Současný stav důlních vod Severočeské hnědouhelné pánve

V 19. století začala prudce růst těžba hnědého uhlí v severních Čechách. Ruku v ruce s rozšiřující se povrchovou a hlubinnou těžbou uhlí se postupně zásadně měnily hydrogeologické poměry v Severočeské hnědouhelné pánvi (SHP), v současné době nově nazývané Mostecká pánev. Původně malá propustnost uhelné sloje se mnohonásobně zvýšila hlubinnou těžbou uhlí za současného snižování hladin podzemních vod v celém regionu vlivem odčerpávání důlních vod. Všechny výchozy se vlivem podrubání změnily na potenciální infiltrační plochy. Uhelná sloj je v současné době hlubině vyrubána mimo pilíře obcí a měst v celém prostoru SHP mezi Ústím nad Labem, Mostem a Litvínovem. Vznikl tak nový umělý dobře propustný kolektor v přerubané uhelné sloji. Vlivem ukončení činnosti hlubinných dolů a přerušení čerpání důlních vod dochází k postupnému nastoupání podzemních stařinových vod v regionu, kdy vlivem jejich stoupání dochází k ovlivnění doposud činných povrchových dolů. Tyto skutečnosti rovněž výrazně ovlivňují procesy zahlazování hornické činnosti a jejich vliv na ekosystém a sídelní útvary.

Pro úspěšné řešení hydrogeologické a hydrochemické problematiky důlních vod v prostoru Severočeské hnědouhelné pánve je nezbytné podrobně poznat současný a budoucí stav zvodnění uhelné sloje. Před ukončením těžby je tedy důvodné se zabývat otázkou, jak zabránit negativnímu vlivu důlních vod v budoucnu, zejména pak z titulu přiblížení hladiny důlních vod k historickým hodnotám podzemních vod. Právem očekávaný negativní vliv důlních vod na lokální rekultivace a revitalizace území zasažených hornickou činností a zastavěné území v nejníže položených částech zasaženého území je nezbytné sofistikovaně eliminovat. Eliminovat znamená, mimo legislativní, věcné a finanční řešení problematiky, i znát hydrogeologické a hydrochemické poměry v přerubané uhelné sloji.

V rámci projektu VODAMIN, zaměřeného na problematiku důlních vod, ve kterém spolupracovali Svobodný stát Sasko a Ústecký kraj, byla mimo jiné zpracována Výzkumným ústavem pro hnědé uhlí v Mostě (Ing. J. Halíř, 2013) studie současného stavu zvodnění stařinové zvodně SHP. Výsledkem bylo konstatování nedostatku dat o zvodnění přerubané uhelné sloje a návrh 25 monitorovacích vrtů. V roce 2016 bylo realizováno z prostředků PKÚ, s. p., 5 monitorovacích vrtů. Zároveň byly v roce 2016 zahájeny přípravné práce na získání dotačních prostředků EU v rámci programu na podporu přeshraniční spolupráce mezi Českou republikou a Svobodným státem Sasko 2014–2020 v rámci cíle „Evropská územní spolupráce“ prioritní osy 2 pro realizaci zbylých 20 vrtů. Po složitých jednáních byly tyto dotační prostředky Evropské unie, konkrétně z Evropského fondu pro regionální rozvoj, pro projekt VODAMIN II – „Potenciály nebezpečí a využití důlních vod pro zkvalitnění přeshraniční ochrany vod v severních Čechách a Krušnohoří v povodí řeky Labe“ ve spolupráci se Svobodným státem Sasko v dubnu 2017 monitorovacím výborem schváleny. Tím dojde k doplnění celého monitorovacího systému a zajištění potřebných dat.

Z hlediska důlně-hydrogeologických poměrů lze SHP rozdělit do tří samostatných částí:

• oblast kadaňsko-chomutovská,
• centrální, mostecko-bílinská část,
• východní, teplicko-ústecká část.

Situace systému důlních vod je patrná z přiložené mapy.

