Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду

7.1. Общая характеристика антропогенного воздействия. Антропогенное воздействие на геологическую среду - геологический процесс, по размерам и масштабам проявления вполне сопоставимый с естественными процессами экзогенной геодинамики. Его отличительной особенностью является стремительное нарастание ин­тенсивности протекания, а также кратковременность и молодость, охватывающая в основном последний исто­рический период голоцена.

Так же как и природные экзогенные процессы, антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью проявления. В нем выделяют: 1) техногенное разрушение (дезинтеграция) пород, слагающих геологическую среду, - в естественных природных процессах эту роль выполняет выветривание;

2) перемещение дезинтегрированного материала - аналог денудации в процессах экзогенной геодинамики;

3) накопление и создание новых горных пород - аналог аккумуляции осадков, диагенеза и катагенеза.

Человек в ходе хозяйственной деятельности, точнее, при добыче твердых полезных ископаемых, подземных вод, нефти и газа, сопровождаемых проходкой открытых и подземных горных выработок, бурением многочис­ленных скважин, при сооружении котлованов и выемок разрушает твердое вещество верхней части геологи­ческого разреза, нарушает связность отдельных ее частей, дробит и измельчает породы, дезинтегрирует их, создает наземные и подземные пустоты.

Перемещение дезинтегрированного материала произ­водится в основном в вертикальном направлении. Объем пород и руд, извлекаемых ежегодно из недр Земли, сопоставим с годовым твердым стоком рек. Еще большие количества вещества человек транспортирует из недр Земли в виде жидких (нефть, вода) и газообразных продуктов.

Перемещение материала идет не только из Земли, но и внутрь ее. Оно происходит при внесении в почву сельскохозяйственных удобрений; закачке в буровые скважины как морской или речной воды для под­держания внутрипластового давления в нефтяных за­лежах, так и буровых растворов, цементирующих стенки скважин; сооружении металлической, бетонной и дере­вянной крепи в подземных горных выработках; создании подземных искусственных хранилищ пресной воды, нефти, газа, твердых, жидких и радиоактивных отходов.

В результате антропогенной деятельности создаются и новые горные породы - рыхлые отложения, состоящие из измельченных обломков пустой породы, новообразованных минеральных соединений, промышленных отходов. Эти новые породы слагают грандиозные по размерам отвалы и хвостохранилища вблизи от разрабатываемых месторождений полезных ископаемых, золоотвалы тепловых электростанций, работающих на угле и торфе.

Продукты антропогенного геологического процесса, скапливаясь на поверхности земли, образуют так назы­ваемый "культурный" слой, достигающий наибольшей мощности в районах крупных городов. Культурный слой слагает пласто- и линзообразные тела и состоит из бытовых отбросов, промышленных отходов, смешанных с почвой и рыхлыми породами верхней части геологи­ческого разреза.

Антропогенные породы создаются и при засыпке карьеров, оврагов, сооружении плотин и насыпей. Мощность антропогенных слоев достигает десятков метров. Так, в Москве она составляет 20-22 м, в Лондо­не - 25 м.

Помимо создания новых пород антропогенный геологический процесс видоизменяет геологическую среду, образуя новые формы рельефа и ландшафты, активизируя естественные геологические процессы, меняя естественное напряжение верхних слоев зем­ной коры, вызывая наведенные техногенные земле­трясения.

7.2. Создание антропогенного рельефа и антропогенных ландшафтов. Наиболее заметные изменения антропогенные про­цессы вносят в рельеф земной поверхности. В одних случаях хозяйственная деятельность приводит к вырав­ниванию (денудации) рельефа, в других - к созданию мелкогрядового, холмистого, техногенно-расчлененного и террасированного рельефа. Антропогенные формы рельефа и соответственно антропогенные ландшафты группируют в несколько типов.

Городской, или селитебный, ландшафт характери­зуется почти полным изменением природного рельефа, гидросети, преобразованием почвенного покрова, соору­жением промышленно-хозяйственных и жилых построек, значительным понижением уровня грунтовых вод. Некоторые водоносные горизонты из-за снижения их статического уровня перестают дренироваться реками, что приводит к значительному их обмелению и в некоторых случаях к полному исчезновению.

