A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 72.kötet (2007) A RECSKI MÉLYSZINTI BÁNYAÜZEM HATÁSA A MÁTRADERECSKEI ÉS A BÜKKSZÉKI HÉVÍZRENDSZERRE Dr. Somody Anikó ügyvezető igazgató ZábrákKft. e-mail: somodyaniko@zabrak.hu Összefoglaló: 1999. november 16-val elkezdődött a recski Mélyszinti Bányaüzem tartós szüneteltetése. A visszatöltődési folyamatok megindulásával megkezdődtek a lokális és regionális vízrendszerben is a változások. A recski Mélyszinti Bányaüzem vízföldtani viszonyát és annak kapcsolatát a bükki karsztrendszerrel 2004-ben Dr. Lénárt Lászlóval a II. Nemzetközi Tudományos Konferencián ismertettük. Jelen előadás a Mélyszinti Bányaüzem közelében lévő hévízrendszerekre történő hatást vizsgálja a áramlási irány, a beszivárgás! viszonyok, a feltöltődési folyamat és a regionális víznyomásváltozások tekintetében. Abstract: The Recsk Deep Mines were closed for long-term suspension in 1999 when mine flooding began to alter the local and regional hydrogeological system. The hydrogeological conditions and relations to the the Bukk karstic area were introduced by Laszlo Lenart on the II. International Scientific Conference. This paper studies the impacts on the nearby thermal water system with respect to infiltration conditions, groundwater flow direction, mine flooding processes and to the regional piezometric conditions. 1. BEVEZETÉS A Mélyszinti Bányaüzem tartós szüneteltetése alatt a felszín alatti víz áramlási iránya, nyugalmi helyzete, a felszín és a felszín alatti víz kapcsolata kiemelkedő szerepet tölt be a lokális és regionális vízrendszerben, annak vízgazdálkodásában. Az eredeti vízszint, vízáramlási viszonyok meghatározása, a lahócai bányászat előtti vízfelület reprodukálása, a visszatöltődési folyamat előtti vízfelület számításainak nélkülözhetetlen velejárója. A nyomáskülönbségek a víz transzmisszibilitását határozzák meg, míg a beszivárgási vizsgálatok a bányanyitás és fenntartás következtében kialakult állapothoz tartozó depressziós felületet és beszivárgó csapadék mennyiséget jelzik. A cél ezen állapotok és vízvezető képes- 167
Dr. Somody Anikó ségi vizsgálatok összehasonlítása és a folyamatok hatásvizsgálata a mátraderecskei és a bükkszéki hévízrendszerre. 2. VÍZFÖLDTANI KAPCSOLATOK 2.1. Altalános hidrogeológiai jellemzés A Mélyszinti Bányaüzem a Parád-Recski-medencében helyezkedik el. A mintegy 15 km átmérőjű medence közepén emelkedik a Lahóca-hegy, melyet a Baláta-patak ölel körül. A hidrogeológiai viszonyok egyik meghatározója a Darnó szerkezeti öv, mely az ércterületet jellegében két különböző, egymástól független tájegységre tagolja. A vonal K-i és Ny-i oldala között a hidraulikai kommunikáció nem, vagy csak igen gyengén érvényesül, ezért a kutatási területet övező mátrai vízföldtani tájegység önállóan kezelhető. Karakterét gyenge vízutánpótlódással rendelkező, félig zárt, oldott gázos, gravitációs résvízrendszer jellemzi (Szilágyi 1975). A Mélyszinti Bányaüzem környékére oldalirányú és felülről történő vízutánpótlásjellemző. A beszivárgott víz, források formájában és a bükkszéki (strand és a "Salvus-víz" palackozás), illetve a mátraderecskei (strandfürdő) csapolás