stringtranslate.com

Рекультивация шахт

Открытый угольный разрез в Великобритании до и во время процесса рекультивации.

Рекультивация шахт — это процесс изменения земель , которые были отработаны , для восстановления их до экологически функционального или экономически пригодного состояния. Хотя процесс рекультивации шахт происходит после завершения добычи, планирование мероприятий по рекультивации шахт может происходить до разрешения или начала добычи. [1] Рекультивация шахт создает полезные ландшафты, которые отвечают различным целям, начиная от восстановления продуктивных экосистем и заканчивая созданием промышленных и муниципальных ресурсов. В Соединенных Штатах рекультивация шахт является обычной частью современной практики добычи полезных ископаемых. [2] Современная рекультивация шахт снижает воздействие добычи полезных ископаемых на окружающую среду .

На многих заброшенных шахтах не проводятся рекультивационные работы. На большинстве шахт на протяжении всей истории не применялись строгие правила. [3] Как практика, рекультивация шахт началась в начале 20-го века. Возврат ландшафта к его первоначальному состоянию возможен не во всех случаях. В большинстве случаев физическая и химическая стабилизация отходов шахт является пределом рекультивации шахт. [3]

Процессы рекультивации

В рамках жизненного цикла открытой угольной шахты завершенные шахтные территории должны пройти рекультивацию. После окончания добычи операторы должны восстановить землю до ее приблизительного первоначального контура (AOC) или оставить землю отградуированной и пригодной для «более высокого и лучшего» использования земли после добычи (PMLU), которое было одобрено как часть первоначальной заявки на разрешение на добычу. Исключения предусмотрены, когда сообществу или владельцу поверхности нужна ровная или слегка холмистая местность. Приемлемое использование земли после добычи включает коммерческие, жилые, рекреационные, сельскохозяйственные или общественные улучшения.

В карьерах скальный материал используется для засыпки выемки. [4] Слой почвы, который был сохранен при предварительной добыче, помещается поверх скального материала. Поверх этого слоя помещается слой верхнего слоя почвы . Заключительным этапом является восстановление растительности и долгосрочное развитие сукцессии растений . [4]

Подход к лесной мелиорации

Лесовосстановление является доминирующим способом восстановления участков после добычи полезных ископаемых. [5] [6] В некоторых ситуациях даже спонтанное развитие экосистемы может привести к разумному лесному покрову [7] [8], но в большинстве случаев используются особые подходы к восстановлению. [5] [6] В течение последнего десятилетия новый подход к лесовосстановлению — подход к лесной рекультивации или FRA — был продвинут государственными горнодобывающими агентствами и Управлением по рекультивации и обеспечению соблюдения правил поверхностной добычи полезных ископаемых (OSMRE) как подходящий и желательный метод рекультивации угольных земель для поддержки лесных угодий в рамках SMCRA. Этот подход был разработан и поддерживается исследованиями, проведенными в рамках проекта Powell River [9] , совместной исследовательской и образовательной программы, сосредоточенной на темах, имеющих отношение к добыче угля и рекультивации в Аппалачах . [10]

FRA устанавливает руководящие принципы для успешного лесовосстановления на заминированных землях, которые можно обобщить в виде следующих пяти шагов:

  1. Создайте подходящую среду для укоренения, которая обеспечит хороший рост дерева. Она должна быть не менее четырех футов глубиной и состоять из верхнего слоя почвы, выветренного песчаника и/или лучшего доступного материала.
  2. Слегка разровняйте верхний слой почвы или заменитель верхнего слоя почвы, созданный на первом этапе, чтобы создать неуплотненную питательную среду.
  3. Используйте почвопокровные растения, совместимые с растущими деревьями.
  4. Посадите два типа деревьев (или более): ранние сукцессионные виды для дикой природы и стабильности почвы, а затем коммерчески ценные сельскохозяйственные культуры .
  5. Используйте правильные методы посадки деревьев .

