WSTĘPNA OCENA SKUTKÓW PLANOWANEJ EKSPLOATACJI

ZŁÓŻ WĘGLA BRUNATNEGO W REJONIE POZNANIA

 (Ekspertyza wykonana w 1978 r.  na zlecenie Biura Planowania Przestrzennego w Poznaniu)

 Przedmiotem oceny jest planowana eksploatacja złóż: "Mosina" i "Czempiń", zlokalizowanych na południe od Poznania, w obrębie rowu tektonicznego  <Rów Poznania> [Rys.1]. Serie węglowe osiągają tutaj miąższość kilkudziesięciu metrów, znacznie większą niż na zewnątrz Rowu. Złoże zalega jednakże na dużej głębokości, w interwale ok.220 - 250 m poniżej powierzchni terenu, tj. około 120  - 150 m poniżej poziomu morza. W tej sytuacji projektuje się odkrywkową eksploatację złoża, przy założeniu wykopu o szerokości od 4 do 5 km i średniej głębokości 250 m. Długość złoża "Mosina" wynosi około 20 km a złoża "Czempiń"  -  10 km.

Rys.1 Mapa strukturalna trzeciorzędu i podłoża mezozoicznego

Podstawowym warunkiem udostępnienia złóż do eksploatacji jest odwodnienie wkopu poprzez wytworzenie odpowiedniego leja depresyjnego, zarówno w obrębie górnego, czwartorzędowego poziomu wodonośnego, jak również w poziomie trzeciorzędowym. Z sytuacji złożowej wynika konieczność odwodnienia terenu do głębokości 250 m, a lokalnie nawet do 300 m. Odwodnienie wkopu, w istniejących tutaj warunkach geologicznych, w warunkach artezyjskiego ciśnienia poziomu trzeciorzędowego, wiąże się z szeregiem istotnych problemów technicznych, a przede wszystkim problemów ekologicznych i. gospodarczych.

Zagadnienie odwodnienia poziomu czwartorzędowego

Projektowana odkrywka na złożu "Mosina" ma przebieg południkowy, w przybliżeniu równoległy do rzeki Warty. Kontur wykopu obejmuje zarówno wysoczyznowy obszar Wzgórz Pożegowskich jak również fragmenty doliny Warty. Odległość wschodniej krawędzi projektowanego wykopu od koryta rzeki. nie przekracza lokalnie 2 km.  Odwodnienie dotyczy więc pradolinnej warstwy wodonośnej, której zasoby wodne stanowią jedno z głównych zródeł zaopatrzenia w wodę m. Poznania. Średnia miąższość warstwy piaszczystej kształtuje się około 20 m a współczynnik filtracji jest rzędu 100 m/d [1].

Promień leja depresyjnego R w poziomie czwartorzędowym, przy założeniu osuszenia warstwy na granicy wykopu (wartość depresji S - 20 m) można w przybliżeniu obliczyć wzorem Sichardta:         R= 3000  S  Ök  = 2 km.

Z rozwoju leja depresyjnego wynikają m.in. następujące konsekwencje:

1°  -  następuje zmiana kierunków przepływu wód dolinnych i ucieczka wody z rzeki, w kierunku wyrobiska;

2°  -     następuje nałożenie się lejów depresyjnych   -  wyrobiska i komunalnego ujęcia wody dla m. Poznania w Mosinie, prowadzące najprawdopodobniej do katastrofalnego spadku wydajności tego ostatniego. Jest to zjawisko tym wyraźniejsze jeśli uwzględni się konieczność odcięcia wód Kanału Mosińskiego.

 Zagadnienie odwodnienia poziomu trzeciorzędowego

            Poziom trzeciorzędowy wykazuje w obrębie pradoliny charakter artezyjski, przy czym wartość ciśnienia w rejonie Mosiny i Czempinia kształtuje się w granicach 65  -  70  m npm [Rys.2].