következtében kerül a felszínre. A felszínen a morfológia függvényében pleisztocén és holocén víztároló üledékek és a Mátra főtömegét alkotó miocén andezit található. A miocén-andezit tektonikusán áttört, rossz vízvezető és víztároló kőzet. A ráhulló csapadékot törések mentén a paleogén, a triász, illetve a velük érintkező pleisztocén és holocén kőzeteknek adja át. A fajlagos vízutánpótlódás a Mátrából 0,16 m 3 /p/km (Szilágyi 1975). A pleisztocén, holocén víztároló üledékek alatt (helyenként), oligocén-kori vízrekesztő kőzetek települtek, a kutatási területen lévő felsőeocén andezit kibúvási felület (11,3 km 2 ) kivételével. A kibúvó paleogén rétegvulkáni andezit hézagtérfogata 0,1-0,3 %, vízvezető képessége lxlo" 6-5x10" 6 m 2 /sec. Kiterjedése a feküképződmények elhelyezkedésétől függ, vastagsága 100-600 m között váltakozik. A rétegvulkáni andezit alatt paleogén szubvulkáni andezit és az azt szegélyező szkarnos képződmények helyezkednek el. Mindkét érces anyakőzet tektonikusán áttört, ami a karbonátos karsztosodott kőzetekkel kommunikálva egyetlen víztárolórendszert képez. A szkarnos képződmények hézagtérfogata 0,1-0,3 %. Átlagos vízvezető képessége 10" 5-10~ 6 m 2 /sec. A belső szubvulkáni mag hézagtérfogata 0,1-0,3 % és átlagos vízvezető képessége ugyancsak 10" 5-10" 6 m 2 /sec. A rétegvulkáni andezit alatt felső-eocén mészkő települt a triász karbonátos víztároló közvetlen fedőjében, foltokban 0-50 m vastagsággal. Szerkezete és vízvezető képessége a triász mészkőhöz és dolomithoz hasonlít (GeoKom 2000). Vízföldtani szempontból a legjelentősebb vízvezető és víztároló képződmény az alsó és középső triász hasadozott, töredezett- és karsztosodott nagy vastagságú mészkő és dolomit, mely helyenként a felső eocén mészkő, helyenként a rétegvulkáni an- 168
A Recski Mélyszinti Bányaüzem hatása a mátraderecskei és a bükkszéki hévízzrendszerre dezit alatt van. A karbonátos kőzetek hézagtérfogata 1%-kal, vízszállító képessége 10" 4-10" 5 m 2 /sec értékkel jellemezhető. A képződmény területi elterjedése a vízföldtani tájegységen belül: északon Kisterenye és Istenmezeje községekkel, keleten a Darnó-vonallal és dél-délnyugat felé a mezozóos képződmények elterjedésével adható meg. 2.2. A Lahócai bányaüzem csapolóhatása A KBFI (1980) jelentésében a Szilágyi által szerkesztett primer vízszinttérkép a mélyszinti érckutatás során feltárt állapothoz van rendelve. A lahócai bányászat hatását, mint depressziós mélypontot figyelembe veszi, de annak depreszsziós hatásával nem számol. A feltöltődési folyamatok vizsgálatánál azonban elengedhetetlen az eredeti a mesterséges behatások nélküli vízfelszín meghatározása, melyhez ismernünk kell a Recsk környéki víztelenítési adatokat. A legrégebbi információk Vitális (1926) és Kisvarsányi (1955-56) tanulmányaiban olvashatók, melyek alapján megállapítható, hogy 1926-55 között már biztosan folyt víztelenítés a Lahócai Bányaüzemben. A vízföldtani ismeretek alapján nyílt tükrű, stacioner áramlást, kutat feltételezve a rendszer vizsgálata során megállapítható volt, hogy a bányából emelt víz távolhatása 653 (mintegy 650) m lehetett, amely azt jelenti, hogy a későbbi mélyfúrásokban lévő nyugalmi vízszintre nem hatott. Az első víztelenítések a beszivárgó csapadék miatt voltak szükségesek, az alsóbb szinteken lévő bányavizet a Lahóca-hegyet körülvevő patakok (Baláta-patak, Áldozó-patak, Bikkpatak) beszivárgó vize táplálta. 