United States Office of Water EPA-821-B-01-010

 Environmental Protection (4303) December 2001

 Agency FINAL

Coal Remining - Best Management

Practices Guidance Manual
EPA-821-B-01-010

COAL REMINING 

BEST MANAGEMENT PRACTICES 

GUIDANCE MANUAL

DECEMBER 2001

Office of Water

Office of Science and Technology

Engineering and Analysis Division

U.S. Environmental Protection Agency

Washington DC, 20460
 Coal Remining BMP Guidance Manual

Acknowledgments

Acknowledgments

This manual was developed under the direction of William A. Telliard and John Tinger of the

Engineering and Analysis Division (EAD) within the U.S. Environmental Protection Agencyís

(EPAís) Office of Science and Technology (OST). The manual was made possible through a

cooperative team effort. EPA gratefully acknowledges the contribution of the team members

involved in this effort (Jay W. Hawkins of the Office of Surface Mining Reclamation and

Enforcement and Keith B.C. Brady of Pennsylvaniaís Department of Environmental Protection)

for the countless hours spent and determination in bringing this effort to completion. Their

commitment and dedication to this product was key to the Office of Waterís mission of

providing guidance and technical support to its stakeholders. EPA also wishes to thank

DynCorp Information and Enterprise Technology for its contributions and invaluable support,

and the Interstate Mining Compact Commission and its member states for extensive information

and data collection activities in support of this effort.

Disclaimer

The statements in this document are intended solely as guidance. This document is not intended,

nor can it be relied upon, to create any rights enforceable by any party in litigation with the

United States. EPA may decide to follow the draft guidance provided in this document or to act

at variance with the guidance, based on its analysis of the specific facts presented. This guidance

is being issued in connection with the Coal Mining Point Source Category. 

The primary contact regarding questions or comments to this manual is:

William A. Telliard

Engineering and Analysis Division (4303)

U.S. Environmental Protection Agency

Ariel Rios Building, 1200 Pennsylvania Avenue, N.W.

Washington, DC 20460

Phone: 202/260-7134

Fax: 202/260-7185

email: telliard.william@epamail.epa.gov
Coal Remining BMP Guidance Manual

Table of Contents

TABLE OF CONTENTS

Page

SECTION OUTLINE ......................................................... i

LIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix

LIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

GLOSSARY AND ACRONYMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii

EXECUTIVE SUMMARY ................................................. xxvii

INTRODUCTION ............................................................1

INTRODUCTION TO BEST MANAGEMENT PRACTICES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Section 1.0 Hydrologic and Sediment Control BMPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

1.1 Control of Infiltrating Surface Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

1.2 Control of Infiltrating Groundwater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-33

1.3 Sediment Control and Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-71

Section 2.0 Geochemical Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

2.1 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

2.2 Alkaline Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29

2.3 Induced Alkaline Recharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-63

2.4 Special Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-79

2.5 Bactericides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-127

Section 3.0 Operational Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Section 4.0 Passive Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

Section 5.0 Integration of Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

Section 6.0 Efficiencies of Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1

Section 7.0 Best Management Practices - Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

APPENDICES

Appendix A: EPA Coal Remining Database - 61 State Data Packages . . . . . . . . . . . . . . A-1

Appendix B: Pennsylvania Remining Site Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1

Appendix C: Interstate Mining Compact Commission Solicitation Sheet Response

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-1
Coal Remining BMP Guidance Manual

Table of Contents i

Section Outline

Introduction .................................................................1

Environmental Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Waters Impacted by Pre-SMCRA Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

303(d) List .......................................................3

Abandoned Mine Land Program and AMLIS ............................4

Industry Profile .........................................................7

Regulatory History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Remining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Existing State Remining Programs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Introduction to Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Site Characteristics and BMP Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Regional Differences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

BMP Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Section 1.0 Hydrologic and Sediment Control BMPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1

1.1 Control of Infiltrating Surface Water . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3

Site Assessment ñ Backfill Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6

1.1.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6

Regrading Abandoned Mine Spoil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7

Installation of Surface Water Diversion Ditches . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-9

Low-Permeability Caps or Seals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11

Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14

Stream Sealing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-15

Design Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-17

1.1.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-18

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-20

1.1.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-21

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-22

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23

Case Study 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-26

1.1.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-29

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-29

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-29

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-30

1.1.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-30

1.2 Control of Infiltrating Groundwater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-33

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-33
Coal Remining BMP Guidance Manual

ii Table of Contents

Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-35

1.2.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-36

Daylighting of Underground Mines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-36

