Efektivní zahlazování Efektivní zahlazování následků hornické následků hornické
činnosti činnosti
DIAMO, s. p. DIAMO, s. p.
GEAM, o. z.GEAM, o. z.
SUL, o. z.SUL, o. z.
Separa-Eko, s. r. o.Separa-Eko, s. r. o.
Masarykova univerzita v BrněMasarykova univerzita v Brně
Výsledky spolupráce:Výsledky spolupráce:
Největší dlouhodobý problémNejvětší dlouhodobý problém
nakládání s důlními vodaminakládání s důlními vodamiošetření důlních vod v průběhu zatápěníošetření důlních vod v průběhu zatápění
čištění nadbytečných důlních vodčištění nadbytečných důlních vod
pro efektivní volbu technologického pro efektivní volbu technologického procesu je nutné znátprocesu je nutné znát
prognózu dlouhodobého vývojeprognózu dlouhodobého vývoje
sezónní výkyvysezónní výkyvy
Případové studie: Olší-Případové studie: Olší-DrahonínDrahonín
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
akt
ivn
í
zatá
pě
ní
těsn
ě p
řed
těsn
ě p
o
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
období
ko
nc
en
tra
ce
TDS mg/l SO4 mg/l Ra mBq/l
0
5
10
15
20
25
30
35
40
akt
ivní
zatá
pě
ní
těsn
ě p
řed
těsn
ě p
o
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
20
01
období
ko
nc
en
tra
ce
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
pH
Fe mg/l Mn mg/l U mg/l pH
těžba 1958–1989rudní minerály: uraninit, coffinitdosažená hloubka 750 m
od roku 1989 regulované zatápěnína podzim 1995 dosáhly důlní vody povrchu
Olší-DrahonínOlší-DrahonínVstupní hodnoty na DS
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
U (
mg
/l)
Vstupní hodnoty na DS
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Ra (
mB
q/l
)
Vstupní hodnoty na DS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Fe (
mg
/l)
Vstupní hodnoty na DS
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
Mn
(m
g/l
)
KaňkKaňk
Jáma Turkaňk
0
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
30 000
35 000
40 000
45 000
93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03
rok
RL
[m
g/l]
od roku 1993 regulované zatápěnína podzim 2001 dosáhly důlní vody povrchu
od středověku do roku 1990rudní minerály: sfalerit, galenit, chalkopyrit, arzenopyritdosažená hloubka 500 m
Jáma Turkaňk
0
5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
30 000
35 000
40 000
45 000
01 02
rok
RL
[m
g/l]
KaňkKaňkJáma Turkaňk
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03
rok
Fe
[mg/
L]Jáma Turkaňk
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
01 02
rok
Fe
[mg/
L]
Jáma Turkaňk
0
50
100
150
200
250
93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03
rok
Mn
[mg/
L]
Jáma Turkaňk
0
50
100
150
200
250
01 02
rok
Mn
[mg/
L]
KaňkKaňk
Jáma Turkaňk
0
20
40
60
80
100
120
140
160
93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03
rok
As
[mg/
L]Jáma Turkaňk
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03
rok
Zn
[mg/
L]Jáma Turkaňk
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
01 02
rok
Zn
[mg/
L]
Jáma Turkaňk
0
10
20
30
40
50
60
70
80
01 02
rok
As
[mg/
L]
Rosicko-oslavanská uhelná Rosicko-oslavanská uhelná pánevpánev
0
20
40
60
80
100
120
140
1998 1999 2000 2001 2002 2003
rok
Fe (m
g/l)
0
2
4
6
8
10
12
14
Mn (m
g/l)
Fe Mn
1760 ražení štoldosažená hloubka 1488 m1973 ukončení těžbyv oslavanské části revíru
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1998 1999 2000 2001 2002 2003
rok
Cl (
mg/
l)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
SO4 (m
g/l)
Cl SO4
1992 definitvní ukončení těžbyod roku 1993 regulované zatápěnív roce 1999 dosáhly důlní vody povrchu
Základní trendyZákladní trendy
po zatopení dochází k významným a relativně po zatopení dochází k významným a relativně rychlým změnám v geochemiirychlým změnám v geochemii důlních vod důlních vod
typově typově podobnýpodobný dlouhodobý dlouhodobý trendtrend
významné sezónní trendy významné sezónní trendy vázané na vázané na konkrétní lokalitukonkrétní lokalitu
bez ohledu na kapacitu rezervoáru bez ohledu na kapacitu rezervoáru podzemních vod jsou vždy patrné podzemních vod jsou vždy patrné sezónní sezónní změnyzměny
