Освоение подземного пространства

Для анализа экологических рисков в подземном строительстве применимы следующие методы:

Статистический метод, основанный на обработке статистических данных об аварийных ситуациях при строительстве или эксплуатации подземных сооружений методами математической статистики. Метод экспертных оценок складывается из результатов согласованных мнений экспертов о характере возможных последствий воздействия объекта подземного строительства на окружающую среду, степени их тяжести, вероятности проявления. Метод анализа риска основан на использовании теории аварийного риска при определении уровня опасности подземных объектов. Метод аналогий используется в том случае, если другие методы оценки риска неприемлемы. При использовании аналогов применяются базы данных о риске аналогичных проектов, проектно-изыскательских и исследовательских работ. Полученные таким образом данные обрабатываются для выявления зависимостей в законченных проектах с целью учета потенциального риска при реализации нового проекта строительства подземного сооружения. Метод квалиметрического моделирования состоит в построении и исследовании математических моделей, описывающих качества рассматриваемого объекта. В процессе построения квалиметрических моделей определяется обобщенный показатель опасности объекта, формируемый на основе оценки конструктивных и других признаков (свойств) подземного сооружения, которые могут оказывать влияние на уровень опасности. Комбинированный метод представляет собой объединение нескольких методов или их отдельных элементов.

Решение проблемы снижения экологического риска в подземном строительстве должно осуществляться при исключительно комплексном подходе к этому вопросу, включающем: установление причин, порождающих риск, его последствия; оценку возможных потерь в сложившейся обстановке; правильное распределение затрат на предупреждение или устранение рисковых ситуаций между заинтересованными в реализации проектов сторонами; персонализацию ответственности должностных лиц; разработку методов и средств, повышающих эффективность и качество подземного строительства в крайне сложных условиях, обусловленных природной обстановкой и техногенным влиянием.

Экологическая опасность процессов подземного строительства может рассматриваться лишь при комплексном подходе к изучению закономерностей взаимовлияния подземных сооружений и окружающей среды и формирование факторов экологического риска. Поэтому необходимо своевременно проведение исследований состояния подземного пространства городов для предупреждения и предотвращения катастроф, фиксации угрожающих экологии объектов, обеспечения экологической безопасности подземного строительства уже на стадии проектирования, включая разработку экологических объемных карт многоярусных подземных пространств по районам города.

Работа по снижению рисков может быть очень продуктивной и полезной как в плане совершенствования надежности объектов мегаполиса и экономической эффективности работы городских систем, так и в плане ужесточения требований к безопасности.

В систему управления рисками при строительстве и эксплуатации подземных сооружений входит: информационно-организационное обеспечение процедуры анализа рисков; идентификация рисков (технического, геомеханического, аэрологического, экологического, геодинамического, организационного рисков); анализ и оценка рисков (вероятность реализации рисков, материальный ущерб); принятие решений; контроль за выполнением мероприятий (мониторинг рисков, реагирование на риски, оценка эффективности управления); объект управления; субъекты управления.

При идентификации рисков выявляются источники опасностей, приводящих к отказам городских систем, условия возникновения опасностей, элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы, требующие наиболее детального анализа; осуществляются предварительные оценки последствий возможных техногенных аварий. Объекты подземного хозяйства оказывают существенное влияние на поверхности, приводящие к возможности возникновения нежелательных техногенных изменений природных объектов и факторов, неблагоприятных для экологических ресурсов.

Суть анализа рисков состоит в построении всех возможных сценариев возникновения и развития аварий и обусловленных ими чрезвычайных ситуаций, а также оценке частот и масштабов реализации каждого из построенных сценариев. Использование метода предполагает построение показателей с помощью математических моделей и статистических данных.

 

 

 

4. Аварии при освоении подземного пространства.

Авария - разрушение подземных выработок различного назначения, трубопроводов, технологических коммуникаций, зданий, сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте, неконтролируемые взрыв и (или) выбросы опасных веществ, пожары, обрушения горной массы и другие нарушения жизненного цикла производственных процессов, вызвавшие приостановку эксплуатации опасного производственного объекта.

Наиболее вероятные опасные ситуации в тоннелях и других подземных сооружениях возникают при потере несущей способности (прочности, устойчивости) или чрезмерных деформациях крепи и окружающего грунтового массива, внезапном прорыве водогрунтовых масс, появлении в воздухе рабочей зоны опасных концентраций пылегазовых смесей, оказывающих отравляющее действие или провоцирующих возгорания, пожары, взрывы. Опыт подземного строительства в нашей стране и за рубежом свидетельствует, что свыше 40% случаев аварий составляют пожары, около 30% – прорывы водогрунтовых масс, 17% – обрушения грунта, около 12% являются следствием загазованности выработок.

Любые аварии приводят к увеличению сроков строительства, необходимости ремонта или реконструкции сооружения, что требует дополнительных затрат.

Обрушение грунта и крепи в тоннельных выработках и подземных сооружениях (далее – обрушения выработок) являются основной формой проявления давления грунтов, присущего горно-складчатым зонам, и могут проявляться в форме пучения (выдавливания), вывалов и обширных обрушений. Особой формой мгновенных обрушений являются выбросы грунта.

Пучение проявляется в глинистых грунтах на небольшой глубине от поверхности (в пределах 100 м), на большей глубине (до 400 м) – в более прочных аргиллитах, алевролитах и песчаниках. В этом случае пучение носит характер локального разрушения грунта и может приводить к деформации, иногда – к разрушению крепи.

