Освоение подземного пространства (зарождение и развитие)

Светлой памяти 

моего отца Шилина Александра Андреевича, 

моих учителей Ржевского Владимира Васильевича, 

Покровского Николая Михайловича, 

других специалистов, 

отдавших все свои силы 

развитию горно-добывающей отрасли 

нашей Родины 

А.А. 
Шилин, доктор 
технических 
наук, 
профессор 

кафедры <<Строительство подземных сооружений и шахт~ 

Московского государственного горного университета, членкорреспондент РАЕН, генеральный директор ЗЛО «ТриадаХолдинг~. 

Автор имеет 32-летний опыт научной и преподавательской 

работы в вузе, 20-летний производственный стаж, связанный с 

обследованием, проектированием, ремонтом, реконструкцией и 

реставрацией более 1000 заглубленных и подземных сооружений различного назначения, а также памятников истории и 

архитектуры. 

А.А. Шилин 

ОСВОЕНИЕ 

ПОДЗЕМНОГО 

ПРОСТРАНСТВА 

(зарождение и развитие) 

Д 
опущено Учебно-методическим обьединением 

вузов Российской Федерации по образованию 

в области горного дела в качестве учебного 

пособия для студентов вузов, обучающихся 

по основньш образовательньш программам 

магистров 550605 «Строительство шахт 

и подземных сооружений» и 550611 «Сооружение 

подземного пространства городов» направления 

подготовки бакалавров и магистров 550600 

«Горное дело» 

Высшее 

горное 
----образование _______ 
_____. 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО 

ГОСУ,ДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 
2005 

УДК 622.016 

ББК 33.15 
ш 57 

Федеральная целевая программа <~Культура России», 

подпрограмма <~Поддержка полиграфии и книгоиздания России» 

Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 

по образованию в области горного дела (письмо N" 51-120/6 от 02.12.2004 г.) 

Книга соответствует <~Гигиеническим требованиям к изданиям книжным 

для взрослых. СанПиН 1.2.1253-03», утвержденным Главным 

государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Рецензенты: 
• 
зав. кафедрой ~мосты и транспортные тоннели~. проф. Л.В. Маковский (Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технический 

университет)), 
• ведущий научн. сотр., д-р архитектуры, проф. И.Н. Слюнъкова (НИИ теории и 

истории изобразительных искусств) 

Шилин А.А. 
Ш 57 
Освоение подземного пространства (зарождение и развитие): Учебное 

пособие для вузов. М.: Издательство Московского государственного 

горного университета, 2005. 305 с.: ил. 
ISBN 5-7418-0391-1 (пер.) 

В краткой форме рассмотрены история создания подземных и заглубленных 

объектов различного назначения, особенности конструкций и опыт производства работ, 

приобретенный человечеством на пути своего доиндустриального развития. У 
делено 

большое внимание формированию гражданской и культовой архитектуры различных 

СТJ!ан и регионов, объемно-планировочным решениям и конструкциям, условиям и 

технологии строительства, 
а также эксплуатации сооружений, общим подходам, 

выработанным производителями работ при освоении подземного пространства. 

Изложены общие концепции возведения и использования сооружений, становления и 

развития их архитектурных форм. Приведены факторы, о!GJЗавшие наибольшее влияние 

на долговечность проектных и строительных работ. Даны различные архитектурные и 

строительные решения, описаны их особенности и общие черты. 

Книга написана популярным языком, насыщена примерами и фактами, 

богато иллюстрирована. В ней имеется 143 рисунка и 14 фотографий. 

Для студентов вузов, обучающихся по основным образовательным программам 

магистров <~Строительство шахт и подземных сооружений» и <~Сооружение подземного 

пространства городов» направления подготовки бакалавров и магистров <~Горное дело». 

Может быть интересна и полезна широкому кругу читателей. 