Sealing and Rerouting of Mine Water from Abandoned Workings . . 1-41

Highwall Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-46

Pit Floor Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-49

Grout Curtains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-52

Ground Water Diversion Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-55

Design Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-57

1.2.2 Verification of the Degree of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-58

Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-59

Sealing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-59

Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-59

Grout Curtains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-60

Diversion Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-61

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-61

1.2.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-62

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-62

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-66

1.2.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-67

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-67

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-67

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-68

1.2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-69

1.3 Sediment Control and Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-71

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-71

Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-72

1.3.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-74

Site Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-77

Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-77

Direct Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-79

Channel, Ditch, and Gully Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-81

Channel Linings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-82

Check Dams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-83

Silt Fences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-85

Gradient Terraces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-86

Design Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-86

1.3.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-88

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-88

1.3.3 Literature Review/Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-90

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-90

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-92

1.3.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-94

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-94

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-95
Coal Remining BMP Guidance Manual

Table of Contents iii

1.3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-95

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-96

Section 2.0 Geochemical Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1

2.1 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

Acid-Base Accounting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

Components of ABA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

Paste pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

Percent Sulfur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

Fizz Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10

Neutralization Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10

Net Neutralization Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-11

Information Needed to Conduct an Overburden Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12

Preparing for Overburden Analysis Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13

Areal Sampling ñ A Survey of State Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

Operational Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

Stratigraphic Variation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

Representative Samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-18

Sample Collection and Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

Sample Collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

Air Rotary (Normal Circulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-20

Air Rotary (Reverse Circulation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Diamond Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-21

Augering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-22

Highwall Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

Sample Description (Log) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-23

Sample Preparation and Compositing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-24

2.2 Alkaline Addition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-29

2.2.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-33

Alkaline Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35

Limestone and Limestone-Based Products . . . . . . . . . . . . . . . 2-36

Coal Ash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-37

Other Alkaline Additives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-39

Application Rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-40

Materials Handling and Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-43

Alkaline Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-45

Alkaline Addition as a Best Management Practice on Shallow

Overburden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-47

2.2.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-47

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-48

2.2.3 Literature Review and Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-49

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-51
Coal Remining BMP Guidance Manual

iv Table of Contents

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-54

Case Study 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-55

Case Study 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-58

2.2.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-59

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-59

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-60

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-60

2.2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-61

2.3 Induced Alkaline Recharge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-63

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-63

2.3.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-64

2.3.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-65

2.3.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-66

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-66

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-70

Case Study 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-74

2.3.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-74

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-74

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-75

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-76

2.3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-77

2.4 Special Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-79

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-83

Sampling and Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-86

Geologic and Geochemical Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-87

Hydrogeologic Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-87

Operational Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-90

2.4.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-90

Geologic and Geochemical Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-90

Hydrogeologic Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-91

Operational Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-92

Discussion of Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-96

Placement above the water table and encapsulation . . . . . . . . 2-96

Capping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-102

Handling of Acid Materials Using the Submergence or ìDark and Deepî

Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-104

Handling of Acid and Alkaline Materials Using Blending Techniques and

Alkaline Redistribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-107

Operational Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-109

2.4.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-111

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-111

2.4.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-112

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-112

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-117

Case Study 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-117
Coal Remining BMP Guidance Manual

Table of Contents v

Case Study 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-118

Case Study 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-118

Case Study 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-120

2.4.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-120

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-121

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-122

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-122

2.4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-124

2.5 Bactericides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-127

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-127

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-127

Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-129

2.5.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-130

2.5.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-131

2.5.3 Literature Review/Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-131

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-135

Case Study 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-137

Case Study 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-137

Case Study 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-137

Case Study 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-138

Case Study 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-138

2.5.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-138

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-139

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-139

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-139

2.4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-140

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-140

Section 3.0 Operational Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1

Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

3.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

Rapid Mining and Concurrent Reclamation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4

Off-Site Disposal of Acid-Forming Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8

Auger Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11

Stockpiling of Coal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

Consideration of Overburden Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14

Coal Refuse Reprocessing or Cogeneration Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16

Maximizing Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

3.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27

3.3 Literature Review / Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28

3.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29
Coal Remining BMP Guidance Manual

vi Table of Contents

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30

3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-31

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-32

Section 4.0 Passive Treatment Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1

Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2

Site Assessment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

4.1 Implementation Guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Anoxic Limestone Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9

Successive Alkalinity-Producing Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Open Limestone Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Oxic Limestone Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

The PyrolusiteÆ Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23

Alkalinity-Producing Diversion Wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Design Criteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28

4.2 Verification of Success or Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29

Implementation Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30

4.3 Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-33

Case Study 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-33

4.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36

Benefits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36

Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37

4.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-38

Section 5.0 Integration of Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1

Regrading and Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2

Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

Coal Refuse Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

Special Handling with Surface and Ground Water Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Miscellaneous BMP Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

Section 6.0 Efficiencies of Best Management Practices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3

6.1 Pennsylvania DEP ñ Remining Site Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

6.2 Observed Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6

6.3 Predicted Efficiencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25

6.3.1 Statistical Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25
Coal Remining BMP Guidance Manual

Table of Contents vii

6.3.2 Statistical Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-26

Individual BMPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

BMP Combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36

6.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-57

6.4.1 Observed Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-57

Acidity Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-58

Iron Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-59

Manganese Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-62

Aluminum Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-63

Sulfate Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-64

Flow Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-66

6.4.2 Predicted Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-67

BMPs Implemented Alone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-68

BMP Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-71

Regrading and Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-73

Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-76

Regrading, Revegetation, and Daylighting . . . . . . . . . . . . . . . 6-78

Coal Refuse Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-80

Overall Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-82

Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-83

6.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-84

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-86

Section 7.0 Best Management Practices - Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1

Table Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16
Coal Remining BMP Guidance Manual

viii Table of Contents
Coal Remining BMP Guidance Manual

List of Tables ix

List of Tables

Page

Introduction

Table 1: Number of Stream Miles Impacted by AMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Table 2: AML Inventory Totals of 4 Major AML Problem Types in Appalachia 

and the U.S, as of September 1998 ................................... 6

Table 3: Coal Production by State (Short Tons) .................................8

Table 4: State by State Profile of Remining Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Table 5: Types of Remining Permits Issued by State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Table 6: Characteristics of Existing Remining Operations by State . . . . . . . . . . . . . . . . 13

Table 7: Potential Remining Operations by State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Table 8: Pennsylvania Remining Permits Which Required Treatment, June 1997 . . . . . . 17

Section 1.0 Hydrologic and Sediment Control Best Management Practices

Table 1.1.3a: Synopsis of Water Quality Data at Case Study 1 Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-23

Table 1.1.3b: Synopsis of Water Quality Data at Case Study 2 Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-24

Table 1.1.3c: Synopsis of Flow and Pollutant Loading at Case Study 3 Site. . . . . . . . . . . . . 1-27

Table 1.3.1a: Revegetation Practices and Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-79

Section 2.0 Geochemical Best Management Practices

Table 2.1a: Minimum Overburden Analysis Drill Hole Spacing Requirements, by State. 2-14

Table 2.1b: Number of Acres per Overburden Analysis Hole. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-16

Table 2.1c: Number of Acres per Overburden Analysis Hole Based on SOAP 

Applications Received in 1993. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-17

Table 2.1d: Overburden Interval Sampling Requirements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-25

Table 2.1e: Compositing of Too Many 1-foot Intervals Can Underestimate Acid 

Producing Potential. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-26

Table 2.2.1a: Distribution, Type and Amount of Alkaline Materials Used. . . . . . . . . . . . . 2-34

Table 2.2.1b: Example Analyses of Coal Ash. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-35

Table 2.2.1c: Percentage of Sites Producing Net Alkaline Drainage by Net NP without

Thresholds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

Table 2.2.1d: Percentage of Sites Producing Net Alkaline Drainage by Total NP without

Thresholds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

Table 2.2.1e: Percentage of Sites Producing Net Alkaline Drainage by Net NP 

with Thresholds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-41

Table 2.2.1f: Percentage of Sites Producing Net Alkaline Drainage by Total NP 

with Thresholds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-42

Table 2.3.3a: Water Quality for Wells at the Case Study 2 Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-73
Coal Remining BMP Guidance Manual

x List of Tables

Table 2.4a: EPA Remining Database (Appendix A), Special Handling of Toxic/Acid 

Forming Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-80

Table 2.4b: Saturated Thickness in Meters for Wells Developed in Appalachian 

Mine Spoil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-89

Table 2.4.3a: Summary of Water Quality for Greene County Site Phases 1 and 2 . . . . . . 2-118

