Подработанные подземными горными работами территории в г. Березовский и оценка возможности их использования Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.272 С.В. Усанов

ПОДРАБОТАННЫЕ ПОДЗЕМНЫМИ ГОРНЫМИ РАБОТАМИ ТЕРРИТОРИИ В Г. БЕРЕЗОВСКИЙ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Приведен анализ возможности использования подработанных территорий г. Березовский по возрасту подземных горных работ.

Ключевые слова: подработанные территории, горные работы, районирование.

Неделя горняка

'3 а многовековую историю горно-

ч-^ го дела в результате подземной разработки месторождений полезных ископаемых подработанными оказались значительные территории. Неизбежное соседство населенных пунктов и месторождений, ежегодная подработка новых участков поверхности и развитие урбанизации приводят к тому, что застройка некоторых районов ведется на подработанных участках, где возможно образование провалов. Эксплуатация зданий и сооружений в таких условиях связана не только с риском экономического ущерба, но и представляет угрозу для жизни людей. Особенно остро эти проблемы стоят в уральских городах, где подработанные территории находятся в уже экономически освоенных и застроенных районах, таких как Березовский, Верхняя Пышма, Дегтярск, Каменск-Уральский, Краснотурьинск, Пермь, Соликамск и

др.

Доля подработанных территорий в общегородской площади некоторых городов значительна. Например, в Нижнем Тагиле площадь земель, нарушенных провалами и трещинами, составляет 5 % от территории в пределах городской черты [1]. Присутствие подработанных

участков и их перемежаемость с селитебными территориями осложняет планировку развития городов, накладывает трудности в проведении коммуникаций и является потенциальным очагом техногенных аварий и несчастных случаев. Наиболее ярким примером соседства селитебных и подработанных территорий является г. Березовский Свердловской области.

Город-спутник Екатеринбурга — Березовский, один из старейших городов Среднего Урала. Его основание в 1748 г. связано с открытием жильного золота. Площадь города порядка 38 км2, в числе которых более 25 км2 занимает само месторождение. Нижняя граница выветре-лых пород находится на глубинах 30^70 м, а зона интенсивно выветрелых пород (до глинистого состояния) прослеживается до глубины 25 м. Ввиду ограниченной мощности промышленных запасов (до 15 м), крутого падения даек (до 90°), мощных породных участков между ними (несколько мощностей даек) и значительной длины простирания (до 6 км) [2]создались уникальные условия подработки поверхности Березовского месторождения.

Рис. 1. План г Березовский и подработанных участков (выделены штриховкой)

В результате имеет место чрезвычайная перемежаемость и чередование подработанных и селитебных территорий (рис. 1).

Разработка Березовского месторождения ведется более 250 лет. Первоначально подземные горные работы велись в приповерхностной зоне до глубины 30 м. Осуществлялись они при помощи проходки с поверхности шурфов, мелких шахт и неглубоко заложенных штолен. Практически все дайки месторождения в местах выхода их на поверхность подработаны старательскими и казенными горными работами.

В период 30—50 г.г. XX века горные работы опустились ниже первых горных работ до глубины 70 м. Вскрытие зале-

жей по прежнему осуществлялось преимущественно неглубокими шахтами, хотя развитие получили и горизонтальные горные выработки, которые проходились по рудным телам. Некоторые горные выработки, так называемые вас-серштольни, проходили для понижения водопритока, который на тот период не позволял дальнейшее понижение горных работ. Общая численность вертикальных горных выработок, пройденных на территории месторождения, составляет более 1000.

Современные горные работы достигли глубины 700 м. Месторождение вскрыто несколькими капитальными стволами и хорошо развита система горизонтальных горных выработок.

Рис. 2. Подземные горные работы разных периодов отработки дайки Перво-Павловская

Подземные горные работы, осуществлявшиеся в разные описанные временные интервалы, зачастую разделены друг от друга участками, не подвергавшимися разработке. Это вызывает задержки в развитии процесса сдвижения и растягивание его на десятилетия. Неполная и несколькоуровневая подработка (рис. 2) обусловила неравномерность в развитии процесса сдвижения поверхности. Так от старательских горных работ до сих пор образуются воронки обрушения 2-5 м в плане и до 3 м по глубине. От промышленных горных работ образуются провалы и воронки обрушения до 25 м в плане.

Подработанные территории города Березовский по возрасту подземных горных пород можно разделить на участки, подработанные современными горными работами и старыми. Смысл такого деления территорий заключается в методах оценки опасности использования территорий.

Современные горные работы на Березовском месторождении ведутся с закладкой выработанных пространств, либо погашение пустот осуществляется способом изоляции. Все горные работы подлежат строгой документации, и влияние горных работ на поверхность находится под контролем компании осуществляющей разработку месторождения и органов Ростехнадзора. Влияние процесса сдвижения на поверхность от современных горных работ поддается прогнозированию и регулировке еще на стадии проектирования горных работ. Поэтому вопросы использования территорий подработанных современными горными работами не вызывают особых трудностей.

Пустоты от горных работ XVIII — начала XX веков зафиксированы в большинстве своем лишь формально, без подробной технической документации. Как правило, старые горные работы зафиксированы в виде области вокруг выхода даек на поверхность

Рис. 3. Результаты исследований подработанных участков в г. Березовский методом георадарного зондирования

где запрещается строительство. Поэтому подход к оценке возможности эксплуатации таких территорий зависит от возможностей и опыта специализированных организаций.

Прогноз возможного развития процесса сдвижения на старых подработанных территориях означает, прежде всего, поиск и оконтуривание пустот в горном массиве. Это позволяют сделать геофизические методы. Контраст свойств пород позволяет выделить в горном массиве области, подвергшиеся нарушению первоначальной структуры в результате горных работ и сдвижения от них, и области пород находящиеся в нетронутом состоянии (рис. 3).

Исследование подработанного участка путем профилирования дает возможность путем интерполирования выполнить районирование по степени развития процесса сдвижения в массиве. Процесс сдвижения с разной интенсивностью и временными интервалами неуклонно движется к окончанию, и подработанный горный массив постепенно приходит в новое равновесное состояние. На основе диагностики стадии процесса сдвижения в массиве геофизическими методами прогнозируется дальнейшее его развитие и возможность застройки подработанного участка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чайкина Г.М., Объедкова В.А. Рекультивация нарушенных земель в горнорудных районах Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. ISBN 5-7691-1393-6. 268 с.

2. Временные правила охраны сооружений, природных объектов и горных выработок от вредного влияния подземных горных разработок на золоторудных месторождениях. Иркутск: Ир-

гиредмет. — 1996. — 76 с. ДШЗ

Коротко об авторе _____________________________________

Усанов С.В. — Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург, e-mail: usv@igd.uran.ru