Первые антропогенные изменения природного рельефа приходятся на период 7000-3000 г. до н. э. Археологические исследования стоянок и мест поселе­ний доисторического человека фиксируют многочис­ленные раковинные кучи, оставленные некоторыми племенами собирателей (культуры - эртебёлле, дзёмон и др.). Дзёмон - неолитическая уцльтура Японии. Наиболее ранний памятник Нацусима (на ю.-з. от Токио) датирован 7500-7290 г. до н.э. С поселениями нередко связаны раковинные кучи - значительные по размерам скопления раковин моллюсков (население питалось моллюсками, которые собирало на побережье), в которых содержаться хозяйственные и пищевые отбросы. Жилища располагались на краю морских террас, раковины моллюсков сбрасывались с кручи. Длина раковинных куч достигает в отдельных случаях 200 м. «Нарастая» кучи из раковин постепенно скрывали жилища (Г.Н. Матюшин, 1996 г.).

Создание городских ландшафтов приводит и к необратимым изменениям климата и состава атмо­сферы.

Для горно-промышленного ландшафта типичным является создание выемок карьеров, террасированных воронок, иногда заполненных водой, озер, похожих на карстовые. Техногенные отрицательные формы рельефа чередуются с положительными - отвалами, терриконами, насыпями железных дорог.

Горнопромышленный комплекс - один из крупнейших источников нарушения земель и загрязнения окружаю­щей среды в России. Под добычные и отчасти геологоразведочные работы отчуждаются обширные площади пахотных земель и экологически уязвимых пойменных, тундровых и таежных угодий.

Почти полностью уничтожается древесная раститель­ность, преобразуются травяная растительность и почвен­ный покров.

Открытая и подземная разработка полезных иско­паемых обычно сопровождается обильным водопритоком за счет подземных вод, дренирующихся горными выработками. В результате создаются огромные депрессионные воронки, снижающие уровень грунтовых вод, что приводит к осушению и опустыниванию примы­кающих территорий. Возникновение карьерных впадин, провалов и депрессий в районах подземных разработок, а также отвалов и отстойников обусловливает необра­тимые ландшафтные изменения, нарушения гидрогеоло­гического режима территорий - образование больших депрессионных воронок в окрестностях крупных карьеров, рудников и шахт.

Горнопромышленные ландшафты формируются в очень короткие сроки и занимают обширные территории в тех случаях, когда ведется добыча пластообразных тел полезных ископаемых: угля, железных руд, стра-тиформных полиметаллических месторождений и др. Примером являются горнопромышленные ландшафты Донбасса, Курской магнитной аномалии, а также Якутии, где открытыми горными (карьерами) разрабатываются алмазосодержащие кимберлитовые трубки.

Широко известны «лунные пейзажи» Каргалов (гигантское урочище, охватывающее 500 квадратных километров южноуральской степи Оренбурга), где за двадцать столетий были открыты и освоены практически все поверхностные выходы медных руд. Более тридцати тысяч (!) шахт, штолен, карьеров прорезали каргалинские холмы, уходя на 40 метров в глубину. Общая длина подземных выработок составляла многие и многие десятки километров.

Наиболее актуальной экологической проблемой при добыче полезных ископаемых остается рекультивация земель. На горнодобывающие отрасли приходится более 50 % площади нарушенных промышленностью земель (Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году»).

Ирригационно-технический ландшафт характеризу­ется наличием сети узких каналов и канав, заполнен­ных водой, а также водохранилищ, подпруженных плотинами.

Заполнение водохранилищ и подъем зеркала воды до высоты верхнего бьефа плотин приводят к подъему уровня грунтовых вод, что, в свою очередь, вызывает подтопление и заболачивание примыкающих территорий. В засушливых аридных районах этот процесс вызывает засолонение почв и образование солончаковых пустынь.

Экологические последствия в связи с ирригационной деятельностью человека прослеживаются с древнейших времен. Заиливание каналов требовало их регулярной очистки. Вынутый ил образовывал высокие валы вдоль каналов. Со временем становилось проще построить новый канал, чем чистить старый. Так, в Месопотамии обнаружено 3-4 параллельно идущих канала разного возраста. В Месопотамии, в Древнем Египте, в Древнем Хорезме на месте некогда плодородных заливных угодий возникали глинистые и солончаковые пустыни и полупустыни. Пойменный ландшафт резко трансформировался - вместо пойменных болот с тростником, лотосом, цаплями, ибисами, кабанами и охотящимися за ними львами (в Передней Азии львы сохранились до античности), последними тиграми (в Индии, Китае, Хорезме) здесь возникали глинистые засолоненные почвы, такыры, солончаки, развивалась флора глинистых пустынь и сопутствующая ей фауна (Н.Н. Воронцов, 1999).

