Hidrogeoekološki Uslovi Eksploatacije Kamenih I Mrkih Ugljeva Srbije
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
UNIVERZITET U BEOGRADU RUDARSKO-GEOLOŠKI FAKULTET Branko R. Miladinović HIDROGEOEKOLOŠKI USLOVI EKSPLOATACIJE KAMENIH I MRKIH UGLJEVA SRBIJE doktorska disertacija Beograd, 2015. UNIVERSITY OF BELGRADE FACULTY OF MINING AND GEOLOGY Branko R. Miladinović HIYDROGEOECOLOGICAL CONDITIONS FOR BLACK LIGNITE AND HARD COAL EXTRACTION IN SERBIA Doctoral Dissertatin Belgrade, 2015. Mentor: Dr Ivan Matić, redovni profesor uža naučna oblast: hidrogeoekologija Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet Članovi komisije: Dr Veselin Dragišić, redovni profesor uža naučna oblast: hidrogeologija Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet Dr Zoran Nikić, redovni profesor uža naučna oblast: hidrogeologija Univerzitet u Beogradu, Šumarski fakultet Dr Slavko Torbica, redovni profesor uža naučna oblast: podzemna eksploatacija ležišta mineralnih sirovina Univerzitet u Beogradu, Rudarsko-geološki fakultet Datum odbrane: I Z A H V A L N I C A Najsrdačnije se zahvaljujem svom mentoru prof. dr Ivanu Matiću, koji mi je tokom rada na disertaciji pomogao konkretnim savetima, idejama i sugestijama. Posebnu zahvalnost dugujem prof. dr Veselinu Dragišiću pored koga sam stekao prva radna iskustva u hidrogeološkoj struci i koji je zaslužan za moje kasnije stručno usavršavanje u oblasti rudničke hidrogeologije. Zahvalan sam mu na predlogu izbora teme doktorske disertacije, kao i na svim stručnim savetima koji su mi pomogli tokom njene izrade. Ostalim članovima komisije, prof. dr Zoranu Nikiću i prof. dr Slavku Torbici, dugujem takođe veliku zahvalnost na značajnim sugestijama, a pre svega što su uvideli značaj ove doktorske disertacije i time podržali njenu izradu. Zahvaljujem se prof. dr Vesni Ristić-Vakanjac na kolegijalnosti i nesebičnoj stručnoj pomoći, kao i prof. dr Stevanu Prohaski na konstruktivnim savetima i rešenjima. Iskreno se zahvaljujem kolegi Bošku Jevtoviću na administrativnoj pomoći bez koje bi sve bilo mnogo teže, kao i svim uvaženim kolegama sa Departmana za hidrogeologiju RGF-a i Geološkog zavoda Srbije, koji su mi na bilo koji način pomogli tokom rada na ovoj disertaciji. Hidrogeološka terenska istraživanja za potrebe ove doktorske disertacije, uspešno su izvedena prvenstveno zahvaljujući velikoj profesionalnosti i ljubaznosti brojnih kolega geologa i rudarskih inženjera koji rade u rudnicima kamenih i mrkih ugljeva: D.Bukumiroviću, G.Radeki, B.Stakiću, D.Tošiću, D.Popoviću, Z.Zariću, M.Dubočaninu, V.Cvetkoviću, M.Popoviću, M.Janić, M.Vilimonoviću, S.Bošković, O.Kuzmanović, Z.Avrameloviću, S.Ognjanoviću, D.Jovanoviću, D.Jokoviću, S.Kokeriću. U tom pogledu, posebno se zahvaljujem koleginici Suzani Bačić-Vlahović, koja je kao glavni geolog u JPPEU, pomogla u sistematizaciji i prikupljanju obimne rudničke dokumentacije. Duboko poštovanje i zahvalnost upućujem akademiku Radulu Popoviću za stručni podstrek i prijateljsku podršku. Najtopliju zahvalnost poklanjam porodici, mom temelju i osloncu. Autor II HIDROGEOEKOLOŠKI USLOVI EKSPLOATACIJE KAMENIH I MRKIH UGLJEVA SRBIJE S A Ž E T A K Ugalj predstavlja energent na čijoj osnovi se razvija privreda celog sveta. Zato mu