XI./2005 Č, 2
PODZEMNÁ VODA
MINERÁLNí A TERMÁLNí VODY KARLOVARSKÉHO TYPU, JEJICH VÝSKYT A VLlV NA KVALITU DÚLNíCH VOD V SOKOLOVSKÉ HNEDOUHELNÉ PÁNVI MINERAL AND THERMAL WATERS OF KARLOVY VARY TYPE, THEIR OCCURRENCE AND IMPACT ON THE QUALITY OF MINE WATERS IN THE SOKOLOV COAL BASIN Arnošt Grmela
ABSTRACT The Sokolov Basin is a place of collision between long-term coal mining concerns and spa town Km'lovy Vary protection concerns. Both the technology and the method of coal mining are strongly limited due to the existence of the Karlovy Vary thermal springs that have priority importance. Considering that the geohydrodynamic systems of these resources form one single structure, the so called Ohárecký Rift, the possibility of natural barrier layers being negatively impacted by mining is extremely strong, This has also become evident recently in the case of uncontrolled opening of some old exit paths that have to be solved as emergency or warning states. Thus, one of the most significant problems to be solved in connection with the protection of Karlovy Vary thennal springs, is the recognition and best possible localisation of exit routes - hydrogeologically active ťaults and riťt zones. This problem may only be solved by conducting complex structural-tectonic analysis, based on parallel interpretation oť geophysical methods. The already completed regional hydrogeological and geophysical prospecting must be followed by detailed geophysical research.
KEYWORDS Karlovy Vary thermal springs, mineral water, Sokolov Basin
KLíčoVÁ SLOVA karlovarské termálnÍ prameny, mineráiní vody, sokolovská pánev
ÚVOD V oblasti sokolovské pánve (dále jen SP) se stfetávají dlouhodobe zájmy težební a zájmy ochrany lázeií' ského místa Karlovy Vary. Technologie a zpusob vedení težby uhlí v SP je silne limitována existencí zdroju karlovarských termálních pramenu (dále jen KTP), které jsou svým významem prioritnÍ. Vzhledem k tomu, že geohydrodynamické systémy techto zdroju tvoi'í strukturne-geologicky jednu strukturu, která zasahuje až do oblasti ložisek hnedého uhlí v SP, je možnost negativnÍho ovlivnení pfírodních barier antropogenní činností - (tj. technologií težby ve stávajících ochranných pásmech - zvlášte v mÍstech hydrogeologicky aktivních zlomu a puklinových systému) velmi silné. Ukazují to i současné problémy s nefízeným otevrením nekterých výstupnÍch cest (staré
vrty, stará dulní díla apod.), které bylo nutno i'ešit jako, havarijní nebo varovné stavy ve vztahu ke zdrojum lázeňského místa Karlovy Vary. Sokolovská pánev je součástí významné terciérní struktury Českého masivu tradične označované jako ohárecký rift (Kopecký 1978). Tento rift náleží k nejvetšímu tektono-sedimentárnímu systému CentráInÍ Evropy, kenozoickými charakteristickému sedimentárními pánvemi a intenzivním intradeskovým alkalickým vulkanismem.
HISTORICKÝ vÝVOJ OCHRANY KARLOVARSKÝCH TERMÁLNíCH PRAMENÚ Karlovarské termální prameny se vyuZlvajl k léčebným účelum již více než 600 let. S rostoucím významem lázeňské činnosti se začala uplatľíovat
Doc. Ing. Grmela Arnošt, CSc., prof. ATH VŠB-Technická Univerzita Ostrava, HGF, IGl.17.listopadu 15,70833 Ostrava-Poruba,
[email protected] Akademia Techniczno-Humanistyczna, Wydzial Ochrony srodowiska, Willowa 2,43-309 Bielsko-Biala.
