Классификация причин техногенных катастроф

А.В. Гришин, (Учреждение Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр РАН)

 
Журнал Маркшейдерия и Недропользование

Для предотвращения катастроф или снижения их вредных последствий необходимо, прежде всего, определить причины и явления, которые могут лежать в основе надвигающейся угрозы. Облегчить решение этой задачи поможет составленная классификация причин техногенных катастроф. В качестве основных классификационных признаков при ее составлении приняты процессы и их проявления, происходящие под влиянием техногенной деятельности человека (табл.1).

Таблица 1

Классификация катастрофических геомеханических явлений

Класс

Группа

Последствия

Предотвращение или снижение последствий

1. Проявление

горного

давления

1.1. Обрушение выработок.

1.2. Разрушение целиков.

1.3. Образование оползней.

Опасные техногенные происшествия,

создающие на объекте угрозу жизни

и здоровью людей и приводящие к

существенному нарушению производственного процесса, вплоть до

полного его прекращения и ликвидации предприятия.

Приведение размеров целиков, параметров и крепи выработок, углов наклона уступов и бортов карьера в соответствии с геомеханическим состоянием горного массива, с учетом изменения этого состояния в процессе освоения месторождения.

2. Сдвижение

горных пород

2.1. Разрушение гражданских и

промышленных сооружений.

2.2. Разрывы трубопроводов

различного назначения.

2.3. Разрушение мостов, железнодорожных

путей и других сооружений железных дорог.

2.4. Разрушение тоннелей, виадуков, дорог и других объектов.

2.5. Разрушение плотин шламо- и водохранилищ.

Крупные аварии, создающие угрозу

жизни и здоровью людей, приводящие к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных

средств.

Применение методов управления геомеханическими процессами, позволяющими в процессе

освоения недр целенаправленно изменять строение, свойства и состояние массива горных пород и обеспечивать развитие процессов его деформирования и разрушения в заданных направлениях, объемах и в установленных пространственно-временных пределах.

3. Гидро-геомеханические процессы

3.1. Прорывы воды в горные

выработки из водных объектов,

расположенных на земной поверхности.

3.2. Прорывы воды из водоносных

горизонтов.

3.3. Прорывы воды из затопленных

выработок.

3.4. Миграция и смешивание загрязненных

шахтных вод с питьевыми.

Катастрофическое затопление горнодобывающих предприятий, сопровождающееся часто человеческими жертвами и приводящее к ликвидации предприятий, нанесению ущерба

окружающей природной среде и народному хозяйству.

Применение параметров и порядка ведения горных работ, при которых водопроводящие

трещины не достигают водного объекта. Бурение опережающих скважин при работах в опасных зонах. Создание противофильтрационных завес у водозаборов питьевых вод. Тампонаж водопроводящих трещин.

4. Газо- и геодинамические явления.

4.1 Взрывы газа.

4.2 Внезапные выбросы угля, породы и газа.

4.3. Горные удары.

Крупные аварии, приводящие к человеческим жертвам, разрушению

горных выработок, машин и механизмов, длительному нарушению

производственного процесса.

Тредварительная дегазация газоносных пластов. Применение опережающей отработки

защитных пластов. Ведение горных работ в опасных по газо-

и геодинамическим явлениям

зонах с применением специальных

профилактических и защитных мероприятий.

5. Комбинирован-

ные процессы и

явления

Различные сочетания

1-ого, 2-го, 3-го и 4-го классов процессов и явлений.

Крупные аварии с катастрофически-

ми последствиями как для отдельных людей и коллективов, так и для

целых регионов.

Ведение горных работ под контролем геомеханического мониторинга, обеспечивающего своевременное обнаружение признаков, предшествующих возникновению катастрофических явлений с таким расчетом, чтобы вовремя можно было принять необходимые профилактические

и защитные меры.

 

К первому классу отнесены проявления горного давления, вызванные нарушением естественного поля напряжений. Проявления горного давления выражаются обычно в обрушении подготовительных и капитальных выработок, в деформировании стволов, разрушении целиков при камерной системе разработки месторождений и в других аналогичных формах.

Во второй класс включены процессы сдвижения горных пород, происходящие из-за нарушения природного равновесия горного массива. Деформации горных массивов и земной поверхности могут вызывать разрушения гражданских и промышленных сооружений, разрывы трубопроводов различного назначения.

Для оценки состояния объектов, попадающих в зону сдвижения горных пород, целесообразно пользоваться следующими критериями:

  • допустимые деформации – величины вертикальных и горизонтальных деформаций, не вызывающие нарушения нормальной эксплуатации подрабатываемых объектов и не требующие специальных мер их защиты;
  • критические деформации – величины вертикальных и горизонтальных деформаций, имеющие необратимый характер и сопровождающиеся появлением в подрабатываемых объектах повреждений, усложняющих эксплуатацию объекта по прямому назначению. Для устранения этих повреждений требуется применение специальных мер защиты;
  • предельные деформации – величины вертикальных и горизонтальных деформаций, превышение которых вызывает аварийное состояние сооружений с угрозой опасности для жизни людей. Дальнейшая эксплуатация таких сооружений не допускается.

Третий класс включает гидро-геомеханические процессы. К ним отнесены прорывы воды в горные выработки из водных объектов, находящихся на земной поверхности, из водоносных горизонтов, расположенных в толще пород, и из затопленных выработок. К катастрофическим гидро-геомеханическим процессам отнесены также явления миграции и смешивания загрязненных шахтных вод с питьевыми, в результате чего целые регионы оказываются без источников чистой воды. Так, крупные районы Ростовской области, несмотря на наличие реки Дон, снабжаются питьевой водой по трубопроводам из Волгоградской области.

К четвертому классу отнесены газо – и геодинамические явления, характеризующиеся быстрым протеканием процесса и тяжелыми последствиями, выражающимися в гибели людей. Так, на шахте «Ульяновская» погибло более 100 человек, десятки человек погибли на шахтах «Юбилейная» и им. Засядько из-за взрыва метана. Одновременно нарушается производственный процесс, что суммарно приводит к огромному экономическому ущербу.

В пятый класс включены различные сочетания катастрофических явлений и процессов, перечисленных в 1-4 классах. Так, последствия прорывов воды в горные выработки существенно возрастают, когда вследствие разрушения целиков и выработок в руднике, на земной поверхности образуются большие провалы, представляющие угрозу для жизни населения и сохранности зданий и сооружений, расположенных на поверхности. Примером может служить авария с катастрофическими последствиями, произошедшая на 3-м Березниковском руднике (ОАО «Сильвинит», г.Соликамск), где произошло совмещение 1-го и 3-го классов явлений. В результате разрушения целиков и горных выработок произошло не только затопление рудника, но и образование на земной поверхности крупных провалов, вызвавших разрушение железной дороги и других объектов региона.

Работа выполнена при поддержке Фонда содействия отечественной науки.


© А.В. Гришин, "Маркшейдерия и недропользование" № 3 - 2010г.