Table 2.4.3b: Summary of Water Quality Conditions, Alkaline Redistribution Site. . . . . 2-119

Section 3.0 Operational Best Management Practices

Table 3.1a: Summary of Overburden Analysis Data from a Surface Mine 

Located in Logan County, West Virginia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8

Table 3.1b: Total Sulfur in Stratigraphic Sections Enclosing the Coal at a 

Remining Site in Westmoreland County, Pennsylvania. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10

Table 3.1c: Coal and Enclosing Strata Sulfur Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19

Table 3.1d: Overburden Analysis from an Acid-producing Underground Mine in 

Armstrong County, PA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-21

Section 4.0 Passive Treatment

Table 4.1: OLC Sizing Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

Table 4.3: Summary of Water Quality Data at Various Points Along a 

Passive Treatment System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-35

Section 5.0 Integration of Best Management Practices

Section 6.0 Efficiencies of Best Management Practices

Table 6.2a: Pennsylvania Remining Permits, Summary of Observed Water Quality 

Results by Individual BMP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

Table 6.2b: PA Remining Study: Observed Effects of BMP Groupings on Discharges. . . 6-15

Table 6.3a: PA Remining Study: Predicted Odds of Acidity Improvement or Elimination. 6-30

Table 6.3b: PA Remining Study: Predicted Odds of Iron Improvement or Elimination. . . 6-31

Table 6.3c: PA Remining Study: Predicted Odds of Manganese Improvement 

 or Elimination. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32

Table 6.3d: PA Remining Study: Predicted Odds of Aluminum Improvement 

 or Elimination. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-33

Table 6.3e: PA Remining Study: Predicted Odds of Sulfate Improvement

or Elimination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34

Table 6.3f: PA Remining Study: Predicted Odds of Flow Improvement. . . . . . . . . . . . . . 6-35

Table 6.3g: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Acidity Results Using

Regrading and Revegetation as Reference Group.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39

Table 6.3h: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Iron Results 

Using Regrading and Revegetation as Reference Group.. . . . . . . . . . . . . . . . . 6-40
Coal Remining BMP Guidance Manual

List of Tables xi

Table 6.3i: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Manganese Results 

Using Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-41

Table 6.3j: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Aluminum Results 

Using Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-42

Table 6.3k: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Sulfate Results 

Using Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-43

Table 6.3l: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Flow Results 

Using Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-44

Table 6.3m: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Acidity Results Using 

Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-45

Table 6.3n: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Iron Results Using

Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-46

Table 6.3o: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Manganese Results

Using Daylighting as Reference Group.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-47

Table 6.3p: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Aluminum Results

Using Daylighting as Reference Group. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-48

Table 6.3q: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Sulfate Results

Using Daylighting as Reference Group.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-49

Table 6.3r: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Flow Results

Using Daylighting as Reference Group.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-50

Table 6.3s: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Acidity Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-51

Table 6.3t: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Iron Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-52

Table 6.3u: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Manganese Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-53

Table 6.3v: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Aluminum Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-54

Table 6.3w: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Sulfate Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-55

Table 6.3x: Analysis of Discrete Groups Based on Observed Flow Results

Using Regrading, Revegetation, and Daylighting as Reference Group. . . . . . 6-56

Table 6.4a: Types of Mining and Minimal BMPs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-72

Section 7.0 Unit Costs of Best Management Practices

Table 7a: Alkaline Addition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

Table 7b: Anoxic Limestone Drains (ALDs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4

Table 7c: Ash Fill Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4

Table 7d: Bactericides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5

Table 7e: Check Dams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6

Table 7f: Constructed Wetlands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7

Table 7g: Daylighting .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8

Table 7h: Diversion Ditch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9

Table 7i: Diversion Wells, Alkalinity Producing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9
Coal Remining BMP Guidance Manual

xii List of Tables

Table 7j: Drains, Pit Floor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10

Table 7k: Regrading of Abandoned Mine Spoil/Highwalls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

Table 7l: Revegetation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12

Table 7m: Sealing and Rerouting of Mine Water from Abandoned Workings . . . . . . . . 7-13

Table 7n: Silt Fences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

Table 7o: Special Handling for Toxic and Acid Forming Materials . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15
Coal Remining BMP Guidance Manual