221
PODZEMNÁ VODA i jejich ochrana proti nepríznivým zásahum. Ochrana karJovarských termálních pramenu má bohatou historii a byla již v minulosti spojena s homickou činností v blízkém okolí. Detailne byla tato problematika zpracována v práci J. Päpperla (2003). První známé opatrení k ochrane karJovarských pramenu je pražský gubemiální výnos z roku 1761. Je to zároveň nejstarší ochranný predpis českých zrídel. Tento výnos zakazoval kutání uhlí v nynejší obci Rosnice pro domnelou spojitost uhelných slojí a pramenu. Další ochranná opatfení proti dobývání byla vyhlášena výnosy v létech 1790, 1836 a 1846. Po vydání rakouského homího zákona, ve kterém byla ochrana pramenu právne zakotvena, byl karlovarským pramenum v roce 1859 vymezen ochranný okrsek. Po katastrofálních pruvalech v duchcovské pánvi v roce 1879 byla ochranná opatrení v Karlových Varech prehodnocena. V roce 1882 byla vyhlášena nová ochranná opatfení a poprvé stanoven užší a širší ochranný obvod. Ochranná opatrení mela chránit karlovarské prarneny pred nepríznivými účinky težby hnedého uhlí. Nechránila je však pred nepfíznivými účinky vyvolanými ostatní činností a napr. i težbou kaolínu. Težba kaolínu tehdy nepodléhala hornímu zákonu. Ochrana proti temto možným vlivum byla zahrnuta do tzv. "regulativu", vydaného na základe pfedpisu živnostenského fádu v roce 1892. Užší a širší ochranné obvody pro težbu uhlí a kaolínu byly podobné. Stejný byl i zákaz dolování v užším ochranném obvodu a v hloubkovém omezení dolování, tzv. "normálním horizontern" v širším ochranném obvodu. Normální horizont byla dán úrovní soutoku feky Teplé a Ohfe na kóte +367,2 m n.m. Vlastní predpisy pro dolování byly ale rozdílné. Težba uhlí v širším ochranném obvodu pod normálním horizontem byla sice podmínena schválením báňského úfadu, ale byla v podstate povolována bez omezení, kdežto težba kaolínu pod úrovní normálního horizontu byla povolená prakticky až po roce 1950, po komplexním hydrogeologickém pruzkumu S1rS1 karlovarské oblasti. V té dobe byl již normální horizont považován za vedecky neoduvodnenou hranici, zvolenou bez ohledu na vzdálenost a geologickou pozici místa zásahu. Omezení težby normálním horizontem bylo však z hlediska ochrany karlovarských pramenu účinné. Provoz kaolinových a uhelných dolu v bezprostrední blízkosti Karlových Varu (okolí Sedlce a Otovic) po nekolik desetiletí neovlivnil karlovarské termální prarneny. Výrazné dlouhodobé ovlivnení vydatnosti karlovarských pramenu bylo pfisuzováno účinkum pruvalu dulních vod v centráIní části sokolovské pánve.
222
XI.j2005 Č. 2 Pri dobývání sloje Josef na dole Bernard v Královském Poríčí došlo v letech 1876 a 1881 k pruvalum termálních proplynených vod. Další pruval z podloží sloje Josef nastal v roce 1898 na nedalekém dole Marie II (pozdeji dul Marie Majerová). Prítoky termálních vod dosahovaly až 1000 I./min. V roce 190 I se vydatnost pruvalu mnohonásobne zvetšila. Dne 8. ríjna 1901 byla pri ražení tfídy v nadmorské výšce +235 m zasažena puklina vyplnená uhelným mourem. Následne se z pukliny provalila termální proplynená voda, která postupne zaplavovala dulní díla. Po jejich uzavrení odtékalo nad hlavu sloje Josef 4200 I/min vody. V roce 1902 vystoupila hladina vody na kótu +358 m n.m. Čerpáním byla do poloviny roku 1904 snížena výtlačná úroveň vod na kótu +324 111 n.m. Ta pak byla držena na vyšší úrovni a v roce 1907 byla silným čerpaJ1Jm výtlačná úrovei1 termálních proplynených vod snížena až na +270 m n.111. (Hokr a kol., 1957). Po určité dobe po pruvalu začala klesat vydatnost karlovarských termálních pramenu. V roce 1908 byla celková vydatnost pramenu asi o jednu tretinu nižší. Snížil se rovnež obsah oxidu uhličitého v pramenech. Bylo však zaznamenáno, že v roce 1877 mely karlovarské prarneny menší vydatnost, než byla vydatnost pri nejhlubším poklesu, pfipisovanému účinku pruvalu vod na dole Marie. Souvislostí poklesu vydatnosti karlovarských pramenu s pruvaly vod v Královském Poríčí se zabývala komise pro ochranu pramenu (Quellenschutzkomission). Komise pfedních odborníku byla činná v letech 1901-1908. V roce 1908 bylo na základe záveru komise rozhodnuto opustit dulní díla ve sloji Josef. Kóta vzdutí termálních proplynených vod byla stanovena na úrovei1 +328 m n.m. a ta byla v podstate udržována do doby likvidace jámy Marie II. Tfi týdny po zatopení spodní části dolu Marie II se pokles vydatnosti karlovarských pramenu zastavil. Po tfech mesících začala vydatnost pramenú stoupat a púvodních hodnot dosáhla po více než trech letech. I pfes tento časový soulad poklesu a reparace vydatnosti pramenú s pruvalem vod a zatopením dolu Marie II, byla pfímá hydrologická spojitost vyloučená. K poklesu vydatnosti karlovarských pramenu došlo vlivem odplynení hlubin žulového masívu a zeslabení výtlaku karlovarské termy. Spojitost obou geotermálních struktur nebyla prokázána ani dalšími čerpacími zkouškami na jáme Vilém dolu Marie Majerové (Marie II), ani čerpacími pokusy na dne lomu Jifí v nedávných letech. V roce 1908 byly ukončeny v Karlových Varech sanační práce, které omezily divoké úniky termy do feky Teplé (viz obr. 1).