Ирригация вела к смыву почв, заиливанию русел и устьев рек, росту дельт рек. Расширение поливного земледелия в предгорных районах требовало терра­сирования склонов, что существенно преображало исходный ландшафт. На рисовых полях в Китае и Юго-Восточной Азии были созданы благоприятные условия для развития личинок малярийного комара (Anopheles). Так что, если до поливного земледелия с малярийным комаром соприкасались лишь охотники и рыболовы, то цивилизации Нила, Месопотамии, Мургаба и Амударьи, Инда, Хуанхэ и Янцзы сделали это общение постоянным и способствовали дальнейшему распространению малярии.

Сельскохозяйственный ландшафт занимает около 15% площади всей суши. Он создается на поверхности земли в результате преобразования любого (за исключением высокогорных районов) природного ландшафта: 1) на месте лугов, степей, лесов равнинных территорий после их уничтожения; 2) на месте пустынь или полупустынь по мере их использования для отгонного скотоводства и их орошения; 3) на месте осушаемых озер, болот и морских побережий; 4) на склонах гор при их террасировании.

Создание сельскохозяйственного ландшафта сопро­вождается срезанием мелких неровностей и удалением глыб, валунов, засыпкой оврагов, сооружением террасовидных уступов на склонах гор, дамб, ограждающих поля от потоков воды.

Разновидностью ландшафта этого типа являются польдеры - бывшее дно морей с расположенными на нем садами и полями. Польдерные ландшафты широко распространены в Бельгии, Франции, Италии и Нидер­ландах. В последнем случае они составляют свыше 40 % территории страны. В состав польдерных ландшафтов входят и дамбы, высота которых достигает 15 м.

Военный ландшафт возникает при ведении войн и крупномасштабных войсковых учений. Характеризуется мелкобуторчатым рельефом, возникшим в результате об­разования большого количества мелких положительных и отрицательных форм - холмов, насыпей, противотан­ковых рвов, окопов, воронок, подземных убежищ.

Изменения природных ландшафтов в результате возникновения антропогенных форм рельефа в боль­шинстве случаев необратимы. Неблагоприятные экологи­ческие последствия некоторых антропогенных ланд­шафтов могут быть снивелированы благодаря рекуль­тивации (восстановлению природного рельефа и почвенно-растительного покрова) земель, проводимой в местах открытой разработки месторождений полезных ископаемых.

7.3. Активизация процессов экзогенной геодинамики при антропогенном воздействии на геологическую среду. Деятельность человека активизирует отдельные, часто длительно развивающиеся процессы экзогенной геоди­намики.

Широкое использование методов подземного выщелачивания при добыче полезных ископаемых, закачка в буровые скважины по контурам нефтяных месторождений морских и пресных вод, захороне­ние отходов химического производства приводят к активизации процессов образования подземного карста и, как следствие, к появлению на днев­ной поверхности провальных гравитационных форм рельефа.

Проходка подземных горных выработок (шахты, штольни, штреки и др.) ведет к перехвату подземных вод, понижению их уровня и, следовательно, осушению территорий. С другой стороны, подземные горные выработки стимулируют гравитационные процессы: провалы, обвалы, оползни.

Преобразование поверхности земли в ходе сельско­хозяйственного освоения при массовой распашке земель, нерегулируемом выпасе скота усиливает овражную эрозию и формирование овражно-балочной эрозионной сети, а также способствует бороздовой и плоскостной дефляции, уничтожающей плодородный почвенный покров.

Антропогенное нарушение теплового режима в криолитозоне при промышленном и городском строительстве, прокладке транспортных магистралей, сооружении нефте- и газопроводов, разработке месторождений полезных ископаемых резко активизирует криогенные процессы, приводя к вытаиванию подземных вод, раз­жижению грунтов, образованию термокарста, наледей, бугров пучения.

На склонах усиливается солифлюкционное пере­мещение грунтов. Происходит деградация тундровых почв и уничтожение тундровых зон.

Мелиорация болот нарушает гидрогеологический режим подземной гидросферы и в ряде мест вызывает процессы опустынивания территорий.

Вырубка лесов на склонах гор способствует возник­новению подвижных осыпей и резко усиливает селеопасность территорий.

7.4. Геоэкологические последствия антропогенного изменения естественного напряженного состояния геологической среды. Естественное напряженное состояние и современные дислокации геологической среды. Как было показано выше, естественное напряженное состояние (ЕНС) геологической среды представляет собой совокупность напряженных состояний геологических тел и массивов горных пород, существующих в недрах Земли. Основной и постоянно действующей причиной ЕНС является гравитация. К дополнительным факторам относятся вертикальные и горизонтальные тектонические движения земной коры, денудация и аккумуляция горных пород.

