Těžba uranových rud probíhala v poválečném období v letech 1945-1956 v oblasti Jáchymova a Horního Slavkova. V dalším období se těžba postupně přemísťovala na Příbramsko, západní Čechy (Zadní Chodov) a jižní Čechy. V šedesátých letech byla uvedena do provozu těžební oblast na Českomoravské vysočině (Dolní Rožínka). Jako poslední byla na konci 70.let uvedena do provozu těžební oblast Strážského bloku. Uranová ruda byla zpracována v chemických úpravnách a odpadní rmut z hydrometarulgického procesu loužení uranového koncentrátu byl ukládán do odkališť. V odkalištích je kromě uloženého rmutu transportní voda s následujícími parametry:
celková mineralizace 15-31g/l
obsah síranů 10-22g/l
pH 3,4-6,0
Odkaliště uranového průmyslu-objemy plochy
|
|
kal (t) |
plocha |
voda(m3) |
poznámka |
|
Příbram Bytíz odkaliště I Příbram Bytíz odkaliště II |
900.000 |
46ha |
550.000 |
1,2 mil.t odvezeno do CHÚ Stráž p.R. kal z oplachů kameniva
|
|
Mydlovary soustava odkališť |
17,5 mil |
285ha |
1.400.000 |
Provoz ukončen 12/91 |
|
Stráž p.Ralskem 1.a2.etapa |
14,2 mil |
187ha |
4.500.000 |
Provoz ukončen 03/94 |
|
Dolní Rožínka odkaliště I a II |
11,0 mil |
105ha |
900.000 |
Provoz pokračuje v omezené formě |
|
Celkem |
43,6 mil |
623ha |
7.350.000 |
|
Do tabelárního přehledu nejsou kapacitně zahrnuta odkaliště Krušnohorské oblasti provozovaná v období let 1945-1961 (Nejdek, Vlčina, Horní Slavkov, Eliáš atd.).
Ukládané zbytky rudniny jsou z hlediska mechaniky zemin zatříděné jako písek a hlinitý písek. Jemnější frakce (víc než 50%) patří do kategorie prachové hlíny. S ukládanými zbytky rudniny jsou do sedimentačního prostoru odkaliště uloženy neutralizační kaly (60-120 kg na t rudniny) vznikající na konci technologického procesu, při neutralizaci roztoku kyseliny sírové a louhu sodného.
Vnitřní struktura tělesa odkaliště:
Rmut hydraulicky ukládaný plavením z obvodu, vytváří směrem k místu odběru sedimentované transportní vody tři pásma, charakterizovaná odlišnými geomechanickými vlastnostmi:
- Obvodové pásmo, které bylo v celé době provozu naplavováno přeronem kalu nad úrovní vody v sedimentačním prostoru odkaliště. Jsou zde uloženy hrubší frakce rmutu. Podíl jemných frakcí a neutralizačních kalů je v důsledku unášecí síly proudu transportní vody silně snížen. Dochází zde k hydraulickému přetřídění. Obvod je tedy únosnější, úhel vnitřního tření materiálu je vyšší, materiál z tohoto pásma je propustnější a tedy odvodnitelný do obvodových drenáží. Tyto vlastnosti ve svém souhrnu vytvářejí předpoklad stability tělesa odkaliště.
- Přechodové pásmo navazuje na obvodové pásmo. Jeho šířka je dána kolísáním hladiny v sedimentačním prostoru odkaliště (srážková činnost, technologické důvody). Při nižší hladině vody v sedimentačním prostoru se pláže prodlužují směrem do odkaliště, pod sklonem úhlu naplavování. Při zvýšení vodní hladiny (přiblížení k obvodu) se pláž zkracuje. Důsledkem je vznik plochy, ve které se střídají vrstvy hrubších písčitých podílů usazených nad vodní hladinou a jemných, málo propustných vrstev, usazených pod hladinou sedimentačního prostoru. Sklon vrstevnatosti tohoto pásma je pod úhlem naplavování pláží ke středu odkaliště. Povrch tohoto pásma je jen nepatrně únosný. Materiál ukládaný hrnutím do tohoto prostoru se propadá až do vytvoření rovnováhy mezi zatížením cizím materiálem a vztlakovými silami uloženého kalu. Vrstevnatá struktura ukloněná ke středu odkaliště ztěžuje odvodnění tohoto pásma do vnějšího propustného pláště odkaliště.