                Rys.2. Przekrój hydrogeologiczny SW - NE

Promień leja depresyjnego wyliczony wzorem Sichardta, przy założeniu  depresji na konturze odkrywki S = 220 m oraz średniego współczynnika filtracji piasków mioceńskich w tym rejonie k = 3,144 m/d [4]  -  wynosiłby:

                      R = 3000 x 220 m x Ö0,000036 m/s = 5,4 km.

Moduł dopływu dwustronnego do wykopu q obliczono szacunkowo wzorem Czugajewa, przy założeniu odwodnienia stacjonarnego:       

                       q = k x H1 x (H1/R + 2qr)

gdzie:      H1 -  wielkość zagłębienia wykopu pod powierzchnię piezometryczna

              [150  + 70 = 220 m]

              qr  - wielkość wypływu z dna wyrobiska [dla uproszczenia pominięto]

              k i R   -  j.w.

 Obliczony moduł dopływu do odkrywki q = 28,2 m3/d, natomiast dopływ przy długości frontu  1 km wynosi 28 200 m3/d.

Odwodnienie poziomu trzeciorzędowego, w warunkach jego nieograniczonego zasilania, wynosiłoby odpowiednio dla złoża "Mosina" o długości frontu eksploatacji 20 km  -  około 500 tys. m3/d a dla złoża "Czempiń" 250 tys. m3/d , t. zn. łacznie 750 tys. m3/d.

Jak wykazały przeprowadzone ostatnio badania regionalnego bilansu wód podziemnych [5] odnawialność poziomu trzeciorzędowego jest bardzo ograniczona i limitowana przesączaniem wód przez warstwy ilaste. Zasoby odnawialne trzeciorzędu, w obrębie interesujacych nas fragmentów zlewni Warty i Obry (powierzchnia ok. 11 tys.km2)  obliczono na ok. 80 tys. m3/d. Wyłączając z rozważań istniejącą eksploatację trzeciorzędowych ujęć wody na terenie województwa poznańskiego  -  drenaż kopalni odkrywkowej przekraczałby 10 - cio krotnie istniejące zasoby wodne poziomu trzeciorzędowego, co ewidentnie prowadzi do dalszego rozwoju leja depresyjnego i osuszenia piasków mioceńskich w skali regionalnej. Dalszą konsekwencją tak radykalnych zmian warunków hydrogeologicznych może być naruszenie stabilności skał i zaburzenia na powierzchni terenu (szkody górnicze).

Ocena skutków ewentualnego odwodnienia odkrywek, tylko w aspekcie hydraulicznym i geotechnicznym, prowadzi do wniosku, że złoża węgla brunatnego "Mosina" i "Czempiń" należy uznać za nieperspektywiczne.

 Zagadnienie chemizmu "wód kopalnianych"

Regionalne badania hydrochemiczne [1], [3] wykazały anomalię składu mineralnego wód mioceńskich w rejonie Poznania a także strefowy charakter mineralizacji wód trzeciorzędowych. Głównymi czynnikami decydujacymi o tej strefowosci jest geohydraulika (system krażenia wód) oraz tektonika podłoża zwiazana z oddziaływaniem struktur solnych  [Rys.3].

        Rys.3. Systemy geohydrauliczne srodkowej Wielkopolski

W rejonie omawianych złóż występują akratopegi i wody słonawe typu chlorkowego. Dyslokacje tektoniczne stanowią przy tym drogi migracji solanek z głębszego podłoża. Wytworzenie kopalnianym drenażem olbrzymiej depresji wywołałoby niewątpliwie dalsze zwiększenie zasolenia wód mioceńskich.

Specjalnym zjawiskiem jakościowym jest brunatne zabarwienie wód mioceńskich w obrębie doliny Warty a zwłaszcza w osi rowu tektonicznego [Rys.4].

       Rys.4. Mapa zabarwienia wód mioceńskich

Zasolenie wód kopalnianych zadecydowałoby prawdopodobnie o ich nieprzydatności dla celów chłodniczych energetyki (korozja), natomiast łącznie oba zjawiska  - zasolenie i zabarwienie  - rzutowałyby w istotny sposób na jakość wód rzeki Warty a następnie na jakość infiltracyjnego ujęcia wody w Dębinie.

