Рекультивация шахт – это процесс преобразования добытых земель до экологически функционального или экономически пригодного для использования состояния. Хотя процесс рекультивации шахты происходит после завершения добычи, планирование мероприятий по рекультивации шахт происходит до того, как будет разрешено или запущено производство. [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 регулярной частью современной горнодобывающей практики. [2] Современная рекультивация шахт снижает воздействие горных работ на окружающую среду .
На многих заброшенных рудниках не проводятся рекультивационные работы. На протяжении всей истории к большинству шахт не применялись строгие правила. [3] На практике рекультивация шахт началась в начале 20 века. Вернуть ландшафт в исходное состояние удается не во всех случаях. В большинстве случаев физическая и химическая стабилизация шахтных отходов является пределом рекультивации шахт. [3]
В рамках жизненного цикла открытой угольной шахты завершенные участки шахт должны пройти реабилитацию. Когда добыча заканчивается, операторы должны восстановить землю до ее приблизительного первоначального контура (AOC) или оставить землю отсортированной и пригодной для «более высокого и лучшего» землепользования после добычи (PMLU), которое было утверждено как часть первоначального разрешения на добычу полезных ископаемых. приложение. Исключения предусмотрены, когда населенному пункту или владельцу поверхности нужен ровный или пологий рельеф. Допустимое использование земель после добычи полезных ископаемых включает улучшение коммерческих, жилых, рекреационных, сельскохозяйственных или общественных объектов.
В карьерах для засыпки выработок используют скальный материал. [4] Слой почвы, хранившейся при предварительной выработке, укладывается поверх скалистого материала. Поверх этого слоя укладывают слой плодородной почвы . Завершающим этапом является восстановление растительности и длительное развитие сукцессии растений . [4]
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 конкретные подходы к восстановлению. [5] [6] В течение последнего десятилетия новый подход к лесовосстановлению — Подход лесной мелиорации, или FRA — продвигался государственными горнодобывающими агентствами и Управлением по мелиорации и обеспечению соблюдения открытых горных работ (OSMRE) как подходящий и желательный метод. для рекультивации угольных земель для поддержки использования лесных земель в рамках SMCRA. Этот подход был разработан и поддерживается исследованиями, проведенными в рамках проекта Powell River Project, [9] совместной исследовательской и образовательной программы, ориентированной на темы, имеющие отношение к добыче угля и рекультивации в Аппалачах . [10]
ОЛР устанавливает руководящие принципы для достижения успешного лесовосстановления на заминированных землях, и их можно резюмировать в следующих пяти шагах:
Когда из-за местных микроклиматических условий основным сукцессионным видом для местной окружающей среды не является лес , рекультивацию лучше проводить путем создания пастбищ . Дэн Даггет и другие отстаивали целостное управление рекультивацией шахт в подобных ситуациях. [11] [12] [13] Если лучший доступный материал не является верхним слоем почвы, верхний слой почвы можно создать на месте, используя ранние сукцессионные виды местных выносливых многолетних трав и других растений в сочетании с животноводством , заменяющим виды дикой природы, необходимые для завершения биосистема. В частности, освоение почв 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, примечательно, что скорость накопления углерода в почве после добычи полезных ископаемых может быть очень высокой и может превышать скорость накопления углерода, которую можно получить, например, при лесовосстановлении пахотных земель. [17] [18]
В качестве альтернативы можно использовать комплексный подход, использующий целостный подход для выполнения первых трех этапов лесомелиоративного подхода. Как только эти первые три шага будут выполнены и четко определены, выпас скота можно будет сократить или полностью прекратить, чтобы дать возможность средним и высшим сукцессионным видам укорениться и продолжить лесохозяйственный подход.
