Оценки экологической безопасности объектов подземного пространства

Московский 
...... 
государетвенвыи 
...... 
горны 
и 

университет 

IMГГYIJ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С 
О 
В 
Е 
Т 

Председатель 

Л.А.ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

л.хгитис 

Члены редсовета 

ИВ. ДЕМЕНТЬЕВ 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

Э.М. СОКОЛОВ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.В.ХРОНИН 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

Е.И. ШЕМЯКИН 

ректор МГГУ, 

чл.-корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

акаде.мик РАЕН 

акаде.мик РАЕН 

акаде.мик РАЕН 

акаде.мик РАН 

акаде.мик РАН 

акаде.мик МАНВШ 

акаде.мик РАН 

профессор 

акаде.мик РАН 

акаде.мик РАН 

И.Ю. Шищиц 

ОЦЕНКИ 
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ 

БЕЗОПАСНОСТИ 

ОБЪЕКТО 
В 

ПОДЗЕМНОГО 

ПРОСТРАНСТВА 

Допущено Учебно-методическим объединением вузов 

Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов 

вузов, обучающихся по специальностям «Подземная 

разработка .месторождений полезных ископаемых» 

и «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки «Горное дело» 

Высшее 

горное 
--------образование------------~ 

МОСКВА 

ИздАТЕЛЬСГВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСГВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2006 

УДК 622.016 

ББК 38.78:67.407 

Ш55 

Книга соответстfi)'ет «Гигиеническим требованWIМ к изданWIМ кни:жным для 

взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Экспертиза проведе на Учебно-методическим объединением высших учебных 

заведений Российской Федерации по образованию в области горного дела 

(письмо М 
51-48/6 от 21.03.2006) 

Рецензенты: 

• 
д-р тех н. наук, профессор С. А. Дмитриев (ГУП МоеНПО «Радон»); 
• 
А.А. Искра (Всероссийский научно-исследовательский институr химической технологии) 

ШищицИ.Ю. 

Ш 55 
Оценки экологической безопасности объектов подземного про
странства: Учебное пособие для вузов.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006.-302 с.: ил. 

ISBN 5-7418-0443-8 (в пер.) 

Рассмелрена эколоПtЧескаR оценка безопасности объектов потемного Прос11!ансtВа как важного георесурса в снетеме научно-технического патенWtала страны, оценены возможносnt недр д1IJI реалюаuни различных mm:хнолопtй, обозначены харакrерные проблемы комплексного освоеНИJI недр, их основные функции. Изложены основные положения законод;m:.т~ьной и нормiПИвноА базы в области n:оэколоmи: положеНИJI государсп~енной стратепtи безопасности недр, основные элементы эколоПtЧеского 

права, основы деJП1:./Iьности промышленных проюводсtВ и объектов, принuипы эколоПtЧеского проеКПfJЮВ8НИJI, методы оценок алияИW! по.шемных mm:хнолопtй на окружающую среду, правила охраны недр, 'IрСбования к сохранности отработавших подземных объектов, вопросы консерв8WtН и лнквндации по.шемных сооружений. Указанные вопросы рассмелремы на основе дейсrвующнх законов РФ, норм, правил, СНиПов 

и других офи1..01альных докумектов. 

Дrul сrудектов вузов, обучающнхся по спеWtальностям «По.шемная разрабелка месторождений полезных ископаемых» и «Шахnюе и по.шемное строкrельсtВО>> направления пошuтовки <<Горное дело>>. 

ISBN 5-7418-0443-8 

УДК 622.016 

ББК 38.78:67.407 

© И.Ю. Шищиц, 2006 

©Издательство МПУ, 2006 
© Дизайн книги. 

Издательство МГГУ, 2006 

Глава 

1 

НЕДРА КАК ВАЖНЫЙ 

ГЕ О 
РЕСУРС 

В СИСТЕМЕ 

НАУЧНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 

ПОТЕНЦИАЛА 

СТРАНЫ 

С начала осмысленного использования человеком подземного пространства выявились возможности природных ресурсов 

Земли для различных целей. 

Важнейшим ресурсом литосферы с древнейших времен до сегодняшних дней является технологическая добыча различных полезных ископаемых, удовлетворяющих практически все потребности человека как в энергетических ресурсах развивающегося общества (нефть, газ, уголь, уран), так и в химических веществах- каменная и калийная соль, минеральные удобрения, ртуть, свинец и 

другие металлы, металлургическом сырье -железо, медь, алюминий и др. 

С развитием промышленных производств и повышением запросов общества изъятие указанных компонентов все время увеличивается для удовлетворения других отраслей и направлений 

промышленного и других производств, обеспечение которых природными ресурсами является одной из приоритетных задач устойчивого развития общества в целом. 

Об объемах добычи полезных ископаемых можно судить по 

данным табл. 1.1 [ 1 ]. 

С развитием различных технологий понятие о георесурсах 

значительно расширилось. 

Главными ресурсами недр в настоящее время являются ресурсы подземных вод, глубинное тепло недр. 