Zagadnienie użytkowania terenu

Lokalizacja odkrywki dla złoża "Mosina"  koliduje z istniejącą infrastrukturą wodociągową aglomeracji poznańskiej, mianowicie: grozi likwidacją magistrali przesyłowej z ujęcia wody w Mosinie do Poznania, grozi likwidacją zbiorników terenowych na Wzgórzach Pożegowskich a pośrednio także grozi likwidacją nowego ujęcia wody i stacji wodociagowej w Mosinie.

Wnioski ogólne

1.    Warunki geologiczne występowania złoża węgla brunatnego oraz istniejący system geohydrauliczny powodują, że podjęcie eksploatacji złóż "Mosina" i "Czempiń" spowodowałoby katastrofalne odwodnienie poziomu trzeciorzędowego oraz odwodnienie poziomu czwartorzędowego zagrażające egzystencji komunalnego ujęcia wody dla m. Poznania w Mosinie. Z tych m.in. powodów należy uznać zasoby obu wymienionych złóż węgla brunatnego za nieperspektywiczne.

2.    Stopień zasolenia wód kopalnianych oraz silne zabarwienie stanowiłoby przeszkodę w wykorzystaniu tych wód dla celów technologicznych a zrzut wód kopalnianych do Warty mógłby spowodować niekorzystne zmiany jakościowe na ujęciu wody w Dębinie.

3.    Zagospodarowanie złoża "Mosina" koliduje z istniejącą infrastrukturą wodociągową aglomeracji poznańskiej.

4.    Za celowe należałoby uznać prowadzenie dalszych prac studialnych z wykorzystaniem metody modelowania, jako elementu wyprzedzającego fazę projektowania inwestycji. W takim aspekcie należałoby przeanalizować możliwość odkrywkowej eksploatacji innych złóż węgla brunatnego, m. in. złoża "Gostyń" w woj. leszczyńskim, złoża "Trzcianka" w woj. pilskim a także złóż  "Rogoźno" i "Rogów" w woj. łódzkim i skierniewickim i złóż Gubin" i "Cybinka" w woj.  zielonogórskim.

 

Bibliografia

1.      Błaszyk T., 1966: Mineralizacja wód mioceńskich w rejonie Poznania. IGK - Studia i Materiały, Zeszyt 4, Warszawa.

2.      Błaszyk T., Pawuła A., 1971: Studia nad ochroną jakości i zasobów wód podziemnych ujęcia dla miasta Poznania w Mosinie. IGK Poznań,

3.      Pawuła A., 1975: Chemizm wód podziemnych kenozoiku środkowej Wielkopolski. Praca doktor. AGI  Kraków.

4.      Kaźmierczak - Wijura Z., Pawuła A., 1977: Warunki występowania wód podziemnych środkowej Wielkopolski. IKŚ Poznań.

5.      Kaźmierczak - Wijura Z., Pawuła A., 1977: Koncepcja optymalnego zagospodarowania zasobów wód podziemnych województwa poznańskiego, z zastosowaniem metody modelowania cyfrowego. IKŚ Poznań.

 

Poznań, dnia 17 lutego 1978 r.                                      Dr inż. Andrzej Pawuła  

                                                                                    Instytut Kształtowania Środowiska

 

ANEKS

 Michał Żurawski: Rów Poznania w gospodarce wodnej regionu. Wyd. Nauk. UAM Poznań, 1982. (fragment rozdziału 1. Wprowadzenie)

       W latach sześćdziesiątych w ramach prowadzonych przez Centralny Urzad Geologii prac inwentaryzacyjnych, dotyczących określenia zasobów bogactw mineralnych kraju, E. Ciuk (1978) określił między innymi złoża węgla brunatnego, które występują w Rowie Poznania.

