3 Воздействие на ландшафты геологоразведочных работ

Влияние геологоразведочных работ состоит в нарушении поверхности и почвенно-растительного покрова при организации и обустройстве площадок буровых работ, строительстве и эксплуатации временных дорог и поселков разведчиков, прокладке дорожных трасс и зимников гусеничного транспорта, неорганизованной езды гусеничного транспорта. Подсчитано, что при сооружении простейшей дороги шириной всего 4 м, размеры занимаемой ею площади составят 1 га на каждые 2,5 км трассы. Между тем, дороги геологоразведочных партий обычно измеряются десятками, а в северных регионах - сотнями километров, причем нередко прокрадывается не одна, а несколько трасс, соответственно для сухого времени года и распутицы.

Еще большие разрушения ландшафтов вызывает транспортировка тракторами не разобранных буровых вышек: при передвижении буровой вышки на 15 км нарушается до 100 га поверхности, подверженной, в последующем, активизации различных экзогенных, в т.ч. криогенных процессов.

Полной переработке подвергаются земельные участки, на которых непосредственно производятся геологоразведочные работы.

Помимо загрязнения поверхности, буровые работы вызывают и механические нарушения тундровых ландшафтов, прямые при планировании буровой площадки и рытье котлованов под различные технические нужды и косвенные, проявляющиеся в развитии термоэрозионных и термокарстовых процессов по нарушенной поверхности, подстилаемой высокольдистыми грунтами.

3.1 Охорона споруд і природних об’єктів при підробці

В результате ведения добычных работ в горном массиве происходит активизация геомеханических процессов, следствием которых является нарушение земной поверхности, возникновение зоны экологических изменений. Для защиты поверхности сооружений и природных объектов применяют различные меры, которые делят на две группы:

- профилактические, применяющиеся в период составления генеральных планов застройки;

- текущие, выполняющиеся при выборе конкретной строительной площадки горного предприятия и в процессе ведения подземных горных работ.

Профилактические меры направлены на предотвращение вредных последствий подработки путем увязывания горных работ и строительства поверхностных объектов или функционирования действующих природных, и антропогенных объектов.

В состав профилактических мероприятий входят:

- разработка расчетной модели прогноза геомеханических нарушений;

- специальные мероприятии предохранительного характера защиты земной поверхности от негативных геомеханических проявлений.

Прогноз геомеханических проявлений предназначен для оценки величин возможных сдвижений и деформаций горных пород и земной поверхности. Он основан на теоретической схематизации этих процессов с применением точных и приближенных методов, различного рода допущений. Для проверки результатов теоретического прогноза и установления действительного характера проявления сдвижений и деформаций горных пород и земной поверхности проводят экспериментальные исследования в лабораторных и натурных условиях.

Лабораторные исследования выполняют на физических моделях уменьшенного масштаба с соблюдением условий подобия между моделью и натурным объектом и применением методов эквивалентных материалов, структурных моделей.

Экспериментальные исследования в натурных условиях включают в себя систематические наблюдения за процессом сдвижения и деформаций породной толщи, а также поверхностных зданий по трассе подземных работ. Определяют основные параметры процесса сдвижения: граничные углы, наклоны и кривизну мульды сдвижения, горизонтальные деформации растяжения и сжатия, скорость оседания и др. Одновременно фиксируются видимые дефекты поверхностных зданий.

Измерения проводят с помощью наблюдательных станций, оснащенных специальными измерительными приборами и оборудованием скважинного акустического каротажа, гравиметрии, сейсмометрии, магнитометрии и др., позволяющих осуществлять автоматизированный контроль за нарушениями земной поверхности по линиям установки реперов и приборов.

Результаты натурных наблюдений оформляют в виде графического материала, который позволяет оценить характер и интенсивность отрицательных проявлений геомеханических процессов и вносить необходимые коррективы в технологию ведения подземных горных работ для минимизации таких проявлений. Обычно измерения сдвижений и деформаций начинают до начала подземных работ и прекращают через несколько лет после ввода предприятия в эксплуатацию.

Результаты прогнозирования характера и интенсивности процессов сдвижения и деформаций горного массива являются основанием для правильного выбора необходимых мероприятий защиты земной поверхности от негативных геомеханических проявлений.

В соответствии с требованиями Правил охраны сооружений и природных объектов, вначале рассчитываются возможные деформации горного массива, определяются границы зон влияния подземных выработок и устанавливается продолжительность процесса сдвижения горных пород. Затем рассматриваются варианты раздельного или совместного применения мер охраны земной поверхности для обеспечения безопасной эксплуатации объектов, а именно:

- создания благоприятных экологических условий при ведении сельскохозяйственных работ на пахотных землях;

- устойчивости промышленных и гражданских зданий, дорог, инженерных коммуникаций;

- сохранения наземных водных объектов и лесонасаждений;

- сохранения запасов, состояния и режима грунтовых и подземных вод, а также их рационального использования.

Выделяют следующие группы мероприятий предохранительного характера по сокращению прямого и косвенного воздействия на земли: планировочные, горнотехнические, конструктивные, технологические, комплексные. Перечисленные меры разрабатываются проектными организациями при проектировании как новых, так и действующих шахт.

