Kniga3

вероятность разрушения важных промышленных объектов при сотрясении в 4 балла и выше, т.е. начиная со слабых сейсмосотрясений. Последнее связано с повышенной чувствительностью разрушенных водонасыщенных пород к сотрясению. Это, по оценкам специалистов, дает возможность поднять сейсмодействия на 1-3 балла, т.е. до 5-7 баллов сотрясаемости.

Таким образом, в процессе увеличения количества закрываемых шахт, прежде всего по схеме «мокрой» консервации (полное затопление), повышается уровень инженерно-сейсмогеологического (инженерногеодинамического) риска.

Необходимо учитывать и влияние терриконов на развитие деформаций земной поверхности. Дело в том, что при затоплении шахты и приближении уровней подземных вод к поверхности на участках расположения горных отвалов возможны деформации вследствие активизации процесса сдвижения, доуплотнения горных пород в местах образования пустот и разуплотнения; осадок, просадок и набухания грунтов оснований.

Особо следует подчеркнуть, что предупреждение и локализация аварийных ситуаций при подтоплении земной поверхности должны предусматривать не только поддержание уровня критического затопления, но одновременно и инженерную подготовку территорий к дренированию.

Для защиты от подтоплений возможны следующие принципиальные решения:

–выдача шахтных вод из вертикальных стволов в реки путем проведения закрытых штолен;

–устройство в стволах и скважинах водопонижающих насосных станций;

–горизонтальный дренаж территорий за счет перфорированных асбоцементных труб диаметром 100-400 мм, прокладываемых на глубине 2-3 метра;

–горизонтальный дренаж и откачка воды из стволов на близких к поверхности горизонтах;

–бурение самоизливающихся скважин диаметром 300 мм в местах близких к водотокам.

Вконкретных условиях рельефа местности эффективными могут оказаться системы дренажных колодцев с насосами, проведение наклонных дренажных штолен. Глубина дренажных колодцев, как правило, 7–8 м., глубина горизонтальных дрен – 2–3 м. От дрен проводятся водоотливные канавы к прудам-накопителям. Эта система дороже, чем первая, но более надежна и стабильна.

При возможности по условиям рельефа обеспечения самоизлива шахтных вод ниже уровня подтопления земной поверхности целесообразно организовать выпуск шахтных вод через существующие или специальные пройденные горные выработки (штольни, шурфы, скважины) в местах

190

понижения рельефа. В этом случае отсутствуют эксплуатационные расходы на работу водоотлива, но могут понадобиться расходы на сооружение самоизливающихся выработок и на отвод воды в гидрографическую сеть.

Целесообразно делать анализы гидрогеологических проб воды. Если сбросные воды шахты высокого качества, имеют околонейтральную реакцию (рН 7–7,5), невысокую минерализацию (1,4–2 г/л), низкое содержание органических веществ, азотных соединений, фосфатов, малую (ниже ПДК) концентрацию токсичных элементов, то их можно и нужно использовать для промышленных и хозяйственных нужд. Если какой-то показатель выше ПДК, то следует рассмотреть возможность и целесообразность разбавления шахтной воды.

При расположении прогнозируемых зон подтопления в поймах рек, оврагах и балках вне селитебных территорий и качестве шахтных вод, исключающих загрязнение поверхностных вод, возможно запланировать естественное высачивание шахтных вод в существующую овражнобалочную сеть. Это наиболее дешевый способ.

При прогнозируемом подтоплении земной поверхности селитебных территорий и участков сельхозугодий предусматривается система дренажа на земной поверхности. Здесь потребуются капвложения на сооружение дренажной системы и эксплуатационные затраты на ее обслуживания. Но надо заметить, что эти затраты оправданы. Результаты проведенного Донгипрошахтом анализа показывают, что затраты на возмещение ущерба, наносимого зданиям и сооружениям в больших зонах подтопления, практически всегда больше затрат на предотвращение подтоплений.

Во всех случаях необходимо проведение топографической съемки горного отвода на момент остановки горных работ с целью уточнения зон ожидаемых подтоплений и происходящих деформаций поверхности. Ведь, как было отмечено ранее, при затоплении выработок происходит изменение физи- ко-механических свойств пород и массивов в целом, в результате чего нарушается их равновесное состояние. Размокаемые породы обрушатся и постепенно уплотняются. Активизация сдвижения ранее подработанной толщи на земной поверхности проявляется в виде оседаний, деформаций, трещин и уступов, что негативно сказывается на зданиях, сооружениях и других объектах.

