ORIGINAL PAPER
Management of mining waste and the areas of its storage – environmental aspects
1
Silesian University of Technology, Gliwice, Poland
Submission date: 2019-03-01
Final revision date: 2019-05-07
Acceptance date: 2019-07-14
Publication date: 2019-09-19
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2019;35(3):119-142
KEYWORDS
TOPICS
Impact of mineral raw materials industries on the environmentWaste management from extractive industriesUtilization of recycled mineral raw materials and substitutes
ABSTRACT
There are approx. 250 coal waste dumping grounds in Poland, yet there are countries in which
this number is even higher. One of the largest sites for depositing mining and power plant waste in
the Upper Silesian Coal Basin is the Przezchlebie dumping ground. In the article, it is considered as
a secondary deposit of raw materials. An assessment of mining waste collected on the Przezchlebie
dumping ground was carried out in terms of its impact on the environment and the possibility of its
use. Mining waste samples were tested to determine their chemical composition. Physicochemical
properties and chemical compositions of water extracts obtained from the investigated waste and groundwater
in the vicinity of the dumping ground were analyzed. Due to the fire hazard resulting from
the natural oxidation process of chiefly carbonaceous matter and pyrite, the thermal condition of the
dumping ground was assessed. The results of the obtained tests confirmed the slight impact of mining
waste deposited on the Przezchlebie dumping ground on the environment. The chemical composition,
low radioactive activity of waste itself and the results of water extract tests referred to the permissible
values according to the Polish Journal of Laws allow for multi-directional waste management. Due to
the significant carbon content, the risk of self-ignition poses a significant threat on the dumping ground.
Re-mining of the dumping ground and the recovery of raw materials, including coal contained
in waste, will eliminate the risk of fire, allowing for a wider use of waste and, at the same time, will
allow for other benefits, e.g. in the form of financial resources and the possibility of managing the
dumping ground area.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Zagospodarowanie odpadów górniczych i terenów ich składowania – aspekty środowiskowe
zagrożenie pożarowe, zwałowisko odpadów powęglowych, złoże antropogeniczne, odzysk surowców mineralnych
Kopalniom w zagłębiach węglowych i na świecie towarzyszy duża liczba zwałowisk odpadów
powęglowych. W Polsce znajduje się około 250 tego typu obiektów, ale są kraje, w których ta liczba
jest jeszcze większa. W artykule jedno z największych miejsc zdeponowania odpadów wydobywczych
i energetycznych w GZW, jakim jest zwałowisko Przezchlebie, rozpatruje się jako wtórne złoże
surowców. Dokonano oceny odpadów wydobywczych zgromadzonych na zwałowisku Przezchlebie pod kątem oddziaływania na środowisko i możliwości ich wykorzystania. Próbki odpadów górniczych
poddano badaniom w celu określenia ich składu chemicznego. Wykonano badania własności
fizykochemicznych i składu chemicznego wyciągów wodnych uzyskanych z badanych odpadów oraz
wód podziemnych znajdujących się w sąsiedztwie zwałowiska. Ze względu na zagrożenie pożarowe
wynikające z naturalnego procesu utleniania głównie substancji węglowej i pirytu dokonano oceny
stanu termicznego zwałowiska. Wyniki uzyskanych badań potwierdziły nieznaczny wpływ odpadów
górniczych zdeponowanych na zwałowisku Przezchlebie na środowisko. Skład chemiczny, niska aktywność
promieniotwórcza samych odpadów oraz wyniki badań wyciągów wodnych pozwalają na
wielokierunkowe zagospodarowanie odpadów. Ze względu na znaczącą zawartość substancji węglowej
(do 13%) istotnym zagrożeniem występującym na zwałowisku jest ryzyko samozapłonu. Reeksploatacja
zwałowiska i odzysk surowców, w tym węgla zawartego w odpadach, zredukuje zagrożenie
pożarowe, pozwoli na szersze wykorzystanie odpadów, a jednocześnie pozwoli na uzyskanie innych
korzyści np. w postaci środków finansowych i możliwości zagospodarowania terenu zwałowiska.
REFERENCES (47)
1.
Bian et al. 2009 – Bian, Z., Dong, J., Lei, S, Leng, H., Mu, S. and Wang, H. 2009. The impact of disposal and treatment of coal mining wastes on environment and farmland. Environmental Geology 58(3), pp. 625–634.
