., Казновска - Опаля К., Павлецка К., Клих Е.: Анализ пробега статье Авторы представляют полученные до сих пор достижения польских опытных откачек на примере исследовательского насоса AGH-1. Przegląd открытых горных работ (в основном бурого угля и серы) в области возвра- o Górniczy 2014, T. 70, N . 10, c. 106÷111, рис. 3, табл. 1, лит. 6. щения потребительских стоимостей территориям преобразованным этой Опытная откачка. Метод интерпретации опытной откачки областью промышленности. Опытные откачки позволяют исследовать зависимости между производитель- ностью и вызванной нею депрессией, сделать съемки характеристики насоса UKD 622.1: 550.8: 622.013-049.65: 502.17 и определить его совместную работу с трубопроводом. Оценка гидравличе- токаж А., Бурхарт – Король Д., Новак Д.: Избранные экологические, ской системы колодец – осыпание - водоносный слой и насосной системы экономические и общественные аспекты производства газа из сланцев – предположенная в настоящей статье позволит предпринять попытку пони- просмотр литературы. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 137÷146, рис. жения затрат откачки колодца в неполезных гидрогеологических условиях, а 4, табл. 8, лит. 51. также повышения эффективности системы дренажа. В работе представлено интерпретацию результатов опытной откачки на примере колодца AGH-1. газ из сланев. Неконвенциональный газ. гидравлическое трещинообразование. Эмиссия парниковых газов Настоящая статья представляет собой просмотр важнейших вопросов UKD 622: 666.94: 666.9: 556.3 связанных со всеми аспектами уравновешенного развития (экологического, Ружковски К., Поляк К., Казновска - Опаля К.: Гидрогеологические об- экономического и общественного) во время производства газа из сланцев. условленности разработки нерудного сырья в Опольским районе. Przegląd Большая часть статьи касается вопроса безопасности проводимого процесса Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 112÷116, рис. 1, лит. 8. для естественной среды и человеческого здоровья. В работе представлено Нерудное сырье. гидрогеологические условия. Район Ополя сравнение эмиссии парниковых газов на всех этапах производства газа из Район Ополя благодаря специфической локализации обладает значитель- сланцев с эмиссиями генерируемыми во время конвенциональной добычи ными запасами карбонатного сырья для цементной и известняковой про- природного газа и каменного угля. Дополнительно особое внимание уделено мышленностей или для нужд производства дробленых заполнителей. К экономической оценке технологии по отношению к затратам генерируемым основному нерудному сырью принадлежат также природные заполнители во время традиционной добычи сырья. представляемые распространенными песками и гравиями. Для сравнения, значительно меньшим масштабом разработки охвачены магматические и UKD 622.271: 622.346.1: 622.553 метаморфические породы, обследованы небольшими месторождениями с Беднарчик С.: Проблематика освоения сопутствующего полезного ископае- ограниченным освоением и разработкой. Разработка карбонатного сырья мого на примере разработки месторождения „Pustynia Błędowska – blok IV”. сосредоточивается в основном в районе выхода. Эта территория представляет Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 147÷154, рис. 3, лит. 15. собой зону ресурсного снабжения GZWP № 333 Ополе – Завадзке. Несмотря на усиливающуюся антропопрессию, усиленную функционированием мно- Открытые горные работы. геологическое и горное права. Месторождения полезных ископаемых. Сопутствующее полезное ископаемое гих больших улавливаний подземных вод, проводимое осушение вызывает локальные изменения гидродинамического поля. Модификации первичных В статье затронули вопросы связанные с правовой и документационной про- направлений течения наиболее выразительны в районах: Гураждже, Ополе, цедурами связанными с проектированием добычи и проведением разработки Стжельце Опольске или Тарнув Опольски. Разработка природных заполни- триасового доломита как сопутствующего полезного ископаемого в место- телей сосредоточивается в районах ископаемых или современных долин рождении закладочного песка „Pustynia Błędowska – blok IV”. Хозяйственную рек. Функционирующие горные предприятия разрабатывающие природные деятельность в этой области ведет горное предприятие Песчаный карьер заполнители ведут добычу в основном до уровня зеркала подземных вод. „Szczakowa” в г. Явожно, который входит в состав капитальной группы DB Снижаясь обычно применяют разработку из-под зеркала воды, вмешиваясь Schenker Rail Polska А.О. с местопребыванием в г. Забже. Работа представляет в ограниченной степени в условия циркуляции вод посредством образова- собой итоги проводимых до сих пор работ и опытов предпринимателя, а так- ния поверхностных резервуаров для воды. Изменения вызывают локальную же правления горного предприятия в области правовых процедур связанных модификацию условий водного баланса и системы циркуляции вод. с получением требуемых разрешений и административных решений, которые дают возможность начать добычу сопутствующего полезного ископаемого во время многолетней уже разработки основного полезного ископаемого. Здесь UKD 622.332: 622.5: 621.65/.69 обращено особое внимание на взаимную связь отдельных процедуральных Поляк К.: Эффективность дренажных колодцев. Przegląd Górniczy 2014, T. этапов, а также их влияние на совокупность проектируемого мероприятия. 70, No. 10, c. 117÷121, рис. 3, лит. 5. Насосный агрегат. нагнетательная система. колодец. водоносная среда. эффективность. пункт самой высокой эффективности UKD 622.33: 622.4: 622.4.62-1/-8 Новак Б., Филек К.: Математическое описание работы системы горная ком- Промышленные системы расходуют на перекачку жидкости свыше 20% прессионная холодильная машина – выпарный радиатор. Przegląd Górniczy электрической энергии производимой в мире. Использование насосного по- 2014, T. 70, No. 10, c. 155÷163, табл. 2, лит. 9. тенциала при минимальных энергетических затратах требует надлежащего подбора отдельных составляющих элементов системы и приспособления Охлаждение воздуха климатизация шахт. Компрессионная холодильная машина. Выпарный радиатор. Хладагент параметров работы устройств к экологическим условиям. В случае улавли- вающих и дренажных колодцев это обозначает необходимость приспосо- Опираясь на свои ранние работы авторы статьи приводят системы уравне- бления параметров насосно – нагнетательной системы к геогидравлическим ний описывающие действительные физические процессы происходящие в свойствам водоносной среды. В настоящей работе описано способ опреде- определенном состоянии в работающх горных компрессионных холодиль- ления характеристик эффективноти отдельных элементов составляющих ных машинах воздуха с прямым действием или косвенным соединенных 214 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 СОДЕРЖАНИЕ Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014