List of Figures xiii

List of Figures

Page

Introduction

Figure 1: Percentage of Total Number of Rahall Permits Issued by State . . . . . . . 15

Figure 2: Status of 260 Pennsylvania Remining Permits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Figure 3: Percentage of Streams with a pH Less than 6.0 for 24 Watersheds in the

Appalachian Basin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Figure 4: Percentage of Surface Water Sample Stations with Sulfate Greater than 

75 mg/L for 24 Watersheds in the Appalachian Basin . . . . . . . . . . . . . . 29

Figure 5: Statigraphic Variation of Sulfur Content of 34-Coal Beds of the Central 

Appalachians . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Figure 6: Example of Steep Topography and High Relief in Southern West 

Virginia Showing Multiple Contour Strip Mines on Steep Slopes . . . . . 32

Figure 7: Example of Moderate Slopes and Broader Valleys and Hilltops in 

West-central Pennsylvania Showing Small Area Mines . . . . . . . . . . . . . 33

Figure 8: Topographic Map Illustrating Contour Surface Mining . . . . . . . . . . . . . 34

Figure 9: Topographic Map Illustrating Area Surface Mining . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Section 1.0 Hydrologic and Sediment Control Best Management Practices

Figure 1.1.1a: Diagram of the Location of Surface Cracks Between Highwall

and Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10

Figure 1.1.1b: Schematic Diagram of a Cap Instilled on a Reclaimed Surface Mine . . . 1-12

Figure 1.1.3a: Acidity Concentration at Discharge Point MD-12 Before and 

After Remining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25

Figure 1.1.3b: Acidity Load at Discharge Point MD-12 Before and After Remining 1-25

Figure 1.2a: Typical Correlation Between Discharge Flow and Pollutant Loading 

in Mine Drainage Discharges. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-35

Figure 1.2.1a: Example of Mine Subsidence and Exposed Fractures . . . . . . . . . . . . . 1-38

Figure 1.2.1b: Exposed Auger Holes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-42

Figure 1.2.1c: Example of a Mine Entry Seal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-43

Figure 1.2.1d: Example of a Virginia-Type Mine Entry Seal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-44

Figure 1.2.1e: Example of a Mine Drain System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-45

Figure 1.2.1f: Cross Section of an Example Chimney Drain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-47

Figure 1.2.1g: Cross Section of Horizontal Highwall Drains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-48

Figure 1.2.1h: Pit Floor Drain Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-50

Figure 1.2.1i: Pit Floor Drain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-51

Figure 1.2.1j: Common Drilling Pattern for Pressure Grouting Wells. . . . . . . . . . . . 1-54

Figure 1.2.3a: Change in Flow Over Time (Case Study Discharge MP-1). . . . . . . . . 1-63

Figure 1.2.3b: Change in Flow Over Time (Case Study Discharge MP-4) . . . . . . . . 1-63

Figure 1.2.3c: Flow Rate Reduction, Pre- and Post-remining Periods (Case Study

Discharge MP-4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-64
Coal Remining BMP Guidance Manual

xiv List of Figures

Figure 1.2.3d: Flow Rate Reduction, Pre- and Post-remining Periods (Case Study

Discharge MP-6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-65

Figure 1.3.1a: Example of a Rock Check Dam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-84

Figure 1.3.1b: Example of a Gabion Check Dam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-85

Section 2.0 Geochemical Best Management Practices

Figure 2.2a: Solubility of Calcium Carbonate in Water at 25OC as a Function of 

Partial Pressure of CO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32

Figure 2.2.3a: Water Quality Before and After Mining at the Keating #2 Site, 

Clinton, PA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-53

Figure 2.2.3b: Water Quality Before and After Mining at the Case Study 2 Site . . . . 2-54

Figure 2.2.3c: Water Quality at the Case Study 3 Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-56

Figure 2.3.1a: Alkaline Recharge Channels and Capped Acid-producing 

Material Pods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-65

Figure 2.3.3a: Topography, Location of Recharge Trenches and Funnels, and 

Locations of Seeps (Case Study 1, Upshur County, WV) . . . . . . . . . . 2-67

Figure 2.3.3b: Plot of Acidity versus Time for Seep #2 at Case Study 1 Mine . . . . . 2-69