Размеры зоны влияния активизации процесса сдвижения над старыми горными выработками, характер и продолжительность сдвижения зависит от мощности отрабатываемого пласта, угла падения и глубины расположения выработок, а также от размеров очистных выработок и оставленных целиков, физико-механических свойств пород и структурных особенностей массива (наличие мощных крепких слоев пород, складок, геологических нарушений и др.).

Продолжительность процесса сдвижения Т (мес.) в зоне влияния старых горных работ за счет активизации зависит от глубины выработок и

191

при средних глубинах их заложения Нср 100 1000 м колеблется от 2 до 12 месяцев.

Учитывая, что фактические оседания земной поверхности достигают 80–90% мощности отрабатываемого пласта, масштаб активизации геомеханических процессов может быть приравнен к выемке 10–20% мощности пласта.

Процесс активизации сдвижения массива и земной поверхности при затоплении выработок характерен для малых глубин (в зоне выветренных и трещиноватых пород), поэтому для прогнозирования зон активизации можно ограничится глубиной 80м (СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах М. Стройиздат, 1992). Границы этой зоны (рис. 6.3) определяются по граничным углам. При проектировании за границы зоны при поднятии уровня затопления до 80 м и менее могут быть приняты на плане: по простиранию и со стороны восстания – линия, проведенная параллельно контуру выработок на уровне затопления на расстоянии 30 м за его пределами; со стороны падения – линия, параллельная изолинии глубины 80 м на расстоянии 50 м при наклоне пласта до 45° и 100 м – при крутых пластах.

В соответствии с нормативным документом МУП Украины, разработанным УкрНИМИ и введенном в действие в 1998 году, установлены требования для определения влияния затопления угольных шахт на сдвижение пород во времени и последствий этих процессов на земную поверхность с целью разработки мероприятий по защите объектов поверхности с определением затрат.

Обследование технического состояния объектов поверхности производится комиссиями, включающими представителей закрываемой шахты, органов местного управления, научно-исследовательских и проектных институтов, эксплуатирующей организации или владельца.

Первое обследование производится до начала влияния подтопления и деформации земной поверхности в результате активизации сдвижения от затопления горных выработок.

Последующие обследования производятся в процессе и после окончания влияния деформации земной поверхности. На их основании устанавливаются фактические повреждения объектов поверхности и уточняются мероприятия по устранению деформаций конструкций.

Классификация объектов поверхности на поле закрываемой шахты производится по четырём принципам:

–по назначению (здания, сооружения, трубопроводы);

–по чувствительности к деформациям оснований и увлажнению (в зависимости от этажности, конструктивной схемы и материала конструкции);

–по наличию мер защиты (не имеющие мер защиты, имеющие меры защиты);

192

–по техническому состоянию (объекты, находящиеся в удовлетворительном техническом состоянии, находящиеся в неудовлетворительном техническом состоянии, предаварийные объекты и аварийные объекты).

Вкачестве мер защиты объектов от воздействия деформаций земной поверхности вследствие затопления горных выработок чаще всего применяются: разделение зданий и сооружений на самостоятельные устойчивые отсеки путём устройства деформационных швов; усиление ленточных фундаментов и стен подвалов железобетонными обоймами; усиление стен железобетонными и металлическими поясами в уровне межэтажных перекрытий. Конкретные меры принимаются в зависимости от конструктивных особенностей, технического состояния объекта и деформаций земной поверхности.

Таким образом, изложенный выше комплекс инженерных решений обеспечивает безопасность объектов поверхности и предотвращает в основном вредное экологическое воздействие на земную поверхность, существенно не изменяя сложившийся гидрогеологический режим, включая сброс шахтных вод в гидрографическую сеть.

6.4.Оценка воздействия на окружающую природную среду (ОВОС) и разработка плана управления окружающей средой (ПУОС) закрывающихся шахт

Массовое закрытие шахт коренным образом меняет характер техногенной нагрузки на окружающую среду.

С одной стороны, прекращаются отчуждения земель под породные отвалы, подработка поверхности, выбросы угольной пыли и метана в атмосферу с отработанным воздухом и др. но, с другой стороны, на ликвидируемых шахтах продолжаются горно-механические процессы, связанные с подработкой горного массива, причем их характер существенно изменяется в связи с полным или частичным затоплением шахт. Продолжается оседание поверхности, случаются провалы, в ряде случаев отмечаются тектонические явления в виде подземных толчков; происходит подтопление территорий, загрязнение водозаборов и водоемов, наблюдается неконтролируемый выход газов на поверхность.

Большинство отрицательных экологических явлений проявляется не сразу, а спустя месяцы и годы после прекращения работ на шахте.

