Рекультивация и восстановление заброшенного шахтного водостока

Рекультивация и восстановление заброшенного шахтного водостока

Добыча угля началась в Пенсильвании более 250 лет назад, и сегодня она по-прежнему обеспечивает 60% топлива для выработки электроэнергии в штате — четвертом по величине угледобывающем штате в США.

Несмотря на принятие Закона о контроле за открытой добычей полезных ископаемых и рекультивации в 1977 году, более 8000 километров ручьев в Пенсильвании до сих пор подвержены загрязнению стоками из заброшенных шахт.

В 1996 году была создана Коалиция восточной Пенсильвании по рекультивации заброшенных шахт (EPCAMR) для содействия рекультивации и восстановлению земель и вод, загрязненных в результате горнодобывающей деятельности.

Проект мониторинга воды

Проект мониторинга воды, начатый EPCAMR в 2018 году в районе Моканаква, штат Пенсильвания, фокусируется на заброшенной угольной шахте под названием West End Colliery. Ручей, проходящий по территории, собирает стоки из заброшенных шахт, содержащие кислую воду с высоким содержанием тяжелых металлов, и впадает в реку Саскуэханна. Это привлекло внимание Комиссии по бассейну реки Саскуэханна (SRBC), регулирующей водозаборы в реке для потребительского использования.

Контроль количества воды, сбрасываемой из шахтных бассейнов, позволяет очищать ее, а затем сбрасывать при низком уровне воды. Таким образом, в бассейн реки поступает чистая вода, которая ранее оставалась неочищенной.

Исследование запасов и сбросов воды из заброшенных шахт

Исследование включает программу мониторинга, основанную на трехмерном картировании шахтных бассейнов. EPCAMR разрабатывает трехмерные модели шахтных бассейнов, чтобы помочь оценить объемы хранения воды. Развивая эту инициативу, EPCAMR объединилась с SRBC для проведения полевых исследований. 

Для изучения инфильтрации поверхностных вод, стока, химического состава и перепадов высот в шахтном бассейне дренажного туннеля Mocanaqua mine rock и подземных комплексах шахтных бассейнов было установлено десять станций мониторинга. В процессе исследования использовались Регистраторы уровня воды Solinst Levelogger. На территории заброшенной шахты Моканаква были размещены десять регистраторов и Barologger (используемый для компенсации атмосферного давления).

Выбор регистраторов обоснован тем, что они позволяют одновременно измерять уровень поверхностных вод и уровень воды в скважинах шахтного бассейна (аналогичные скважины для подземных вод). Измерения уровня воды помогают понять движение воды по участку и определить, где происходят потери поверхностных вод.

Для измерения уровня воды в ручье используются два регистратора. Три регистратора измеряют уровень воды в карьерах, которые, как предполагается, связаны с шахтным бассейном. Четыре регистратора устанавливаются в скважинах, пробуренных в шахтном бассейне. Последний регистратор измеряет уровень воды в месте сброса воды из обрушенного туннеля шахты Моканаква.

Регистраторы уровня воды Solinst Levelogger (а также Barologger) настроены на запись данных с интервалом 15 минут. Эти данные загружаются ежемесячно в рамках проекта, направленного на оценку качества и расхода воды. Время, близкое к 15-минутному интервалу, использовалось для ассоциирования данных о расходе с уровнем воды.

Данные загружались с помощью Levelogger App Interface и приложения Solinst Levelogger, а также кабеля прямого считывания и ноутбука. Данные об уровне воды сохраняются в таблицах Excel после барометрической компенсации с помощью программного обеспечения Levelogger. Это позволяет использовать данные в расчетах и строить графики для отчетов.

Интерпретация результатов мониторинга воды

Интерпретируя данные об уровне воды, можно обнаружить различные уровни шахтного бассейна под землей. Данные об уровне воды были нанесены на карту, чтобы показать, как вода движется по участку, спускается в подземные шахты и выходит из туннеля.

Эти результаты не только раскрывают возможности управления потоками, чтобы накапливать воду в периоды интенсивного потока и сбрасывать ее в периоды слабого потока (по аналогии с плотиной), но также способствуют созданию 3D-модели шахтного бассейна. Эта модель позволяет оценить объемы воды, хранящейся в подземных шахтах.

В целом, EPCAMR осталась довольна использованием регистраторов Solinst с момента их появления в 2018 году. EPCAMR считает регистраторы более экономичными по сравнению с другими аналогичными приборами, представленными на рынке. Майкл А. Хьюитт, руководитель программы в EPCAMR, подчеркивает: "За прошедшие годы нам понравилась их надежность и функциональность".

В сочетании с 3D-моделированием данные уровня воды дают более полное представление о потоке воды через заброшенную шахту, ее вместимости и возможности очистки и сброса в качестве чистой воды для снижения уровня потребления.

Проведенное исследование способствует достижению общей цели EPCAMR - восстановлению земель, пострадавших от предшествующей горнодобывающей деятельности, и возвращению их в активное использование, а также способствует улучшению качества воды в данном регионе.

Источник: Solinst