В конкретных геологических телах (слой, пачка, толща слоев, интрузив и т. д.) или массивах пород напряженное состояние, характеризующееся определенным полем на­пряжения, зависит от формы, размера, деформированности, а также прочности, вязкости, обводненности слагающих их пород.

Напряжения, вызванные тектоническими и другими причинами, реализуются в геологической среде в виде современных дислокаций. К ним относятся трещины и трещиноватость, линеаменты и кольцевые структуры, глубинные разломы.

Трещинами называют нарушения сплошности горных пород, перемещения по которым либо от­сутствуют, либо очень незначительны. Множество трещин в горной породе определяет ее трещинова­тость.

По морфологии трещины подразделяют на открытые (зияющие), закрытые и скрытые, микроскопические, малые, большие и др.; по генезису - на тектонические, среди которых различают трещины отрыва и скалывания, и нетектонические, возникающие при диагенезе осадочных пород, остывании магматических пород, разгрузке пород в результате денудации, напоре на породы движущихся ледников.

Независимо от причин трещинообразование проис­ходит в поле ротационных напряжений, что определяет закономерную ортогональную и диагональную ориенти­ровку планетарной трещиноватости.

Трещины и зоны трещиноватости являются вмести­лищем, путями миграции и разгрузки атмосферных и подземных вод, что влияет на интенсивность протекания экологически неблагоприятных экзогенных процессов -мерзлотного выветривания и криогенных процессов, оврагообразования, карстообразования, гравитационных склоновых процессов.

Линеаменты и кольцевые структуры проявляются на космоснимках различных уровней генерализации. Под линеаментами понимают линейные фотоаномалии, ха­рактеризующиеся, как правило, значительным (в десятки и сотни раз) превышением длины над шириной и выражающиеся на отдельных отрезках спрямленными элементами геологической структуры (трещины, разрыв­ные нарушения, дайки магматических пород) и эрозионно-денудационного или аккумулятивного рельефа (эрозионно-овражная сеть, уступы речных террас, водораз­дельных гряд).

Линеаментные зоны (зоны концентрации линеаментов) пересекают как платформы, так и складчатые системы. Ширина их достигает километров, первых десятков километров, протяженность - многих сотен, нередко более тысячи километров. Это специфический класс структур, отражающий, по-видимому, наиболее общий план трещиноватости.

Сопоставление схемы линеаментов и расположения термальных источников на территории Италии показало, что более 60 % всех горячих ключей концентрируется вблизи «линеаментного пояса», протягивающегося вдоль западной половины Апеннинского полуострова вплоть до Сицилии.

Именно на западе страны распространены районы плиоцен-четвертичного вулканизма, здесь же уста­новлены самые высокие для континентов значения теплового потока.

Кольцевые структуры - это объекты изометрической и овальной формы, выявляющиеся на космических снимках. Наиболее крупные достигают в поперечнике 1000 км. В крупные структуры часто вписываются более мелкие кольца, овалы, полукольца и полуовалы. Диаметр самых мелких составляет не более 50 км.

Кольцевые структуры на местности выражаются дугообразными и кольцевыми системами трещин, раз­рывов, магматических тел, форм рельефа различного происхождения.

По генезису среди них выделяются магматогенные, тектоногенные, метаморфогенные, космогенные, экзоген­ные структуры. Широко распространены и структуры гетерогенного (полигенного) происхождения, определен­ным образом отраженные в расположении элементов рельефа земной поверхности.

Экологическая роль зон линеаментов и кольцевых структур не до конца ясна. По-видимому, они имеют такое же геоэкологическое значение, как и трешиноватость и глубинные разломы. С некоторыми из них, возможно, связаны геопатогенные зоны.

Глубинные разломы - это зоны подвижного сочленения крупных блоков литосферы, обладающие значительной протяженностью (многие сотни и тысячи километров) и шириной (несколько десятков кило­метров), большой глубиной проникновения (до поверх­ности Мохо и глубже) и длительностью развития. Как правило, они состоят из системы сближенных крупноамплитудных разрывных нарушений различных морфологических типов.

Экологическая значимость глубинных разломов опре­деляется следующим:

1. К глубинным разломам приурочено большинство очагов как мелкофокусных, так и более глубинных очагов тектонических землетрясений.

