Hydrogeoecological conditions for black lignite and hard coal extraction in Serbia

Ugalj predstavlja energent na čijoj osnovi se razvija privreda celog sveta. Zato mu se pridaje velika pažnja u eksploataciji i preradi, bez obzira na mnoge štetne uticaje na životnu sredinu, a posebno na efekat staklene bašte koji se stvara emisijom zagađujućih materija u atmosferu radom termoelektrana na ugalj. U Srbiji, resurs koji se danas u najvećoj meri koristi u proizvodnji električne energije je ugalj i on učestvuje u proseku sa 70 %. U strukturi ukupne proizvodnje ugljeva, dominiraju lignitski ugljevi sa učešćem od 98 %, a kameni i mrki ugljevi sa 2 % (2012. god.). Otkop kamenih i mrkih ugljeva u Srbiji, odvija se trenutno u 8 ugljonosnih basena, u kojima rade 11 rudnika se podzemnom i 1 rudnik sa površinskom eksploatacijom uglja. Bez obzira na značajne eksploatacione rezerve ovih vrsta ugljeva, ostvaruje se relativno skromna godišnja proizvodnja koja, u proseku, iznosi oko 590.000 t (2010-2012. god.). Ova količina ne podmiruje ni polovinu potreba Srbije za ovim vrstama ugljeva. Opšta je ocena da u dosadašnjem periodu, nije pridavano dovoljno pažnje ležištima kamenih i mrkih ugljeva sa hidrogeološkog aspekta. Zato, cilj ove doktorske disertacije se zasnivao na definisanju uslova formiranja priliva rudničkih voda, njihovog hemijskog sastava kao dela ukupnog vodnog resursa Srbije i definisanja negativnih aspekata eksploatacije, odvodnjavanja rudnika i prerade uglja na životnu sredinu. Rezultati do kojih se došlo tokom ovih hidrogeoloških istraživanja, ukazuju na složene uslove formiranja rudničkih voda, kao odraz uticaja brojnih prirodnih i veštačkih faktora. Analizom režima rudničkih voda i primenom statističkih metoda, definisane su funkcionalne zavisnosti uticaja padavina i površinskih voda na veličinu priliva rudničkih voda u rudarske radove. Sprovedena hidrogeološka istraživanja su ukazala, generalno, na slabu vodonosnost ugljonosnih serija u kojima su formirana ležišta kamenih i mrkih ugljeva. Međutim kada ih u litološkom pogledu izgrađuju vulkanogenoIV sedimentne tvorevine i pritom su tektonski izrasedane, onda pukotinski akviferi u njima, predstavljaju glavni faktor ovodnjenosti ležišta uglja. Primer u tom pogledu je rudnik „Štavalj“, u kome se javljaju najveći prilivi rudničkih voda od svih rudnika sa podzemnom eksploatacijom uglja u Srbiji (51-77 l/s, za period 2003.-2011.). Za simulaciju i kratkoročnu prognozu priliva ovih rudničkih voda, korišćen je model višestruke linearne regresije kojim je uspostavljena zavisnost između nezavisno promenljivih veličina (dnevne sume padavina, temperature i dnevni prilivi rudničkih voda)...Coal is a fossil fuel and one of the drivers of the global economy. Consequently, coal extraction and processing receive much attention, despite adverse environmental impacts, particularly the greenhouse effect due to emissions of pollutants from coal-fired thermoelectric power plants into the atmosphere. In Serbia, coal is the most widely used resource for electric power generation, with an average share of 70%. Regarding the types of coal, the proportion of brown coal is 98% and that of black lignite and hard coal 2% (2012). Black lignite and hard coal are extracted from eight coal basins, including 12 underground mines and one open-pit mine. Despite abundant reserves of these types of coal, the annual output is relatively modest – about 590,000 t on average (2010-2012). This quantity does not meet even half of Serbia’s demand. The prevailing opinion is that black lignite and hard coal deposits have not received enough attention to date from a hydrogeological perspective. Consequently, the objective of the present doctoral thesis is based on defining the conditions for the inflow of mine water and its chemical composition, relative to Serbia’s overall water resources, as well as the environmental impacts of coal extraction, mine dewatering, and coal processing. The results of hydrogeological exploration point to rather complex conditions that govern the formation of mine water, as a result of numerous natural and man-made factors. The mine water regimes are assessed and statistical methods applied to define the dependency and effect of precipitation and surface water on the rate of mine water inflow into underground mining operations. Hydrogeological research also indicates a generally poor water conductivity of the sequences of black lignite and hard coal deposits. However, VII in places where they are lithologically built up of igneous and sedimentary formations, and also tectonically broken-up, the fractured aquifers within them are the main driver of coal seam wetting. One such example is Štavalj Mine, which features the highest rates of underground mine water inflow in Serbia (51-77 l/s, 2003-2011). Multiple linear regression model is used for simulations and short-term forecasting of mine water inflow, to establish a correlation between independent variables (daily precipitation totals, temperatures, and daily rates of mine water inflow)..