1970-re az emelt bányavíz mennyisége 190 l/perc volt, melyhez kb. 30-35 m vízszintsüllyedés tartozott. Gagyi Pálffy et al. (1971) által készített kétirányú depressziós képből a depressziós távolhatás átlagértéke 900 m-nek adódott, melynél a rendszert teljes kútnak feltételezték. Az így kapott depresszióval a későbbiek során az eredeti vízszinttérképet nem korrigálták, hanem adott állapotnak fogadták el. Markó (1976) a vizsgálatokba bevonta a vízszintmegfigyelő-hálózat adatait is, melyeket hidroizohipszás térképen szemléltetett. Az 1971-ben ismertetett depressziós kép, valamint Markó (1976) által megadott képlet alapján a korrigált vízszintadatok és az eredeti, mért vízszintadatok között a D-i kutatási területen nem adódott eltérés, mely azzal magyarázható, hogy az említett vízemelések távolhatásai a D-i kutatási területen lévő mélyfúrásokat nem érték el (A D-i kutatási területen lévő mélyfúrások 1979 után mélyültek). Az elvégezett számítások és korrekciók eredményei alapján kapott primer vízfelület fo áramlási iránya Ny,D,ÉÉK felé mutat (1. ábra) az eddig ismert D,É,ÉK-i helyett, mely a lahócai bányavízemelés hatására alakult ki. Az áramlási irányt a kutatási területen és környékén lévő források (OFV-Vituki 1998) és vízkutak (Viziterv 1973, 1974) áramlási viszonyai is igazolták. 169
Dr. Somody Anikó 1. ábra: Primer vízfelület a lahócai depressziót figyelembe véve (Somody 2005) 2.3. Beszivárgási vizsgálatok A kutatástörténeti eredmények a beszivárgó csapadékmennyiséget a mélyszintre (1200 m mélységben, a felszínhez viszonyítva) 30 mm/év értékben maximalizálták. Az 1999. november 16-ra kialakult 1096,2 méteres depresszió alapján kisebb mértékű beszivárgó víz mennyiséget lehetett feltételezni. A vízgyűjtőterület inhomogenitását figyelembe véve a felszínt részekre kellett bontani és a homogénnek feltételezett részterületen belül a számítást már permanens eljárással lehetett végezni. A beszivárgó terület a rétegvulkáni andezit (11,3 km 2 területtel), melyben egyéb betelepülések találhatók (2. ábra). 170
A Recski Mélyszinti Bányaüzem hatása a mátraderecskei és a bükkszéki hévízzrendszerre 2. ábra; Beszivárgást területek képződmények szerint (Somody 2005) (Jelmagyarázat: 1: termelőkút, 2: számítási szektor száma, 3: számítási szektor határa, 4: beszivárgási terület sematizált határa, 5: községhatár, 6: akna, érckutató fúrás, 7: víz áramlási iránya, 8: Mélyszinti Bányaüzem vágatrendszere, 9: Lahócai Bányaüzem tárórendszere, 10: törés, 11: Eocén andezit, dácit, középső rétegvulkáni sorozat (alq), 12: Oligocén-Eocén andezit, felső rétegvulkáni sorozat (al), 13: fedett diorit-porfiros intruzió, 14: Eocén diorit-porfiros érces breccsa, 15: intenzív hidrotermális átalakulás zónái, 16: Oligocén agyagmárga, 17: Miocén vulkáni üledékes sorozat) A beszivárgási területek szivárgási viszonyai a víztermelő helytől belülről kifelé és kívülről befelé haladva