PODZEMNÁ VODA
Obr. l: Úniky termálních vod do dna i'eky Teplá v Karlových Varech (foto A. Grmela, 2002) Fig. l: Thermal water outllow into the bottom of river Teplá in the city Karlovy Vary (photo by A. Grmela, 2002)
Problematika ochrany pfírodních léčivých zdroju lázeňského místa Karlovy Vary pred negativními vlivy hornické činnosti v centráIní části sokolovské pánve začala být opét aktuální v dobe rozvoje lomové težby. Bylo nutné vyrešit, zda po odtežení nadložních zemin a svrchní sloje Antonín bude meziložní vrstva schopna odolávat pretlakum vod bazálního horizontu. V prípade prolomení meziložní vrstvy by následný nekontrolovatelný únik termální proplynené vody mohl ovlivnit vydatnost karlovarských pramenil. V souvislosti s prípravou otevrení velkolomu Jirí byla v roce 1959 vyhlášena Prozatímní ochranná pásma prírodních léčivých zdroju zfídelní oblasti Karlovy Vary. Težba sloje Antonín v bývalém dolovém poli Jirí a Marie Majerová byla povolen a po kótu +330 m n.m. Pro dobývání v oblasti lomu Družba v Novém Sedle platilo nadále omezení kótou +367 m n.m. (Pazdera, 1993) V centráIní čá�ti sokolovské hnedouheIné pánve provádel bývalý Ustrední ústav geologický v letech 1959 až 1964 rozsáhlý geologický a hydrogeologický pruzkum s cílem upresnit rozsah ochranných pásem. Ochranná pásma pi'írodních léčivých zdroju lázeňského místa Karlovy Vary byla rozdelena na tfi stupne
XI./2005 Č. 2 (usnesením vlády ČSSR Č. 257/1966 Sb. ze dne 20.7.1966). Nove stanovená ochranná opatrení umožnila lomové dobývání sloje Antonín v ochranném pásmu 3. stupne až po kótu +310 m n.m. (Šterba, 1997; Grmela, 2000). Ochranné pásmo 3. stupne bylo dále rozdeleno na subpásma s ruznými podmínkami lomové težby. Jedním prístupu ke zkvalitnení poznání geologicko hydrogeologické struktury jako celku byl provedený geofyzikální pruzkum. Poslední rešerše a reinterpretace byla provedena v rove 2004 (Šterba a kol.). Dává nový pohled zejména na struktume-tektonickou stavbu území, kterou nelze v plošné kontinuite informací nahradit žádnou hustotou pruzkumné vrtné síte. Ekvivalentem i když co do prostorového významu podstatne menší jsou dulne geologické mapy vydobytých částí uhelných slojí (v kombinaci s vrtným pruzkumem a geodetickým mei'ením strukturních prvku či recentních deformací). Dávají však informace, které jsou již post-aktuální, informace, které konstatují bývalou skutečnost a malou možností extrapolace do težebne nedotčených prostor. V 70. a 80. letech byl v oblasti sokolovské pánve uskutečňován nový geofyzikáIní pruzkum. Byly použity metody Linsserových indikací poloh hustotních rozhraní na zvolených hloubkových úrovních. V rade pi'ípadu, a zejména pak v prípade tzv. novosedelské poruchy (která má v tomto problému dominantní úlohu), prinesla tato metoda kvalitativne nový pohled na hloubkový prubeh tektonických struktur pánve. Vzhledem k tomu, že geofyzikáIní metody jsou metodami zprosti'edkovaných informací, s ruzným stupném presnosti a verohodnosti, bylo nutno tyto indikace potvrdit jinými formami pruzkumných metod. Z poznatku geofyzikálních merem, z nových struktumích vrtu (HV-3 a HV-4) a ze strukturne tektonické analýzy byla provedena nová reinterpretace, prezentovaná v práci Grmela a kol. (2005). Problematika novosedelské poruchy byla ve vetšiné prací dávána do úzké souvislosti s problematikou hydrogeologické struktury karlovarských pramenu (Bejšovec a kol., 1994). Predpokládal se nejen její horizontálne delší a strukturne jednodušší prltbeh, ale i podstatne vetší hloubkový dosah. Dosah takový, že mohl aktivne (z hlediska hydraulického) souviset s výstupními cestami tennálních vod karlovarského typu. Tento názor má dnes i celá i'ada hydrogeologlt a je predmetem odborných diskusí a stretu hypotéz. Zdroje dat a informací jsou však pouze pi'ípovrchové a jejich hloubková interpretace je záležitostí spekulativní a interpretační.