- Střední pásmo odkaliště obsahuje podíly jemných frakcí rmutu a neutralizační kaly (ve formě vloček). Tyto kaly jsou v procesu hydraulického ukládání na odkaliště unášeny po povrchu pláží a jsou ukládány pod vodou v sedimentačním prostoru odkaliště. Tímto procesem vzniká u odkališť hydrometalurgických úpraven thyxotropní jádro o filtračních koeficientech kf=10-8-10-11m/sec. Při filtračním koeficientu kf=1.10-8m/sec je zdánlivá filtrační rychlost 0,864mm za den. Kaly uložené ve středním pásmu odkaliště jsou prakticky neodvodnitelné a zůstávají trvale neúnosné.
V rámci rekultivačních prací je třeba:
a) vytvořit technické bariéry omezující hmotnostní aktivitu 226Ra na povrchu odkaliště a odclonění záření,
b) vyloučit prašnost povrchu odkališť a tím zabránit šíření radioaktivního prachu do okolí,
c) zabránit vstupu transportního média kontaminace (srážkové vody) do tělesa odkaliště,
d) snížit plošnou radonovou výdajnost povrchu odkaliště,
e) omezit vstup výluhových odkalištních vod do podzemních vod
f) zabezpečit dlouhodobou stabilitu tělesa odkaliště včetně jeho začlenění do okolní krajiny.
1) Přijmout a realizovat variantu postupného chemického čištění nadbilančních vod. Roční kapacitu čistících stanic stanovit v souladu s postupem sanačních prací na tělesech odkališť. Zohlednit skutečnost, že po zastavení produkce kalů (uzavření provozu úpravny) se nárůst objemu volné vody v odkališti radikálně zvýší.
2) Ve středním a v části přechodového pásma odkaliště vytvořit pevnou strukturu ze zrnitých odpadů nízkých objemových hmotností, případně jiných materiálů více směrně armovaných pro zachycení horizontálních tahových sil. Materiál do těchto neúnosných ploch odkališť lze dopravovat hrnutím z meziskládky, umístěné na únosném obvodu odkaliště (je provozováno na odkališti ve Stráži, patentově chráněným postupem provádí v Mydlovarech firma REKKA ). Povrch plochy kalu pod nahrnovaným materiálem je v předstihu zpevňován sypáním vrstvy cca 0,3-0,5 m mechanikými prostředky z již únosného obvodu, případně předplavením koncentrovanou hydrosměsí popílků. U odkališť dosud provozovaných úpraven lze hydraulickou dopravou rmutu z potrubí na pontonech zpevnit povrch kalu středu odkaliště (zkoušeno na odkališti Dolní Rožínka). Je také možné postupně prodlužovat plavící potrubí z obvodu do středu odkaliště (použito při zaplňování povrchového uhelného dolu popílkovou suspenzí v Tatabaně - Maďarsko).
3) Nad celou plochou sedimentačního prostoru vytvořit krycí prvek z výše uvedených materiálů, který bude mít střechovitý tvar, případně V tvar. Tyto tvary eliminují důsledky následného sedání a zamezují dodatečnému vzniku vsakovacích vodních ploch a umožňují odvedení srážkových vod mimo těleso odkaliště.
4) Vyrovnaný povrch krycích a sanačních zemin umožňuje položit těsnící prvek, drenážní vrstvu pro odvedení srážkových vod a krycí vrstvu biologicky oživitelných zemin. I v případě, že by nebyl vybudován těsnící prvek povrchu, lze pouze zřízením vhodného rostlinného pokryvu zvýšit evapotranspiraci a podstatně snížit dotaci tělesa odkaliště srážkovou vodou.
5) V průběhu zemních prací provádět průběžné sledování kontrolních měřících zařízení odkaliště a trvale provozovat monitoring okolního životního prostředí. Na základě tohoto vyhodnocení údajů monitoringu, pak rozhodnout o ukončení sanačních prací nebo o jejich doplnění a dalším pokračování.
