Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

4.4. Использование подземного пространства

Объем свободного подземного пространства всех шахт и рудников страны составляет приблизительно 1 млрд м3 капитальных и подготовительных выработок. Технологическое подземное пространство включает в себя подготовительные, капитальные и очистные горные выработки, образовавшиеся при подземной разработке месторождений твердых полезных ископаемых.

Без подземного строительства нельзя представить себе нашу сегодняшнюю жизнь. Виды практического использования подземных горных выработок для размещения объектов весьма разнообразны. Ученые и экономисты считают, что многие объекты можно и нужно размещать под землей, используя для этого естественные и специальные камеры. Считается, что число объектов, расположенных под землей, удваивается каждые 10 лет. Большинство объектов промышленного и складского назначения на шахтах и рудниках размещается в карбонатно-сульфатных (гипс, известняки, ангидрид) и галогенных (калийные и каменные соли) породах после полной или частичной выемки полезного ископаемого.

По до сих пор в проектах подземной разработки месторождений не предусматривается дальнейшее использование искусственных пустот в качестве подземных сооружений - объектов промышленного, оборонного, сельскохозяйственного, культурологического, медицинского назначения, в качестве хранилищ и могильников. В проектах же открытой разработки месторождений такой раздел обязательно присутствует и называется рекультивацией земель (карьера). Активно развиваемое перспективное научное направление — освоение подземного пространства — понимается сегодня узкотрадиционно: лишь как использование природных и техногенных полостей. В более широком смысле сохранение недр подразумевает процесс управления состоянием недр, подготовку массива с целью изменения функционального назначения пустот. Новая методология освоения месторождений (принятая Академией горных наук), включающая технологию не только разработки, но и последующего использования подземного пространства, требует дополнительных знаний о горном массиве, при этом особое значение приобретает обоснование выбора технологии освоения недр, геомехаиический, технологический, социально- и эколого-экономический прогноз последствий извлечения полезных ископаемых и дальнейшего использования пустот.

В настоящее время во всем мире наблюдается повышенный интерес к использованию недр для размещения объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых. Это обусловлено: экономией поверхности земли, заботой о защите окружающей среды, более высокой защищенностью подземных сооружений от внешних воздействий, более благоприятными условиями для хранения различных продуктов, низкой стоимостью технической эксплуатации объектов и т.п.

Какие бы наземные конструкции ни возводились человеком, в том числе защитные, их прочность не может сравниться с прочностью, защитными свойствами скальных пород. В среднем предел прочности пород на растяжение в 1,5—2 раза, а на сжатие в 4—5 раз превышает аналогичные характеристики для бетона.

Размещение под землей некоторых производств обеспечивает им не только защиту, но и постоянство производственно-комфортабельных условий: температуры, влажности, запыленности, отсутствия внешних шумов и вибраций. Эти качества особенно важны для высокоточных производств, высоких технологий. Мировой опыт по подземным заводам свидетельствует, что здесь на 18—20% выше не только качество продукции, но и производительность труда.

Подземные объекты надежно защищены от прямого воздействия климатических факторов (температурных и влажностных условий наружного воздуха, солнечной радиации, осадков, ветров и т.н.). Теплоизоляционные свойства пород создают условия для размещения в подземных горных выработках складов продовольствия, вина, сейфов, архивов кино-фотоматериалов и документов, а также для точных производств (радиоэлектроника, прецизионное машиностроение и др.). В связи с полной изоляцией выработок от прямого воздействия климатических факторов уменьшаются затраты на текущий ремонт и отопление. В то же время отсутствие естественного света и проветривания требует повышенного расхода электроэнергии.

Основными преимуществами подземного пространства являются его независимость от сезонных ритмов, защита от вредителей и возможность контроля окружающей среды.

Особое значение приобретает подземное строительство промышленных объектов для регионов с ценными сельскохозяйственными землями, лесными угодьями, а также в северных районах, где нежелательно наземное строительство. Такое освоение подземного пространства по сравнению с обычным строительством позволяет снизить капитальные вложения в 1,2—1,5 раза, а эксплуатационные затраты — в 1,5—1,8 раза.