с выпарным радиатором. В математических описаниях выделено работу: и четвертичной системы. В разрезе буровой скважины Борово на глубине водного радиатора воздуха, испарителя, конденсатора, компрессора, клапана 921,1 - 930,0 м в районе темно – серых аргиллитов существует горизонт с расширения и выпарного радиатора, учтено также эвентуальную работу пере- многими останками морской фауны. Больше всего это типы Mollusca (дву- охладителя. Решение приведенных систем уравнений, по поводу степени их створчатые моллюски, гониатиты, улитки), а также Brachiopoda. В меньшей сложности и существующих в них нелинейностей, возможно лишь цифро- степени существуют представители типов Arthropoda (ракушковые) и Pisces вым путем. Пользуясь разработанной компьютерной программой проведено (рыбы). Преобладающими таксонами являются двустворчатые моллюски примерные расчеты физических параметров сред принимающих участие в рода :Edmondia, Posidonia, Sanguinolites, Polidevcia, а также плеченогие теплообмене при прямом охлаждении с переохладителем, а также косвенном рода Lingula. Анализ останков макрофауны проведенный для определения охлаждении без переохладителя. Определено также тепловые мощности стратиграфической позиции пробуренных скважин показал присутствие отдельных элементов образующих рассматриваемые системы охлаждения. показательных видов и фаунистических групп характерных для фаунисти- Каждая из них работает вместе с выпарным радиатором. ческого горизонта Dunbarella, то есть границы вестфальского яруса A и Б.