Je klíčovým problémem sanace odkališť uranového průmyslu nejen v České republice, ale i v Německu, v oblasti těžby bývalé německo-sovětské společnosti Wismut. Na základě písemných materiálů a dlouhodobé spolupráce s německou stranou, lze německé výsledky v této sanační oblasti shrnout:
- Kal středního pásma odkaliště po odčerpání lze chemicko - technologicky upravit a zpevněný vrátit do odkaliště. K tekutému odkalištnímu kalu bylo přidáváno 5-15% popílků s obsahem 30-49% CaO. Docílilo se zpevnění materiálu a imobilizace škodlivých látek. Materiál středů odkališť měl dle předpokladů být těžen lanovými bagry, případně plovoucími sacími bagry. Pro lokalitu Dankritz se uvažovalo s náklady 40 DM na 1t kalu. Vzhledem k objemům vyjádřeném v mil. m3 je tento postup technicky i ekonomicky nerealizovatelný. Ve směru tohoto řešení se dále nepokračuje.
- Odvodnění velkoprofilovými vrty spojené s vyjádřením podtlaku ve vrtech bylo vzhledem k nepatrné propustnosti zvodnělých kalů (10-9-10-11m/sec) neúspěšné. Hodinová vydatnost vrtu činila cca 15 l/hod. V dalších pokusech s drénováním středu odkaliště se nepokračuje,
- Odvodnění pomocí vtláčení knotů. Tato metoda byla vyvinuta v Holandsku, kde jí používají pro zpevnění základových půd pod stavebními objekty. Byla rovněž uplatněna v prostoru rozšíření letiště v Honkongu. Metoda spočívá ve svislém vtláčení knotů o šířce cca 0,15m a tl. 10-15 mm do max. hloubky 30m, do špatně odvodnitelných zemin. Knoty jsou vtláčeny šachovnicově v rozponu 1,5-2m. Procesu odvodňování na principu vzlínavosti v knotech se napomáhá postupným zatěžováním povrchu odvodňované vrsty zeminy. Po orientačních pokusech s touto metodou na odkališti v Seelingstadtu, hodnotí pracovníci použití této metody pro sanaci středů odkališť s rozpaky.
Na odkališti Seelingstat proběhl velkopokus se zřízení krycího prvku středu odkaliště ve složení:
Na odvodněný povrch je pokládána geotextile, geodrén, geomříž, geotextilie. Přes takto sestavenou drenážní a roznášecí vrstvu jsou do hloubky cca 5 m vtláčeny v rozteči 1,5 m vertikální odvodňovací knoty. Na takto připravený povrch je pokládána vrstva 1 m krycí haldoviny. Náklad na 1 m2 byl cca 40 DM. Stupeň stability tohoto postupu se v jeho různých časových fázích pohybuje od 1,04 do 1,26.
- Horizontální odvodňování: Znamená odtěžbu kalů středu odkaliště a opětné jejich ukládání po vrstvách střídavě s propustnými materiály. Z hlediska objemů těchto kalů vyjádřených v mil.m3 je i tento postup prakticky nerealizovatelný.
- Jako další byla v Německu rozpracována představa o rekultivaci středů uranového odkaliště vyplňováním tohoto prostoru inertním materiálem a haldovinou. Toto řešení znamená podstatné navýšení objemu odkaliště včetně budování zvyšovacích obvodových hrází a konečné zvětšení výšky sanovaného tělesa odkaliště. V tomto směru nebyly dosud v Německu realizovány žádné praktické kroky.
a) Výše uvedený postup úpravy středů odkališť inertním materiálem a haldovinou lze použít jen u velmi malé vrstvy ztekutitelných kalů. Hmotnostně těžký materiál se potápí do podložních kalů a na základě Archimedova zákona se zvyšuje objem odkliště (odzkoušeno na odkališti E v Mydlovarech 1992).
b) Na CHÚ Dolní Rožínka přímým plavením úpravárenských kalů z potrubí na pontonech do středu odkaliště (1989). Tento postup je realizovatelný pouze u provozovaných úpraven.
c) Na odkališti I CHÚ Stráž je v rámci provozu zakryto cca 18 ha horní plochy odkaliště kalolisovaným odpadem z dekontaminačních stanic důlních vod (520-580 kg/m3 v sušině). Zpevněná plocha byla pokládána již nad střed odkaliště pod vodní hladinu o hloubce 4,5 m. Technické úvahy a přípravné práce ve formě výstavby překládací stanice a dopravních tras, pro ukládání tohoto sanačního materiálu, probíhaly v období 1989-1990. Vlastní provoz sanace povrchu odkaliště tímto způsobem je realizován od roku 1991 dosud. Následnými opatřeními v uzavřeném okruhu vodního hospodářství CHÚ byl odstraněn obsah vody sedimentačního prostoru. Výsledkem bylo rychlé pokrytí povrchu sedimentačního prostoru porostem trav (nedošlo k prašnosti), zpevnil se povrch a následně se snížila potřeba sanačních materiálů pro vytvoření pojezdu schopné krycí vrstvy.