Hydrogeologický režim důlních vod v centrální mostecké části SHP je určen především doposud probíhající povrchovou těžbou uhlí (Doly Bílina, lom ČSA a lom Vršany) a s tím souvisejícím čerpáním důlních vod, uložením sloje, existencí celé řady zlomů s výškou skoku převyšující původní mocnost sloje a existencí čerpací stanice MR1 v nejhlubší části pánve, jež udržuje hladinu důlních vod na úrovni kolem –20 m n. m. I po hlubinném přerubání uhelné sloje na většině území tak byly zachovány podmínky na vznik samostatných nádrží (depresí), ze kterých stařinová voda přetéká do nejnižší části pánve. V prostoru lze vydělit několik relativně samostatných zvodněných částí.

Důlní voda čerpaná z jámy MR1 je typu Na–Ca–HCO₃ s mineralizací pohybující se kolem hodnoty 800 mg/l a teplotou kolem 28 °C. Obsah iontů HCO₃ se pohybuje kolem hodnot 500 mg/l a obsah síranů kolísá většinou v rozsahu 20–50 mg/l. Ze škodlivých látek je pravidelně překračován obsah fluoranthenu a rtuti.

Fluoranthen, stejně jako všechny PAU, vzniká v rámci spalovacích procesů jakýchkoli materiálů obsahujících uhlík, pokud není spalování dokonalé. Jedná se o spalování téměř všech druhů uhlíkatých paliv. Polyaromatické uhlovodíky je nutné očekávat obecně všude tam, kde se vyskytují vysokovroucí ropné či uhelné produkty (dehty, asfalty). V rámci mostecké pánve jsou jejím zdrojem současné i historické zápary a zahoření uhlí, bývalé průmyslové generátory na výrobu svítiplynu a složiště popílků. Zvýšený obsah rtuti v podzemní důlní vodě čerpané z MR1 lze přičíst přirozenému obsahu rtuti v uhlí.

V důsledku čerpání na MR1 jsou rozsahy oxidačních a redukčních pásem značně ovlivněné. Redukční podmínky byly potvrzeny jen v nejnižších oblastech kolem čerpací stanice MR1 v hlavní nádrži Kohinoor – Alexander a v nádrži Nelson (vrt 1. máj). Všeobecně na většině území ve zvodněné uhelné sloji prozatím převládají oxidační podmínky s převahou síranů nad hydrogenkarbonáty.

V teplicko-ústecké části SHP lze hydrogeologické poměry po ukončení těžby v roce 1997 a následné rekultivaci posledního činného dolu – lomu Chabařovice – považovat za více méně ustálené. Chabařovickou část pánve lze z hlediska hydrogeologického rozdělit do dvou dílčích oblastí, a to na část trmickou, kde je hladina ovlivňována čerpáním v jámě Franz Josef (Elizabeth), a na část bezprostředně ovlivňovanou přetokem na přelivovém vrtu PV9, jenž snižuje tlak podzemní stařinové vody na izolované jezero Milada v bývalém lomu Chabařovice. V nejhlubší části teplicko-ústecké pánve je umístěna čerpací stanice na jámě Kateřina, která udržuje hladinu stařinových podzemních vod v celé oblasti. Menší trmická část je omezena na severu hrbovickým zlomem I, který tvoří částečnou hydraulickou bariéru, a na západě jílovitým materiálem zasypaným prostorem lomu Chabařovice. Východní okraj tvoří výchoz sloje.

Většina zájmového prostoru je ovlivňována přetokem na přelivovém vrtu a čerpáním na jámě Kateřina. Tento vliv zasahuje do celého zbytku stařin v teplicko-ústecké části hnědouhelné pánve. V případě uzavření čerpání na jámě Kateřina proud stařinových vod odtéká směrem k východu, kde dochází k přetoku na přelivovém vrtu PV9, a dále stařinová voda proudí až do prostoru výchozu sloje, kde přetéká k čerpací jámě Franz Josef, která udržuje sníženou hladinu podzemních stařinových vod v nejnižší oblasti teplicko-ústecké části pánve v Trmicích.

