Воздействие на горные породы и их массивы

Горные породы, образующие верхнюю часть земной коры, в процессе производственно-хозяйственной деятельности человека в той или иной степени претерпевают сжатие, растяжение, сдвиг, водонасыщение, осушение, вибрацию и другие воздействия. К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся статические и динамические нагрузки, тепловое и электрическое воздействия и др.

Статические нагрузки являются самыми распространенными видами антропогенного воздействия на горные породы. При больших статических нагрузках от зданий, достигающих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения горных пород глубиной 70—100 м.

Динамические нагрузки — это вибрации, удары и толчки, характерные для работы транспорта, строительно-дорожных машин, механизмов и т. д. Также к нагрузкам такого типа можно отнести различные взрывы, действие которых схоже с сейсмическими воздействиями. Наиболее уязвимы к сотрясению рыхлые недоуплотненпые породы, возможно внезапное разжижение и образование оползней, отвалов и других неблагоприятных процессов.

Тепловое воздействие — это повышение температуры горных пород, которое наблюдается при подземной газификации углей, а также в основании доменных и мартеновских печей. В ряде случаев температура пород повышается до 40—50°С, а иногда и более. Таким образом, под воздействием высокой температуры породы спекаются и теряют свои первоначальные свойства.

Под электрическим воздействием понимается влияние на породы блуждающих полей и токов, возникающих от искусственных электрических полей. При этом изменяются электропроводность, электросопротивление и другие электрические свойства пород.

Динамическое, тепловое и электрическое воздействия на горные породы создают физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород, и в первую очередь их поверхностные слои, подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом возможны такие опасные процессы, как оползни, карст, подтопление, нросадочные процессы и др.

Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки — фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды.

Карст — это геологическое явление, которое связано с растворением горных пород и образованием при этом подземных пустот, сопровождающееся провалом местности. Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Отдельные воронки достигают 50—60 м в диаметре и до 30 м глубиной.

Подтопление было впервые замечено при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься. В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного-двух метров от поверхности земли). Подтопление территории сопровождается такими неблагоприятными процессами, как оползни, карст, просадка, набухание. Причины подтопления обычно связаны с деятельностью человека, как то: утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен — оврагов, асфальтирование и застройка территории и т. д.

Воздействие на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду. Основное природное богатство недр — минерально-сырьевые ресурсы, их добыча — главная цель пользования недрами. Недра также являются источником огромных энергетических запасов. По подсчетам ученых, в среднем из недр к поверхности поступает 32,3 • 10¹² Вт геотермальной энергии.

Экологическое состояние недр определяется силой и характером воздействия на них человеческой деятельности. Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий извлекается и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, накапливаются горы отходов. Высота отвалов вынутых из шахт пустых пород — терриконов — достигает 50—80 м, а иногда и более 100 м. Все это свидетельствует о необходимости бережного обращения с недрами.