se pridaje velika pažnja u eksploataciji i preradi, bez obzira na mnoge štetne uticaje na životnu sredinu, a posebno na efekat staklene bašte koji se stvara emisijom zagađujućih materija u atmosferu radom termoelektrana na ugalj. U Srbiji, resurs koji se danas u najvećoj meri koristi u proizvodnji električne energije je ugalj i on učestvuje u proseku sa 70 %. U strukturi ukupne proizvodnje ugljeva, dominiraju lignitski ugljevi sa učešćem od 98 %, a kameni i mrki ugljevi sa 2 % (2012. god.). Otkop kamenih i mrkih ugljeva u Srbiji, odvija se trenutno u 8 ugljonosnih basena, u kojima rade 11 rudnika se podzemnom i 1 rudnik sa površinskom eksploatacijom uglja. Bez obzira na značajne eksploatacione rezerve ovih vrsta ugljeva, ostvaruje se relativno skromna godišnja proizvodnja koja, u proseku, iznosi oko 590.000 t (2010-2012. god.). Ova količina ne podmiruje ni polovinu potreba Srbije za ovim vrstama ugljeva. Opšta je ocena da u dosadašnjem periodu, nije pridavano dovoljno pažnje ležištima kamenih i mrkih ugljeva sa hidrogeološkog aspekta. Zato, cilj ove doktorske disertacije se zasnivao na definisanju uslova formiranja priliva rudničkih voda, njihovog hemijskog sastava kao dela ukupnog vodnog resursa Srbije i definisanja negativnih aspekata eksploatacije, odvodnjavanja rudnika i prerade uglja na životnu sredinu. Rezultati do kojih se došlo tokom ovih hidrogeoloških istraživanja, ukazuju na složene uslove formiranja rudničkih voda, kao odraz uticaja brojnih prirodnih i veštačkih faktora. Analizom režima rudničkih voda i primenom statističkih metoda, definisane su funkcionalne zavisnosti uticaja padavina i površinskih voda na veličinu priliva rudničkih voda u rudarske radove. Sprovedena hidrogeološka istraživanja su ukazala, generalno, na slabu vodonosnost ugljonosnih serija u kojima su formirana ležišta kamenih i mrkih ugljeva. Međutim kada ih u litološkom pogledu izgrađuju vulkanogeno- III sedimentne tvorevine i pritom su tektonski izrasedane, onda pukotinski akviferi u njima, predstavljaju glavni faktor ovodnjenosti ležišta uglja. Primer u tom pogledu je rudnik „Štavalj“, u kome se javljaju najveći prilivi rudničkih voda od svih rudnika sa podzemnom eksploatacijom uglja u Srbiji (51-77 l/s, za period 2003.-2011.). Za simulaciju i kratkoročnu prognozu priliva ovih rudničkih voda, korišćen je model višestruke linearne regresije kojim je uspostavljena zavisnost između nezavisno promenljivih veličina (dnevne sume padavina, temperature i dnevni prilivi rudničkih voda). Karstna izdan formirana u karbonatnom kompleksu mezozoika, ima najznačajniji uticaj na ovodnjenost ležišta uglja u sokobanjskom, resavsko- moravskom i krepoljinskom ugljonosnom basenu. Ipak, pri minimalnim prilivima rudničkih voda, uzevši kao sumarne prilive koji se javljaju u svim rudnicima sa podzemnom eksploatacijom u Srbiji, udeo podzemnih voda iz 1 karstnog akvifera iznosi samo /3. U periodima maksimalnih priliva, oni se trostruko uvećavaju i dominantniji su u odnosu na prilive iz akvifera sa pukotinskom i intergranularnom poroznošću. Za površinski kop kamenog uglja „Progorelica“ u ibarskom basenu, primenom metoda izohrona, definisana je maksimalna visina sloja oticaja i stogodišnji hidrogram površinskog oticaja. Sprovedena