книги / Строительная геотехнология

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Б.А. КАРТОЗИЯ А.В. КОРЧАК С.А. МЕЛЬНИКОВА

СТРОИТЕЛЬНАЯ

ГЕОТЕХНОЛОГИЯ

Рекомендовано Учебно-методическим объе­ динением вузов Российской Федерации по об­ разованию в области горного дела в качестве учебного пособия для студентов, обучающих­ ся по основным образовательным програм­ мам подготовки магистров по направлению

«Горное дело»

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

2 0 0 3

ВВЕДЕНИЕ

Данное учебное пособие предназначено для специалистов нового уровня — магистров гор­ ного дела.

Магистратура ориентирована на подготовку научных и научно-педагогических кадров. Обуче­ ние осуществляется в рамках выбранного студен­ том направления и отличается от инженерного уг­ лубленным изучением фундаментальных, общена­ учных и специальных дисциплин.

В учебном плане магистерской подготовки важное место занимают дисциплины, формирую­ щие знания по методологии горных наук. Одной из таких дисциплин для магистров, обучающихся по основным образовательным программам спе­ циальностей 050805 «Строительство шахт и под­ земных сооружений» и 050611 «Сооружение под­ земного пространства городов», является «Строи­ тельная геотехнология».

Строительная геотехнология, как составная часть комплекса горных наук, обеспечивает знаниями область деятельности человека, свя­ занную с решением научно-технической про­ блемы освоения подземного пространства.

Вструктурном отношении программа дис­ циплины и данное учебное пособие состоят из двух больших разделов.

Впервом из них рассмотрены общие методо­ логические вопросы строительной геотехнологии как науки: определение, предмет и объекты изуче­ ния, цели и задачи исследований.

5

1 .1 . М ЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ

В развитии экономики России важнейшую роль играет освоение природных ресурсов и, в частности, недр земли. В широком смысле понятие «недра» включает: земную кору, мантию земли и ее ядро, от поверхности до центра земного шара. В более узком понимании — это часть земной коры, практически осваиваемая человеком. Необходимые потреб­ ности человеческого общества и уровень его научнотехнических возможностей определяют глубину проникно­ вения в недра и масштабы их освоения.

Следовательно, освоение недр земли — это область чело­ веческой деятельности, связанная с изучением и пракпшческим использованием земной коры в интересах создания тре­ буемого уровня жизнеобеспечения общества.

Под практическим использованием земной коры в дан­ ном случае следует понимать освоение всех видов заключен­ ных в ней ресурсов. Ресурсы недр (от французского ressource

— ценности, запасы, возможности) или георесурсы, пред­ ставляют собой компоненты природы, которые па данном уровне развития производительных сил используются или мо­ гут быть использованы в качестве средств производства и предметов потребления. К георесурсам относят: месторож­ дения твердых, жидких и газообразных полезных ископае­ мых; отвалы уже добытых забалансовых полезных ископае­ мых и горных пород от проходки вскрывающих выработок, в которых содержатся полезные ископаемые; отходы пере­ работки обогатительного и металлургического производств; подземные гидроресурсы, включающие пресные, минераль­ ные и термальные воды; внутреннее тепло недр земли.

Особое место в классификации георесурсов занимают природные и техногенные полости в недрах земли. К ним относятся пещеры, горные выработки, пригодные для по­ вторного использования после исчерпания своих основных

9

функций, а также специально создаваемые для различных целей народного хозяйства подземные сооружения. С этих позиций отдельные участки земной коры, пригодные для размещения в них промышленных, хозяйственных и других объектов, с полным основанием могут рассматриваться как георесурсы.

Область научной и производственной деятельности, свя­ занную с использованием имеющихся в земной коре естест­ венных полостей и строительством специальных подземных сооружений для размещения в них различных объектов жиз­ необеспечения человеческого общества, в горно-технической литературе называют освоением подземного пространства.

По своему содержанию это понятие уже, чем освоение недр, так как охватывает только один вид их ресурсов.

Растущий в мире интерес к освоению подземного про­ странства в значительной мере обусловлен положитель­ ными качествами подземных сооружений. Использование подземного пространства для размещения объектов раз­ личного назначения, помимо повышения эффективности использования недр, экономии территории и сохранения экологической чистоты, позволяет уменьшить затраты энергии на отопление и охлаждение помещений, сокра­ тить эксплуатационные расходы по сравнению с расхода­ ми на эксплуатацию альтернативных сооружений на по­ верхности, снизить влияние климатических условий.

Расширение практики использования подземного про­ странства для различных хозяйственных целей в значитель­ ной мере связано с процессом урбанизации, защитой окру­ жающей среды от отрицательных воздействий транспортных систем и потенциально опасных производств.

Особого внимания заслуживают подземные объекты для целей водоснабжения, хранения нефти, нефтепродуктов и различных видов горючего газа.

В современных условиях перспективным является строи­ тельство подземных атомных электрических станций как од­ ного из направлений развития энергетики и обеспечения безопасности ядерной энергии.

10

В связи с тем, что в мире с каждым годом накапливается все больше вредных отходов различных производств, остро встал вопрос их захоронения в подземном пространстве.

Таким образом, шахтное и подземное строительство —

это область горной науки и производства, которая включает совокупность способов, методов и средств деятельности по проектированию, строительству и реконструкции горно­ добывающих предприятий и подземных сооружений различно­ го назначения с целью рационального освоения и использования георесурсов.

Здесь уместно сделать одно принципиальное замечание: одновременное использование в горно-технической литера­ туре двух терминов «шахтное строительство» и «подземное строительство» свидетельствует о стремлении подчеркнуть их отраслевую принадлежность. Первый обобщенно харак­ теризует инженерную деятельность при строительстве гор­ но-добывающих предприятий, а второй, напротив, подзем­ ное строительство, не связанное с извлечением полезных ис­ копаемых. На самом деле, и то и другое — составные части единой сферы деятельности человека, именуемой «горное дело», так как любое проникновение в недра земли — это

горные работы по разведке, подземному строительству или добыче полезных ископаемых.

Вся полезная деятельность человека может быть отнесе­ на к двум глобальным сферам. Первая является источником духовных ценностей, создаваемых посредством науки, искус­ ства, религии, а вторая — материальных ценностей, необхо­ димых для жизнеобеспечения человеческого общества.

Главная цель науки состоит в генерации новых зна­ ний, которые, в свою очередь, должны быть положены в основу технических решений, обеспечивающих прогресс в материальной сфере производства. Но поскольку ученыйисследователь, изучающий объективные закономерности процессов и явлений в окружающей среде, в своем науч­ ном поиске не должен быть зависим от узковедомствен­ ных интересов производства, результаты его исследова­ ний не всегда напрямую могут быть использованы для принятия таких решений.

11