HYDROGEOLOGICKÉ POMERY SOKOLOVSKÉ PÁNVE Časová koincidence nezvládnutelných pnlvalu termálních a proplynených vod na Dole Marie II (16,6 1 I.s- , T=30,5°C) s následným výrazným snížením využiteIné vydatnosti KTP v letech 1901-1908, výsledky čerpacích zkoušek na jáme Dolu M.Majerové v 60-tých letech a další indicie ukazují na hydraulický
223
XI.j2005 Č, 2
PODZEMNÁ VODA
dotována pouze z podložního kolektoru krystalinika, V kolektoru je možno zastihnout všechny 3 typy podzemních vod, které se v sokolovské pánvi vyskytují. Ve východní polovine se mlsl teplé, málo mineralizované vody, zpravidla označované jako vody "žulové" s vodami s vysokým obsahern rozpuštených tuhých látek a plynu označovaných jako vody "karlovarského typu". Naproti tomu v západní polovine jsou zastoupeny pfevazne vody studené (teplota odpovídá geotermickému stupni).
vztah termálních vod karlovarského typu a vod tzv, bazálních kolektoru (kolektor starosedelského souvrství a kolektor krystalinika) - zčásti i nadložního kolektoru sloje Josef. Kolektor starosedelského souvrství - souvrství je rozšíreno témer na celé centráIní části sokolovské pánve - viz obr. 2, Je tvoreno jednak pískovci a rozpukanými kremenci s vložkami méne propustných jílovitých pískovcu a prachovcu s fádove rozdíInými hydraulickými parametry, Artéská zvodeň nemá vlastní infiltrační územÍ. Je
Hlavní části sokolovské pánve:
Zlomové zóny:
KZ
OZ
_
Ohárecká
Zlomy:
® (l)
novosedelský
habaltCNský
®
sokolovský
li pnický
@ grassetský
CD svatavský CD chod ovský
CD G) G)
A B C
. . Krušnohorská
kytllcký
�:�:�II�í �
sokolovská pánev s .s.
karlavarskn-otovická chodovsko -starololská
karlovarský
o
-"- .. _
pánevní sedimenty tercieru:
D
D -
•
I,,�,;:�"I
0 ,
hlavni Sl�jové
,F; ;"':- -
1++++1
granity
souvrst'.fl
rnetarnorfity
JZ
,'
I
10 km
..- linie fezu
souvrstvi slOje Josef
1;-:-�;� ;-1; '- _�-:
D
starosedelské souvrstvi
vulkanity ajeJlch p;roklastlka
ID
sia]
AAtonín
WJ.�
sloj
Josef
508[ 400
300
Scharm
el
al ., 1973
o 1-1--'-I
(upraveno)
Obr, 2: Schématická geologická mapa sokolovské pánve a rez západní a centráiní částí pánve Fig. 2:
Schematic geological mal ) oťthe Sokolov Basin and cross section through the Western and Central part
Bazální kolektory - kolektor je tvoren žulovým plutonem, který je ze dvou tretin pokrytý metamorfovaným pláštem. Z hlediska propustnosti je plášť méne propustný. V krystaliniku migrují 3 typy podzemních vod, vzájemne se lišící teplotou, obsahem rozpuštených minerálních látek a plynu. Chemismus je obdobný jako v kolektoru starosedelského souvrstvÍ. Na základe nekolikaletého studia tlakových reakcí se pfedpokládá existence puklin, které propojují kolektor starosedelského souvrství s kolektorem krystalinika a umožňují tak pi'ímou komunikaci techto kolektoru. Nesporným genetickým prostredím mineralizovaných vod "karlovarského typu"jsou spojené
224
žulové plutony karlovarský a smrčinský, které jsou značne tektonicky postižené, Zvodeň teplých vod s napjatou hladinou v bazálním kolektoru a zvetra linovém plášti krystalinika (resp. v zóne puklinových systému a tektonicky porušených pásmech) bezprostredne asi pfímo nesouvisí s tvorbou karlovarských terem, je však JImI prokazatelne ovlivnena. Vyšší piezometrická úrove!l karlovarských terem znamená lokální možnost pfetoku techto vod do zvodne bazálního kolektoru. Odtud se odvíjí základní požadavky na ochranu zdroje karlovarské termy. Kolektor souvrství sloje Josef - souvrství je tvoreno vlastní uhelnou slojí (kolektor) a jílovitými izolátory. Od roku J 916 do roku 1984 byl v kolektoru sloje Josef
PODZEMNÁ VODA setrvalý stav, ovlivnený pouze odpouštením termální proplynené vody z jámy Vilém a vrtnými hydrogeologickými pracemi v uplynulých 30-ti letech, Od roku 1985 do roku 1989 byl v západním okraji centráIní části sokolovské pánve realizován pruzkum ve sloji Josef báňskými díly, Težba sloje Josef nebyla z duvodu ekonomických i ekologických zahájena, Ke konci roku 1992 bylo čerpání ukončeno a jáma Vilém uzavrena deskou na bázi sloje Antonín, Ukončením čerpání došlo k opetovnému zatopení starin i chodeb, Na základe provedených hydrogeologických prací je možno kolektor sloje Josef celé centráIní části rozdelit na dve části: východní část, pro kterou je charakteristická prítomnost teplých a mineralizovaných vod s obsahem rozpuštených plynu, Dotace vod je z podloží, tzn, z bazálních kolektoru, západní část, kde jsou prítomny pouze studené vody, Podzemní voda kolektoru souvrství sloje Josef je prevážne Na - HC03 typu, pouze v jz, části (okolí jámy Vilém) prevažuje typ Ca - HC03,