Целостный подход

Когда верхним сукцессионным видом для местной среды не является лес из-за местных микроклиматических условий, рекультивация может быть лучше выполнена путем создания пастбищ вместо этого. Дэн Даггет и другие отстаивали целостное управление для рекультивации шахт в таких ситуациях. [11] [12] [13] Когда лучшим доступным материалом не является верхний слой почвы, верхний слой почвы можно создать на месте, используя ранние сукцессионные виды местных выносливых многолетних трав и других растений, в сочетании с домашним скотом , заменяющим виды диких животных, необходимые для завершения биосистемы. В частности, развитие почвы и почвенная биота играют существенную роль в развитии после добычи полезных ископаемых. [14] [15] [16] Хотя восстановление почвы на землях после добычи полезных ископаемых сопряжено со многими проблемами, оно также открывает возможности. Например, следует отметить, что скорость накопления углерода в почве после добычи полезных ископаемых может быть очень высокой и может превышать скорость накопления углерода, которую можно получить, например, путем лесовосстановления пахотных земель. [17] [18]

  1. Отсортируйте наилучший доступный материал по требуемому рельефу, установив ключевые линии .
  2. Высевайте местные виды ранних сукцессионных видов растений и трав.
  3. Покройте участок рыхлым слоем сенной мульчи, чтобы обеспечить первоначальный «заряд» корма, необходимого для скота.
  4. Используя ключевые линии в качестве ориентира, разбейте загоны и внедрите комплексные методы планового выпаса, чтобы оздоровить землю.
  5. Если целью является создание зоны дикой природы или природного парка, то по мере того, как ключевые виды начинают возвращаться (процесс, называемый экологической сукцессией ) или внедряются в достаточно больших количествах, поголовье скота может быть сокращено или полностью уничтожено.

В качестве альтернативы можно использовать комплексный подход, который использует целостный подход для выполнения первых трех шагов подхода к лесной мелиорации. После того, как эти первые три шага выполнены и хорошо устоялись, выпас скота может быть сокращен или прекращен, чтобы позволить средним и высшим сукцессионным видам укорениться и продолжить подход к лесному хозяйству.

Соединенные Штаты

Восстановленные карьеры на юго-западе Пенсильвании

До 1977 года не существовало федеральных законов, регулирующих аспект открытой добычи угля. Хотя многие штаты, где велась добыча полезных ископаемых, приняли законы, регулирующие операции, законы различались от штата к штату, а их исполнение было непоследовательным. Даже когда штаты начали принимать более строгое регулирующее законодательство после Второй мировой войны, им часто не хватало финансирования для администрирования и обеспечения соблюдения законодательства. Руководящие принципы рекультивации после добычи полезных ископаемых были в целом менее строгими, чем сегодня. Например, в Колорадо в 1965 году началась добровольная программа рекультивации, в рамках которой операторы шахт должны были действовать самостоятельно для восстановления выработанных земель. [19]

В соответствии с Законом о контроле за добычей полезных ископаемых и рекультивации земель 1977 г.

Закон о контроле за добычей угля на поверхности и рекультивации земель 1977 года (SMCRA) является основным федеральным законом, регулирующим экологические последствия добычи угля в Соединенных Штатах. Он установил руководящие принципы выдачи разрешений для существующих и будущих угольных шахт, а также целевой фонд для финансирования рекультивации заброшенных шахт . SMCRA уравновешивает необходимость защиты окружающей среды от последствий добычи угля на поверхности с потребностью страны в угле как в основном источнике энергии. Он гарантирует, что операции по добыче угля проводятся экологически ответственным образом и что земля адекватно рекультивируется во время и после процесса добычи. Большинство угледобывающих штатов теперь несут основную ответственность за регулирование добычи угля на поверхности на землях, находящихся в пределах их юрисдикции, при этом Управление по рекультивации и обеспечению соблюдения правил добычи угля на поверхности (OSMRE) выполняет надзорную функцию. [20]

