Экологическое аудирование

 

 

Введение

При строительстве подземных  сооружений необходимо проводить всесторонний учёт возможных последствий влияния  возводимого сооружения на окружающую среду.

В целом, проблемы экологии подземного строительства характеризуются:

- разработкой мероприятий по предотвращению возможных негативных последствий строительства подземных сооружений, включая предотвращение просадок зданий и сооружений на дневной поверхности, нарушение гидрогеологического режима подземных вод, предотвращение проникновения воды из напорных тоннелей в массив, приводящего к образованию размывов и карстов и т.п.;

- выявлением в массиве  горных пород зон разуплотнения,  опасных для строительства подземных  сооружений;

- применением экологически  эффективных технологий освоения  подземного пространства;

- необходимостью строительства  подземных сооружений нового  поколения, предусматривающих максимальный  комфорт и безопасность пребывания  в них людей.

 

Экологическое аудирование

За рубежом с середины 70-х годов прошлого века нашло  широкое применение экологическое аудирование промышленных предприятий, смысл которого заключается в стимулировании деятельности производителя по предотвращению или снижению загрязнения окружающей среды.

В РФ экологическое аудирование  промышленных предприятий стало  проводиться лишь с середины 1990-х годов, и было связано с необходимостью соответствия производственной практики промышленных предприятий международным требованиям и стандартам для получения иностранных инвестиций и участия в международных проектах. Правовой основой этого процесса стали: Постановление правительства РФ № 1229 О создании Единой государственной системы экологического мониторинга России от 24.11.93 г. и Приказы Минприроды России: № 412 Об экологическом аудировании от 11.10.95 г. и № 540 Об организации экологического аудита от 29.12.95 г. С 1 апреля 1999 года были приняты государственные стандарты: ГОСТ Р ИСО 14001-98, ГОСТ Р ИСО 14004-98, ГОСТ Р ИСО 14010-98, ГОСТ Р ИСО 14011-98 и ГОСТ Р ИСО 14012-98, базирующиеся на международных экологических стандартах качества ISO 14000.

В горнодобывающей промышленности разрабатываются методы аудита информации, получаемой при проведении горно-экологического мониторинга, определяемого как  специальная информационно-аналитическая  система контроля и оценки состояния  окружающей среды в зоне действия предприятий горнодобывающей промышленности. При этом горно-экологический мониторинг основывается на определении источников воздействия на окружающую среду каждого конкретного объекта горного производства (обогатительная фабрика, карьер, подземный рудник и пр.) и формировании на горнодобывающем предприятии системы наблюдательных сетей. Работа наблюдательных сетей носит, в первую очередь, статистический характер и позволяет своевременно получать необходимую информацию о состоянии окружающей среды и изменениях, происходящих в ней под воздействием горного производства. При аудировании полученной информации проверяются данные о существовании на предприятии системы горно-экологического мониторинга, годовые отчётные данные о влиянии горного производства на окружающую среду и достоверность предоставляемых данных.

К настоящему времени  назрела необходимость разработки систем экологического аудирования  для проектирования, строительства  и эксплуатации подземных сооружений, возводимых в крупных городах и городах-мегаполисах. В этом случае основная задача экологического аудирования — это не только независимое исследование всех аспектов хозяйственной деятельности промышленного предприятия для установления размера прямого или косвенного воздействия на состояние окружающей среды, подразумевающее статистическую констатацию существующего положения вещей, но и разработка мероприятий и рекомендаций по наиболее безболезненной интеграции подземного объекта в геоэкологическую среду. Таким образом, основная задача экологического аудирования подземного строительства — соблюдение баланса между условиями сохранения или минимального нарушения природной среды и полного, качественного и экономически выгодного производственного процесса.

Экологическое аудирование должно проводиться уже на предпроектной стадии и включать в себя различные виды работ для разных стадий жизни сооружения.

1. До начала строительства  — комплексный геоэкологический  анализ территории, включая геомеханическое  обеспечение  подземного строительства и прогнозирование гидрогеологических условий осваиваемой территории.