ZÁKLADNí STRATEGIE OCHRANY KARLOVARSKÝCH TERMÁLNíCH PRAMENÚ V zásadách ochrany karlovarských terem je nutno zajistit stabilitu tlakového režimu obehu proplynené termy na úrovni približne prirozeného stavu a zajistit pokud možno prirozenou hydraulickou tesnost podložního vulkanodetritického souvrství sloje Antonín (minimalizace odkryté plochy dna lomu pri težbe, včasné a vhodné zpetné pritížení vnitfní výsypkou, nenarušování nevhodnými vrstev celistvosti antropogenními likvidaci zásahy, duslednou vytvorených hydraulických prioritních cest apod,), Z provedených geotechnických modelových simulací se ukazuje, že protržení dna lomu je pfi udržování patričných depresí prakticky vyloučeno - potvrzují to i výsledky pfímých merení a dosavadní báňské zkušenosti, Dále je realizováno resení stability hydraulické ochrany termálních vod karlovarského typu vytvorením flexibilní síte víceúčelových regulačních vrtu na dne lomu a v predpolí porubní fronty pro sloj Antonín, které umožňuje merení vrstevního tlaku a jeho regulaci, pravidelné režimní merení a vzorkování pro komplexní hydrogeochemický monitoring, Z hlediska ochrany prírodních léčivých zdroju lázeňského místa Karlovy Vary bylo nutno rešit predevším problematiku kolektoru souvrství sloje Josef, kolektoru starosedelského souvrství a podložního krystalinika, které jsou dotovány tremi typy podzemních vod: a) studené vody infiltrující prevážne na západním okraji pánve, b) teplé vody, tvorící se ve svrchních částech žulového plutonu a infiltrované predevším na svazích
XI./2005 Č, 2 Krušných hor. Vody mají celkovou mineralizací l okolo l g,r a vyšší obsahy dusíku, c) mineralizované termy s obsahem plynu, utvárené v hlubokých partiích žulového plutonu, resp, zemské kury a s možností infiltrace na celé oblasti krušnohorského plutonu a Slavkovského lesa, Snižování tlaku pod dnem lomu Jirí (obr. 3), které je nutno provádet ve smyslu ochranných opatrení prírodních léčivých zdroju lázeňského místa Karlovy Vary, je zásah do režimu vod bazálního kolektoru, který ovlivňuje rozhodujícím zpusobem pomery v celé strukture zahrnované do centráIní části pánve, I pres bezpečnostní opatrení, které mají stabilizovat hydrogeologickou situaci zdroju proplynených a termálních vod karlovarského typu v podloží pánve, dochází pri težbe uhelných slojí na Iomech Družba (otevrená plocha 417,15 ha) a Jifí (otevrená plocha 1092,67 ha) k situacím, které jsou nerízenými zásahy do prirozeného reZlmu techto zvodnÍ. Zejména nebezpečnými jsou stariny opuštených hlubinných dolú. ' V techto pfípadech je prakticky nemožné vyhledat, resp. odkrýt bezprostrední místo výstupu termy do starého dulního díla a provést jeho sanaci, Overení takovéto výstupní cesty napr, vrty je vetšinou nereálné. Na obr. 4 je ukázka výronu termálních vod z ledna 2003 na lomu Jirí, který nastal ve stene na bázi starin v bezprostrední blízkosti grassetského zlomu, Výron byl monitorován co do vydatnosti a hydrogeochemicky do brezna 2003. kdy došlo zasypání místa výronu vnitrní výsypkou. Pro zpfesnení místa vlastního výveru vody do stafin byla provádena jednak geofyzikáiní mefení, odpouštecí a stopovací zkoušky na blízkých vrtech a monitorována vazba mezi režimem výronu a tlakovým režimem na pozorovacích vrtech. Vlastní místo výveru nebylo nalezeno. Z geochemického sledování (viz tab. I ) vyplývalo, že vzhledem k vysoké mineralizaci techto vod nedochází k jejich míšení s vodami v kolektoru sloje Josef; vzhledem k vysoké teplote vod pak, že jde o velmi soustfedený výver bez možnosti ztráty tepla, o vyver s velkou výstupovou rychlostí, která neodpovídá situaci výstupu vod napr. po vetší ploše l zlomu. Vydatnost se pohybovala v rozmezí 5-6 I.s· . Pro porovnání chemismu vod karlovarského typu s bežnými dulními vodami v oblasti lomi'! Jirí a Družba uvádím jejich pri'!merné hodnoty v následující tabulce č.2a - 2b. Dobývací prostory uvedených lomu leží s výjimkou nepatrných částí v ochranném pásmu 3. stupne prírodních léčivých zdroji'! lázeňského místa Karlovy Vary, tzn. v oblasti zahrnující území, kde zmeny hydrostatického tlaku podzemních vod mohou ovlivnit pfírodní léčivé zdroje a jejich plynové pomery. Prioritní ochrana karlovarských prírodních léčivých zdroji'! je jeden z hlavních problémi'! hornické činnosti sokolovském uhelném revíru.
