一个
一个“切片”通过一个梯田的废石矿山排土场显示仪器安装
一个
每季度进行实地视察,收集中子探测器和氧传感器数据,并进行例行维护。

与硬岩金属开采相关的酸性岩石排水(ARD)问题是许多采矿作业面临的最大环境挑战之一。ARD的形成需要三种成分:氧、水和活性岩石(通常在矿井的废石堆中发现)。尽管预防ARD的策略有很多,但它们通常侧重于尽量减少水和氧进入和通过活性废石的流量,以减少硫化物氧化。一种常见且成功的技术是用低渗透帽和植物盖覆盖活性废料,将活性岩石与氧和水隔离。这种帽的有效性可以通过监测废石内部的水运动、氧含量和温度来就地评估。

蒙大拿州Bozeman的Schafer & Associates公司在过去的十多年里一直在监测废岩盖层的性能和相关的ARD开发。这些监测工作的一个组成部分包括CSI设备,以进一步表征再生材料中的水含量和温度变化。通常情况下,监测传感器安装在井盖系统内的垂直剖面和下方的废石上。每个传感器都连接到一个位于地面的CSI数据记录器,用于持续收集数据。为了尽量发挥资料的效用,天文台通常会设立地面气象站,监察可直接影响盖性能的降水事件和环境条件的变化。图示显示了矿山废石设施的典型仪器监测巢。

地下水的含量和运动可以通过多种技术和设备设计来监测,包括中子测井、时域反射仪、重力蒸渗仪和散热装置。为了加强通过各种封顶系统的水通量解释,可以采用上述技术的组合。例如,Schafer & Associates公司正在有效地使用CSI公司的229升散热矩阵电位传感器,来监测由植被覆盖下的低渗透屏障层组成的多层帽状系统中的水分变化。通过在低渗透层的上方和下方安装散热传感器,可以评估屏障限制渗透的有效性。此外,这些传感器还能显示阻挡层的湿度,并指出可能会对薄膜性能产生不利影响的趋势。

另一种监测废石材料含水率变化的有效技术是CS615含水率反射探头。CS615水平安装在未受扰动的废石桩的上表面,提供水流入桩内的基本信息。在植被覆盖后,CS615可用于监测植被建立期间净地表水流入废石的通量。收集到的数据不仅可以评估植被覆盖度的表现,而且可以提高水平衡模型的输入参数。

在ARD形成过程中,废石材料中黄铁矿的氧化是放热反应。当黄铁矿氧化为硫酸亚铁和硫酸时,1440 kJ mol-1(Harries and Ritchie 1981)。Schafer & Associates公司正在使用CSI的107温度探头来监测覆盖了废石堆的垂直剖面上的温度变化。利用趋势分析技术和监测数据,可以评估ARD的开发和构造的上限性能。

监测再生矸石桩是评价承台性能的重要手段。通过连续监测技术生成的数据,可以更好地解释水的运动,以及盖层和废石材料内部发生的潜在反应。CSI设备已经并将继续在我们的监测和评估工程控制中发挥不可或缺的作用,以限制ARD。

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案例研究总结

应用程序

监测酸性岩石排水地点的水运动、氧含量和温度

位置

美国蒙大拿

产品使用

229 - l CS615-L CR10X 107

贡献者

Schafer & Associates的大卫·约翰逊,克里斯·拉凯和斯科特·克兰兹

测量参数

废石中的水的运动、氧含量和温度


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