hidrohemijska ispitivanja su pokazala postojanje dva tipa rudničkih voda po hemijskom sastavu i to: a) rudničke vode mineralizacije ispod M<1000 mg/L, koje se javljaju iz stena podine ili povlate ugljonosne serije i b) rudničke vode visoke mineralizacije iznad M>1000 mg/L, koje se javljaju iz ugljonosne serije sedimenata. U ugljonosnoj seriji sedimenata, odvija se metamorfizacija hemijskog sastava podzemnih voda sa dubinom, pri čemu se formiraju HCO3-Na, SO4- HCO3-Na, SO4-Na ili Cl-Na tip voda. Pored toga, utvrđeno je u području ležišta uglja „Strmosten“, „Jelovac“ i „Soko, postojanje hidrohemijske zonalnosti podzemnih voda u krečnjacima paleoreljefa i to duž kontakta sa ugljonosnom serijom. U pogledu mikrookomponentnog hemijskog sastava, rezultati sprovedenih hidrohemijskih istraživanja su ukazali na niske sadržaje teških metala u rudničkim vodama. Razlog leži u niskoj rastvorljivosti njihovih hidroksida i nestabilnosti hidrokarbonata, koji ih hidrolizuju. Ograničena pokretljivost mikrooelemenata je posledica absorpcije glinovitih materijala, koji IV ih izvlače iz vodenih rastvora uz pomoć mikroorganizama. Zato su u ispitivanim rudničkim vodama, konstatovani povećani sadržaji ograničeng broja mikroelemenata. Sprovedenim hidrogeoekološkim istraživanjima, utvrđeno je da se eksploatacijom i preradom kamenih i mrkih ugljeva u Srbiji, vrši emisija efluenata iznad propisanih graničnih vrednosti emisije (GVE) i to prilikom ispuštanja rudničkih voda u recipijente, odlaganjem rudne i separacijske jalovine na jalovištu, ispuštanjem otpadnih voda i mulja iz separacijskih postrojenja i rudarskih objekata. U radu su posebno razmatrane emisije temperature, suspendovanih materija, HPK i pH rudničkih voda koje su iznad propisanih graničnih vrednosti. Prema parametrima koji određuju ekološki i hemijski status površinskih voda, kao i prema parametrima hemijskog i kvantitativnog statusa podzemnih voda, izdvojeni su rudnici „Lubnica“, „Avramica“, „Štavalj“, „Bogovina“, „Soko“, „Senjski Rudnik“ i „Jarando“, koji ispustaju rudničke vode sa zagađujućim materijama iznad graničnih vrednosti za II klasu, odnosno za dobar ekološki status površinskih voda. Ova vrsta emisije se vrši i rudničkim vodama iz zatvorenih rudnika uglja: „Ušće“, stara jama „Jarando“, „Podvis“, „Dobra Sreća“, „Resava“,„Sv.Đorđe“, „Rakita“, „Koznik“, „Vidlič“. Uticaji rada separacijskih postrojenja za preradu ugljeva „Bogovina“ i „ibarskih rudnika“ su sagledani u njihovom neposrednom području jednokratnim pilot ispitivanjem hemijskog sastava uzoraka otpadnih voda, otpadnog mulja i zemljišta. Otpadni mulj sa separacije uglja „Bogovina“ je svrstan u kategoriju neopasnog i neinertnog otpada, a u području separacije „ibarskih rudnika“ u Baljevcu, konstatovana je kontaminacija zemljišta arsenom (As) i niklom (Ni). Ključne reči: Srbija, kameni i mrki ugalj, podzemna eksploatacija, prerada uglja, rudničke vode, hemijski sastav, emisija zagađujućih materija, životna sredina Naučna oblast: Geološko inženjerstvo Uža naučna oblast: Hidrogeologija UDK: 502/504:556:622.33(043.3) V HYDROGEOECOLOGICAL CONDITIONS FOR BLACK LIGNITE AND HARD COAL EXTRACTION IN SERBIA S U M M A R Y Coal is a fossil fuel and one of the drivers of the global economy. Consequently,