225
XI./2005 Č. 2
PODZEMNÁ VODA
\.
Obr. 3: Odpouštční termálních proplynených vod na lomu jifí (foto R. Galek). Fig.3: Withdrawal of thermal water with high gas volume, at the jjfí quarry site (photo by R. Galek)
Obr.4: Výron tcrmálních vod ze stai'in ve sloji Antonín na lomu jifí v blízkosti grassetské poruchy (foto R. Galek, 2003) Fig.4: Thermal water effiuence in the Antonín seam (out of old mining works near the Grassetský fault zone (photo by R. Galek, 2003)
226
XI./2005 Č, 2
PODZEMNÁ VODA Tab. 1: Hydrogeochemická analýza termálních vod karlovarského typu výronu ve sloji Antonín na lomu Jifí Tab. l: Hydrogeochemical Analysis of mineral waters of Karlovy Vary type in the Antonín coal bed in the Jii'í open pit
Analýza z odberu dne 16.1.2003
7.20 34.3° C t�plg!�. . vodivost ·················63S;:;:;-S:;:;;:r celková tvrdost i4:S;:;:;-;:;;�jj:;· :; celk.mineralizace9244:s;:;;gXT CO, ··················· i62.á·;:;;;;:i ' Na+ l I Q 2.2.}ťí. Il1g,I: cr Q?�, ? f!1g, : 1 mm i(+ !?:?Il1g:F' . §9.': ....mm2.??T,Qf!1g,II ·························C;2.····•. .. . . . .mm . . . . . . ....}?Q:? ľTIgX I .... ..................!:!�9,: 2.��LQf!1g.):1 . F . ...m m l·3.�f!1g:I:� . �g��m ml2.?:.ťí�ľTIg,I:1 H2POi 0.18 mgXI U }:?ťíľTIgX' mm M;;,:; . . mm Q:I}ľTIg:I:' .t---=.,,-----,,--c-:-::-:- ..,..--i NH; 2.13 mgX' Si02 15.74 mgXI
m
P!:!
.
..................
.. .. .....
.......
.
.
.
Tab. 2a: Tab. 2a:
Majoritní a významné minoritní složky diHních vod - oblast lomu Jifí The dominant and significant minor elements in the mine water - the Jii'í quarry site
lokalita 1 parametr
jednotka
. . ... rrIi.ll��':Iliz:
mm . ...
Majoritní a významné minoritní složky dulních vod - oblast lomu Jifí Hlubina Marie Lom Jifí (S Lipnice CS PD-54 2004
1727
.. . ........
.. ........
. . . .. . ...
Lommí-jih 2004
2004
2004
2004
.}668 . ...8�8A
6333
1232
3310
7.9-8.1
7.2-7.7
6.7-8.6
19.9
18
11.8
24.2
4.9
0.2
1.7
0.2
L2
1037
1817
4469
461
1283
I
0.7
0.8
OA
0.8
0.3
L!
�.}
IA 7.7
} :? ,5. 6.3
31.8
.... . .
spec.složka: 2.1
10.9
5.2
30.1
O. I
0.5
0.2
262.5
IL!