2. В глубинных разломах и особенно в местах их пересечения отмечаются наиболее интенсивные вариа­ции внешнего и аномального геомагнитных полей, возбуждаемых солнечной активностью, космическим излучением, внутриземными физико-тектоническими процессами, перемещением подземных вод и другими причинами. Не исключено, что вариации геомагнитного поля воздействуют на физические поля человека, изменяя параметры его биомагнитного и электрических полей, оказывая тем самым отрицательное воздействие на его психику и различные органы, приводя к нарушению их функциональной деятельности.

Глубинные разломы являются также каналами дегаза­ции внешнего ядра Земли и путями подъема из земных недр трансмантийных флюидов, состоящих из водорода, гелия, азота, диоксида углерода и других химических соединений.

Все это не исключает геопатогенный характер зон глубинных разломов.

3. Современные вертикальные и горизонтальные сме­щения по глубинным разломам достигают 8-15 мм/год. Если в таких зонах расположены сложные сооружения и объекты, то подобные смещения могут привести к разрушению инженерных конструкций.

Последствия антропогенного изменения естественного напряженного состояния геологической среды. Изменения естественного напряженного состояния геологической среды в результате деятельности человека приводят к деформациям массивов горных пород в глубине и на поверхности; активизируют движения по разрывным нарушениям, являясь причиной опусканий поверхности; вызывают возбужденные землетрясения (наведенную сейсмичность), горные удары, внезапные выбросы; разрушают инженерные сооружения.

Опускание земной поверхности. На многих тер­риториях промышленных и городских агломераций на фоне природных тектонических перемещений земной поверхности наблюдаются процессы опускания по­верхности, связанные с техногенными факторами. По своей скорости и негативным последствиям они значительно превосходят естественные тектонические движения.

Одной из причин опускания урбанизированных тер­риторий является дополнительная статическая и дина­мическая нагрузка от зданий, сооружений и транс­портных систем города. Большой эффект производит добыча из недр подземных вод и других полезных ископаемых. Впервые на это обратили внимание япон­ские специалисты в связи с опусканием территории г. Токио, где в 1970-1975 гг. была зарегистрирована максимальная величина опускания поверхности - около 4,5 м.

Интенсивная откачка подземных вод на территории г. Мехико привела в 1948-1952 гг. к опусканию поверхности со скоростью до 30 см/год. К концу 70-х гг. весь город осел на 4 м, а его северо-восточная часть - на 9 м.

Добыча нефти и газа обусловила оседание территории г. Лонг-Бич близ г. Лос-Анджелеса (США), которое к началу 50-х гг. достигло 8,8 м. Серьезно пострадали про­мышленные и жилые здания, морской порт, транс­портные магистрали.

В России эта проблема связана с интенсивной добы­чей жидких и газообразных углеводородов и особенно актуальна для Западной Сибири, так как опускание этой территории даже на несколько десятков сантиметров может существенно повысить и без того ее сильную заболоченность.

Наведенная сейсмичность и возбужденные земле­трясения. Суть наведенной сейсмичности заключается в том, что антропогенное вмешательство в "геологическую среду может привести к перераспределению имеющихся или образованию дополнительных напряжений и влиять на развитие природных процессов: ускорять накопление напряжений и тем самым увеличивать частоту природных землетрясений или способствовать разрядке уже накопленных напряжений, оказывая триггерное действие на подготовленное природой сейсмическое явление.

Возможность проявления наведенной сейсмичности резко возрастает, если антропогенному воздействию подвергается зона глубинного разлома, вдоль которой и генерируются очаги возбужденных землетрясений. Изменение естественного напряженного состояния геоло­гической среды приводит к вспарыванию отдельных разрывов, входящих в зону, глубинного разлома, и вызывает сейсмическое событие.

Наиболее мощными факторами и причинами наведенной сейсмичности являются мегаполисы, крупные водохранилища, шахты и карьеры, закачка газово-жидких флюидов в глубокие горизонты геологической среды; подземные взрывы большой мощности.

Связь наведенной сейсмичности с крупными водо­хранилищами была рассмотрена ранее.

Механизм воздействия каждого фактора имеет свою специфику.

Мегаполисы, шахты и карьеры меняют естественное напряженное состояние среды, создавая в одних местах дополнительную нагрузку (мегаполисы), а в других - разгрузку (горные выработки), способствуя тем самым появлению сейсмических событий.

Наведенная сейсмичность может возникать также в результате повышения гидростатического давления в геологической среде при закачке различных жидких веществ в буровые скважины. Закачка производится с целью захоронения загрязненных вод, создания под­земных хранилищ методом растворения каменной соли на глубине, законтурного обводнения залежей углево­дородов для поддержания пластового давления.