2.
Bojarska, K. and Bzowski, Z. 2012. The results of research on extracts of mining waste from the mines of the Upper Silesian Coal Basin in the aspect of environmental impact (Wyniki badań wyciągów wodnych odpadów wydobywczych z kopalń Górnośląskiego Zagłębia Węglowego w aspekcie wpływu na środowisko). Górnictwo i Geologia 7(2), pp. 101–113 (in Polish).
3.
Bzowski, Z. 2008. Assessment of the use of mining waste from the dumping ground in Piekary Śląskie (Ocena wykorzystania odpadów górniczych ze składowiska w Piekarach Śląskich). Wiadomości Górnicze 7(8), pp. 479–484 (in Polish).
4.
Carlson, C.L. and Adriano, D.C. 1993. Environmental impacts of coal combustion residues. Journal of Environmental Quality 22(2), pp. 227–247.
5.
Chmura, A. 2012. Hydrogeological map of Poland on a scale of 1: 50000, sheet no. 941 – Gliwice (Mapa hydrogeologiczna Polski w skali 1:50000, arkusz 941 – Gliwice). Warszawa: Państwowy Instytut Geologiczny (in Polish).
6.
Fabiańska et al. 2013 – Fabiańska, M.J., Ciesielczuk, J., Kruszewski, Ł., Misz-Kennan, M., Blake, D.R., Stracher, G. and Moszumańska, I. 2013. Gaseous compounds and efflorescences generated in self heating coal waste dumps – a case study from the Upper and Lower Silesian Coal Basins (Poland). International Journal of Coal Geology 116, pp. 247–261.
7.
Fabiańska et al. 2018 – Fabiańska., M., Ciesielczuk, J., Nádudvari, Á., Misz-Kennan, M., Kowalski, A. and Kruszewski, Ł. 2018. Environmental influence of gaseous emissions from self-heating coal waste dumps in Silesia, Poland. Environmental Geochemistry and Health, pp. 1–27.
8.
Gawor, Ł. 2014. Coal mining waste dumps as secondary deposits–examples from the Upper Silesian Coal Basin and the Lublin Coal Basin. Geology, Geophysics and Environment 40(3), p. 285.
9.
Isajenko et al. 2014 – Isajenko, K., Fujak, M., Piotrowska, B., Kuczbajska, M. and Kiełbasińska, A. 2014. Monitoring of 137 Cs concentration in soil in 2012–2013 (Monitoring stężenia 137 Cs w glebie w latach 2012–2013). Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej Zakład Dozymetrii, p. 45 (in Polish).
10.
Jelínek et al. 2015 – Jelínek, P., Marschalko, M., Lamich, D., Yilmaz, I., Zastěrová, P., Bednárik, M. and Růčková, H. 2015. Monitoring and analysis of burning in coal tailing dumps: a case study from the Czech Republic. Environmental Earth Sciences 73(10), pp. 6601–6612.
11.
Klatka et al. 2017 – Klatka, S., Malec, M., Kruk, E. and Ryczek, M. 2017. Evaluation of possibility of natural utilisation of coal mine waste used for surface levelling (Ocena możliwości przyrodniczego zagospodarowania odpadów powęglowych wykorzystywanych do niwelacji powierzchni). Acta Agrophysica 24(2), pp. 253–262 (in Polish).
12.
Kowalska, A. 2012. Preliminary examination of the ground and water medium in western part of the Central Dumping Ground Przezchlebie using the 2D resistivity imaging method (Wstępne rozpoznanie ośrodka wodno-gruntowego zachodniej części Centralnego Zwałowiska Przezchlebie z wykorzystaniem metody obrazowania elektrooporowego 2D). Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie 10(218), pp. 31–37 (in Polish).
13.
Łączny et al. 2012 – Łączny, J.M., Baran, J. and Ryszko, A. 2012. Development and implementation of innovative environmental technologies used on coal waste dumps. Theoretical and methodological basis and practical examples (Opracowanie i wdrażanie innowacyjnych technologii środowiskowych stosowanych na zwałowiskach odpadów powęglowych. Podstawy teoretyczno-metodyczne i przykłady praktyczne). Publisher ITEPIB, Radom, Poland (in Polish).
14.
Nieć, M. 1999. Anthropogenic deposits (Złoża antropogeniczne). Przegląd Geologiczny 47(1), pp. 93–98 (in Polish).
