Na czym polega górnictwo odkrywkowe?

Górnictwo odkrywkowe polega na zdjęciu skał i gleby leżących nad złożem i wybieraniu surowca spod gołego nieba, bez szybów i chodników. W Polsce tak wydobywa się węgiel brunatny, piaski, żwiry, iły oraz skały z kamieniołomów. O granicy metody decyduje rachunek: im głębiej leży złoże, tym więcej nadkładu trzeba usunąć. W pewnym momencie wygrywa kopalnia podziemna.

Górnictwo odkrywkowe – wydobycie spod zdjętego nadkładu

W kopalni odkrywkowej nie ma szybu ani chodników. Zdejmuje się wszystko, co leży nad surowcem, a potem wybiera się go spod gołego nieba. Według analizy w „Górnictwie Odkrywkowym” polskie definicje kopalni odkrywkowej zawierają warunek usunięcia nadkładu, czyli skał i gleby nad złożem. Wyrobisko odkrywkowe powstaje dopiero pod zdjętym nadkładem.

Ta odmiana górnictwa różni się od innych także tym, że wyrobisko pracującej kopalni nie stoi w miejscu. Front robót przesuwa się wzdłuż złoża: z przodu koparki odsłaniają nowy pas surowca, a z tyłu wybrana przestrzeń zapełnia się skałą. Zdjęty nadkład trafia najpierw na zwałowisko zewnętrzne obok kopalni. Gdy w wyrobisku zrobi się miejsce, trafia na zwałowisko wewnętrzne.

Czym w takim razie odkrywka różni się od górnictwa podziemnego? Podziemna kopalnia węgla dociera do pokładu szybem i zostawia nadkład nienaruszony nad chodnikami. Eksploatacja złóż okruchowych to z kolei odmiana wydobycia powierzchniowego z własną techniką przeróbki. Polega na przesiewaniu luźnych osadów rzecznych, z których wypłukuje się na przykład złoto.

Jakie złoża opłaca się wybierać odkrywką?

O wyborze odkrywki rozstrzyga wskaźnik nadkładu, czyli stosunek objętości skał do zdjęcia do ilości kopaliny użytecznej, która leży pod nimi. Metoda ma sens, dopóki łączny koszt zdjęcia nadkładu i wydobycia nie przewyższa wartości surowca pod spodem. Zgodnie z analiza Ubermana i Naworyty granice odkrywki wyznacza się jako kompromis między pełnym wykorzystaniem zasobów bilansowych złoża a jak najniższym kosztem zdejmowania nadkładu. Gdy złoże leży zbyt głęboko, rachunek przechyla się na korzyść kopalni podziemnej.

Z tej zasady wynika polska lista surowców z odkrywek: węgiel brunatny, piaski i żwiry ze żwirowni, iły ceramiczne oraz wapienie, dolomity, granity i bazalty z kamieniołomów. Od położenia złoża zależy też kształt wyrobiska. Kamieniołom wcięty w zbocze bywa wyrobiskiem stokowym, położonym ponad otaczającym terenem. Kopalnia węgla brunatnego tworzy wyrobisko wgłębne, schodzące poniżej terenu. Węgiel kamienny zalega w Polsce zbyt głęboko na odkrywkę, dlatego koszt wydobycia węgla w Polsce zależy w jego przypadku od drążenia i utrzymania wyrobisk podziemnych.

Etapy budowy i pracy odkrywki od wiercenia rozpoznawczego do pierwszego urobku

Przed pierwszą koparką mijają zwykle lata. Przy dużej odkrywce węgla brunatnego PIG-PIB podaje nie mniej niż 15 lat. Przy małej żwirowni wynosi to od 12 miesięcy na samą dokumentację do nawet 6 lat na postępowanie środowiskowe. Skąd tyle czasu, skoro samo kopanie idzie szybko? Najdłużej trwają rozpoznanie złoża i procedura koncesyjna, a roboty w terenie zaczynają się dopiero po nich.

Przy otwieraniu odkrywki każdy etap przygotowuje warunki dla następnego, dlatego kolejność jest stała:

1. Wiercenia rozpoznawcze – siatka otworów i próbki skał dają dokumentację geologiczną z zasobami, jakością kopaliny i grubością nadkładu.
2. Koncesja – wydawana po sporządzeniu projektu zagospodarowania złoża, zezwala na wydobycie przez długi okres, maksymalnie do 50 lat.
3. Odwodnienie – studnie wokół wyrobiska obniżają wodę gruntową, zanim koparki zejdą poniżej jej zwierciadła; bez tego skarpy by się osuwały, a dno by zalewało.
4. Humus – żyzną glebę z wierzchu nadkładu zdejmuje się i składuje osobno, bo później posłuży do odtworzenia gruntu.
5. Skały nadkładu – miękkie piaski i iły urabia koparka kołowa, a twardą skałę rozbija się robotami strzałowymi.
6. Urobek – przenośniki taśmowe albo wozidła wywożą go do zakładu przeróbczego lub elektrowni.

Wydobycie wymaga koncesji, której zasady określa Ustawa Prawo geologiczne i górnicze.

Co odkrywka zmienia w otoczeniu?

Lej depresyjny to obniżenie zwierciadła wód gruntowych wokół odwadnianego wyrobiska. W dużej odkrywce węgla brunatnego jego zasięg może wielokrotnie przekraczać obszar samej kopalni. Według danych Państwowego Instytutu Geologicznego lej KWB Bełchatów, liczony do linii obniżenia o 1 m, zajmował 273 km² już w 1981 roku. Jak daleko może sięgnąć? Zależy to między innymi od budowy geologicznej. W jednym kierunku rozwój leja zatrzymał się na słabiej przepuszczających wodę utworach kredowych.

Według analizy hydrogeologów kopalni powierzchnia leja na 31 grudnia 2003 roku wynosiła 711 km². Lej nie jest przy tym nieruchomy. Przesuwa się razem z frontem robót: po stronie wschodniej się zmniejsza, a w kierunku zachodnim rozwija.

Rekultywację ustawa o ochronie gruntów definiuje jako nadanie lub przywrócenie gruntom zdegradowanym albo zdewastowanym wartości użytkowych lub przyrodniczych. Kompromis między wykorzystaniem złoża a rekultywacją wypracowuje się w projekcie zagospodarowania złoża, wymaganym przez Prawo geologiczne i górnicze, czyli jeszcze przed uzyskaniem koncesji. Dzięki zwałowiskom wewnętrznym rekultywacja może iść równolegle z wydobyciem. Wybrane pasy wyrobiska wracają jako pola albo las. Wyrobisko końcowe często zamienia się w zbiornik wodny.