UKD 622.333: 69.059.22: 622.347.41/.43 UKD 622.33(437.6): 622.332(437.6): 622.2-045.43 Коваль т.: Предложение определения значения повреждения в форме Кожениовски В., терпак Д.: Подземная разработка лигнита подсечной прочного отклонения массива здания от вертикали. Przegląd Górniczy 2014, системой разработки лавами в шахтах HBP Prievidza в Словакии. Przegląd T. 70, No. 10, c. 164÷169, рис. 3, табл. 2, лит. 15. Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 192÷197, рис. 10, табл. 4, лит. 6. Потеря стоимости здания отклоненного от вертикали. Повреждение в форме Лигнит. Мощные пласты. Подсечная система разработки лавами отклонения здания от вертикали. Компенсация за повреждение вызванное В статье охарактеризовано сравнительно редко встречаемую технологию работой горного предприятия разработки месторождения лигнита подземным способом на примере шахт Отклонение массива здания от вертикали в результате воздействия подзем- в Словакии. Описано специфические геолого – горные условия новацких ной разработки месторождения полезного ископаемого понижает его стои- лигнитов вместе с их качественными свойствами и на этом фоне охарактери- мость и поэтому считается повреждением в понимании правил цивильного зовано важнейшие этапы применяемой технологии, учитывая как способы кодекса и геологического и горного прав. В Польше, до сих пор, отсутствует проведения выработок большой протяженности с помощью взрывчатых стандарт определяющий зависимость между значением отклонения здания веществ и комбайнов, так и способы упрочнения этих выработок с помощью и степенью потери его стоимости. Такая ситуация затрудняет надлежащую штрековой крепи. Представлено идею и схему подсечной системы разра- оценку повреждения заключающуюся в прочном отклонении здания от ботки лавами с применением комплекса для работы в лаве, обращая также вертикали. Цивильные суды решая в спорных делах подчеркивают отсут- внимание на проблему армирования и ликвидации лавы. ствие единого и всеобщего стандарта и опираются на расчеты экспертов, которые пользуются разными формулами определения степени потери стоимости отклоненного здания. Автор статьи, после проанализирования методов применяемых на практике и описанных в литературе, предлагает, чтобы при определении такого типа компенсаций пользоваться зависимостью опирающуюся на положении, что с каждым очередным промилем отклонения здания прирост степени потери его стоимости увеличивается на некоторое постоянное значение.

UKD 622.363.1: 622.624.044: 622.013-049.65 Кортас г.: Основные проблемы защиты поверхности и горного массива в соляной горнодобывающей промышленности. Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 170÷185, рис. 25, лит. 41. Соляные шахты. Защита поверхности. Оседания. Впадины. горные категории. территории оставшиеся после горных работ Работа содержит просмотр основных проблем защиты поверхности над подземными и скважинными соляными шахтами в Польше. Показано, что признаки конвергенционного зажатия выработок и образования оседаний на поверхности территории отличаются во времени, которое разделено на три фазы с образования выработок по их полное погашение. Представлено показатели и функции определяющие воздействие выработок на горный массив и поверхность территории. Показано примеры применения фено- менологических и физических моделей для разъяснения и прогнозирования геомеханических явлений в горном массиве и на поверхности территории. Показано признаки трех типов формирования распределения оседаний тер- ритории над шахтами соли. Причиной ряда разрывных деформаций были прорывы вод в подземные шахты, а также неконтролируемое выщелачивание в скважинных шахтах. Показано необходимость сформулирования новой классификации территории отведенной под горные работы, охватывающей очень медленное и очень быстрое воздействие, а также приспособленной к тому строительной профилактики. По поводу долгосрочного воздействия на естественную среду неработающих шахт соли необходимой является законная регулировка обеспечивающая надзор, наблюдение и безопасное хозяйствование на территориях оставшихся после горных работ, в том также прием соляного раствора выдавливаемого из выработок. В работе помещено примеры наблюдаемых воздействий выработок шахт соли на поверхность территории, которые иллюстрирует 25 рисунков.