Геомеханическое обеспечение  подземного строительства

включает:

- решение задачи длительной  устойчивости сооружения и контроля  за напряженно-деформированным состоянием  вмещающего массива;

- определение влияния  подземного объекта на окружающую  его природную среду и инженерные  сооружения, на весь период жизни  объекта (строительство, эксплуатация, реконструкция, ликвидация)

Основной целью геомеханического обеспечения является:

- предотвращение аварийных ситуаций;

- повышение безопасности  и эффективности строительных

работ;

- обеспечение сохранности  и нормальных эксплуатационных качеств зданий, сооружений и инженерных сетей, находящихся в зоне влияния подземного объекта.

Работы по геомеханическому обеспечению выполняются в следующей последовательности:

- оценка естественного  напряжённо-деформированного со  стояния (НДС) вмещающего массива;

- прогнозирование изменений  НДС в результате строительных  работ;

- контроль за процессами, происходящими в массиве и на поверхности.

До начала ведения  горнопроходческих работ геомеханическое  состояние массива оценивается  на основании данных инженерно-геологических  и геоэкологических изысканий. Прогноз  изменений состояния массива  выполняется как для условий  строительства и эксплуатации подземного сооружения, так и для вероятных аварийных ситуаций (разрушение крепи и обделки, прорывы в тоннель воды или плывунов, развитие карстов и т.п.).

При определении вероятности  прорыва воды в тоннель необходимо оценить надёжность водоупора, отделяющего толщу пород, в которых проектируется выработка, от вышележащего водоносного горизонта, с учётом толщины водоупорного слоя, не нарушенного при проходке выработки. В зависимости от расположения подземного сооружения относительно этого слоя, он может деформироваться с образованием трещин (рис. 4.1): при изгибе слоя трещины зарождаются на участках выпуклости кривизны у верхней поверхности слоя и постепенно прорастают вниз; на участках вогнутости трещины зарождаются у нижней поверхности и прорастают вверх (рис. 4.1, а); если водоупорный слой находится в зоне влияния двух выработок, зоны растяжения от каждой выработки могут сливаться (рис. 4.1, б, в). Степень и характер нарушения водоупора необходимо учитывать при оценке его надёжности, выборе расстояния между выработками и технологии производства горнопроходческих работ.

Одной из наиболее важных задач геомеханического обеспечения  является контроль и управление деформационными  процессами, протекающими в массиве  горных пород и на его поверхности. В процессе возведения подземного сооружения нарушается естественное равновесие массива горных пород, что может приводить к деформациям и подвижкам. При этом, непосредственно над выработкой, образуется зона обрушения (рис. 4.2), над которой породы, прогибаясь, теряют сплошность и в них появляются трещины. Ещё выше толща горных пород расслаивается и слои прогибаются без образования трещин. Расположенные над выработкой здания и сооружения могут претерпевать определённые деформации. Если они не приводят к разрушению зданий и сооружений, не препятствуют их эксплуатации по прямому назначению и не создают опасных условий для находящихся в них людей, то такие деформации называют допустимыми. Величины допустимых деформаций определяются специальным расчётом. Сущность расчёта базируется на зависимости зоны влияния подземного сооружения от глубины заложения: с увеличением глубины заложения растёт зона влияния, но уменьшаются деформации поверхности. Затем рассчитывают деформации сооружений, находящихся в зоне влияния выработки.

Далее определяют величину оседания горных пород над кровлей  тоннеля, при которых деформаций земной поверхности не превысят допустимых значений. На основании полученных результатов выбирают способ ведения  проходческих работ, виды крепи, типы применяемых машин и механизмов.

Подземные воды представляют собой наиболее динамичную компоненту геоэкологической среды, влияние которой  особенно сильно проявляется в условиях плотной застройки городских  территорий. При разработке проектов строительства подземных и заглублённых сооружений необходимо проводить прогнозирование гидрогеологических условий осваиваемой территории на разные периоды времени:

краткосрочное прогнозирование  — на период производства работ  нулевого цикла;

среднесрочное прогнозирование — на период выполнения основных строительно-монтажных работ и ввода объекта в эксплуатацию;

долгосрочное — на период эксплуатации объекта.