15.
Nieć, M. and Uberman, R. 1995. Anthropogenic minerał deposits (Zwały jako antropogeniczne złoża wtórne). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 11, pp. 395–402 (in Polish).
16.
Marcisz et al. 2018 – Marcisz, M., Gawor, Ł. and Probierz, K. 2018. Valorization of coal mining waste dumps from the mines of Jastrzębska Spółka Węglowa SA for the needs of recovery of coal and further reclamation and management. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 34(4), pp. 97–114.
17.
Plewa et al. 2017 – Plewa, F., Osoba, M., Jendruś, R. and Różański, Z. 2017. Selected issues concerning hazards related to coal waste dumps (Wybrane zagadnienia z zakresu zagrożeń związanych ze zwałowiskami odpadów powęglowych). Publisher of Silesian University of Technology Gliwice, p. 278 (in Polish).
18.
Różański, Z. 2009. The potential gas emission from a thermally active coal waste dump. Górnictwo i Geologia 4(3), pp. 103–109.
19.
Różański et al. 2016 – Różański, Z., Suponik, T., Matusiak, P., Kowol, D., Szpyrka, J., Mazurek, M. and Wrona, P. 2016. Coal recovery from a coal waste dump. E3S Web of Conferences 8 01052 EDP Sciences.
20.
Różański, Z. and Wrona, P. 2010. Fires of mine waste dumps and connected hazards for the environment, polish experiences. Proceedings of Second International Conference on Coal Fire Research (ICCFR2). DBB Forum Berlin, Germany, pp. 52–58.
21.
Różański et al. 2017 – Różański, Z., Pach, G. and Wrona, P. 2017. Methods for assessing the thermal state of objects built of coal waste (Metody oceny stanu termicznego obiektów zbudowanych z odpadów powęglowych). Chapter in a monograph: Współczesne zagadnienia inżynierii środowiska [In:] Czyż Z, Maciąg M (eds.) Publisher TYGIEL Poland 29–41 (in Polish).
22.
Skarżyńska et al. 1993 – Skarżyńska, K., Zawisza, E., Jasińska, M. and Waligórski, M. 1993. Investigation of radioactivity of coal mining wastes – Przezchlebie stockpile. Proceedings of 4th International Symposium on Reclamation, Treatment and Utilization of Coal Mining Wastes, Kraków 1.
23.
Skarżyńska, K.M. 1995. Reuse of coal mining wastes in civil engineering – part 1: Properties of minestone. Waste Management 15(1), pp. 3–42.
24.
Smoliński et al. 2016 – Smoliński, A., Drobek, L., Dombek, V. and Bak, A. 2016. Modeling of experimental data on trace elements and organic compounds content in industrial waste dumps. Chemosphere 162, pp. 189–198.
25.
Stefaniak, S. and Twardowska, I. 2006. Chemical transformations in mining waste exemplified in the Czerwionka–Leszczyny dump (Przemiany chemiczne w odpadach górniczych na przykładzie zwałowiska w Czerwionce–Leszczynach). Górnictwo i Geologia 1(3), pp. 89–100 (in Polish).
26.
Stefaniak et al. 2013 – Stefaniak, S., Miszczak, E., Kmiecik, E., Szczepańska-Plewa, J. and Twardowska,. I. 2013. Interaction of mining waste and power plant waste and its impact on the chemistry of pore solutions in a dumping ground (Interakcja odpadów powęglowych i odpadów elektrownianych oraz jej wpływ na chemizm roztworów porowych w składowisku). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 456, Hydrogeologia 14(2), pp. 555–561 (in Polish).
27.
Stracher et al. eds. 2014 – Stracher, G.B., Prakash, A. and Sokol, E.V. eds. 2014. Coal and Peat Fires: A Global Perspective: Volume 3: Case Studies–Coal Fires. Elsevier.
28.
Strzyszcz et al. 2009 – Strzyszcz, Z., Magiera, T., Łukasik, A. 2009. Prevention and abatement of pollution generated by wastes in mining industry. Proceedings of III Ogólnopolski Kongres Inżynierii Środowiska. September 13–17 Poland (in Polish).
29.
Sułkowski et al. 2008 – Sułkowski, J., Drenda, J., Różański, Z. and Wrona, P. 2008. Noticed in mining areas, environmental hazard connected with outflow of gases from abandoned mines and with spontaneous ignition of coal waste dumps. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 24(3/1), pp. 319–334.