Rów Poznania zaznacza się wyraźnie w głębszej budowie geologicznej środkowej partii Niziny Wielkopolskiej. Stanowi on zagłębienie zaznaczające się w stropowej powierzchni mezozoicznej i przebiega od rejonu Czarnkowa poprzez Szamotuły, Poznań w kierunku Mosiny, Czempinia, Krzywinia i dalej  na południe po Starą Krobię (na południe od Gostynia). W okresie poprzednim istnienie Rowu Poznania było sygnalizowane przez niektórych badaczy, a źródła informacji opierały się na nielicznych wierceniach, które stwierdzały występowanie znacznych miąższosci utworów mioceńskich i oligoceńskich. Wiercenia te dokumentowały także lokalne, stosunkowo głębokie zaleganie powierzchni stropowej utworów mezozoicznych.

Studialne prace kompleksowe, głównie hydrogeologiczne, prowadzone w latach siedemdziesiątych, nie tylko potwierdziły istnienie Rowu Poznania ale jednoznacznie określiły jego rolę w układzie stosunków wód tak powierzchniowych jak i podziemnych. Do wymienionych badań studialnych należy zaliczyć prace wykonane przez Ośrodek Badań Hydrogeologicznych i Modelowania Matematycznego Kombinatu Geologicznego - Zachód. Niezależnie od tych prac problem Rowu Poznania uwypuklono wyraźnie w kompleksowych badaniach, których wyniki opublikowano w pracy zespołowej wykonanej przez Zakład Hydrologii i Gospodarki Wodnej (dawniej .Zakład Hydrografii i Klimatologii), Instytutu  Geografii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu pt. "Zaplecze wodne Poznania" (1975-1977).

W obrębie Rowu Poznania znajdują się dość znaczne o atrakcyjnej, aczkolwiek sumarycznej miaższosci pokłady węgla brunatnego. W strukturze tej wydzielono i wstępnie określono wielkości złóż (E. Ciuk 1978), które określono jako złoża: Szamotuł, Naramowic, Mosiny, Czempinia, Krzywinia i Gostynia. Warto zaznaczyć, że podobne pokłady węgla brunatnego znajdują się w Rowie Poznania także na odcinku, który znajduje się w obrębie granic Wielkiego Poznania. Władze centralne zainteresowały się tymi złożami i zamierzały wykorzystać je dla celów energetycznych. W związku z tym w początku lat siedemdziesiątych podjęto wstępne prace projektowo - przygotowawcze, którymi objęto złoża Mosiny, Czempinia, Krzywinia i Gostynia. Odkrywkowa eksploatacja węgla brunatnego wywiera szereg niekorzystnych zmian w naturalnym układzie środowiska przyrodniczego. Pociąga to za sobą istotne przeobrażenia gospodarczo - ekonomiczne danego regionu. W związku z tym władze administracyjne województwa poznańskiego na przełomie lat 1977/1978 zleciły opracowanie wstępnej ekspertyzy, która ukazała się w postaci pracy zbiorowej pt. "Skutki społeczno - gospodarcze eksploatacji węgla w rejonie Mosina - Czempiń" (1978). W ekspertyzie tej poza informacjami o potencjale gospodarczym tego rejonu przedstawiono wstępną ocenę dotyczącą zmian w naturalnym środowisku przyrodniczym, które byłyby efektem eksploatacji węgla. Uwypuklono zmiany, które zaznaczają się w układzie stosunków wodnych. Problemy te zostały podane w następujacych artykułach wspomnianej ekspertyzy:

 - I. Dąmbska - Wstępne uwagi dotyczące skutków eksploatacji odkrywkowej węgla brunatnego w rejonie Mosina - Czempiń,

 - A. Pawuła - Wstępna ocena skutków planowanej eksploatacji złóż węgla brunatnego w rejonie Poznania,

 - M. Żurawski - Zmiany w układzie obiegu wód powierzchniowych i podziemnych w aspekcie realizacji inwestycji eksploatacji węgla brunatnego w rejonie Poznania.

  Ryc.1. Prognozowany obszar zmian w układzie obiegu wody spowodowany ewentualną eksploatacją węgla brunatnego

_________________________________________________________________________

tekst ekspertyzy w edytorze Word: expert.doc

powrót do strony głównej: http://main.amu.edu.pl/~pawula

adres do korespondencji: pawula@main.amu.edu.pl