Использование подземного пространства

Взаимодействие подземного объекта с окружающей природной средой. Часть 1

При строительстве подземных сооружений необходимо проводить всесторонний учёт возможных последствий влияния возводимого сооружения на окружающую среду.

В целом, проблемы экологии подземного строительства характеризуются:

- разработкой мероприятий по предотвращению возможных негативных последствий строительства подземных сооружений, включая предотвращение просадок зданий и сооружений на дневной поверхности, нарушение гидрогеологического режима подземных вод, предотвращение проникновения воды из напорных тоннелей в массив, приводящего к образованию размывов и карстов и т.п.;

- выявлением в массиве горных пород зон разуплотнения, опасных для строительства подземных сооружений;

- применением экологически эффективных технологий освоения подземного пространства;

- необходимостью строительства подземных сооружений нового поколения, предусматривающих максимальный комфорт и безопасность пребывания в них людей.

За рубежом с середины 70-х годов прошлого века нашло широкое применение экологическое аудирование промышленных предприятий, смысл которого заключается в стимулировании деятельности производителя по предотвращению или снижению загрязнения окружающей среды.

В РФ экологическое аудирование промышленных предприятий стало проводиться лишь с середины 1990-х годов, и было связано с необходимостью соответствия производственной практики промышленных предприятий международным требованиям и стандартам для получения иностранных инвестиций и участия в международных проектах. Правовой основой этого процесса стали: Постановление правительства РФ № 1229 О создании Единой государственной системы экологического мониторинга России от 24.11.93 г. и Приказы Минприроды России: № 412 Об экологическом аудировании от 11.10.95 г. и № 540 Об организации экологического аудита от 29.12.95 г. С 1 апреля 1999 года были приняты государственные стандарты: ГОСТ Р ИСО 14001-98, ГОСТ Р ИСО 14004-98, ГОСТ Р ИСО 14010-98, ГОСТ Р ИСО 14011-98 и ГОСТ Р ИСО 14012-98, базирующиеся на международных экологических стандартах качества ISO 14000.

В горнодобывающей промышленности разрабатываются методы аудита информации, получаемой при проведении горно-экологического мониторинга, определяемого как специальная информационно-аналитическая система контроля и оценки состояния окружающей среды в зоне действия предприятий горнодобывающей промышленности. При этом горно-экологический мониторинг основывается на определении источников воздействия на окружающую среду каждого конкретного объекта горного производства (обогатительная фабрика, карьер, подземный рудник и пр.) и формировании на горнодобывающем предприятии системы наблюдательных сетей. Работа наблюдательных сетей носит, в первую очередь, статистический характер и позволяет своевременно получать необходимую информацию о состоянии окружающей среды и изменениях, происходящих в ней под воздействием горного производства. При аудировании полученной информации проверяются данные о существовании на предприятии системы горно-экологического мониторинга, годовые отчётные данные о влиянии горного производства на окружающую среду и достоверность предоставляемых данных [Певзнер, 1999].

К настоящему времени назрела необходимость разработки систем экологического аудирования для проектирования, строительства и эксплуатации подземных сооружений, возводимых в крупных городах и городах-мегаполисах. В этом случае основная задача экологического аудирования — это не только независимое исследование всех аспектов хозяйственной деятельности промышленного предприятия для установления размера прямого или косвенного воздействия на состояние окружающей среды, подразумевающее статистическую констатацию существующего положения вещей, но и разработка мероприятий и рекомендаций по наиболее безболезненной интеграции подземного объекта в геоэкологическую среду. Таким образом, основная задача экологического аудирования подземного строительства — соблюдение баланса между условиями сохранения или минимального нарушения природной среды и полного, качественного и экономически выгодного производственного процесса.

Экологическое аудирование должно проводиться уже на предпроектной стадии и включать в себя различные виды работ для разных стадий жизни сооружения.

1. До начала строительства — комплексный геоэкологический анализ территории, включая геомеханическое обеспечение  подземного строительства и прогнозирование гидрогеологических условий осваиваемой территории.

Геомеханическое обеспечение подземного строительства

включает:

- решение задачи длительной устойчивости сооружения и контроля за напряженно-деформированным состоянием вмещающего массива;

- определение влияния подземного объекта на окружающую его природную среду и инженерные сооружения, на весь период жизни объекта (строительство, эксплуатация, реконструкция,

ликвидация).

Основной целью геомеханического обеспечения является:

- предотвращение аварийных ситуаций;

- повышение безопасности и эффективности строительных

работ;

- обеспечение сохранности и нормальных эксплуатационных каче ств зд аний, сооружений и инженерных сетей, находящихся в зоне влияния подземного объекта.

Работы по геомеханическому обеспечению выполняются в следующей последовательности:

- оценка естественного напряжённо-деформированного со стояния (НДС) вмещающего массива;

- прогнозирование изменений НДС в результате строительных работ;

- контроль за процессами , происходящими в массиве и на поверхности.

До начала ведения горнопроходческих работ геомеханическое состояние массива оценивается на основании данных инженерно-геологических и геоэкологических изысканий. Прогноз изменений состояния массива выполняется как для условий строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для вероятных аварийных ситуаций (разрушение крепи и обделки, прорывы в тоннель воды или плывунов, развитие карстов и т.п.).

При определении вероятности прорыва воды в тоннель необходимо оценить надёжность водоупора , отделяющего толщу пород, в которых проектируется выработка, от вышележащего водоносного горизонта, с учётом толщины водоупорного слоя, не нарушенного при проходке выработки. В зависимости от расположения подземного сооружения относительно этого слоя, он может деформироваться с образованием трещин (рис. 4.1): при изгибе слоя трещины зарождаются на участках выпуклости кривизны у верхней поверхности слоя и постепенно прорастают вниз; на участках вогнутости трещины зарождаются у нижней поверхности и прорастают вверх (рис. 4.1, а); если водоупорный слой находится в зоне влияния двух выработок, зоны растяжения от каждой выработки могут сливаться (рис. 4.1, б, в). Степень и характер нарушения водоупора необходимо учитывать при оценке его надёжности, выборе расстояния между выработками и технологии производства горнопроходческих работ [Трубецкой, Иофис , 1999].