kerültek meghatározásra Juhász (2002) nyomán. A vizsgálandó területen lévő megfigyelőrendszer kútjai alapján a modell az Rm-39 jelű fúrásra kalibrálásra került az 1999. november 16-án mért állapot szerint. A számítások során két esetet lehetett elkülöníteni (1) amikor a részterületen belül csak a rétegvulkáni andezit a beszivárgó felület, (2) a rétegvulkáni andezit és a benne lévő egyéb betelepülések áteresztőképessége azonos. Az (1) esetben a kalibrálás során az összes vízhozam 1411 l/perc, míg a (2) második esetben 1398 l/perc 171
Dr. Somody Anikó adódott, így a rétegvulkáni andezitben lévő betelepüléseket beszivárgás szempontjából nem volt szükséges külön vizsgálni. A vizsgálatok végül A=8,15-10" 8 m/s-os szivárgási tényezőt adtak, mely a bánya utolsó éveiben termelt víz 1800 l/perces vízmennyiségét az 1745 l/perces értékkel igen jól közelítette. A vizsgálatok alapján a rétegvulkáni andezitben az vízutánpótlódás átlagosan 1,81 mm/év, a rétegvulkáni andeziten kívül 1,12 mm/évnek adódott, míg a távolhatás sugara 8 029-24 866 m (8-25 km) közötti, mely Bükkszéken jóval túlmutat (3. ábra). 3. ábra: 1999-re kialakult depressziós felület (Somody 2005, alaptéréképet szerkesztette: Siposs 1989) (Jelmagyarázat: 1: agyag, 4: lösz, 5: folyó, patak hordalék, 13: homok, homokkő, 14: kavics, homok, 15: agyag, agyagmárga, homok, 18: miocén andezit, 20: riolit, 21: riolittufa, 23: agyag, homok, 28: eocén andezit, 42: agyagpala) 172
A Recski Mélyszinti Bányaüzem hatása a mátraderecskei és a bükkszéki hévízzrendszerre 2.4. Feltöltődési folyamatok, visszatöltődési vizsgálatok A feltöltődési folyamat a bányaüregekre tekintve nem mutat lineáris csökkenést. A vágatok, szivattyúkamrák, rakodók nagyobb nyitott üreg révén csökkentették/ csökkentik a feltöltés sebességét, mely a -400 mbf szint elérése után exponenciális jelleget vett fel. Az általános hidrogeológiai adottságok miatt a visszatöltődési vizsgálatok elvégzése nyílt tükrű és zárt tükrű rendszerre is szükséges volt. Nyílt tükrű rendszer esetén a vízszállító képesség kisebbnek adódott, mint nyomás alatt. A nyílt és zárt tükrű rendszerre kapott eredményeket (egy adott szakaszra) a vízszállító képesség minimum és maximum értékeként lehet tekinteni. A vízszintemelkedéssel növekvő víznyomás képes lesz újra nyitni a bányaművelés során bezárult repedéseket, ugyanakkor nem hanyagolható el az a tény, hogy e repedések éppen a bányaműveletek közvetlen környezetében nemcsak záródtak, hanem a vízkőkiválás révén el is tömődtek. A feltöltődési ütem számítása során a kőzetbeli repedések újranyitódása, vagy esetleg zárva maradása éppen ezért bizonytalansági tényezőt jelent. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy az eredeti állapot maradéktalan visszaállására 50 éven belül nincs esély (Somody 2005). 2.5. Regionális víznyomásváltozások A víznyomásviszonyok alapállapot változását, mint láthattuk, döntően a mélyszinti bánya megnyitása idézte elő a bányászati létesítmények víztelenítése miatt, mely az állagmegóvás során is folyt. A majd 20 év alatt mintegy 26 millió m 3 víz került kiemelésére. A vízemelés hatása a Recsk környéki Rm jelű fúrásokban, az Rm-ll/a mátraderecskei hévízkútban (4.