Procesy hydrogeochemiczne kształtujące skład chemiczny wód podziemnych dopływających do kopalni „Rudna” KGHM Polska Miedź S.A.

Abstract

Celem niniejszej pracy było rozpoznanie procesów hydrogeochemicznych kształtujących skład chemiczny wód podziemnych permskiego piętra wodonośnego na obszarze kopalni „Rudna” należącej do spółki akcyjnej KGHM Polska Miedź. Na podstawie analiz archiwalnych oraz badań własnych określono główne typy hydrochemiczne wód oraz procesy prowadzące do ich powstania. W poziomie wapienia podstawowego $Ca1$ występują dwa typy hydrochemiczne wód: sodowo-wapniowo-chlorkowy $(Na-Ca-Cl)$ oraz sodowo-chlorkowy $(Na-Cl)$, natomiast w poziomie czerwonego spągowca obserwowany jest tylko typ sodowo-chlorkowy $(Na-Cl)$. Mineralizacja ogólna wód kopalnianych na terenie kopalni „Rudna” zwiększa się wraz z głębieniem wyrobisk, a tym samym przesuwaniem robót górniczych w kierunku północnym i północno-wschodnim. Związane jest to z naturalną pionową strefowością hydrogeochemiczną oraz z oddalaniem się od podtrzeciorzędowych wychodni. Typ $Na-Cl$ występujący na terenie całej kopalni związany jest głównie z rozpuszczaniem złóż soli kamiennej, natomiast typ $Na-Ca-Cl$ występujący lokalnie w południowo-wschodniej części złoża powstaje w procesie odwróconej wymiany jonowej, w której to jony $Na+$ krążące w wodach kopalnianych absorbowane są w przestrzenie międzypakietowe substancji ilastych, zastępując jony $Ca{^2{^+}}$ i wypierając je do roztworu.

The aim of this study was the evaluation of hydrogeochemical processes that determine chemical compositions of the Permian aquifer groundwater in the „Rudna” mine area which belongs to KGHM Polska Miedź S.A. Main hydrogeochemical types of groundwater as well as processes that lead to their formation have been determined based on archival and independent analysis. It has been found that two hydrogeochemical types of water occur within the $Ca1$ limestone basin: sodium-calcium-chloride $(Na-Ca-Cl)$ as well as sodium-chloride $(Na-Cl)$, whereas Rotliegend waters indicate only sodium-chloride $(Na-Cl)$ type of water. Within the area of study groundwater mineralization rises as excavation depth increases and mining works progress in the north and north-eastern direction. This is due to the natural hydrogeochemical vertical zoning as well as the growing distance from Tertiary outcrops. The $Na-Cl$ type that occurs within the whole mine area is mainly associated to the dissolving salt deposits, whereas the $Na-Ca-Cl$ type that occurs locally in the south-eastern part of the deposit is formed during the reversed ion exchange process, during which $Na+$ ions flowing in mine water are absorbed into interpacket spaces of clay minerals replacing the $Ca{^2{^+}}$ ions and displacing them into a solution.