Węgiel kamienny
Węgiel kamienny wydobywany był już w starożytnych Chinach. Stosowany był wtedy głównie do ogrzewania. W Europie palne właściwości węgla kamiennego znane były również od starożytności (m. in. na terenie Wysp Brytyjskich), nie miał on jednak wtedy większego znaczenia gospodarczego z powodu obfitości drewna, a częściowo ze względu na niskie potrzeby energetyczne ówczesnych społeczeństw.
Pod koniec XVI w. w Anglii narastał kryzys energetyczny spowodowany brakiem drewna oraz wyraźnym ochłodzeniem klimatu (tzw. mała epoka lodowcowa). Aby go rozwiązać, po raz pierwszy w historii sięgnięto masowo po węgiel kamienny. Upowszechnienie w XVIII wieku węgla kamiennego do wytwarzania pary wykorzystywanej do napędu maszyn parowych doprowadził do rewolucji przemysłowej, która zmieniła całkowicie obraz gospodarczy Anglii.
Górnictwo węgla na terenach polskich miało swoje początki w XVI wieku (pierwsze próby w XII wieku), jednak jego znaczny rozwój miał miejsce w drugiej połowie XVIII wieku, kiedy węgiel zaczęto stosować w hutnictwie. W XIX wieku nastąpił bardzo szybki rozwój górnictwa węgla kamiennego na Górnym Śląsku.
Wszystkie złoża węgla kamiennego w Polsce są wieku karbońskiego i występują w trzech zagłębiach – Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (GZW), Lubelskim Zagłębiu Węglowym (LZW) i Dolnośląskim Zagłębiu Węglowym (DZW).
Wydobycie węgla kamiennego prowadzone jest obecnie w dwóch z nich: GZW i LZW. Na terenie DZW eksploatacja została zaniechana całkowicie.
Zasoby, wystarczalność
Polska posiada bardzo duże zasoby węgla kamiennego. Zasoby bilansowe 163 udokumentowanych w woj. dolnośląskim, śląskim i lubelskim złóż węgla kamiennego wynoszą 64,6 mld ton. 71% zasobów to węgle energetyczne, a 29% to węgle koksowe. Zasoby bilansowe 47 złóż zagospodarowanych wynoszą 27,8 mld ton (43% zasobów bilansowych).
W 2022 r. prowadzono eksploatację 40 złóż węgla kamiennego, których zasoby przemysłowe wynoszą 4,3 mld t.
Zasoby węgla kamiennego w Polsce wg stanu na 31.12.2022 r.
Złoża udokumentowane | Złoża zagospodarowane | ||
Liczba złóż | Liczba złóż | ||
163 | 64,6 mld ton | 40 | 4,3 mld ton |
Więcej szczegółowych informacji o zasobach można znaleźć w Bilansie zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2022 r. wydanym przez Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy.
Mapy
Rozmieszczenie udokumentowanych złóż węgla kamiennego w Polsce
Eksploatacja
Złoża węgla kamiennego położone płytko pod powierzchnią terenu eksploatowane są
W Polsce zasoby złóż płytkich zostały wyczerpane w XIX wieku i obecnie wszystkie polskie kopalnie eksploatują złoża węgla kamiennego
Metoda głębinowa wymaga wybudowania szeregu szybów (wyrobisk pionowych) spełniających funkcje transportowe i wentylacyjne. Z szybów buduje się chodniki (w formie poziomych tuneli), w których montuje się maszyny urabiające pokłady węgla (kombajny). Chodnikami transportuje się materiały, wydobyty urobek do szybów wydobywczych, chodnikami przemieszczają się górnicy, odprowadzane są wody kopalniane oraz doprowadzane jest świeże powietrze do wyrobisk, a także odprowadzane jest powietrze zużyte.
W Polsce czynnych jest obecnie 20 kopalń węgla kamiennego, prowadzących działalność na 30 ruchach (np. Kopalnia Węgla Kamiennego Piast-Ziemowit, czyli dwie sąsiednie kopalnie Piast i Ziemowit, zwane też inaczej ruchami - Ruch Piast i Ruch Ziemowit, są połączone wyrobiskami podziemnymi, tworząc jedną kopalnię zespoloną). W GZW jest czynnych łącznie 19 kopalń, a w LZW jest czynna jedna kopalnia - LW Bogdanka SA.
Przeróbka
Wydobyty na powierzchnię urobek podlega procesom przeróbczym mającym na celu oddzielenie fragmentów skał otaczających pokłady węgla kamiennego -
Ogólnie mówiąc zarówno węgiel kamienny energetyczny, jak i węgiel kamienny koksowy, poddawane są podobnym procesom przeróbczym. Zaliczamy do nich następujące operacje: kruszenie, przesiewanie, separację grawitacyjną w cieczach ciężkich, przemywanie i odwadnianie oraz klasyfikacja drobnych frakcji w
Procesy przeróbcze pozwalają na wydzielenie różnych sortymentów węgla ze względu na wielkość ziaren. Wyróżnia się cztery główne grupy sortymentów:
1. Grube - ziarna węgla mają co najmniej 25 mm. Do tej grupy należą takie odmiany, jak: orzech, kostka i kęsy.
2. Średnie - wielkość ziarna może się wahać od 5 do 30 mm. Do tej grupy należy groszek, w tym również popularny ekogroszek.