Figure 2.3.3c: Map of Case Study 2 Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-72

Figure 2.4a: Early Recommendation of the Pennsylvania Sanitary Water Board 

for Handling Sulfuritic Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-85

Figure 2.4b: High and Dry Placement of Acidic Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-86

Figure 2.4.1a: Overburden Handling Procedures Depending on the Stratigraphic 

Position of Acid-producing Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-94

Figure 2.4.1b: Overburden Handling Procedures Depending on the Stratigraphic 

Position of Acid-producing Materials. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-94

Figure 2.4.1c: Three-dimensional Conceptual View of High and Dry Placement 

of Acid-forming Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-97

Figure 2.4.1d: Projected Target Zone Determination for Placement of Acid 

Forming Material within the Backfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-99

Figure 2.4.1e: Schematic of Special Handling of Acid-forming Materials by the

Submergence Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-106

Figure 2.4.1f: Blending and Alkaline Redistribution Do Not Require the Isolation 

of Acid-forming Materials in Isolated Pads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-110

Figure 2.4.3a: Distribution of Sulfur and Neutralization Potential for Bedrock at 

the Special Handling Site in Clarion County, PA. . . . . . . . . . . . . . . . 2-113

Figure 2.4.3b: Distribution of Sulfur and Neutralization Potential for Spoil in the 

Northern Hilltop where Bulldozers and Loaders Were Used . . . . . . 2-115

Figure 2.4.3c: Distribution of Sulfur and Neutralization Potential for Spoil in the 

Southern Hilltop Where a Dragline Was Used . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-116

Figure 2.5a: Rates of Pyrite Oxidation with and without Iron-oxidizing Bacteria . 2-128

Figure 2.5.3a: Effect of Anionic Detergents on Acid Production from Pyritic Coal. . 2-

132

Figure 2.5.3b: Measured Profiles of Oxygen in Unsaturated Spoil . . . . . . . . . . . . . 2-133

Figure 2.5.3c: Oxygen Concentration with Depth in Coal Refuse in Pennsylvania
Coal Remining BMP Guidance Manual

List of Figures xv

and Ohio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-134

Figure 2.5.3d: Effect of Sodium Lauryl Sulfate on Runoff Water Quality at an 8-acre

Active Coal Refuse Pile in Northern West Virginia . . . . . . . . . . . . . 2-136

Section 3.0 Operational Best Management Practices

Figure 3.1a: Relationship Between the Solubility of Calcium Carbonate and the 

Partial Pressure of Carbon Dioxide at 25EC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

Figure 3.1b: Advective Impacts on Unreclaimed Mine Spoil . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

Figure 3.1c: Potential Sources of Pit and Tipple Cleanings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9

Section 4.0 Passive Treatment

Figure 4.1a: Typical Anoxic Limestone Drain Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

Figure 4.1b: Commonly Constructed Wetland Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

Figure 4.1c: Typical Wetland Cell Cross Section. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Figure 4.1d: Example of a Successive Alkalinity-Producing System Cell. . . . . . . . 4-16

Figure 4.1e: Typical Alkalinity-Producing Diversion Wells. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-25

Figure 4.1f: Example of Water Intake Portion of an Alkalinity-Producing

Diversion Well. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26

Section 5.0 Integration of Best Management Practices

Figure 5.0a: Water Table Suppression in Conjunction with Special Handling of 

Acidic Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6

Figure 5.0b: Optimal Location for Special Handling of Acidic and Alkaline 

Materials.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

Section 6.0 Efficiencies of Best Management Practices

Figure 6.4a: Impacts of BMP Combinations on Acidity Loading.. . . . . . . . . . . . . . 6-59

Figure 6.4b: Impacts of BMP Combinations on Iron Loading. . . . . . . . . . . . . . . . . 6-61

Figure 6.4c: Impacts of BMP Combinations on Manganese Loading. . . . . . . . . . . 6-63

Figure 6.4d: Impacts of BMP Combinations on Aluminum Loading. . . . . . . . . . . . 6-64

Figure 6.4e: Impacts of BMP Combinations on Sulfate Loading. . . . . . . . . . . . . . . 6-65

Figure 6.4f: Impacts of BMP Combinations on Flow Rate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-67

Section 7.0 Best Management Practices - Costs
Coal Remining BMP Guidance Manual

xvi List of Figures