Планировочные меры предполагают:

- разработку и внедрение прогрессивных норм возможных нарушений территорий при промышленном и гражданском строительстве;

- целесообразное планирование размещения промышленных предприятий и отдельных объектов, в частности отвалов пустых пород;

- планирование расположения подземных горных выработок преимущественно под территориями малозастроенных участков населенных пунктов с малоценной застройкой и зданиями, подготовленными к сносу, под скверами, парками, площадями и т.д.;

- строгое соблюдение строительных норм и правил (СНиП), регламентирующих взаимное расположение зданий и сооружений, линий электропередачи, дорог, инженерных коммуникаций.

Горнотехнические меры назначаются в соответствии с Правилами охраны сооружений и природных объектов. Их применение является обязательным при решении вопросов о выемке пластов выше горизонта предельной глубины (когда горные работы могут вызвать появление предельных деформаций в зданиях населенных пунктов и природных объектов), а также при подработке водных объектов, лесонасаждений и сельскохозяйственных земель. К этим мерам относятся:

- применение закладки выработанного пространства породой, доставленной извне зоны горных работ;

- частичная выемка полезного ископаемого по площади горного отвода;

- уменьшение вынимаемой мощности пласта или оставление по отдельным пластам предохранительных (опорных) целиков (для оставления целиков необходимо наличие устойчивых вмещающих пород);

- применение специального порядка оптимальной отработки запасов полезного ископаемого под охраняемыми сооружениями и природными объектами;

- другие.

Практически все перечисленные меры имеют выраженную технологическую направленность. Они определяются последовательностью технологических операций добычи полезного ископаемого, проходческих работ, управления кровлей, крепления выработок и являются весьма действенными, так как направлены на устранение причин возникновения и развития сдвижений и деформаций.

Наиболее эффективной среди них мерой является управление кровлей путем полной закладки выработного пространства. В определенных горно-геологических условиях она не только технически целесообразна, но и экономически оправдана.

Существует два основных способа закладки: пневматический и гидравлический. В качестве закладочного материала используется песок, а также любые дроблёные породы, добываемые как под землей (в процессе проведения подготовительных выработок и ремонта действующих горных выработок), так и складированные в отвал на поверхности земли. Два последних источника могут, например, в условиях Донбасса могут покрыть потребность в закладочном материале на 15 – 20 лет.

Помимо охраны поверхностных сооружений и природных объектов закладка имеет еще другие преимущества, в части охраны других компонентов ОПС:

- обеспечивается рациональное использование и охрана недр благодаря полному извлечению запасов полезного ископаемого (неоставление опорных целиков и др.);

- имеет место высвобождение земельных площадей и использование их по прямому назначению благодаря сокращению или полному прекращению выдачи породы и ликвидации имеющихся отвалов на поверхности земли;

- уменьшается (предотвращается) загрязнение воздушного и водного бассейнов вредными веществами, образующимися при горении, воздушной эрозии и размывании породных отвалов;

- значительно уменьшается количество лесных материалов для крепления выработок, а следовательно заготовок леса для нужд угольной промышленности;

- предотвращается истощение запасов подземных вод, благодаря сокращению их поступления в горные выработки вследствие неразвития трещиноватости горного массива.

Недостатки закладки выработанного пространства и оставление предохранительных целиков заключаются в затрудненности исполнения и дороговизне первого способа; потерях угля; уменьшении срока службы действующего горизонта, а также шахты в целом (что сопровождается экономическим ущербом); усложнении процесса ведения горных работ; увеличении опасности самовозгорания угля при использовании второго способа.

Конструктивные меры. Если горнотехнические меры являются мерами общего характера и предназначены для предотвращения повреждений и разрушений зданий населенных пунктов, природных объектов, то конструктивные меры приспосабливают, в основном, промышленные здания, сооружения и коммуникации к восприятию деформаций с минимальным отрицательным эффектом. Различают полные и сокращенные конструктивные меры. Полные рассчитаны на весь срок службы подземных выработок, а к сокращенным прибегают по мере необходимости.

Полные конструктивные меры ограничивают нарушения устойчивости подземного массива в процессе строительства подземного сооружения с помощью обделок из набрызгбетона, сборных чугунных и железобетонных обделок.

К сокращенным конструктивным мерам относятся:

- разделение промышленного здания деформационными швами, которые, деформируясь, растягиваются, сохраняя целостность здания;

- выравнивание (поддомкрачивание) поверхностных зданий путем усиления их отдельных конструктивных элементов или здания в целом с помощью тяжей и железобетонных поясов, а также путем установки связей;

- установка компенсаторов для защиты коммуникаций (транспортных подземных трубопроводов);

Для получения более полного эффекта в обоих случаях применяют комплексные меры, которые сочетают любые из перечисленных выше мер.

Горное предприятие не менее чем за шесть месяцев до начала работ в районе влияния подземного производства на охраняемый объект обязано известить об этом организацию, ответственную за сохранность и эксплуатацию объекта. Подрабатываемые здания, сооружения и другие объекты до начала, а при необходимости, и во время подработки, и после окончания воздействия на них горных работ обследуются комиссией в составе представителей шахты и организации, эксплуатирующей объект. При этом на каждом этапе составляется акт обследования.