ISBN 5-7418-0391-1 
© А.А. Шилин, 2005 
© Издательство МГГУ, 2005 

УДК 622.016 
ББК 33.15 

©Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2005 
© С. Ларионцев, чертежи и схемы, 2005 
© Д. Чернов, карандаш, цветной карандаш, 
2005 
© С. Лифатов, акварель, 2005 

©Александр Шилин (мл.), Алексей Шилин 
( мл. ), фотографии, 2005 

Введение 

Специально архитектура состоит из ординации, то есть проектирования ... , из диспозиции, то есть планировки, из соблюдения гармонии, соразмеренности и блаrочинности, 

наконец, из дистрибуции распределения 

ресурсов ... 

Марк Витрувий Полион. Об архитектуре 

Строительство неотрывно от человеческой культуры. С самого 

начала своего развития человек старался найти или обустроить 

укрытие от непогоды, диких животных и врагов. После смерти 

созданное им жилище часто становилось местом его погребения. 

Постепенно появилась необходимость строительства культовых 

сооружений, в которых люди имели возможность удовлетворять 

свои духовные потребности. Затратив труд на создание укрытий и 

сооружений, которое требовало значительных усилий и времени, 

строители не могли относиться к ним безразлично, как к какому-то 

абстрактному предмету. 

Естественно, во все время существования человека и объектов 

его строительной деятельности между ними складывались определенные отношения. Жилище давало ему чувство покоя и уверенности. Хранилище запасов труда обеспечивало планирование 

физических потребностей. Захоронения родственников и культовые 

объекты развивали понимание своего места в мироздании. Однако 

все сооружения старятся. Как любой человек в различное время 

своей жизни отличается теми или другими свойствами тела и души, 

так и сооружения на протяжении всего своего существования имеют 

различные физические и моральные особенности. 

Под воздействием окружающей среды изменяются прочностные характеристики материалов, из которых созданы постройки, 

появляются дефекты, в результате чего имеет место проникновение 

воды, происходит разрушение и старение конструкций; постепенно, 

в определенный период времени сооружение перестает отвечать духовным и физическим потребностям развития общества. Приходит 

время, и постройка разрушается, а на ее месте может возводиться 

новая, отвечающая более современным требованиям. Человек всегда 

старался 
сделать 
объекты своей 
строительной деятельности 

прочными и долговечными, но одни из них разрушались намного 

быстрее, чем другие, которые сохранялись очень долго. Это было 

5 

связано с их назначением, условиями строительства и эксплуатации, 

качеством материалов, выбранной формой и конструкцией, квалификацией строителей и т.п. Сооружения старились, разрушались, 

требовали замены, ремонта или реконструкции. Нужно было 

принимать решение: использовать постройку полностью, частично 

или отказаться от ее эксплуатации. Требовалось оценить, имеется ли 

необходимость в ремонте или нет. Но как лечение людей немыслимо 

без изучения строения их тела, истории болезни, изучения среды 

обитания и наследственности, наблюдения за состоянием их после 

воздействия лекарств, так и ремонт, реставрация, реконструкция 

или ликвидация сооружений нецелесообразны без изучения их 

состояния, 
основ 
проектирования, 
строительства, 
эксплуатации, 

возможных последствий ремонтных или реставрационных работ. 

Конечно, все это сложно осуществить без знания конструктивных и 

эксплуатационных особенностей построек, их долговечности, изучения технологии и истории их создания. 

Архитектура как искусство возведения сооружений по законам 

красоты, формируя их пространство для обеспечения требуемого 

уровня жизнедеятельности людей, создавалась и совершенствовалась 

с развитием человеческого общества. Она также была подвержена 

эволюционным процессам, как и человек, который ее создал. 

Приспоеобить для проживания пещеру, соорудить себе 

жилище в слабых, неустойчивых или крепких и устойчивых горных 

породах, разделить его на помещения разной величины сообразно 

численности или занятиям обитателей, оставить или установить 

опоры для поддержания перекрытия, оформить наверху уширение 

этих опор для безопасного распределения нагрузки на несущие ее 

опорные части, 
затем 
постепенно 
украсить 
стены 
и 
опоры, 

вырубленные в массиве, рисунками, знаками, имеющими назначение 

увековечить различные события: войну, 
охоту, 
сбор урожая, 

рождение ребенка, смерть близких, это было уже искусство [5]. 