Целью оценки воздействия на окружающую природную среду (ОВОС) является определение путей и способов нормализации окружающей среды и обеспечение требований экологической безопасности при ликвидации угольных предприятий. Осуществляется лабораторный контроль загрязнения окружающей среды. В требованиях по проведению контроля

193

как во время ликвидации шахты, так и в постликвидационный период, указывается его периодичность по видам загрязняющих веществ, разрабатываются планы–графики контроля, указываются также средства измерения и сроки утверждения планов–графиков в соответствующих инстанциях.

Важнейшим элементом комплекса мер по предупреждению неблагоприятных изменений состояния окружающей среды является система мониторинга, обеспечивающего получение информации для принятия своевременных, целенаправленных и эффективных решений по защите и восстановлению окружающей среды.

Задачи мониторинга:

–выявление закономерностей формирования гидродинамической и гидрохимической обстановок в подземной гидросфере, развития неблагоприятных процессов и явлений на поверхности (подтопления, заболачивания, засоления);

–наблюдения за динамикой загрязнения почвенного покрова и за качеством атмосферного воздуха в районах отвалов, в опасных и угрожаемых зонах газовыделения;

–контроль за деформациями земной поверхности подработанных территорий;

–контроль за процессами газовыделения на горных отводах ликвидируемых шахт;

–радиометрический контроль породных отвалов и подземных вод, а

также зданий, находящихся в потенциально опасных зонах.

Эти задачи должны решатся на базе научно обоснованной организации стационарных сетей наблюдения.

ГК «Укруглереструктуризация» совместно с Украинским научноисследовательским институтом экологических проблем (УкрНИЭП) разработан руководящий нормативный документ, устанавливающий единые требования к организации и проведению мониторинга геологической среды на всех этапах ликвидации угольных шахт.

Основанием для оценки воздействия на окружающую среду являются: Законы Украины «Об охране окружающей природной среды», «Об экологической экспертизе», «Об охране атмосферного воздуха», Кодекс Украины «О недрах», Водный кодекс, а также «Положение о государственном мониторинге окружающей природной среды», утвержденное постановлением Кабмина Украины 23.09.93 №785.

Ликвидация угольного предприятия исключает полностью или сводит до минимума вредное воздействие на отдельные компоненты окружающей природной среды. В связи с этим в материалах ОВОС рассматриваются только те компоненты и объекты окружающей среды, на которые влияет деятельность по закрытию шахт.

После ликвидации шахты к ним относятся:

194

Воздушная среда. Для получения информации об уровнях загрязнения воздушной среды наиболее распространенными токсичными веществами (оксид углерода, диоксид серы, сероводород, диоксид и оксид азота, углеводороды), о количестве и макрокомпонентом составе пыли следует формировать сети постов. Целесообразная периодичность отбора проб – один раз в месяц. На некоторых территориях при необходимости надо дополнительно проводить контроль концентрации фенола, аммиака и бензопирена как наиболее распространённых примесей воздуха крупных промышленных городов.

Водная среда. На основании сравнительного анализа по всем факторам воздействия – расходам стоков, физико-химическим показателям очищенных стоков и водных объектов делаются выводы о влиянии и прогнозируемых изменениях в воздействии на поверхностные воды в результате ликвидации (консервации) шахты.

Источниками загрязнения поверхностных вод на полях шахт являются породные отвалы, пруды-накопители, сбросный коллектор фекальных вод, водоотводные без экрана канавы, несовершенные очистные сооружения, поверхностные трубопроводы, затопленные шахты, неочищенные промстоки промышленных предприятий.

Контроль за динамикой подземных вод предполагает наблюдение за их уровневым режимом и качественным составом на локальных участках (зоны жилой застройки и подтопления, водозаборы и т.п.) путем формирования сети наблюдательных скважин. Следует отметить, что отсутствие гидронаблюдательных скважин на полях многих закрытых шахт существенно затрудняет прогноз возможных изменений геологической среды. Дополнительными же мерами по обеспечению экологической безопасности являются:

–все виды очистки откачиваемых шахтных вод;

–сброс очищенных вод главным образом в естественные русла. При необходимости следует организовывать их очистку;

–утилизация и перезахоронение отходов производства. Захоронение отходов некоторых химических производств следует производить по методике захоронения радиоактивных веществ.

Нарушенные земли. Производится рекультивация земель и определяется направление их использования. По результатам расчетов, выполненных в ОВОС, уточняются размеры санитарно-защитных зон у сохраняемых зданий, сооружений и породных отвалов. Целесообразно проведение на расстоянии 10-30 м вокруг породных отвалов водоотводных канав с экранами мощностью 0,5 м из отбеливающих монтмориллонитовых глин, обладающих высокой сорбционной способностью, или сооружение противофильтрационных завес типа «стенка в грунте» глубиной 8 м, а также бурение водопонижающих скважин.