V hlubších částech teplicko-ústecké pánve v redukčním prostředí v stařinových vodách výrazně převažuje obsah kationtů alkalických zemin (Ca²⁺, Mg²⁺) nad alkáliemi (Na^–). V aniontech převládá obsah HCO₃ – nad SO₄^2–. Mineralizace se pohybuje kolem hodnoty 1000 mg/l. Charakteristickým znakem je setrvalý stav všech sledovaných složek. Do této oblasti náleží i stařinové vody z jámy Kateřina a přelivového vrtu PV9. Teplota vod se pohybuje kolem 15 °C.

Na okrajích zatopených stařin vlivem přítoku povrchových vod relativně bohatých na kyslík a vlivem kolísání hladiny stařinových vod vzniká oxidační pásmo podzemních vod. Hlavním znakem je zvýšená mineralizace (kolem 2000 mg/l), vyšší obsah síranů (800–1300 mg/l) a železa ( 20–35 mg/l). Podle charakteru infiltrujících vod do sloje dochází buď jen k výraznému obohacení charakteristických iontů, anebo přímo ke změně hydrochemického typu. Druhý případ nastává při zasakování vod hydrogenkarbonátového typu. V kyselejším prostředí oxidace sulfidů je uvolňován CO₂ vázaný dosud v aniontech HCO₃ – a jeho místo zaujímají ionty SO₄^2–. V oxidačním pásmu leží čerpací stanice Franz Josef.

V západní chomutovské části jsou podzemní stařinové vody vázány na dva vzájemně oddělené stařinové systémy – systémy dolu Václav a dolu Jan Žižka. Tyto systémy spolu nekomunikují a nejsou propojeny s ostatními stařinovými systémy v centrální (mostecko-bílinské) části pánve. Dominantním ovlivňujícím faktorem je lom Libouš s plánovanou životností do roku 2035.

Při ztrátě informací o vývoji hladin a chemismu ztrácí společnost kontrolu a tím schopnost důlní vody účinně regulovat. Podzemní stařinové (důlní) vody mohou být rizikem pro:

• vodní povrchové či podzemní útvary – vlivem stoupání hladin podzemních stařinových (důlních) vod dochází ke stoupání hladin navazujících mělkých podzemních vod v oblastech přirozeného odvodňování uhelné sloje;
• uzavírání stávajících povrchových hnědouhelných dolů a následné rekultivace – při nedostatečné znalosti hydrogeologického režimu proudění podzemních stařinových (důlních) vod může dojít k ohrožení rekultivace dolů vlivem neřízených přítoků vod z přerubané uhelné sloje. Protože kolektor přerubané uhelné sloje tvoří jednotný propojený útvar, je nutné tento problém řešit „globálně“ pro celou oblast SHP, a nikoliv jen v rámci uzavírání jednotlivých dolů;
• sídelní útvary, infrastrukturu, majetek soukromého či veřejného sektoru – v průběhu 19. a 20. století během uměle snížené hladiny podzemní vody vlivem odčerpávání důlních vod byla postavena celá řada stavebních objektů, které jsou v současné době ohrožovány stoupající hladinou podzemní vody. Jako příklad lze uvést městys Hostomice nebo západní část města Trmice. Efektivním řešením je zde pouze čerpání podzemních vod a udržení hladiny podzemních vod na přijatelné úrovni. V dlouhodobém horizontu lze tyto problémy řešit postupně stavebními úpravami.

Podzemní stařinové (důlní) vody lze již dnes v některých případech využít. Omezení je dáno poměrně vysokou mineralizací podzemních stařinových vod. Využít je lze jako užitkové vody nebo jako zdroj energie (teplota vody dosahuje až 28 °C).

Nedílnou součástí výsledků projektu Vodamin a Vodamin II budou i podklady k diskusi o revizi přístupu k důlním vodám a k nakládání s důlními vodami zejména v oblastech:

• správy monitoringu jednou organizací – státem,
• uplatnění výsledků monitoringu v rámci odůvodněných podmínek k plánům likvidací jednotlivých těžebních lokalit,
• přípravy návrhů legislativních úprav v oblasti definice důlních vod, stanovení práva SBS nařídit těžaři zřídit monitorovací prvky, popř. povinnost důlní vody regulovat, a přípravy koncepčních řešení.