Срок прогноза во многом определяет его точность: чем больше срок, тем меньше точность прогноза. Поэтому составленные прогнозы необходимо корректировать на основании гидрогеологического мониторинга, формирования и использования информационного банка данных.

Недостаточно полное изучение и учёт инженерно-геологических  и гидрогеологических условий района строительства может привести к катастрофическим последствиям, как, например, это произошло в 1998 году при строительстве тоннеля диаметром 4 м, идущего под улицей Большая Дмитровка от Охотного ряда до Страстного бульвара в Москве. Тоннель длиной 740 м сооружался щитовым способом в условиях плотной городской исторической застройки на глубине 20-30 м. При внезапной встрече с водоносными песками, проникшими в тоннель, на поверхности произошло образование воронки диаметром около 30 м и объёмом около 500 м3.

В 1995 году произошло разрушение и затопление центральной части перегонного тоннеля метрополитена в Санкт-Петербурге , пересекающего палеодолину в районе станции Площадь Мужества. В качестве причин специалисты рассматривают совместное действие несовершенства конструкции тоннеля, построенного в 1971—1975 годах, и проявления ряда инженерно-геологических и гидрогеологических факторов, проигнорированных при проектировании.

2. Во время строительства  — экологическая оценка: технологии  производства работ, ликвидации строительной площадки, общего благоустройства территории. Например, при возведении горного тоннеля Адлер в Швейцарии вынутую породу использовали для засыпки отработанного гравийного карьера в зоне северного портала тоннеля. Гумусовые почвы, разработанные на участке открытых работ, использовали для рекультивации территории, нарушенной при строительстве, что позволило восстановить первоначальный ландшафт и провести на отдельных участках дополнительные лесопосадки.

Наиболее существенное вмешательство в экологию подземного пространства происходит на этапе строительства подземного сооружения, т.к. последствия техногенного вмешательства в существующую экосистему носят необратимый характер. При ведении подземных работ в городских условиях, кроме этого, необходимо обращать внимание на сохранность зданий и сооружений и на изменение гидрогеологического режима подземных вод.

С точки зрения экологичности  все технологии производства подземных  работ можно подразделить на:

технологии, неучитывающие  экологические требования;

технологии, учитывающие  экологические требования в неявном  виде;

технологии, в которых  экологичность вторична по отношению  к экономичности;

технологии, направленные на минимизацию негативного влияния  на природную среду.

Многие годы при строительстве подземных сооружений использовались технологии 1-го и, частично, 2-го типов. Никак не учитывалось изменение сплошности скального массива при проведении буровзрывных работ, влияние цементационных завес и дренажей на гидравлический режим подземных вод, возможность полного осушения водоносных горизонтов и многое другое. Влияние возводимого подземного сооружения на экологию подземного пространства учитывалось лишь в том случае, если изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий вмещающего массива могло сказаться на надёжности и безопасности самого сооружения.

В последние годы, как  за рубежом, так и в нашей стране, приоритет отдаётся технологиям 3-го и 4-го типов. Согласно МГСН 1.01-98 ...при  разработке проектной документации должна обеспечиваться приоритетность вопросов охраны окружающей среды, рационального природопользования, защиты здоровья и формирования экологически безопасной среды обитания. При выборе способа производства работ всё чаще предпочтение отдаётся наиболее экологичным способам строительства. К ним можно отнести:

1. строительство стволов  бурением;

2. способы бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций;

3. способ стена в  грунте;

4. новоавстрийский тоннельный  метод (НАТМ);

5. опережающий экран;

6. щитовой и механизированный способы проходки, в том числе с пригрузом забоя.

Применение специальных  методов строительства в сложных  инженерно-геологических условиях, в частности, пеногрунтового пригруза забоя при щитовой проходке перегонного тоннеля метрополитена, расположенного в аллювиальных породах в г. Валенсия (Испания), позволило выдержать средние значения допустимых просадок земной поверхности в пределах 3 мм. Использование мылообразной пены, помимо снижения проницаемости и повышения устойчивости грунтового массива, повышает вязкость вынимаемой породы. При этом улучшаются её технологические свойства, снижается абразивность песчаных и гравийных фракций, повышаются эксплуатационные характеристики проходческого комплекса в целом.