Так, в 1962 г. в штате Колорадо (США) наблюдались землетрясения, вызванные закачкой отработанных ра­диоактивных вод в скважину глубиной 3671 м, про­буренную в докембрийских гнейсах. Глубина очагов составляла 4,5 - 5,5 км. Эпицентры их располагались близ скважины, вытягиваясь вдоль разрывного нарушения.

На Ромашкинском месторождении нефти в Татарстане в результате многолетнего законтурного обводнения было отмечено повышение сейсмической активности и появление наведенных землетрясений силой до 6 баллов.

Крупные землетрясения (М > 7) в Газли (Узбекистан) 1976 и 1984 гг., по мнению специалистов, спро­воцированы закачкой 600 млн. м³ воды в Газлийскую структуру с целью поддержания пластового давления.

Мощным фактором возбуждения сейсмической ак­тивности являются подземные взрывы большой мощно­сти, в первую очередь ядерные. Они сами по себе вызывают сейсмические эффекты, а в сочетании с разрядкой накопленных природных напряжений могут провоцировать весьма опасные наведенные афтершоки. Так, взрывы ядерных зарядов на полигоне в штате Невада (США) с тротиловым эквивалентом в несколько мегатонн инициировали рои в сотни и тысячи толчков, длившиеся от нескольких дней до нескольких месяцев.

Магнитуда основного толчка была на 0,6, а других толч­ков - на 1,5-2,0 единицы меньше магнитуды взрыва.

Несмотря на то, что энергия афтершоков обычно не превышает энергию взрыва, бывают и исключения. После подземного взрыва в апреле 1989 г. на Кировском руднике ПО "Апатит" на горизонте +252 м произошло землетрясение силой 6-7 баллов в эпицентре и М = 4,8-5,0. Сейсмическая энергия составила 10¹² Дж при энергии самого взрыва 10^8-10 Дж.

Наблюдения над наведенной сейсмичностью при­вели к созданию проектов разрядки напряжений или досрочного возбуждения землетрясений путем закачки воды через глубокие буровые скважины или простреливания очаговой области ядерными взрывами.

Горные удары и внезапные выбросы возникают в результате нарушения естественного напряженного состояния геологической среды при проходке под­земных горных выработок в целях разработки ме­сторождений полезных ископаемых, особенно каменного угля.

Горный удар - внезапное быстропротекающее разрушение предельно напряженной части массива полезных ископаемых или горной породы, прилегающей к горной выработке. Он сопровождается выбросом пород в горную выработку, сильным звуковым эффектом, возникновением воздушной волны.

Горные удары обычно происходят на глубинах разработки свыше 200 м. Возникновение горного удара обусловлено наличием в массиве горных пород текто­нических напряжений, превышающих гравитационные в несколько раз. По силе проявления выделяют стреляния, толчки, микроудары и собственно горные удары.

Угроза горных ударов наиболее вероятна на место­рождениях, в которых имеются хрупкие породы, например, уголь.

Степень удароопасности оценивается на основе изучения явлений и процессов, сопровождающих буре­ние скважин, - выхода и крупности бурового шламма, зажатия бурового снаряда в скважине, раскалывания керна на диски, а также по различным геофизическим параметрам - скорости прохождения упругих волн, электрическому сопротивлению и т.д.

Ограничение силы горного удара достигается приме­нением специальных проходческих комбайнов, щитов, податливой крепи, прекращения эксплуатации особо опасных горных выработок.

Внезапный выброс представляет собой самопроиз­вольный выброс газа, полезного ископаемого (уголь, каменная соль) или вмещающей горной породы в подземную горную выработку. Продолжительность вы­броса достигает нескольких секунд. С увеличением глубины разработки возрастают частота и сила вне­запных выбросов. Горная выработка заполняется при­родным газом (метан, углекислый газ, азот), раз­дробленной массой пород.

Зарегистрированы внезапные выбросы от нескольких десятков килограмм до нескольких тысяч тонн. Самый мощный в мире внезапный выброс - 14 тыс. т угля и около 600 тыс. м³ метана произошел в 1968 г. в Донбассе на глубине 750 м. Горную выработку засыпало углем на протяжении 650 м.

Внезапные выбросы в 5-50 т составляют около 70 % всех случаев.

Горные удары и внезапные выбросы приводят к разрушению шахтного оборудования и гибели людей, работающих под землей.

Дата добавления: 2015-04-24