Угольные шахты очень часто наделены кислой (рН < 3). Недавно было отмечено, что некоторые щелочные сеть ( щелочность превышает кислотность ), с рН от 6 до 7. Экспертиза архивных данных указывает, что некоторые после добычи разряды, становятся чистые от щелочи в течение нескольких лет, в то время как другие остаются очень кислой даже тридцать лет спустя. [3].
РН шахтоводы является результатом, как кислотность и щелочность по производству реакции. Шахтные усилия дренаж рекультивации, как правило, направлены на снижение кислотности на контрольных бактерий, рН, кислорода, температуры и атмосферных скорости пирита. Однако процессы, участвующие в генерации природного щелочности в глубоких шахтных вод являются плохо ограничены. Понимание естественного производства щелочности предлагает альтернативные подходы нейтрализации драпов и имеет последствия для прогнозных моделей, правил добычи, разряда восстановления шахты и восстановления ресурсов. Эти процессы, вероятно, включать растворение карбонатных пород, силикатный минерал выветривание и катионный обмен.
Структурно - литологические характеристики угольных бассейнов влиять на поток подземных вод, которая развивается после заброшенности шахты. Большие, битумные бассейны обычно развиваются гидравлически изолированные бассейны с точками рельефа, созданных на отдельных местах разряда. В после добычи гидравлические отношения, которые развиваются из различных горных комплексов предполагают, что крупные, бассейны должно быть разбиваются на более мелкие гидрогеологических единицы, на основе общих гидравлических параметров. Тем не менее, большинство гидрогеологических моделей больших угольных бассейнов, основаны на гидравлических параметрах, полученных из средних обще бассейновых. Многие из этих исследований также не считают вскрываемую толщину, методологию добычи, или вскрываемую минералогию. Гидрогеологическая модель, которая объединяет геометрию бассейна и литологию со структурным и шахтным компонентов, был построен для оценки потока грунтовых вод в и через бассейны шахтных комплексов. Подход был использован для уточнения количественного определения гидрологических параметров для бассейна. Для более точной оценки гидрогеологические условия, которые приводят к формирование щелочных Fe- загрязненных шахтных разрядов, суббассейн гидрогеологии был интегрирован с разрядом и геохимией.
Геологические установка бассейна. К северо-востоку простирания бассейна, широко добывается подземным способом в первой половине этого века. Гидрология бассейна контролируется.
Рис. 1 - Карта изучаемого участка, показывающая площадную степень угольного пласта .
Южной структуры врезания, выходами или дренажных туннелей на западных объятия синклиналь, и на несколько угольных барьеров. Синклиналь лежит между. Выполнить антиклинали на запад и антиклинали на востоке (рис. 1). Структурные переход приводит к уменьшению на северо - востоке - юго-запад сложную интенсивность. С востока на запад бассейн погружается к юго-западу на 0,7 ° и наклоняется на запад вдоль поперечного профиля; Таким образом, структурные фасады вдоль восточного края бассейна выше в высоте, чем на западе. Это обеспечивает вертикальность компонента, нужный на гидрогеологической системе, и увеличивает площадь, подверженную в окислительных условиях, вдоль восточной части бассейна.