15.1
5.2
140.2
5.8
11.6
1.8
145.8
IO
12.5
16.8
350.3
18
230 812.5
Tab. 2b: Majoritní a významné minoritní složky di'tlních vod - oblast lomu Družba Table 2b: The dominant and significant minor elements in the mine water - the Družba quarry site.
lokalita 1 parametr mineralizace pH nerozp. látky Mn
Majoritní a významné minoritní složky di'tlních vod - oblast lomu Družba CS VrtyDružba CS Družba - sever Lom Družba Lom Medard jednotka
· S O .NO; NH4+ Fe (celk,)
mg/l --m"/l 111"/1 mg/l 111"/1 mg/l mg/l mg/l
As Be Cd Co Cr Cu H" Ni Pb Se Zn
!lg/l !l"/1 !l"/I !lg/l !lg/l !l"/1 �lf'/I !lg/l !lg/l !lg/l !lg/l
cr
Vr·esová 2004
2004
2004
2004
2004
1857
1700
4592
1683
3810
7-8.2
8.2-8.8
7.1-7.7
7.3-8
8.1-8.3
18.9
2
15.2
15.5
21A
0.7
0.8
3.6
O. I
0.9
2378
498
2281
19.2 853
1007 0.8
0.7
2.1
3.7
1.2
OA
1.6
O. I
1.6
0.6
OA
10.3
L3
spec.složka: 2
2A
4.8
2.7
O. I
O.I
O.I
0.2
62A
2.3
7
28A
2A
5A
20
IO
IO
0.2 33
2.2 21.6 3.6 0.5
32.6
5.1 I 2.2
61.8
IO
227
XI./2005 Č, 2
PODZEMNÁ VODA SHRNUTí A ZÁVERY I když rezistence termálních struktur vuči VnejSlm zásahum je pomerne vysoká není vyloučeno narušení prírodního ustáleného režimu tak, že by byly ovlivneny KVTS. V takovém prípade by byla reparace pomeru velmi obtížná a zdlouhavá s nedozírnými následky pro lázeňské místo Karlovy Vary. K poznání hydrogeologických vztahu mezi pánve podložím zvodneným sokolovské a balneologicky využívanými vodami lázeňského místa Karlovy Vary bylo pristupováno systémove a komplexne. Byly využity metody jak hydrogeochemické, tak metody klasického vrtného pruzkumu, analýzy geologicko-tektonických dat, analýzy ruzných geofyzikálních metod (s odlišnými hloubkovými dosahy) i metody hydrogeologické. Objasnení hydrogeologických a hydraulických vztahu povede k účinnejší ochrane pfírodních léčivých zdroju lázeňského místa Karlovy Vary pred potenciálními dopady težby hnedého uhlí.
Na druhé strane vyvstávají výskytem tlakových vod v podloží uhelných slojí problémy báňsko-technické, Sloj Antonín je težena lomovým zpusobem a termální proplynené artéské vody pusobí vztlakem na relativne nepropustné vulkanodetritické podloží uhelné sloje a ohrožují stabilitu dna lomu, Dno lomu se v prirozených podmínkách dostává hluboko pod výtlačnou úroveň termálních vod. ledním z hlavních opatrení pro bezpečnou težbu je rízené odpouštení techto vod z podloží sloje. Z hlediska geotechnické stability dna lomu je nejkritičtejší situace v blízkosti grassetské a novosedelské poruchy na lomu Jifí (nekrytý pretlak termálních vod zde dosahuje až 0,6 MPa), Prezentovaná práce je součástí rešení grantu GAČR " 105/04/0521: Predikce výstupních cest termálních vod na základe strukturne-tektonické a geofyzikální analýzy ve vztahu k težbe v sokolovské pánvi" (Grmela a kol., 2004).
lITERATURA Bejšovec, Z., Milič, J., Pazdera, A. 1994: Zhodnocení zmen režimu podzemních vod zpusobených horn ickou činností v sokolovské pánvi. Výzkumná zpráva, VÚHU Most. Grmela, A. 2000 : Posouzení konkretizace podmínek pro težbu sloje Antonín v profilech 6-6' a 7-7' lomu Družba (SU. a.s. Sokolov) z hlediska splnení usnesení vlády ČSSR č, 257/66 na ochranu kvality a kvantity karlovarských termálních vod. ZP 52/00 for Ministry of industry and trade of CR, May, Ostrava. 21 s. Grmela, A., Grygar, R., Rapantová, N., Jelinek, J., Popper!, J., Galek, R., Kupr, Z. 2004: Geologická, geomorfologická a hydrogeologická analýza oblasti sokolovské hnedouheiné pánve. Dílčí grantová zpráva - Grant GAČR
105/04/0521 - Predikce
výstupních cest termálních vod na základe strukturne-tektonické a geofyzikáiní analýzy ve vztahu k težbe v sokolovské pánvi. VŠB-TU Ostrava, HGF, lG!. Ostrava, prosi nec 2004 - nepublikováno. 43 s. Grmela, A., Grygar, R., Jelinek, J., Popper!, J., Galek, R. 2005: Prediction of thermal water discharge zones on the basis of structural-tectonic and geophysical analysis in relation to the exploitation in Sokolov Basin: preliminary notes (Ohf'e Rift. Bohemian Massif). HUNTEK-2005 Eger-Felsôtárkány. 3rd Meeting of the Central European Tectonic studies Group (CETeG). April 2005. Hungary. Hokr, Z. a kol. 1957: Vztah východní oblasti sokolovského uhelného revíru ke karlovarským pramenum. Kopecký, L. 1978: Neoidic taphrogenic evolution and young alkaline volcanism of the Bohemian Massif. Sborník geologických ved, Geologie, 31: 91-107. Pazdera, A. 1993: Záverečná zpráva 2, část : Syntéza centrální části sokolovské pánve. Č. úkolu 29 87 4047, GMS a.s. Praha. prosinec 1993.11 s. Popperi, 1. 2003: Aktuální problémy ochrany pfírodních léčivých zdroju lázeňského místa Kar!ovy Vary ph težbe uhlí. Archiv Sokolovská uhelná, a.s. Šterba, J. 1997: Duvodová zpráva - odborný podklad pro aktualizaci ochranných pásem a podmínek težby pro vyuhlení sloje Antonín v subpásmu 5 III. ochranného pásma pi'írodních léčivých zdroju lázeňského místa. Šterba, J., Karous, M., Nikl, P., Gurtler, R., 2004: Regionální geofyzikáiní pruzkum širšího okolí Sokolovské uhel né pánve. Progress report of Grant GAČR 105/04/0521. Karlovy Vary, Praha, 2004. MS. 19 s.