Подземное пространство используется для создания всевоз
можных подземных сооружений: 
• электростанций; 
• емкостей-накопителей; 
• хранилищ различных продуктов и изделий; 
• транспортных тоннелей; 
• заводов и предприятий; 
• исследовательских лабораторий; 
• медицинских учреждений; 
• учреждений культуры; 

7 

Таблица 1.1 

Объемы добычи основных твердых nолезных искоnаемых в России 

Полезные ископаемые, способ 
Добыча по годам, млн т 

добычи 
1990 
1991 
1992 
1993 
1994 
1995 

Уголь 
381,1 
345,3 
327,4 
294,2 
260,6 
250,2 
(56,0). 
(60,9) 
(57,0) 
(57,1) 
(57,1) 
(58,1) 

В том числе: 

открытым способом 
216,1 
210,0 
187,0 
166,7 
148,8 
145,3 

подземным способом 
170,0 
134,7 
140,4 
127,5 
111,8 
104,9 

Железная руда 
263,3 
235,0 
207,7 
194,5 
193,2 
204,9 

(89,1) 
(90,0) 
(89,3) 
(89,2) 
(89,8) 
(90,8) 

В том числе: 

открытым способом 
243,6 
211,4 
185,5 
173,5 
173,4 
186,1 

подземным способом 
28,7 
23,6 
22,1 
21,1 
19,8 
18,8 

Фосфаты (ПО «Аnатит») 
42,4 
51,0 
38,0 
24,7 
19,09 
21,49 

(67,0) 
(73,3) 
(68,7) 
(56,7) 

В том числе: 

открытым способом 
28,4 
37,4 
26,1 
14,0 

подземным способом 
14,0 
13,6 
11,9 
10,7 

·В скобках дан уровень добычи ископаемого открьггым способом. 

• 
хранилищ вредных продуктов и различных отходов; 
• убежищ и объектов гражданской обороны. 

Возможное использование недр земли как многогранного ресурса подземного пространства и включение его в систему экономического развития выявило тенденцию масштабного преобразования недр не только в технико-экономическом масштабе, но и в 

историческом масштабе времени в силу того, что осуществляемые 

в подземном пространстве технологические процессы активно воздействуют на вмещающий массив пород и способны активно воздействовать на него с последующим преобразованием его. Таким 

образом, любое горно-технологическое производство должно рассматриваться не только в техническом, но и в экологическом fU/a
нe со всеми сопуrствующими нормативно-законодательными требованиями [2]. 

Указанное является неоспоримым требованием в формировании мировоззренческой позиции при проектировании, создании и эксплуатации систем в недрах. Это же требование являетВ 

ся актуальным при подготовке дипломированных специалистов 

-горных инженеров различной направленности. 

В решении экологических проблем особое место занимает 

комплексное освоение недр полное и экономичное освоение 

всех видов ресурсов земных недр на основе сочетаний эффективных горных технологий [3]. Среди ресурсов недр следует 

выделить подземное пространство, образованное в результате 

деятельности человека или под воздействием природных процессов. В широком толковании под подземным пространством 

необходимо понимать часть окружающей природной среды ниже земной поверхности, т.е. в целом недра земли, а не только их 

«незанятую» горными породами долю [4]. Необходимость использования подземного пространства для решения экологических проблем ставит вопрос о развитии нового научного направления геоэкологии, главным содержанием которой является определение условий надежной изоляции экологически вредных производств, веществ и технологий, размещаемых в недрах 

земли, с учетом техногеиных воздействий и вызванных ими 

процессов, протекающих во времени и пространстве [5]. 

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

Проектные решения по освоению подземного пространства 

должны при их реализации предотвращать ухудшение состояния окружающей природной среды, снижать его до уровня регламентированного медицинскими нормами, а при их отсутствии 
ограничениями по пользованию природными ресурсами [б]. 

В этих целях исходные данные для проектирования должны содержать: 
• детальную информацию о природных условиях территории и состоянии ее компонентов; 
• оценку воздействия объекта отработавшего предприятия 

на окружающую природную среду и условия жизни населения; 

9 

• покомпонентный анализ изменения состояния природной 

среды и процессов, происходящих в природе, в зоне воздействия 

нового объекта; 

• комплексную оценку влияния последствий этих изменений на условия жизни населения; 
• оценку экологического риска намечаемых технических (проектных) решений, включая возможность аварийных ситуаций; 
• надежность защитных барьерных систем и целостности сооружения и массива пород; 
• предусматриваемый комплекс прирадоохранных мероприятий по предотвращен~ негативного воздействия хозяйственной 

деятельности, а также сохранен~. оздоровлен~ и улучшению 

окружающей природной среды; 
• программу работ по организации мониторинга состояния 

природной среды в период строительства, эксплуатации объекта 

и снятии его с эксплуатации (консервации). 

Все перечисленные выше вопросы необходимо решать на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО). Последнее должно проходить специальную экологическую экспертизу и выполняться по всем компонентам природной среды: воздушной среде, поверхностным и подземным водам, почвам и грунтам, недрам, растительному покрову, животному миру, социальной среде. В результате такой работы должна быть дана итоговая оценка экологического риска размещения намечаемого объекта на 

данной территории [6]. 

В последнее время внимание многих специалистов привлечено к проблеме повторного использования выработок рудников, шахт, специальных сооружений после прекращения их эксплуатации. Этот интерес вызван: 
• привлекательностью факта наличия готовых объектов; 
• возможностью разгрузить зону обитания человека от техногенных воздействий и инженерных сооружений; 
• необходимостью включения в полезную деятельность уже 

осуществленных затрат, что при плановом их освоении удешевит и первичное, и вторичное производство; 

10