195

Радиационная обстановка. Приводятся данные об уровнях ионизирующих излучений, их качественные и количественные параметры и степень их опасности для окружающей среды. Возможными источниками радиационного загрязнения могут быть: пруды – отстойники шахтных вод, шламо – и илонакопители, отдельные очаги на поверхности грунта в пределах горного отвода. Так, например, на шахте «Луганская» п.о. «Стахановуголь» в отстойниках шахтных вод и отвалах шлама мощность дозы гамма-излучения достигает 100-700 мкр/ч, а площадь радиоактивного загрязнения поверхности промплощадки (несколько тысяч квадратных метров) дозой выше 30 мкр/ч.

Систематический радиационный контроль (содержание радона и мощности дозы γ - излучения как части радиоэкологического мониторинга окружающей среды) следует проводить по методике или с участием Украинского научно-исследовательского института экологических проблем (УкрНИИ ЭП). Предлагаются мероприятия по уменьшению радиоактивных воздействий на окружающую среду.

Вышеуказанные материалы готовятся подразделениями санитарноэпидемиологической станции. При необходимости ликвидации очагов радиационных излучений проекты выполняются специализированной проектной организацией. В случае потребности в проектах предусматриваются затраты на проведение родонового мониторинга. При наличии на шахте источников радиоактивного (ионизирующего) излучения (контроль загрузки скипов, контроль уровня горной массы в бункерах и т.д.) работы по демонтажу этих приборов и захоронению источников осуществляет специализированный центр «Углеизотоп».

Итоговым документом ОВОС является заявление об экологических последствиях ликвидации угольного предприятия, подписанное заказчиком и генеральным проектировщиком. Копия заявления направляется для контроля в местные органы власти.

Для решения практических задач по снижению вредного экологического воздействия процессов (факторов), обусловленных закрытием шахт, обеспечению контроля эффективности проводимых мероприятий и рациональным использованием горного отвода УкрНИМИ и ГК «Укруглереструктуризация» разработан типовой план управления окружающей средой (ПУОС) закрывающихся шахт КД 12.12.201-97, являющийся нормативным документом.

В соответствии с этим документом комплекс учитываемых факторов включает: земельные ресурсы, недра, водные ресурсы, атмосферу, поверхностные газовые выбросы, оседание поверхности, породные отвалы, промышленные отходы.

На начальном этапе создается базовая топографическая основа поверхности в пределах шахтного поля. На плане поверхности наносятся надземные здания и сооружения, шахтные стволы и околоствольные сооружения, пород-

196

ные отвалы, пруды-отстойники, трассы электропередач, трубопроводов и иных коммуникаций. Отмечаются выходы угольных пластов и тектонических нарушений под наносы, места расположения устьев старых вертикальных и наклонных выработок, границы выработанного пространства и старых горных выработок на глубинах до 80 м, а с учетом 1,25 кратного ухудшения условий вследствие возможного подтопления – на глубинах до 100 м. Производятся маркшейдерские работы по дифференциации шахтного поля на участки с различными (по группам территорий) прогнозными деформациями земной поверхности с указанием сроков завершения их развития. Объектами управления являются все возможные источники воздействия на окружающую среду, оставшиеся после закрытия и в процессе ликвидации угольных шахт.

Водные ресурсы. Гидросфера. Оценивается и прогнозируется изменения гидрогеологической ситуации закрываемой и смежных гидравлически связанных шахт, прогнозируется подтопление территории при прекращении откачки воды, влияние на водозаборы, речной сток (уровневый режим, ресурсы, химсостав и др.).

Разрабатывается проект локальной сети гидронаблюдений за уровнем подземных и наземных вод с увязкой сети наблюдательных скважин с региональными сетями Госкомгидромета, Госкомгеологии и др. Производится расчет ожидаемых притоков и сроков возможных затоплений конкретных горизонтов.

План управления предусматривает продолжение откачки воды закрываемой шахты до установки дополнительного насосного оборудования в смежных гидравлически связанных шахтах, создание сети гидронаблюдательных скважин, оценку возможного влияния незатампонированных и технических скважин на уровень подземных вод и возможных водотоков, подтопления поверхности.

На долгосрочный периода предусматривается создание и обслуживание мониторинговой системы контроля уровня подземных вод, их качества, химического состава, содержания токсичных и вредных веществ, радиологической характеристики сбрасываемых поверхностных вод, их влияния на сточные, речные воды.