Вывалы из свода и стен выработок резко замедляют темп проходки, часто приводят к травматизму. Вывалы могут проявиться при производстве взрывов как мгновенно, так и спустя какое-то время (иногда измеряемые месяцами) – в зависимости от вида и трещиноватости грунтов, мощности взрыва и др.

Прорывы воды при строительстве тоннелей, иногда с песком, обломочным материалом либо плывунов (далее – прорывы водогрунтовых масс) вызывают подтопление или затопление выработки, образование участков заиливания, выход из строя оборудования, травмы и гибель людей. При этом изменяется режим движения подземных вод, что может привести к обрушению грунта; вместе с водой в выработку могут проникать вредные отравляющие, пожароопасные и взрывоопасные газы.

Пожары в тоннелях характеризуются быстрым нарастанием параметров (среднеобъемной температуры до 1 500°С и теплового потока до 300 кВт/м2), высокой задымленностью, образованием токсических, горючих газов и паров взрывоопасной концентрации и могут принимать длительный характер (до нескольких суток). В результате сгорания кислорода в зоне пожара приток свежего воздуха вызывает опасность взрыва природных и техногенных газов.

В связи с трудностью проникновения к очагу и подачи достаточного количества огнетушащих веществ в условиях высокой температуры и давления, ограничения обзора и видимости в замкнутом пространстве, резкого снижения огнестойкости строительных конструкций пожары в тоннелях относят к наиболее опасным происшествиям. Почти каждый случай пожара приводит к отравлению выделяющимися ядовитыми газами и гибели людей, повреждению и разрушению обделки и временной крепи, к поломке оборудования.

Конструкции подземных сооружений подвергаются более длительному воздействию высоких температур, чем конструкции наземных сооружений. Их повреждения, особенно в случае обрушения, приводят к значительному материальному ущербу, вызывают особые сложности и удлиняют срок восстановления сооружения. В свою очередь разрушение крепи может вызвать обрушение грунта и прорыв в тоннель подземных вод. Это определяет повышенные требования к огнестойкости строительных конструкций тоннелей.

Проникновение вредных газов в тоннель может вызвать отравление людей, ухудшение видимости, химическое разложение материалов конструкций и оборудования. Повышение концентрации углекислого газа в тоннельной атмосфере опасно, так как он вытесняет кислород и делает состав воздуха непригодным для дыхания. Аварийные ситуации могут вызвать также газы, выделяемые двигателями внутреннего сгорания транспортных средств.

Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» работы в подземных условиях отнесены к промышленно опасным производствам (независимо от наличия на объекте опасных веществ и материалов). В соответствии с требованиями норм при строительстве подземных сооружений в сложных инженерногеологических условиях с применением специальных методов работ в составе ТЭО (проекта) должен быть разработан раздел «Промышленная безопасность»; при применении традиционных технологий допускается рассмотрение требований промышленной безопасности в разделе ПОС.

В составе раздела «Промышленная безопасность» отражают факторы, которые могут привести к осложнениям и авариям, решения по обеспечению безопасности людей и окружающей среды. При этом требуется: дать оценку инженерно-геологических условиям с указанием возможных геологических аномалий и мер по безаварийному ведению работ; установить соответствие границ ведения работ утвержденному проекту горного отвода; привести перечень опасных производственных объектов, расположенных вблизи объекта (предприятия, использующие опасные вещества, железнодорожные пути с перевозкой опасных грузов, бензозаправочные станции, склады огнеопасных, взрывчатых и отравляющих веществ и т. п.), оценить степень их влияния на строительный процесс и разработать меры по предупреждению возможных аварий; привести перечень сооружений и коммуникаций в зоне возможных деформаций земной поверхности и грунтового массива, технические решения по предупреждению их деформаций; оценить степень воздействия технологических процессов и проявлений при этом шума, вибрации, выбросов вредных веществ, изменений уровня грунтовых вод, влияния на экологию; привести решения по снижению этих воздействий до безопасного уровня; выполнить расчеты временной крепи обделок на прочность и устойчивость; оценить оборудование и технические устройства на соответствие требованиям норм безопасности. Рекомендуется отразить основные меры безопасности при возникновении возможных нештатных и аварийных ситуаций; меры пожарной безопасности в процессе производства строительно-монтажных работ, меры по предупреждению электротравматизма; технические решения по бесперебойному обеспечению электроэнергией, сжатым воздухом, связью на участках, где перерыв подачи может привести к аварийной ситуации; разработать схемы и режимы проветривания выработок; оценить возможные ситуации с внезапным выбросом газа и грунтов, горными ударами, вывалами, прорывами водогрунтовых масс и определить меры борьбы с подобными проявлениями; предусмотреть резервирование водоотливных средств, достаточную емкость зумпфов; оценить эффективность методов измерений деформаций зданий и сооружений в зоне влияния горнопроходческих работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Заключение.

Освоение подземного пространства мегаполисов требует комплексного подхода, здесь в расчет следует принимать все нюансы, даже мельчайшие. Будущие подземные объекты не должны становиться препятствиями для развития инженерной и транспортной инфраструктуры городов. Градостроительные планы подземного строительства требуют детальнейшей проработки. В идеале - каждый город должен разрабатывать собственный единый документ, согласованный со всеми городскими эксплуатационными службами. Только в этом случае интенсивное развитие городской подземной инфраструктуры позволит реализовать все свои преимущества, не создав очередные "узкие места", каковых в надземной отечественной строительной практике последних двух десятилетий получилось немало. И которые придется "расширять" с помощью того же подземного строительства.