3. Miałowe - wielkość ziarna nie przekracza 6 mm, czyli tzw. miały węglowe.
4. Inne - węgiel o wielkości ziarna do 1 mm, czyli pył i muł.
Zastosowanie
Węgiel kamienny dzieli się na dwa główne rodzaje - węgiel energetyczny i węgiel koksowy.
Węgiel energetyczny wykorzystywany jest do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej, natomiast z węgla koksowego wytwarza się koks, stosowany głównie w metalurgii żelaza (w procesie wielkopiecowym) oraz marginalnie, np. w przemyśle chemicznym i sodowym.
Warto wspomnieć, że stosunkowo niedawno, jeszcze przed drugą wojną światową, węgiel kamienny był bardzo ważnym surowcem do wytwarzania gazu (tzw. gaz miejski do oświetlenia ulicznego w miastach) oraz szeregu produktów chemicznych - np. smoły węglowej, benzolu, itp.
Obecna struktura zużycia węgla kamiennego energetycznego w Polsce przedstawia się następująco:
- wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej: 70–73%,
- w przemyśle: 8–9%,
- w gospodarstwach domowych: 15–17%,
- w rolnictwie: 2–3%,
- inne: do 5%.
W przypadku węgla koksowego niemal całość - 99% - jest wykorzystywana do wytwarzania koksu. Jego produkcja jest nierozerwalnie związana z hutnictwem żelaza i stali, a zwłaszcza z procesem wielkopiecowym oraz metalurgią metali nieżelaznych. Szacuje się, że w tych celach na świecie zużywane jest 85–90% jego produkcji.
Producentami węgla kamiennego w Polsce są:
- Polska Grupa Górnicza SA – węgiel energetyczny i węgiel koksowy,
- Jastrzębska Spółka Węglowa SA – węgiel koksowy i energetyczny,
- LW Bogdanka SA – węgiel energetyczny,
- Tauron Wydobycie SA – węgiel energetyczny,
- PG Silesia sp. z o.o. – węgiel energetyczny,
- ZG Siltech sp. z o.o. – węgiel energetyczny,
- ZG Eko-Plus sp. z o.o. – węgiel energetyczny.
Środowisko
Specyfika górnictwa podziemnego węgla kamiennego w Polsce polega na tym, że skomplikowane, wielopoziomowe wyrobiska ukryte są pod powierzchnią terenu. Na powierzchni widoczne są jedynie szyby kopalniane oraz - często rozległe - zabudowania zakładów wzbogacania urobku. Na skutek powstawania licznych pustek częste są przemieszczenia elementów górotworu i powstawanie deformacji powierzchni. Przyczyniają się one do zmian ukształtowania powierzchni, a tym samym do odkształceń, drgań i uszkodzeń obiektów.
Wspomniane deformacje zazwyczaj dzielą się na nieciągłe i ciągłe. Na terenach górniczych najczęściej pojawiają się deformacje nieciągłe, które powstają na skutek ugięcia się warstw przypowierzchniowych nad daną pustką w górotworze. W rezultacie powstają powszechnie występujące na Górnym Śląski niecki obniżeniowe.
Eksploatacja podziemna węgla kamiennego zaburza również stosunki wodne. Podczas wydobycia surowca niejednokrotnie zachodzi potrzeba odwodnienia górotworu; ujmowane wody podziemne są zmineralizowane. Dlatego ich zrzut niejednokrotnie powoduje zanieczyszczenie wód powierzchniowych. Bywają jednak sytuacje odmienne. Naturalnie oczyszczona i wzbogacona woda z podziemnych wyrobisk KWK Ziemowit w Lędzinach jest jakościowo lepsza od wielu wód mineralnych znanych marek. Woda z głębokości 400 metrów jest butelkowana, ale również częściowo zasila lokalny wodociąg.
Sektor górnictwa surowców energetycznych w Polsce odpowiada również za produkcję największej ilości odpadów. Co roku kopalnie węgla kamiennego produkują około 25 mln ton odpadów wydobywczych. W przeważającej części jest to średnio i gruboziarnisty materiał, będący mieszaniną łupków i piaskowców (skał, w obrębie których występuje pokład węgla), z niewielką ilością węgla. Odpady te w większości deponowane są na składowiskach, najczęściej w formie zwałowisk o wysokości nawet ponad 30 m n.p.t. Obiekty te mogą powodować wtórną emisję pyłów i gazów do atmosfery, ruchy masowe (osuwiska) skarp lub też być źródłem ścieków i niekontrolowanych pożarów.