bez ohledu na typ a geologickou pozici ložiskabez ohledu na typ a geologickou pozici ložiska
Příčiny pozorovaného Příčiny pozorovaného chování chování
ModelModel
Důlní činnostDůlní činnostNormální podmínkyNormální podmínky
Změny způsobené důlní Změny způsobené důlní činnostíčinností
změna režimuzměna režimu podzemních vod podzemních vod
změna změna oxidačně-redukčníchoxidačně-redukčních podmínek podmínek
hlavním oxidantem hlavním oxidantem kyslíkkyslíkOO22 + 4 H + 4 H++ + 4 e + 4 e–– 2 H 2 H22OO
vedlejším oxidantem trojvalentní vedlejším oxidantem trojvalentní železoželezo
FeFe3+3+ + e + e–– Fe Fe2+2+
Intenzivní oxidaceIntenzivní oxidaceoxidační rozpouštěníoxidační rozpouštění
FeSFeS22 Fe Fe2+ 2+ + SO+ SO442–2– + H + H++ + e + e––
UOUO22 UO UO222+2+ + 2e + 2e––
ZnS ZnS Zn Zn2+2+ + SO + SO442–2– + e + e––
FeAsS FeAsS Fe Fe2+2+ + AsO + AsO443–3– + SO + SO44
2–2– + e + e––
některé z produktů oxidovány dáleněkteré z produktů oxidovány dálea imobilizoványa imobilizovány(zůstávají a hromadí se na místě)(zůstávají a hromadí se na místě)
FeFe2+2+ Fe Fe3+3+ Fe(OH) Fe(OH)33(s) (s) FeO(OH)(s) FeO(OH)(s)MnMn2+2+ Mn Mn4+4+ MnO MnO22(s)(s)
Rozdíl mezi tzv. oplachovýmiRozdíl mezi tzv. oplachovýmia pórovými vodamia pórovými vodami
Uzavření doluUzavření dolu
Zatápění a zatopeníZatápění a zatopení
Redukční rozpouštěníRedukční rozpouštění
FeFeIIIIIIO(OH)(s) + eO(OH)(s) + e–– Fe Fe2+2+
MnMnIVIVOO22(s) + e(s) + e–– Mn Mn2+2+
uvolnění sorbovaných a uvolnění sorbovaných a spolusražených složekspolusražených složek
Redukční imobilizaceRedukční imobilizace
UOUO222+ 2+ + e+ e–– UO UO22(s)(s)
SOSO442– 2– + e+ e– – S S2– 2–
FeFe2+ 2+ + 2 S+ 2 S2– 2– FeS FeS22
DopadyDopady
Hadůvka v roce 1998. Foto: Jan Helešic.
Postupný návrat do původního Postupný návrat do původního stavustavu
v redukčních podmínkách imobilizace oxidovaných složek (desetiletí)v redukčních podmínkách imobilizace oxidovaných složek (desetiletí)
Koncový stavKoncový stav
Z detailní analýzy časového Z detailní analýzy časového chování vyplývá důležitý závěrchování vyplývá důležitý závěr
dochází k významné stratifikaci důlních vod, dochází k významné stratifikaci důlních vod, která se udržuje jako stabilníkterá se udržuje jako stabilní
termický pohyb vod nehraje významnou rolitermický pohyb vod nehraje významnou roli
ModelModel
Ověření modelu: BrzkovOvěření modelu: Brzkov
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 50 100 150 200 250 300 350
RL[mg/l]
hlo
ub
ka
(m
)
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Fe, Mn [mg/l]
hlo
ub
ka
(m
)
Fe Mn
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
U [mg/l]
hlo
ub
ka
(m
)
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Ra [Bq/m3]
hlo
ub
ka
(m
)
Ověření modelu: Zbýšov – Jindřich IIOvěření modelu: Zbýšov – Jindřich II
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 5000 10000 15000 20000
rozpuštěné látky [mg/l]
hlo
ub
ka
(m
)
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 25 50 75 100 125 150 175
As [ug/l]
hlo
ub
ka (m
)
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Fe [mg/l]
hlo
ub
ka (m
)
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 1 2 3 4 5
Mn [mg/l]
hlo
ub
ka
(m
)
Obecné závěryObecné závěry
největšínejvětší ekologická ekologická rizikarizika pro podzemní a pro podzemní a povrchové vody nastávají až povrchové vody nastávají až po uzavření dolůpo uzavření dolů
bez ohledu na typ a pozici ložiska jsou bez ohledu na typ a pozici ložiska jsou ekologicky ekologicky nejrizikovějšími prvky Fe a Mnnejrizikovějšími prvky Fe a Mn (přestože samy (přestože samy nejsou toxické)nejsou toxické)
po zatopení dolů dochází vždy ke po zatopení dolů dochází vždy ke stratifikacistratifikaci důlních voddůlních vod
v celém procesu je rozhodující v celém procesu je rozhodující změna oxidačně-změna oxidačně-redukčních podmínekredukčních podmínek
na základě detailního studia na základě detailního studia je možné předvídat je možné předvídat dlouhodobé a sezónní trendydlouhodobé a sezónní trendy změn geochemie změn geochemie důlních voddůlních vod