Vlastnosti krycí vrstvy jsou postupně ověřovány zatěžovacími zkouškami a geomechanickým průzkumem vývoje stabilizace krycí vrstvy, konsolidace podložních thyxotropních kalů a časový průběh sedání povrchu.
d) Již realizovaným výsledkem práce několika výzkumných pracovišť Německa, je pokrytí pláží vrstvou haldoviny (škváry) 0,1-0,2m pro omezení prašnosti. Tento postup se shoduje s realizací zakrytí pláží odkaliště Zlatkov (Dolní Rožínka) 1987 a pokrytím pláží odkaliště CHÚ Stráž 1992).
e) Sanace ukládáním tuhnoucí popílkové směsi do prostoru uranových odkališť. Oživení puzolánových vlastností popílků je známo již z doby starých Římanů. Zde se připravovaly puzolánové cementy ze směsi vápenných sopečných popelů a vody a to intenzivním mícháním. Tímto způsobem, pak dochází k následným fyzikálně-chemickým vazbám, vedoucím k trvalému tuhnutí popílkové směsi. Obdobně jako u betonu dochází k tuhnutí směsi pod vodní hladinou. Způsob výroby popílkové směsi intenzivním mícháním je předmětem několika desítek patentových postupů.
Technickou otázkou je tuhnutí popílkové směsi v prostředí odkalištních vod, zatížených síranovou solností, vyjádřenou v gramech na litr. Tato solnost negativně ovlivňuje proces tuhnutí směsi. V případě potřeby ukládat tuhnoucí popílkovou směs pod vodní hladinu sedimentačního prostoru odkaliště. V poloprovozních pokusech na MAPE byla ověřena nutnost přidávání 5% váhových dílů vápenného hydrátu (což znační finanční zatížení procesu ukládání). Proto při ukládání popílkové směsi, jako sanačního materiálu, by bylo vhodné jeho ukládání nad vodní hladinu, se zamezením vzlínavosti odkalištní vody. Pak by nebylo nutné přidávat vápno. U odkališť, kde v důsledku postupného odvodňování kalů dochází k výraznému sedání, nelze tento postup uplatnit. Následně dochází k rozlámání této pevné krycí vrstvy.
f) Na odkališti Olešník je realizován firmou REKKA patentově chráněný postup sanační vrstvy neúnosného středu odkaliště pokládaný pod vodní hladinu. Tato vrstva je schopna bez poškození sledovat nerovnoměrné sedání tělesa odkaliště a umožňuje vybudování střechovitého útvaru nad zaplaveným povrchovým lignitovým dolem.
g) U nadzemních rovinných odkališť (Mape odkaliště I, odkaliště RD Příbram Vrší) bylo pro vytvoření střechovitého útvaru využito materiálů tělesa odkaliště. Materiál sanace byl získán snížením obvodu odkaliště cca o 5m a jeho postupným přesvahováním do středu odkaliště. Výchozí podmínkou tohoto postupu je podrobné zmapování průběhu hladiny průsakových vod v tělese sanovaného odkaliště. Volná voda sedimentačního prostoru odkaliště musí být před zahájením zemních prací odstraněna. Zemní práce se nesmí dotknout zvodnělé části tělesa odkaliště. Při tvarování povrchu je třeba průběžně zabezpečovat nově upravený povrch proti prašnosti. Pro dokončení sanace neúnosného středu odkaliště je třeba počítat s časovou prodlevou nutnou pro konzolidaci povrchu kalu a zabezpečit nutný objem vhodného cizího dokončovacího sančního materiálu. Jsou minimalizovány požadavky na objemy dovozu sanačních materiálů. Tento postup vzhledem ke své rizikovsti si vyžaduje průběžnou spolupráci dodavatele a projektanta.
Důležité upozornění:
Podmínkou sanačních prací tělesa odkaliště je kladné vyjádření Báňského úřadu k jejich realizaci.
Návrh konstrukce těsnícího a krycího prvku je individuální pro jednotlivá odkaliště a je součástí dokumentací E.I.A.
Tento stručný přehled návrhů technických řešení, provozních pokusů a realizací v sanačních pracech středů uranových odkališť je ke stavu konce roku 2000.