Но если индивидуальные особенности одного или нескольких 

людей могли способствовать созданию уникальной постройки, то ее 

капитальный ремонт,_ реконструкция, ликвидация после многих лет 

эксплуатации или сохранение во времени возможны только при 

общем человеческом понимании необходимости этого. 

Конечно, невозможно сохранить 
все, 
даже неординарные 

сооружения, 
созданные 
человечеством, 
многое 
разрушается 
по 

различным причинам, 
а 
многое целенаправленно сносится для 

нового строительства. Но для сохранения оставшихся зданий, 

которые по истечении времени могут стать памятниками истории и 

культуры, а также для совершенствования нового строительства 

6 

необходимо оценивать состояние и изменение свойств конструкций 

во времени; выяснять причины долговечности или разрушения и 

пользоваться 
полученными знаниями во 
благо дальнейшего 

развития профессиональных навыков. 

Строительные объекты, которые человечество возводило и 

использовало за период своего развития, расположены на поверхности или ниже уровня земли. 

Подземное 
зодчество 
является 
неотъемлемой 
частью 

архитектуры. Оно появилось на заре развития общества и было 

обусловлено условиями существования людей. Влияние форм, 

размеров, расположения в пространстве сооружений на надежность 

конструкций и сроки службы; национальные и региональные 

особенности 
проектирования, 
строительства 
и 
эксплуатации; 

изменение во времени реальных стоимостных показателей; старые 

технологии производства работ сегодня, 
с 
позиции инженератехнолога, изучены неполно. Б результате отсутствует связь между 

опытом, накопленным на протяжении многих тысячелетий, 
и 

современными решениями, которые часто не выдерживают никакой 

критики 
с 
точки 
зрения 
нормального 
логического 
мышления, 

основанного на многочисленном историческом материале. 

Автор, много лет занимающийся ремонтом и реконструкцией 

различных сооружений, 
в 
том числе подземных, 
не получил 

архитектурного 
образования. 
Программой 
обучения 
горных 

инженеров-строителей этот предмет не 
предусмотрен. Однако 

жизненный опыт показывает, что отсутствие знаний об истории 

архитектуры и 
ее 
основах у специалистов, работающих над 

созданием 
и 
эксплуатацией 
различных 
типов 
современных 

подземных и заглубленных сооружений, приводит к совершению 

ими элементарных ошибок, простить которые можно только людям 

каменного века. 

Оценка 
опыта 
развития 
человечества, 
накопленного 
в 

резу 
ль 
тате 
возведения 
и 
использования 
различных 
построек, 

чрезвычайно полезна для современных инженеров не только при 

строительстве новых, но и при ремонте, 
а тем более при 

реконструкции и реставрации старых. 

Являясь специалистом в 
области проектирования, строительства 
и 
эксплуатации сооружений, 
автор, 
занимающийся 

реставрацией памятников культуры и много лет читающий лекции 

по ремонту и реконструкции, попытался собрать, 
изучить и 

проанализировать историю создания подземных и заглубленных 

объектов различного назначения, особенности конструкций и опыт 

производства работ, приобретенный человечеством на пути своего 

доиндустриального развития. По его мнению, это полезно для 

7 

понимания основ и различий подземной архитектуры регионов, 

выяснения причин долговечности одних и разрушения других 

сооружений, разработки новых решений по их созданию и 

нормальному функционированию. Это тем более важно, что 

человечество «обречено>> на рациональное освоение подземного 

пространства в настоящем и будущем. 

По ряду причин в работе практически не рассматривалась 

история развития горного дела, 
хотя, безусловно, она тесным 

образом связана с 
подземными строительными работами, но 

представляет чрезвычайно важное и интересное самостоятельное 

направление. 

Автор выражает глубокую признательность М.О. Дадашевой за 

ее долготерпение при напечатании рукописи. 

1--------------------------------
ЗАРОЖДЕНИЕ И РАЗВИТИЕ 

СТРОИТЕЛЬСТВА 

Но как без страха сходишь ты во тьму 

Земного недра, 
алча вновь подняться к 

Высокому простору твоему? 

Данте Алигъери. Божественная комедия 

Становление архитектуры началось с использования подземных полостей естественного происхождения. Это направление в 

архитектуре 
начало 
формироваться 
уже 
на 
заре 
развития 

человечества. 