Рис. 1 - Стратиграфическое сечение. Формирование показывающее основные залежи угля и известняка
Питтсбург угольный пласт образует основную единицу формации, который заканчивается на базе угольного пласта Uniontown. Пресноводные известняки Benwood способствовуют значительной щелочности бассейна подземных вод. Просверлите отверстия в пределах бассейна, они указывают средний интервал между угольного пласта и известняка, он составляет 150 - 160 футов в северной области исследования, по сравнению с 120 - 130 футов в центральной и южной части. В Redstone известняки идут не вбок непрерывной всей синклиналию
Глубина ниже поверхности Питтсбурга угля в синклинале, изменяется от нуля в обнажениях на > 300 футов на синклинальной оси. Все основные потоки,которые возникают в пределах или рядом с синклиналью страдают от загрязненного дренажа шахты. Высококвалифицированный кислых Fe- и Al- инфицированными отходами в северной части синклинали в сильно щелочной, железа и сульфата загрязненных сбросов в южной части синеклизы. В таблице 1 представлены геохимических и стронция изотопные данные для синклинали разрядов. Щелочность, рН и концентрация Na + увеличение с севера на юг. Во время обоих периодов выборки рН разрядов в диапазоне от 2,8 до 6,5. Чистая вод, определяется из баланса минеральной кислотности и бикарбоната, колеблется от умеренно кислых до сильно чистая щелочная. Бикарбонат в щелочных в среднем 4,0 ммоль/л и колебались в пределах 6,4 ммоль/л, значение, 50%, чем незагрязненных подземных вод в регионе. Принцип загрязнитель железа Fe). Концентрации Fe диапазоне между 0,24 и 1,40 ммоль/л (в среднем 0,87 ммоль / л), выше 0,05 ммоль/л предела в большинстве разрешений на сброс и 0,03 ммоль/л в - потоке лимита на Пенсильвания. Марганец (Mn ) и алюминий ( Al), общие показатели дренажа кислых шахтных вод, не присутствовали в чрезмерных количествах ( Mn ~ 0,06 моль/л; Аль ~ 0,03 ммоль/л). Натрий (Na) был доминирующим катионом для щелочных вод й составляет ~ 40% от катионов плату.
Рис. 1 - Геохимии и изотопный состав бассейновых разрядов
Развитие чистых щелочных горных разрядов не может быть предсказано простыми реакциями нейтрализации, но включает в себя сложные процессы, включая катионообмен, карбоната растворения и силикатного выветривания. Расчетные ставки суббассейн инфильтрации 0,21 до 0,56 галлонов в минуту и время пребывания (1-5 лет) были использованы для моделирования эволюцию бассейна синклинали шахтных вод, поскольку они мигрируют через суббассейнов с севера на юг. Индексы Минеральная насыщения определяется PHREEQC (программы моделирования) показывают, что алюминий, железо и кремнезем минералы экстремально недосыщенные в северных суббассейнах, но достиг перенасыщения в суббассейнах на юге.
Добыча угля резко и надолго изменяет гидрологические и геохимические характеристики больших площадях. Предыдущая работа предполагает, что существует прямая зависимость между битумной геометрией угольного бассейна, гидрогеологии, и глубинных геохимических и обычно загрязненных шахтных разрядов, вытекающих из этих бассейнов. Наши результаты показывают, что использование суббассейнового подхода, основанного на геологии и истории горнодобывающей сочетании с геохимической характеристике горных бассейнов может привести к улучшенной характеристика режима течения грунтовых вод битумных угольных бассейнов.
Это также может привести к улучшению оценок гидравлических параметров, необходимых для прогнозных моделей геохимической эволюции. Эти данные подтверждают тот факт, что некоторые угольные шахты, заброшенные из-за проблем с качеством воды, заслуживают переоценки. В случае недавно закрытых шахт, стратегическое размещение откачки воды из шахт насосы и /или манипуляции подземных сооружений может повысить щелочность. Кроме того, мой бассейн может увеличить производство щелочности путем увеличения времени пребывания или путем смешивания очень кислых вод с щелочными бассейнов. Это может привести к разрядам, поддающихся космической эффективности, экономичными пассивных систем водно-болотных угодий.
Сочетание гидрогеологических и геохимических моделей для битумных угольных бассейнов показывает большие перспективы. Больше работы должно быть сделано, чтобы лучше охарактеризовать специфические изменения происходящих из вскрышных инфильтрации и их влияние.
Список использованной литературы
1. Brady, K.B.C., Hornberger, R.J., and Fleeger, G., 1998, Influence of geology on postmining water quality: northern Appalachian Basin, in Brady, K.B.C., Smith, M.W., and Schueck, J., eds., Coal Mine Drainage Prediction and Pollution Prevention in Pennsylvania: Harrisburg, Department of Environmental Protection, p. 8-1 to 8-92.
2. Brady, K.B.C, Rose A.W., Cravotta C.A., III, and Hellier W.W., 1997, Bimodal distribution of pH in coal mine drainage, Geol. Soc. Amer. Abstr. V. 29, p.32.
3. Capo, R. C., Stewart, B. W., and Chadwick, O. A., 1998, Strontium isotopes as tracers of ecosystem processes: Theory and methods: Geoderma, v. 83, p. 515-524.