Závěry IZávěry I
nižší koncentracenižší koncentrace v období zatápění v období zatápění dolu odpovídají svrchní zředěné vrstvědolu odpovídají svrchní zředěné vrstvě
vyšší koncentracevyšší koncentrace po zatopení dolu po zatopení dolu odpovídají hlubší koncentrovanější zóněodpovídají hlubší koncentrovanější zóně
v závislosti na geologické stavbě se v závislosti na geologické stavbě se mohou zóny střídatmohou zóny střídat a opakovat a opakovat
Závěry IIZávěry IIv principu se nabízí možnost výběru, v principu se nabízí možnost výběru,
jaké kvality důlní vody čistitjaké kvality důlní vody čistit
BrzkovBrzkov RL 140 nebo 350 mg/lRL 140 nebo 350 mg/l226226Ra 150 nebo 2300 Ra 150 nebo 2300 mBq/lmBq/lMn 0,01 nebo 0,3 mg/lMn 0,01 nebo 0,3 mg/l
ZbýšovZbýšovRL 2500 nebo 5500 mg/lRL 2500 nebo 5500 mg/lFe 0,5 nebo 60 mg/lFe 0,5 nebo 60 mg/lMn 0,2 nebo 4,2 mg/lMn 0,2 nebo 4,2 mg/lAs 17 nebo 40 ug/lAs 17 nebo 40 ug/l
Závěry pro technologii nakládání Závěry pro technologii nakládání
s důlními vodamis důlními vodamistudium studium dlouhodobých trendůdlouhodobých trendů umožňuje optimálně umožňuje optimálně volit kapacitu čističky a použitou technologiivolit kapacitu čističky a použitou technologii
studium sezónních trendůstudium sezónních trendů umožňuje kvalifikovaně umožňuje kvalifikovaně určit krátkodobé (několikatýdenní) změny v kvalitě určit krátkodobé (několikatýdenní) změny v kvalitě důlních vod a tomu přizpůsobit technologické vstupydůlních vod a tomu přizpůsobit technologické vstupy
studium zonálnostistudium zonálnosti umožňuje ve spolupráci s umožňuje ve spolupráci s ložiskovými geology a hydrogeology určit způsob ložiskovými geology a hydrogeology určit způsob „odebírání“ nadbytečných důlních vod tak, aby:„odebírání“ nadbytečných důlních vod tak, aby:
se zpracovávaly se zpracovávaly zředěnejšízředěnejší vody vody koncentrovanějšíkoncentrovanější důlní vody trvale zůstávaly v důlní vody trvale zůstávaly v redukční zóněredukční zóněhranicehranice mezi zředěnějšími a koncentrovanějšími vodami mezi zředěnějšími a koncentrovanějšími vodami zůstávala trvale zůstávala trvale pod úrovnípod úrovní, ze které by mohlo dojít k jejich , ze které by mohlo dojít k jejich úniku na povrch úniku na povrch
NákladyNáklady
většinu parametrů - většinu parametrů - sezónní a dlouhodobé sezónní a dlouhodobé trendytrendy - důlních vod lze na základě dosud - důlních vod lze na základě dosud provedených pilotních studií určit ze provedených pilotních studií určit ze stávajících stávajících údajůúdajů - trendy chemického složení důlních vod - trendy chemického složení důlních vod v době aktivní činnosti dolu a v průběhu v době aktivní činnosti dolu a v průběhu zatápěnízatápění
kritickými údaji, které je nutné kritickými údaji, které je nutné zjišťovat novězjišťovat nově, , je je geochemická zonálnost a stratifikacegeochemická zonálnost a stratifikace důlních důlních vod (mocnost zředěnejších a vod (mocnost zředěnejších a koncentrovanějších vod, jejich koncentrace, koncentrovanějších vod, jejich koncentrace, hloubkový vývoj)hloubkový vývoj)
PoděkováníPoděkování
celou rozsáhlou studii by nebylo možné provést celou rozsáhlou studii by nebylo možné provést bez bez finanční, materiální a odborné podpory finanční, materiální a odborné podpory pracovníků DIAMA, s. p.pracovníků DIAMA, s. p. a jeho odštěpných závodů a jeho odštěpných závodů
z odborného hlediska se i ve světovém měřítku z odborného hlediska se i ve světovém měřítku jedná jedná o o unikátní výsledkyunikátní výsledky, které již mají a zcela jistě , které již mají a zcela jistě budou mít budou mít značné ekonomické přínosyznačné ekonomické přínosy
uvedený přístup poskytuje DIAMU, s. p. významnou uvedený přístup poskytuje DIAMU, s. p. významnou komparativní výhodukomparativní výhodu při zahlazování následků při zahlazování následků hornické činnosti ve srovnání s ostatními subjekty; hornické činnosti ve srovnání s ostatními subjekty; ta se ještě zvýší při začlenění ČR dota se ještě zvýší při začlenění ČR do EU EU