Согласно SMCRA, до получения разрешения на добычу полезных ископаемых операторы должны представить подробный и всеобъемлющий план рекультивации земель после завершения добычи. План рекультивации должен включать, среди прочих критериев, состояние до начала добычи и использование земли, на которой будет вестись добыча; предлагаемое использование земли после рекультивации; предполагаемый график рекультивации; и шаги, которые будут предприняты для соблюдения соответствующих законов о качестве воздуха и воды . Помимо предоставления плана рекультивации операторы должны также разместить гарантийное обеспечение, чтобы гарантировать наличие денежных средств для завершения рекультивации, если оператор прекратит свою деятельность до завершения рекультивации или по иным причинам не сможет завершить рекультивацию. Сумма гарантийного обеспечения должна быть равна сумме предлагаемого плана рекультивации. [21] Гарантия не выдается оператору до тех пор, пока государственный или федеральный регулирующий орган не придет к выводу об успешности рекультивации, что может произойти более чем через 10 лет после завершения процесса рекультивации.

Программа по заброшенным шахтным землям

Финансирование рекультивации заброшенных шахт осуществляется за счет налога на добычу угля. Операторы шахт должны платить налог в размере 0,12 долл. США за тонну угля, добытого подземным способом, и 0,28 долл. США за тонну угля, добытого открытым способом; доходы от этого налога направляются в Фонд рекультивации заброшенных шахт (создан SMCRA) для оплаты рекультивации заброшенных шахт. Процент фонда распределяется между штатами с утвержденными программами рекультивации для их проектов, а оставшиеся деньги используются федеральным правительством через OSMRE для рекультивации заброшенных шахт в штатах без активных программ. По состоянию на 15 декабря 2011 года OSMRE предоставил более 7,2 млрд. долл. США для рекультивации более 295 000 акров опасных высокоприоритетных заброшенных шахтных участков и для других целей заброшенных шахтных земель, которые были рекультивированы через фонд OSMRE с 1977 года. [22]

Германия

В связи с окончанием добычи угля в Германии в 2018 году в 2015 году в Бохуме в Высшей технической школе имени Георга Агриколы (THGA) был создан Научно-исследовательский институт пост-добычных работ (FZN). [23] [24] Это первый в мире институт такого рода, который комплексно рассматривает последствия добычи полезных ископаемых и объединяет необходимые знания, чтобы сформировать пост-добычный период с технической, экономической и экологической точки зрения. Здесь основное внимание уделяется научному сопровождению так называемых вечных задач добычи угля в районах Рура , Саара , а также в Иббенбюрене , где специалисты по горному делу, геологии, геотехнической инженерии, гидрогеологии, электротехнике и информационным технологиям, а также горные маркшейдеры работают вместе в различных дисциплинах. [23]

Научно-исследовательский институт пост-добычных работ разрабатывает процессы мониторинга как на шахте, так и под землей, а также готовит научные принципы для концепции устойчивой шахтной воды. В этом отношении институт тесно сотрудничает с горнодобывающими и старыми компаниями, а также с органами власти, водными советами и региональными органами власти, промышленными фирмами и университетами. Он также реализует собственный проект по управлению знаниями, который направлен на то, чтобы сделать ноу-хау в области добычи и пост-добычных работ доступными в базе данных. [23]

Каждые два года Научно-исследовательский институт пост-горнодобывающей промышленности совместно с местным советом Арнсберга организует конференцию «NACHBergbauzeit in NRW» (Эпоха пост-горной промышленности в Северном Рейне-Вестфалии). [25]