До 1977 года не существовало федеральных законов, регулирующих аспекты открытых горных работ в угольной промышленности. Хотя во многих штатах, где ведется горнодобывающая деятельность, были приняты законы, регулирующие деятельность, законы различались от штата к штату, а их соблюдение было непоследовательным. Даже когда после Второй мировой войны штаты начали принимать более строгое нормативное законодательство, им часто не хватало финансирования для администрирования и обеспечения соблюдения этого законодательства. Руководящие принципы рекультивации после добычи полезных ископаемых в целом были менее строгими, чем сегодня. Например, в 1965 году в Колорадо началась программа добровольной рекультивации, согласно которой операторы шахт должны были действовать самостоятельно по восстановлению заминированных земель. [19]
Закон о контроле и рекультивации открытых горных работ 1977 года (SMCRA) является основным федеральным законом, регулирующим воздействие добычи угля на окружающую среду 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 сочетает необходимость защиты окружающей среды от воздействия открытой добычи угля с потребностью страны в угле как важном источнике энергии. Он гарантирует, что добыча угля ведется экологически ответственным образом и что земля адекватно рекультивируется во время и после процесса добычи. Большинство угледобывающих штатов теперь несут основную ответственность за регулирование открытой добычи угля на землях, находящихся под их юрисдикцией, а надзорную роль выполняет Управление по мелиорации и обеспечению соблюдения требований по открытым горным разработкам (OSMRE). [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 земли до начала добычи и использование земли, подлежащей добыче; предполагаемое использование земель после рекультивации; ориентировочный график рекультивации; и шаги, которые будут предприняты для соблюдения соответствующих законов о качестве воздуха и воды . Помимо предоставления плана рекультивации, операторы также должны внести гарантию выполнения обязательств, чтобы гарантировать наличие денежных средств для завершения рекультивации, если оператор прекратит свою деятельность до завершения рекультивации или по какой-либо другой причине не сможет завершить рекультивацию. Сумма залога должна равняться сумме предлагаемого плана рекультивации. [21] Залог не передается оператору до тех пор, пока государственный или федеральный регулирующий орган не придет к выводу, что рекультивация прошла успешно, что может занять более 10 лет после завершения процесса рекультивации.
Финансирование рекультивации заброшенных шахт осуществляется за счет налога на добычу угля. Операторы шахт должны платить налог в размере 0,12 доллара США за тонну угля, добываемого подземным способом, и 0,28 доллара США за тонну угля, добываемого открытым способом; поступления от этого налога направляются в Фонд рекультивации заброшенных шахт (созданный SMCRA) для оплаты рекультивации заброшенных шахт. Часть 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 выделило более 7,2 миллиарда долларов на рекультивацию более 295 000 акров опасных высокоприоритетных заброшенных шахтных объектов, а для других целей заброшенные шахтные земли были рекультивированы через фонд OSMRE с 1977 года. [22]
В связи с прекращением добычи угля в Германии в 2018 году в Бохуме в 2015 году при Высшей технической школе имени Георга Агриколы (THGA) был создан Научно-исследовательский институт пост-горной добычи (FZN). [23] [24] Это тот самый первый институт такого рода в мире, который комплексно рассматривает последствия горнодобывающей деятельности и объединяет необходимые ноу-хау, чтобы сформировать период после добычи полезных ископаемых 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 горное дело, геология, геотехническая инженерия, гидрогеология, электрические и информационные технологии эксперты, а также маркшейдеры работают вместе в различных дисциплинах. [23]
Научно-исследовательский институт последобывающей промышленности разрабатывает процессы мониторинга как на вершине карьера, так и под землей, а также готовит научные принципы для концепции устойчивого использования воды в карьере. В этом отношении институт тесно сотрудничает с горнодобывающими и старыми компаниями, а также органами власти, управлениями водного хозяйства и региональными властями, промышленными фирмами и университетами. Компания также реализует собственный проект по управлению знаниями, целью которого является сделать доступными в базе данных ноу-хау по добыче и после добычи. [23]
Каждые два года Научно-исследовательский институт пост-горного дела совместно с местным советом Арнсберга организует конференцию «NACHBergbauzeit в NRW» (Эра POST-горного дела в NRW). [25]
В рамках Научно-исследовательского института пост-горного дела THGA также в настоящее время предлагает единственный в мире курс магистратуры в области геотехнической инженерии и пост-горного дела , который сочетает в себе науку и инженерию и охватывает механику горных пород, экономическую геологию , а также гидрологию, геодезию и юридические вопросы. .