W trakcie przeróbki urobku węglowego powstają dodatkowo odpady przeróbcze, które również deponowane są na składowiskach, powodując wtórną emisję pyłów i gazów do atmosfery, powstawanie ścieków, okresowo również ryzyko wybuchu pożarów.
Bardzo drobnoziarniste odpady po procesach flotacji i klasyfikacji w obiegach wodno-mułowych są deponowane na specjalnych składowiskach, w tzw. osadnikach.
W przypadku składowisk odpadów wydobywczych po eksploatacji węgla kamiennego rekultywacja jest najczęściej prowadzona w kierunku leśnym i/lub rekreacyjnym - na hałdach docelowo mogą powstać punkty widokowe, stoki narciarskie, tory do motocrossu lub kolarstwa górskiego.
Na terenie województwa śląskiego znajduje się obecnie około 130 obiektów, na których składowane były lub są odpady związane z wydobyciem i przeróbką węgla kamiennego. Najbardziej znane obiekty to Szarlota w Rydułtowach oraz hałda Skalny przy KWK Bolesław Śmiały w Łaziskach Górnych. Właściwie każde śląskie miasto ma taki obiekt (lub nawet kilka), czego znakomitym przykładem jest Zabrze, w granicach którego jest ich około 30 czy Ruda Śląska, w której zajmują one niemal 5% jej całej powierzchni.
Wyjątkowym obiektem w województwie śląskim jest niewątpliwie wspomniana Szarlota o powierzchni 33 ha. Stożek Szarloty - będący najwyższą stożkową hałdą w Europie (wysokość mierzona od podstawy 134 m) stanowi najstarszą część tego obiektu. Nie są na nim obecnie prowadzone żadne prace, ponieważ został on wpisany do gminnej ewidencji zabytków miasta. Dla stożka wyznaczono strefę ochrony konserwatorskiej krajobrazu kulturowego, w której obowiązuje zakaz dokonywania zmian wysokości oraz istniejącego nachylenia zboczy. Szarlota znajduje się również na szlaku zabytków techniki województwa śląskiego. Powstała ona dzięki dawnej KWK Rydułtowy-Anna. To właśnie odpady pochodzące z jej działalności pozwoliły na usypanie tego charakterystycznego składowiska.
Tereny pogórnicze, zlokalizowane często w centrum miast, stają się również atrakcyjnym obszarem do inwestowania. Warto przytoczyć Centrum Handlowe Silesia City Center - był to pierwszy zrewitalizowany kompleks przemysłowy w regionie, zaadoptowany na cele komercyjne. Dziś na terenach dawnej kopalni Gottwald funkcjonują muzea, centra rozrywkowe i sportowe. O długiej przemysłowo-górniczej historii tego miejsca można przeczytać tutaj. Również Muzeum Śląskie w Katowicach zajmuje obiekty dawnej kopalni węgla kamiennego. Obecnie zamieniona w unikatową kopalnię kultury i udostępniająca bogate kolekcje na głębokości 14 metrów pod powierzchnią terenu.
Po skończonej eksploatacji pozostają wyrobiska podziemne, w formie szybów, chodników, sztolni i itd. Prace rekultywacyjne takich wyrobisk polegają na ich zabezpieczeniu i przekształceniu np. w obiekty turystyczne. Przykładami takiej rekultywacji są czynne obiekty turystyczne: Kopalnia Guido w Zabrzu i Sztolnia Królowa Luiza w Zabrzu. Również Zabytkowa Kopalnia Ignacy w Rybniku, jako jedna z najstarszych na Górnym Śląsku, otwiera swoje podwoje dla zwiedzających. Działająca nieprzerwanie przez 203 lata kopalnia zakończyła swoją działalność w 1995 roku.
Podobne obiekty znajdziemy również na terenie dawnego Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego. Dawna Kopalnia Nowa Ruda powstała już w 1996 roku, wtedy jako Muzeum Górnictwa.
Materiały źródłowe
- Galos K., Lewicka E. (red.), 2023 - Gospodarka surowcami mineralnymi w Polsce w latach 2013-2022. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Galos K, Szlugaj J., 2010 - Skały przywęglowe w górnictwie węgla kamiennego - odpady czy kopaliny towarzyszące? Górnictwo Odkrywkowe 51(2)
- Szlugaj J., 2020 - Charakterystyka mineralogiczno-petrograficzna odpadów wydobywczych z wybranych kopalń węgla kamiennego w aspekcie ich wykorzystania do produkcji kruszyw mineralnych. Studia, Rozprawy, Monografie 214. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
- Szuflicki M., Malon A., Tymiński M. (red.), 2023 - Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2022 r. Wyd. PIG-PIB, Warszawa