В настоящее время в рамках Научно-исследовательского института пост-горного дела THGA также предлагает единственную в мире магистерскую программу по геотехнической инженерии и пост-горному делу , которая объединяет науку и технику и охватывает механику горных пород, экономическую геологию, а также гидрологию, геодезию и юридические вопросы.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Вейер, Ванесса Д.; де Вааль, Альта; Лехнер, Алекс М.; Унгер, Коринн Дж.; О'Коннор, Тим Г.; Баумгартл, Томас; Шульце, Роланд; Трутер, Уэйн Ф. (2019-01-24). «Количественная оценка рисков восстановления угольных шахт с открытым способом с использованием байесовской сети уплотнения почвы в Южной Африке и Австралии: демонстрация структуры R2AIN». Интегрированная экологическая оценка и управление . 15 (2): 190–208. Bibcode : 2019IEAM...15..190W. doi : 10.1002/ieam.4128. hdl : 2263/70645 . PMID  30677215. S2CID  59251358.
  2. ^ Закон о контроле за добычей полезных ископаемых и рекультивации земель 1977 года
  3. ^ ab Otte, ML; Jacob, DL (2008). "Восстановление территорий, подвергшихся воздействию мин". Энциклопедия экологии . Academic Press . Получено 30 ноября 2023 г. .
  4. ^ ab O. Valero, Nelson; C. Gómez, Liliana; Ramírez, Ramiro (2021). "Глава 7 - Рекультивация земель открытым способом угольного карьера в полузасушливых условиях — полевое наблюдение". Серия Modern Cartography, том 10. Academic Press. стр. 155-171. ISBN 9780128238950.
  5. ^ ab Prescott, Cindy E.; Frouz, Jan; Grayston, Sue J.; Quideau, Sylvie A.; Straker, Justin (2019-01-01). «Восстановление лесных почв после нарушения». Развитие почвоведения . 36 : 309–343. doi :10.1016/B978-0-444-63998-1.00013-6. ISBN 9780444639981. ISSN  0166-2481. S2CID  214319901.
  6. ^ ab Macdonald, S. Ellen; Landhäusser, Simon M.; Skousen, Jeff; Franklin, Jennifer; Frouz, Jan; Hall, Sarah; Jacobs, Douglass F.; Quideau, Sylvie (2015-11-01). «Восстановление лесов после нарушения поверхностных горных работ: проблемы и решения». New Forests . 46 (5): 703–732. doi : 10.1007/s11056-015-9506-4 . ISSN  1573-5095.
  7. ^ Фроуз, Ян; Дворщик, Петр; Ваврова, Алена; Душова, Ольга; Кадохова, Штепанка; Матейичек, Любош (01 ноября 2015 г.). «Развитие пологого покрова и биомассы древесной растительности на рекультивированных и невосстановленных участках после добычи полезных ископаемых». Экологическая инженерия . 84 : 233–239. doi :10.1016/j.ecoleng.2015.09.027. ISSN  0925-8574.
  8. ^ Фроуз, Ян; Мудрак, Ондржей; Райчмиедова, Эрика; Уолмсли, Алена; Вахова, Павла; Шимачкова, Хана; Альбрехтова, Яна; Моради, Джаббар; Кучера, Иржи (01.01.2018). «Грубая волнообразная наваленная вскрышная порода способствует образованию древесной растительности, а выравнивание способствует зарастанию травы во время самостоятельной разработки участка после добычи полезных ископаемых». Журнал экологического менеджмента . 205 : 50–58. дои : 10.1016/j.jenvman.2017.09.065. ISSN  1095-8630. ПМИД  28964974.
  9. ^ Зиппер, CE «Проект Powell River». www.prp.cses.vt.edu .
  10. ^ Региональная инициатива по восстановлению лесов в Аппалачах, Консультации по лесовосстановлению № 1 (http://arri.osmre.gov/FRA/Advisories/FRA_No.1.7-18-07.Revised.pdf)
  11. ^ Даггет, Дэн. "Восстановительная пастьба". Да . Получено 16 января 2016 г.