UKD 622.33: 622.56: 591 Кжешовска Э.: Макрофауна морского уровня буровой скважины Борово (Любельский угольный бассейн). Przegląd Górniczy 2014, T. 70, No. 10, c. 186÷191, рис. 4, лит. 17. Любельский угольный бассейн. Морская фауна. Фаунистический горизонт Dunbarella Отложения карбона в разрезе буровой скважины Борово (Любельский угольный бассейн) представляют в основном отложения глины – алевро- лита с многими каменноугольными пластами. В кровле отложений карбона существуют отложения верхнего отдела юрской системы, меловой системы " Nr 10 PRZEGLĄD GÓRNICZY 215 Prenumerata na 2014 rok Cena jednego egzemplarza pojedynczego 25 zł + 5% VAT Prenumerata całoroczna 300 zł + 5% VAT

...... dnia ...... Zamawiający ...... Dokładny adres ...... Nr NIP ...... Redakcja miesięcznika „Przegląd Górniczy” ul. Powstańców 25 40-952 Katowice Zamówienie

na prenumeratę ...... (liczba egzemplarzy) miesięcznika „Przegląd Górniczy” na 2014 rok

Kwotę zł . . . . . (słownie) ......

wpłacono na konto: ING Bank Śląski o/Katowice 63 1050 1214 1000 0007 0005 6898

Załączamy kopię dowodu wpłaty.

Oświadczamy, że jesteśmy płatnikami podatku VAT i upoważniamy Was do wystawienia faktur VAT bez podpisu osoby uprawnionej z naszej strony. Zamówione egzemplarze miesięcznika proszę przesłać na adres: ......

Imię i nazwisko oraz telefon osoby kontaktowej ......