30.
Suponik, T. and Blanko, M. 2014. Removal of heavy metals from groundwater affected by acid mine drainage. Physicochemical Problems of Mineral Processing 50(1), pp. 359–372.
31.
Surovka, D., Pertile, E., Dombek, V., Vastyl, M., Leher, V. 2017. Monitoring of Thermal and Gas Activities in Mining Dump Hedvika, Czech Republic. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing 92(1):012060.
32.
Szczepańska J. 1987. Coal waste dumps as a focus of pollutions of the water environment (Zwałowiska odpadów węgla kamiennego jako ogniska zanieczyszczeń środowiska wodnego). Scientific Papers of AGH, Geologia 35, p. 122 (in Polish).
33.
Szczepańska, J. and Twardowska, I. 1999. Distribution and environmental impact of coal–mining wastes in Upper Silesia, Poland. Environmental Geology 38(3), pp. 249–258.
34.
Tiwary, R.K. 2001. Environmental impact of coal mining on water regime and its management. Water, Air and Soil Pollution 132(1–2), pp. 185–199.
35.
Twardowska et al. 2004 – Twardowska, I., Allen, H.E., Kettrup, A.F. and Lacy W.J. 2004. Solid waste: assessment, monitoring and remediation 4 Elsevier Ltd.
36.
Uberman, R. and Ostręga, A. 2004. Ways of regeneration of dumps with overburden and mining wastes. Górnictwo Odkrywkowe 46(7/8), pp. 80–87.
37.
Wrona, P. 2017. The influence of climate change on CO2 and CH4 concentration near closed shaft – numerical simulations. Archieve Mining Sciences 3, pp. 639–652.
38.
Wrona et al. 2016 – Wrona, P., Różański, Z., Pach, G., Suponik, T. and Popczyk, M. 2016. Closed coal mine shaft as a source of carbon dioxide emissions. Environmental Earth Sciences 17(15), p. 1139.
39.
Zástěrová et al. 2015 – Zástěrová, P., Marschalko, M., Niemiec, D., Durďák, J., Bulko, R. and Vlček, J. 2015. Analysis of possibilities of reclamation waste dumps after coal mining. ZÁSTĚROVÁ, Petra, et al. Analysis of possibilities of reclamation waste dumps after coal mining. Procedia Earth and Planetary Science 15, pp. 656–662.
40.
Ordinance ME 2014. Ordinance of the Minister of the Environment of 18 November 2014 on conditions to be met when introducing sewage into waters or into the ground, and on substances particularly harmful to the water environment or to the ground, and on substances particularly harmful to the water environment (Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu. ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego) (Dz.U.2014.0.1800) (in Polish).
41.
Ordinance ME 2016. Ordinance of the Minister of the Environment of 1 September 2016 on the method of conducting an assessment of the surface pollution (Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi) (Dz.U.2016.1395) (in Polish).
42.
PN-G-04502:1990 – Hard coal and lignite. Methods of collecting and preparing samples for laboratory tests (Węgiel kamienny i brunatny Metody pobierania i przygotowania próbek do badań laboratoryjnych) (in Polish).
43.
PN-G-04528 – Solid fuels – Determination of chemical composition of ash (Paliwa stałe – Oznaczanie składu chemicznego popiołu) (in Polish).
44.
PN-EN12457-4: 2006 – Characterisation of waste – Leaching – Compliance test for leaching of granular waste materials and sludges – Part 4: One stage batch test at a liquid to solid ratio of 10 l/kg for materials with particle size below 10 mm (without or with size reduction).
45.
PN-G-04584:2001 – Solid fuels – Determination of total and ash sulfur content using automatic analyzers (Paliwa stałe – Oznaczanie zawartości siarki całkowitej i popiołowej automatycznymi analizatorami) (in Polish).
46.
PN-ISO9297:1994 – Water quality – Determination of chloride – Silver nitrate titration with chromate indicator (Mohr’s method).
47.
PN-S-02205:1998 – Roads – Earthworks – Requirements and research (Drogi samochodowe – Roboty ziemne – Wymagania i badania) (in Polish).
Share
RELATED ARTICLE
| eISSN: | 2299-2324 |
| ISSN: | 0860-0953 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