Там, где было возможно, человек использовал природный 

рельеф и выбирал естественные укрытия: расщелины, пещеры и 

гроты. Где было невозможно, он начал приспосабливать укрытия 

для своих интересов или сооружать их сам. Пещерами являются 

подземные полости, сообщающиеся с поверхностью земли одним 

или несколькими отверстиями; гротом может быть неглубокая 

пещера со сводчатым потолком и широким входом или расширение 

в пещере после узкого прохода. 

Человек учился и перенимал умение строить примитинные 

подземные сооружения у зверей, а при определенных условиях 

занимал их и 
благоустраивал. Однако даже самые простые 

постройки людей, 
в 
отличие от убежища зверей, являлись 

отражением не только физических, но и духовных потребностей. 

Стены и пол жилищ целенаправленно выравнивались, потолку 

придавалась определенная форма, осмысленно оформлялись входы, 

увеличивались или уменьшались объемы различных помещений, 

появлялись элементы декора и пр. [18]. 

Совершенствование первобытного зодчества, принимавшего в 

течение значительного периода времени самые разнообразные 

формы, зависело от природных и исторических условий, требований 

культуры и материального благосостояния жителей. У 
же в древние 

времена произошло разделение архитектуры на гражданскую и 

культовую (религиозную). 

Техническая и художественная стороны гражданской архитектуры определялись социальным статусом владельца. Учитывались 

удобство расположения сооружения, его безопасность, соблюдение 

гигиенических требований по освещенности, вентиляции, теплу, 

прочность, стоимость и пр. 

9 

Постепенно произошло разделение объектов гражданской 

архитектуры на три группы, каждая из которых имела в своем 

составе подземные или заглубленные сооружения или отдельные 

подземные объемы: 

1) частные жилища: дворцы, дома, хозяйственные постройки и пр.; 
2) общественные здания: помещения для собраний, театры, цирки, библиотеки, бани, больницы, государственные учреждения и пр.; 

3) промытленные и инженерные постройки: дороги, порты, 

каналы, тоннели, очистные сооружения, хранилища, каменоломни, 

рудники, водопроводы, акведуки, колодцы и пр. 

Декоративное убранство гражданских сооружений зависело от 

их назначения, вкусов одного или нескольких человек, материалов, 

применяемых при строительстве. Оно было направлено на создание 

удобств и подчеркивало выразительность конструктивных решений. 

Развитие художественных склонностей людей привело к 

украшению гражданских построек и предметов обихода, 
что 

способствовало совершенствованию эстетики и ремесел. 

Культовая (религиозная) архитектура в 
большой степени 

основывалась на духовных стремлениях человека. 
Удобство 

расположения 
той 
или 
другой 
постройки 
определялось 
ее 

назначением. Она могла считаться жилищем божества, местом 

размещения его изображения, помещением для праха и души 

умершего или жильем служителей культа. 

Религиозные сооружения можно разделить на три группы: 
1) 
гробницы разнообразные постройки, предназначенные 

служению культу смерти, переходу души из одной жизни в другую. 

Б большинстве своем они состоят из погребальной камеры или 

склепа и часовни для совершения обрядов; 

2) 
храмы строительные объекты, предназначенные для 

совершения богослужений и всевозможных религиозных обрядов. 

Форма их во все времена видоизменялась в зависимости от 

развития вероучений и религиозных воззрений человечества. Они 

включают алтарь и место для нахождения верующих; 

3) монастыри жилища служителей культа и верующих, 

расположенные в комплексе с храмами или отдельно от них. 

Декоративное убранство культовых построек зависело от 

развития гражданского зодчества и смешивалось с символическими 

изображениями божеств и таинственных сил. 
Таким образом, 

убранство гражданских построек можно назвать художественноконструктивным, а культовых художественно-символическим. 

Конечно, подземная архитектура гражданских и культовых 

сооружений самым тесным образом связана со строительством на 

поверхности. Обе эти ветви архитектуры переплетены. Развитие и в 

том, и в другом случае происходило от простого к сложному, от 

некачественного к высококачественному. 

10