MINERAL AND THERMAL WATERS OF KARLOVY VARY TYPE, THEIR OCCURRENCE AND IMPACT ON THE QUALITY OF MINE WATERS IN THE SOKOLOV COAL BASIN
SUMMARY The Sokolov Coal Basin (SCB) is a place of collision between long-term coal mining concerns and spa town Karlovy Vary (KV) protection concerns. Both the technology and the method of coal mining are strongly limited due to the existence of the Karlovy Vary thermal springs (KVTS) that have priority importance. Considering that the geohydrodynamic systems of these resources form one single structure, reaching as far as the area of brown coal deposits of the SCB, the possibility of natural barrier layers being negatively impacted by anthropogenic activity (i.e. technology of mining in current
228
PODZEMNÁ VODA
XI./2005 Č. 2
protection zones - especially in the zones of hydrogeologically active faults and rift systems) is extremely strong. Hydrogeology of the SeB and Basic Strategy of KVTS Protection Both the temporal coincidence of uncontrolled thermal water and gas-cut water in Marie II Mine (16.6 l ° I.s· , T=30,5 C) with subsequent reduction of KV mineral springs exploitable yield in the years 19011908, the results of pumping tests in M. Majerová Mine shaft and other indications show that their exists a hydraulic correlation between the thermal waters of KV type and the waters from so called basal collectors. The principles of KVTS Protection must ensure the stability of the pressure regime of gas-cut therril circulation on the level of approximately natural state, as well as possibly natural hydraulic tightness of the base rock volcanodentric complex of Antonin coal pit (Fig. 1). The stability of hydraulic pľotection of KV type thermal waters is fUľther ensured by developing a f1exible netwoľk of multipurpose control drilIs on open-pit bottom and in the foreland of the Antonín coal mine working front (Fig. 2), making it possible to measure layer pressure and its control, regular regime measurement and sampling fOľ complex hydrogeochemical monitoring (Tab.2 a, 2b). In spite of safety measures aimed at stabilising the hydrogeologic situation of gas-cut thermal spľings of the KV type in the coal basin basement, situations arise in the Družba and Jifí open-pit mines during mining which represent uncontrolled interference with the natural ľegime of these groundwater bases. Especially dangerous are the workings of abandoned deep mines. An example of such situation is the inrush of thermal waters in the Jifí open-pit mine in January 2003, occurring in the wall of abandoned workings' base, in close vicinity of the Grasset Fault (Fig.3). The inrush was monitored as to its yield and hydrogeochemical composition, before the place of inrush was sealed by inner dump in Maľch l 2003 (Tab.l). The yield was between 5-6 I.s· . In spite of the relatively high resistance of thermal structures to outside impacts, the distuľbance of natural steady regime with resulting impact on KV thermal springs may not be ruled out. In such event the restoration of conditions would be most difficult and lengthy, with far-reaching consequences fOľ the spa town of KV. When studying the hydrogeologic relations between the groundwater basement of the Sokolov coal basin and the KVTS used for balneological purposes, a systematic and complex approach was adopted. Both hydrogeochemical methods and methods of classic drill explorations, analyses of geological and tectonic data, analyses of diverse geophysical methods (with different depth rates), and hydrogeological methods were applied. The clarification of hydrogeological and hydraulic relations will help to more effectively protect the natural mineral resources of the spa town KV from potential impacts of brown coal mining. From the viewpoint of geotechnical stability of the seam basement, the most critical situation is in the vicinity of the Grasset and Nové Sedlo faults in Jifí open pit mine (thermal waters uncovered overpressure reaches up to 0.6 MPa). Recenzoval: Doc. RNDr. Marián Fendek, CSc.
229