Насколько широка перспектива использования недр только на рудниках и шахтах, можно оценить по карте России основных месторождений негорючих полезных ископаемых и плотность сельского населения (чем гуще цвет, тем выше плотность). Известно, что в настоящее время 80% зерновых хранится там, где и производится. В этих условиях на них воздействуют дождь, избыточная влажность, тепло, холод, насекомые, плесень, бактерии, грибки, птицы, они подвержены прорастанию, прогорклости, перезреванию и пр. Поэтому одним из наиболее перспективных направлений использования подземного пространства и является применение сухих и проветриваемых помещений под хранилища пищевых запасов, ведь известно, что огромная часть выращенного урожая ежегодно теряется из-за недостаточности объемов зерно- и овощехранилищ.

Возможны два пути освоения подземного пространства — приспособление и переустройство выработок, высвобождающихся от горной и технологической деятельности (выработки отработанных рудников, шахт и подземных сооружений различного назначения, выведенные из эксплуатации), и строительство специальных подземных объектов.

Выбор способа строительства (вид, конструкция, параметры крепей, гидроизоляция, системы кондиционирования воздуха и т.п.) определяется в основном назначением и требуемой степенью надежности подземных сооружений, принятой технологией производства объекта, размещаемого в подземных горных выработках, и, конечно, свойствами массива вмещающих горных пород.

Как видно из классификации осваиваемых подземных пустот (табл. 4.9), главное значение в выборе варианта использования пустот имеет геомеханический аспект клас- собоснования их устойчивости.

Таблица 4.9

Классификация осваиваемых подземных пустот

1. Но назначению

  • а) промышленные: заводы и лаборатории, энергетические установки, обогатительные фабрики, смкости-псрколяторы;
  • б) сельскохозяйственные: хранилища пищевых запасов, силосные ямы, выращивание грибов (вешенка, шампиньоны), разведение форели;
  • в) оборонные: заводы, укрытия для людей и техники, пусковые ракетные установки, аэродромы;
  • г) хранилища и могильники:
    • — хранилища нефти, газа и других стратегических запасов, резервуары для забалансовой руды и хвостов обогащения;
    • — могильники бытовых, токсичных, химических и радиоактивных отходов;
  • д) культурологические: подземные торговые и бизнес центры, гаражи, убежища, музеи, транспортные магистрали, инженерные коммуникации;
  • е) медицинские: галоспелеотерапия в солях, радоновые ванны

Окончание табл. 4.9

2. По продолжительности использования пустот

  • а) долговременные, более 50 лет;
  • б) средней продолжительности, 20—50 лет;
  • в) малой продолжительности, менее 20 лет

3. По значимости (по аналогии с категориями охраны горных выработок и поверхностных сооружений)

  • а) высшая категория охраны, не допускает никаких деформаций полости;
  • б) средняя, допускает малые деформации стенок, кровли и почвы полости;
  • в) малая, допускает деформации

4. По местоположению

  • а) в городских условиях, например катакомбы;
  • б) в сельской местности, например естественные пещеры;
  • в) на заброшенных шахтах и рудниках;
  • г) на действующих шахтах и рудниках

5. По технологии поддержания устойчивости пустот

  • а) естественное поддержание;
  • б) полости, постоянно заполненные материалом (хранилища, могильники, перколяторы);
  • в) крепление кровли, стенок и почвы полости;
  • г) управление несущей способностью горного массива: разгрузка напряженных зон массива, инъектирование вяжущими растворами слабых зон, сооружение пространственно-ориентированных опорных конструкций, заполнение неиспользуемых пустот обрушением пород или искусственными материалами (сухая, гидравлическая или твердеющая закладка, породы из отвалов, хвосты)

6. По масштабности, разветвленности и глубине расположения

  • а) малые пустоты с широкой разветвленностью на небольшой глубине;
  • б) средних и больших размеров пустоты, изолированные друг от друга, на средней глубине;
  • в) средних и больших размеров пустоты, никак не связанные друг с другом, на большой глубине

Проект по освоению подземного пространства должен обеспечивать экологическое состояние окружающей природной среды на уровне, регламентированном медицинскими нормами, а при их отсутствии — ограничениями по пользованию природными ресурсами.

Всю необходимую информацию необходимо получить на стадии обоснования инвестиций в строительство предприятия, проект должен пройти специальную экологическую экспертизу по всем компонентам природной среды: воздушной среде, поверхностным и подземным водам, почвам и грунтам, недрам, растительному покрову, животному миру, специальной среде. В результате должна быть дана итоговая оценка экологического риска размещения намечаемого объекта на данной территории.

Вопросы для самопроверки

  • 1.Что относится к общим направлениям освоения подземных пустот на действующих и закрытых рудниках?
  • 2. Что вы знаете об инженерных методах подготовки массива к повторному использованию недр?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>