ábra) és a bükkszéki hévízrendszerben (5. ábra) is nyomásváltozást okozott. A nyomásváltozások értékelésénél azonban figyelembe kell venni, hogy a bükkszéki hévízrendszer 1937-től, míg a mátraderecskei hévízkút 1967-től került termeltetésére (Somody 2005). A Bükkszék 27-es sz. fúrás 517 m talpáról 3000 l/p, 39 C-os, nagy mennyiségű oldott sót és CO2 gázt tartalmazó, gyengén kénhidrogénes, alkáli-hidrogénkarbonátos és kloridos hévizet fakasztott, míg az Rm-ll/a mátraderecskei hévízkút a 850 m mélységben lévő karsztos repedésből 400 l/p, 39 C-os hévizet, a bükkszékihez hasonló összetétellel (Markó 1976). A termelő kutak lokális környezetükben jelentős változást idéztek elő, melyet a Mélyszinti Bányaüzem vízemelése elsimított, termelt mennyiségüket csökkentette és az idő előrehaladtával egyetlen depressziós felülettel jellemzett. 1999. november 16-ig a mátraderecskei hévízkútban 1967-től, mintegy 185 m-t, azaz 18,5 bar-t, míg a bükkszéki hévízkutakban (a meglévő adatok alapján) 1940-től 110 m-t, azaz 11 bar-t csökkent a vízszint illetve a víznyomás. 173
Dr. Somody Anikó 4. ábra: /tecsa: környéki vízszintsüllyedések 1970-2004 között (szerkesztette: Szebényi 1999, Somody 2004) 5.ábra; A bükkszéki hévízkutak nyugalmi vízszintje (Somody 2005) A bányabeli vízfeltöltődéssel a mátraderecskei hévízkútban a vízszint emelkedni kezdett, míg a bükkszéki hévízkutakban a vízszintcsökkenés tovább 174
A Recski Mélyszinti Bányaüzem hatása a mátraderecskei és a bükkszéki hévízzrendszerre folytatódott, mely a távolhatás miatt Tóth et al. (2005) vizsgálatai szerint 2015-ig folytatódni fog. 3. ÖSSZEFOGLALÁS Az elvégzett számítások alapján megállapítható, hogy a kőzetek közötti hidraulikai kapcsolat rosszabb, mint amit feltételeztek, továbbá ilyen mértékű depresszió kialakulásánál a mélyszinti bányában lévő vizet csak abban az esetben táplálta 6,5 mm beszivárgó mennyiség, ha a beszivárgó felület (rétegvulkáni andezit) határa a II. aknához, mint termelő kúthoz közel volt, és a rendszert szivattyúzták. A nagyobb beszivárgó mennyiségek az É, ÉNY-i szektorokba adódtak, melyek a II. akna rétegvulkáni andezitjében és a triász mészkőben lévő koncentrált vízfakadásokkal lehetnek kapcsolatban. A lejutó csapadék mozgása főként olyan nyitott törések, vetődések, repedések mentén lehetséges, melyeket a másodlagos ásványok, ércek nem töltöttek ki, zártak össze (Somody 2005). Az utánpótlódó vízmennyiség részben a rétegvulkáni andeziten beszivárgó csapadékból érkezik, nagyobb részt azonban oldalirányú utánpótlódásból, mely hatásterületét az 1999. végére kialakult depressziós kép jelez. A Mélyszinti Bányaüzem térségében lévő monitoring kutakban a feltöltődési folyamat megindulásával jelentős vízszintemelkedés vette kezdetét, mely a mátraderecskei hévízkutat elérte, de még a bükkszéki hévízrendszerre nincs hatással. Abban az estben, ha az elkövetkezendő 50 évben a Mélyszinti Bányaüzem nem kerül ércbányászati, vagy geotermikus célra hasznosításra, akkor a Bányaüzemben beáll a nyugalmi állapot és a bányászat vízkivétele által érintett területet újból a lokális vízkivételek, depressziós felületek fogják jellemezni. A nyugalmi állapot beállása után, viszont megkezdődik az öregségi bányavizek áramlása Ny, D, ÉÉK-i irányba. Somody (2005) vizsgálatai azt mutatják, hogy a nehézfémek a lokális és a regionális vízrendszert nem fogják veszélyeztetni. Ennek igazolásához az aknák megfigyelőrendszerben tartása a későbbi vitás kérdéseket megelőzendően elengedhetetlen, mivel az Rm jelű fúrások, mint megfígyelőkutak vízkémiai viszonyai az aknákétól eltér. 4. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Mindazon embereknek, akik valaha a recski ércterület bányáiban dolgoztak, azokat irányították, kutatták és dokumentálták, oly módon, hogy az a XXI. század igényeit is kielégíti. A legújabb hidrogeológiai vizsgálatok elvégzéséhez külön köszönetemet fejezem ki doktori értekezésem témavezetőjének Dr. Juhász Józsefnek, aki szakmai tapasztalataival segítette a munkám. 175
Dr. Somody Anikó Irodalomjegyzék Foldessy, J. 1996. Lahóca Epithermal Gold Deposit, Recsk-Hungary - Plate Tectonic Aspects of the Alpine Metallogeny in the Carpatho-Balkan Region IGCP Project No 356 Proceedings of the Annulal Meeting-Sofia. Vol. 2. pp. 67-74. id Gagyi Pálffy, A., Cseh Németh, J., Zelenka T., ifj.gagyi Pálffy, A., Lázár, B., Csillag, J., Nagy, I, Szilágyi, G. et al. 1971. A recski mélyszinti ércelőfordulás külszíni méh/fúrásos kutatásának összefoglaló földtani jelentése és készletszáímtása. OÉÁ. Budapest. GeoKom 2000. Recsk II. (Mélyszint) egységesített földtani zárójelentés. Budapest. Juhász, J. 2002. Hidrogeológia. Akadémiai Kiadó. Budapest. KBFI 1980: Kutatási jelentés- A recski bányaműveletekben várható vízhozam 1985-ig. Budapest. Kisvarsányi, G. 1955. Összefoglaló jelentés a Recsk-Parádfüdői ércelöfordulásokról és a Recski Ércbánya ércvagyonbecslése. I. kötet. OFGA Budapest. T 1706. Kisvarsányi, G. 1955-56. A recski Lahóca földtani felépítése és szerkezete, kőzetei és érce, megkutatottsága és hidrogeológia viszonyai. OFGA Budapest. T 1707. Markó, B. 1976. A mátraderecskei Rm-1 l/a számú fúrás hozamának és a recski bánya vízszintsüllyesztésének kapcsolata. Recsk. Zárógyakorlat. Kézirat. OFV-Vituki Rt. Hidrológiai Intézete 1998. Magyarország forrásainak katasztere. III./l kötet. Az Északi-középhegység Bükk-hegységtől Ny-ra eső területe. Somody, A., Lénáit L. 2004. A recski Mélyszinti Bányaüzem vízföldtani viszonya és annak kapcsolat a bükki karsztrendszerrel. Kárpátmedence ásványvizei konferencia. Csíkszereda, pp. 56-65. Somody, A. 2005. A recski Mélyszinti Bányaüzem Vízelárasztással való tartós szüneteltetésnek vízföldtani vizsgálata. Szilágyi, G. 1975. A recski mélyszinti ércesedés vízföldtani helyzete. Földtani Közlöny. Budapest, 1975. 105. pp. 740-754. Tóthy, Gy., Somody, A., Horváth, I. 2005. Vízföldtani tanulmány a Bükkszék. SALVUS gyógyvíz-kutak által érintett hévízrezervoár kitermelhető vízmennyiségének módosításához. Budapest. Vitális, S. 1926. Jelentés Mátrabánya és környékének földtani és bányászati viszonyairól. OFGA Budapest. T 3348. Vizitrev 1973. Észak Mátra Parád-Recsk környékének vízkatasztere. Műszaki leírás. Budapest. Vizitrev 1974. Észak Mátra Parád-Recsk környékének vízmérései. Műszaki leírás. Budapest. 176