Pieczątka i podpis ------" 216 PRZEGLĄD GÓRNICZY 2014 Nr 10/2014

dr Miranda Ptak „Jak rozpocząć odkrywkową działalność górniczą - droga od prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz koncesji do planu ruchu” 1 mgr Hubert Schwarz „Wybrane problemy prawne w praktyce przedsiębiorców prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz górniczych” 7 mgr inż. Michał Dudek „Renta eksploatacyjna z zysku dla właścicieli nieruchomości dr hab. inż. Leszek Jurdziak w obszarze górniczym jako akcelerator strategicznych inwestycji dr inż. Witold Kawalec górniczych na przykładzie kopalni węgla brunatnego” 12 mgr inż. Michał Dudek „Znaczenie kosztów nabycia w projekcie kopalni odkrywkowej dr hab. inż. Leszek Jurdziak węgla brunatnego” 18 dr inż. Witold Kawalec prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł „Wydobycie i produkcja kruszyw naturalnych w Polsce i w Unii mgr inż. Andrzej Ciepliński Europejskiej” 23 dr inż. Łukasz Machniak mgr inż. Adrian Borcz mgr inż. Claudia Jacaszek prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł „Dynamika zmian produkcji kruszyw naturalnych w Polsce mgr inż. Andrzej Ciepliński w latach 1989-2012 wraz z prognozą do 2020 roku” 30 dr inż. Łukasz Machniak mgr inż. Adrian Borcz dr hab. inż. Marek Stryszewski „Optymalizacja bilansowania podaży z popytem na kruszywa mgr inż. Dorota Łochańska naturalne” 36 prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł „Diagnostyka procesu odkrywkowej eksploatacji złoża węgla mgr inż. Tadeusz Kaczarewski brunatnego” 41 dr inż. Józef Pyra „Wpływ budowy geologicznej złoża na równanie propagacji na mgr inż. Zbigniew Cichocki przykładzie kopalni Gliniany - Grupy Ożarów S.A.” 46 mgr inż. Iwona Mazur dr inż. Anna Sołtys dr inż. Jan Winzer dr inż. Józef Pyra „Rozwój systemów inicjowania ładunków MW stosowanych mgr inż. Andrzej Biessikirski w górnictwie odkrywkowym” 52 mgr inż. Michał Dworzak dr inż. Anna Sołtys dr inż. Jan Winzer mgr inż. Michał Dworzak „Wybrane problemy realizacji opóźnień czasowych przy mgr inż. Andrzej Biessikirski nieelektrycznym sposobie inicjacji ładunków MW w siatkach dr inż. Józef Pyra wieloszeregowych” 58 dr inż. Anna Sołtys mgr inż. Andrzej Biessikirski „Reakcja fundamentu budynku na niskoczęstotliwościowe mgr inż. Michał Dworzak drgania wzbudzane robotami strzałowymi” 65 dr inż. Józef Pyra dr inż. Anna Sołtys dr inż. Anna Sołtys „Opóźnienia milisekundowe a minimalizacja oddziaływania dr inż. Józef Pyra robót strzałowych na zabudowania w otoczeniu” 71 dr inż. Jan Winzer dr inż. Maciej Zajączkowski „Klasyfikacja systemów eksploatacji odkrywkowej z mgr inż. Mateusz Sikora uwzględnieniem aktualnego stanu technologii górniczych” 79 prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz mgr inż. Tomasz Będkowski prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz „Układy technologiczne w kopalniach odkrywkowych węgla mgr inż. Mateusz Sikora brunatnego na świecie” 85 dr inż. Maciej Zajączkowski mgr inż. Michał Patyk dr inż. Przemysław Bodziony „Problematyka eksploatacyjna maszyn ładujących w górnictwie prof. dr hab. inż. Artur Bęben odkrywkowym - skalnym” 90 prof. dr hab. inż. Zbigniew Kasztelewicz prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł „Analiza pracy koparek jednonaczyniowych i ładowarek mgr inż. Adrian Borcz łyżkowych w aspekcie ich automatyzacji” 95 mgr inż. Michał Patyk dr inż. Łukasz Machniak „Wpływ utworów trudno urabialnych na dobór pomocniczych prof. dr hab. inż. Wiesław Kozioł technologii urabiania” 100 mgr inż. Adrian Borcz dr inż. Krzysztof Polak „Analiza przebiegu próbnych pompowań na przykładzie studni mgr inż. Karolina Kaznowska -Opala badawczej AGH-1” 106 mgr inż. Katarzyna Pawlecka dr hab. inż. Jerzy Klich prof. AGH dr inż. Kazimierz Różkowski „Hydrogeologiczne uwarunkowania eksploatacji złóż surowców dr inż. Krzysztof Polak skalnych w Regionie Opolskim” 112 mgr inż. Karolina Kaznowska-Opala dr inż. Krzysztof Polak „Efektywność studni odwadniających” 117 dr inż. Grzegorz Galiniak „Rekultywacja wodna jako czynnik determinujący sukces dr inż. Krzysztof Polak branży górnictwa odkrywkowego w praktyce sozologicznej” 122 dr inż. Kazimierz Różkowski mgr inż. Karolina Kaznowska-Opala mgr inż. Katarzyna Pawlecka dr hab. inż. Anna Ostręga „Holistyczne podejście do rewitalizacji (po) górniczych regionów i rejonów” 128

Sprawozdanie 134 mgr Aleksandra Tokarz „Wybrane aspekty środowiskowe, ekonomiczne i społeczne dr hab. inż. Dorota Burchart-Korol produkcji gazu łupkowego - przegląd literatury” 137 prof. nadzw. mgr inż. Dariusz Nowak dr inż. Sławomir Bednarczyk „Zagospodarowanie kopaliny towarzyszącej na przykładzie eksploatacji złoża piasku podsadzkowego „Pustynia Błędowska - blok IV” 147 prof. dr hab. inż. Bernard Nowak „Matematyczny opis pracy układu górnicza chłodziarka dr inż. Krzysztof Filek sprężarkowa - wyparna chłodnica wody” 155 mgr inż. Tomasz Kowal „Propozycja ustalania wartości szkody w postaci trwałego wychylenia bryły budynku od pionu” 164 dr hab. inż. Grzegorz Kortas „Podstawowe problemy ochrony powierzchni i górotworu w górnictwie solnym” 170 dr Ewa Krzeszowska „Makrofauna poziomu morskiego otworu wiertniczego Borowo (Lubelskie Zagłębie Węglowe)” 186 dr hab. inż. Waldemar Korzeniowski prof. „Podziemna eksploatacja lignitu systemem ścianowym nadzw. podbierkowym w kopalniach HBP Prievidza na Słowacji” 192 mgr inż. Dusan Terpak