Газовые загрязнения атмосферы. На первоначальном этапе дается оценка дебитов вредных газов, выбрасываемых в атмосферу с выходящими из шахты вентиляционными потоками. Выявляются участки поверхности, угрожаемые и опасные по выделению шахтных газов с учетом содержания родона, исследуется состав почвенного воздуха, устанавливается контроль состава воздуха в зданиях и сооружениях, расположенных в потенциально опасных зонах.

Разрабатываются предложения по дегазации и локализации зон аномального газопотока на дневную поверхность, бурятся дегазационные скважины.

197

На долгосрочный период предусматривается разработка, создание и обслуживание мониторинговой системы оценки уровня газовыделений на поверхность, эффективности дегазации выработанных пространств; обосновываются технические решения по каптажу и утилизации метана.

Наряду с этим разрабатываются и осуществляются меры, предотвращающие выделение на поверхность шахтных газов, создающих опасность загазирования зданий и сооружений или наносящих вред сельскохозяйственным угодьям.

Оседания, деформации земной поверхности. Первоначальными эта-

пами являются разработка программы контроля оседания земной поверхности, выявление зон ее возможных просадок, прогноз деформаций земной поверхности во времени для оценки возможного подтопления. При необходимости разрабатывается проект, закладываются наблюдательные станции и производят режимные наблюдения за сдвижением земной поверхности, а также разрабатывается предложение по предупреждению и ликвидации ее просадок.

Породное хозяйство. В первую очередь составляется ситуационная карта состоящих на учете породных отвалов, шламоотстойников и отходов углеобогащения; изучаются отвалы для оценки их пожароопасного состояния (неопасные, потушенные, потенциально опасные, горящие), выявляются зоны возможного возгорания и разрабатываются меры по предотвращению возможного возгорания. Оценивается устойчивость поверхности отвалов. Породные отвалы, шламоотстойники и отходы углеобогащения оцениваются как возможные техногенные месторождения.

В конечном счете речь идет о выработке рекомендаций по дальнейшему использованию каждого породного отвала: в качестве строительного материала, для извлечения полезных компонентов или для увлажнения, охлаждения и дальнейшего озеленения.

Ландшафтно-восстаноовительные мероприятия. Мероприятия но-

сят долгосрочный характер. Речь идет о разработке технических решений по размещению породных отвалов в горные выработки и засыпке стволов; переформировании, понижении породных отвалов, озеленении; засыпке воронок и провалов; осушении и засыпке прудов-отстойников, вывозе промотходов; рекультивации земель, взрыхлении почвы и восстановлении растительного покрова.

Для конкретной шахты план управления окружающей средой может включать и другие виды работ и мероприятия, учитывающие особенности шахтных полей.

В целом же в проектах ликвидации шахт разрабатываются меры, обеспечивающие весь комплекс вопросов производственной и экологической безопасности населения шахтерских городов и поселков, с учетом накопившихся за весь многолетний период работы шахты проблем.

198

Вместе с тем следует заметить, что Министерство охраны окружающей природной среды и ядерной безопасности в качестве приоритета выделяют разработку мер по предотвращению подтоплений территорий, загрязнения водоемов, засоления грунтов и скопления метана под застроенными территориями.

Специалисты-экологи считают целесообразным провести комплексное обследование регионов, инвентаризацию имеющихся материалов для регионального экологического районирования, обоснования состава и первоочередности проведения природоохранных мероприятий. Было бы полезным сформировать информационную картографическую и фактографическую базу данных с использованием современных компьютерных технологий. И, наконец, создать постоянно действующие комплексные геологогидрогеологические модели наиболее сложных участков с целью анализа и прогноза ситуации для оптимизации управленческих решений.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1.1.Какие изменения, связанные с безопасностью, вызывает вывод шахты из эксплуатации?

2.В чем выражается ухудшение экологической обстановки в районах закрытия угольных шахт?

3.Контроль чего остается актуальным после физической ликвидации шахты?

4.Изложите кратко процессы газовыделения на поверхность после закрытия шахты. На какие зоны по степени опасности выделения метана делится земная поверхность горных отводов угольных шахт? Охарактеризуйте их.

5.В чем сущность мер и проблем по организованному отводу метана на поверхность?

6.Каким образом и какими средствами осуществляется контроль выхода метана на поверхность и возможного его скопления в местах работы и проживания людей?

7.Дайте краткую характеристику опасности выхода шахтных вод на земную поверхность.

8.В чем сложность прогнозирования зон подтопления и времени их подтопления?

9.Какой путь предотвращения подтопления территорий представляется наиболее реальным и как он может быть осуществлен?

10.В чем опасность подтопления застроенных территорий?

199