  12. ^ Даггет, Дэн. «Убедительные доказательства». Человек в природе. Архивировано из оригинала 6 марта 2001 года . Получено 5 апреля 2013 года .
  13. ^ Буш, Коул. "Холистический управляемый выпас скота в Сода-Лейк". Graniterock . Получено 5 апреля 2013 г.
  14. ^ "Почвенная биота и развитие экосистем на участках после добычи полезных ископаемых". Routledge & CRC Press . Получено 12 июля 2021 г.
  15. ^ Фроуз, Ян; Прах, Карел; Пижль, Вацлав; Ханель, Ладислав; Старый, Йозеф; Таёвский, Карел; Матерна, Ян; Балик, Владимир; Кальчик, Иржи; Ржехоункова, Клара (1 января 2008 г.). «Взаимодействие между развитием почвы, растительностью и почвенной фауной во время спонтанной сукцессии на участках после добычи». Европейский журнал почвенной биологии . 44 (1): 109–121. doi :10.1016/j.ejsobi.2007.09.002. ISSN  1164-5563.
  16. ^ Фроуз, Ян; Ливечкова, Милуше; Альбрехтова, Яна; Хронякова, Алика; Кайтамл, Томаш; Пижль, Вацлав; Ханель, Ладислав; Старый, Йозеф; Балдриан, Петр; Лготакова, Зузана; Шимачкова, Хана; Чепакова, Шарка (01 декабря 2013 г.). «Опосредовано ли влияние деревьев на свойства почвы почвенной фауной? Тематическое исследование на участках после добычи полезных ископаемых». Лесная экология и управление . 309 : 87–95. doi :10.1016/j.foreco.2013.02.013. ISSN  0378-1127.
  17. ^ Frouz, Jan; Vindušková, Olga (2018-01-01). «Накопление органического вещества в почве на участках после добычи: потенциальные драйверы и механизмы». Управление почвой и изменение климата : 103–120. doi :10.1016/B978-0-12-812128-3.00008-2. ISBN 9780128121283.
  18. ^ Vindušková, Olga; Frouz, Jan (2013-07-01). «Накопление углерода в почве после открытой добычи угля и сланца в Северном полушарии: количественный обзор». Environmental Earth Sciences . 69 (5): 1685–1698. Bibcode :2013EES....69.1685V. doi :10.1007/s12665-012-2004-5. ISSN  1866-6299. S2CID  129185046.
  19. ^ Отдел минералов и географии Колорадо, Рекультивация шахт в Колорадо: Обзор (http://mining.state.co.us/pdfFiles/reg.pdf)
  20. ^ Управление по рекультивации земель и обеспечению соблюдения правил открытой добычи полезных ископаемых, регулирование угольных шахт (http://www.osmre.gov/rcm/rcm.shtm)
  21. ^ Кодекс США, раздел 30 – Минеральные земли и добыча полезных ископаемых, подраздел 1258. Требования к плану рекультивации (http://www.gpo.gov/fdsys/search/pagedetails.action;jsessionid=JpQ3T3CRlm3vc0Vn2ynLGRMN9nj1VkTTvhs9K8GdKM6mbGcXdQWh!1067014512!-1849986691?browsePath=Title+30%2FChapter+25%2FSubchapter+V%2FSec.+1258&granuleId=USCODE-2010-title30-chap25-subchapV-sec1258&packageId=USCODE-2010-title30&collapse=true&fromBrowse=true)
  22. ↑ Министерство внутренних дел: Пресс-релиз от 15 декабря 2011 г. (http://www.doi.gov/news/pressreleases/Secretary-Salazar-and-Director-Pizarchik-Announce-485-Million-in-Grants-to-States-and-Tribes-to-Clean-Up-Abandoned-Coal-Mines.cfm)
  23. ^ abc "Research Institute of Post-Mining". www.thga.de . Архивировано из оригинала 2019-09-02 . Получено 2019-10-25 .
  24. ^ "RAG-Stiftung: Forschungszentrum Nachbergbau" . www.rag-stiftung.de (на немецком языке) . Проверено 25 октября 2019 г.
  25. ^ "NACHBergbauzeit в NRW: THGA und Bezirksregierung Arnsberg diskutieren Aufgaben und Perspektiven" . idw-online.de . Проверено 25 октября 2019 г.

Внешние ссылки