Маркшейдерское обеспечение подземного технологического пространства многоцелевого использования

московский 
ГОСУДПРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ 
УНИВЕРСИТЕТ 

РЕАКЦИОННЫЙ 

С О В Е Т 

Председатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. 
председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены редсоветпа 

И.В.ДЕМЕНТЬЕВ 

A. П. 
ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

В.В. 
КУРЕХИН 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 

В.И. 
ОСИПОВ 

э.м. 
СОКОЛОВ 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. 
ХРОНИН 

B. А. 
ЧАНТУРИЯ 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 

Л . 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГО 

ГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

ректор 
МГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РА 
ЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РА 
Н 

академик 
МАИ 
ВП1 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

Y 

Ю . М . Левкин 

JL 

МАРКШЕЙДЕРСКОЕ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ 
ПОДЗЕМНОГО 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО 
ПРОСТРАНСТВА 
МНОГОЦЕЛЕВОГО 
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 

УДК 622.1:528 

Левкин Ю.М. Маркшейдерское обеспечение подземного 
технологического пространства многоцелевого использования. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 215 с : ил. - ISBN 5-7418-0274-5 (в 
пер.) 

Рассмотрен опыт вторичной эксплуатации подземных выработок горных предприятий. Изложена проблема научного обоснования стратегии 
вторичного использования подземных горных выработок угольных шахт, 
не участвующих в добыче угля, для размещения в них объектов длительной эксплуатации и складирования (захоронения) нетоксичных отходов 
предприятий различного назначения. Приведен мониторинг, 
позволяющий осуществлять маркшейдерские работы по оценке состояния крепи 
выработок и массива пород от горной выработки до земной поверхности в 
период их вторичного экологически безопасного использования. 

Ю.М. Левкин - канд. техн. наук, доцент кафедры 
"Маркшейдерское 
дело и геодезия" Московского государственного горного университета. 

Для научных работников горно-добывающей промышленности и специалистов маркшейдерского дела. Может быть полезна студентам, аспирантам и преподавателям высших учебных заведений горного профиля. 

Табл. 23, ил. 20, список лит. 145 назв. 

УДК 622.1:528 

ISBN 5-7418-0274-5 
© Ю.М. Левкин, 2003 
© Издательство МГГУ, 2003 
© Дизайн книги. Издательство 
МГГУ, 2003 

ВВЕДЕНИЕ 

Развитие промышленного производства уменьшает запасы 
нефти, газа и предопределяет увеличение добычи угля, развитие атомной энергетики, использование в качестве топлива 
горючих отходов городов и населенных пунктов. Так, в 
США, стране с теплым климатом, объем добычи угля в 1960 г. 
составил 370 млн т, в 1995 г. - 1 млрд т. Китайская Народная 
Республика с 1980 по 1995 годы увеличила добычу угля с 
620,1 млн т до 1298 млн т. В Южно-Африканской Республике угледобыча возросла со 140 млн т в 1980 г. до 230 млн т в 
1995 г. После обогащения более 70 % угля ЮАР используется внутри страны на энергетические нужды, а также для производства жидкого топлива и бытового газа. Страны ЕС, закрывая угольные предприятия, принимают все необходимые 
меры по социальной защите бывших горняков. Работающие 
угольные предприятия этих стран получают субсидии от государства на свое развитие. Так, например, в 1993 г. на 1 т 
угля было выделено субсидий: в Германии - 69,5 экю, в Португалии - 29,1 экю, во Франции - 21,5 экю. В России, одной 
из самых больших по площади и холодных стран планеты, в 
1960 г. было добыто 373 млн т угля, в 1985 г. - более 1000 млн т, 
в 1995 г. угледобыча составила 145,8 млн т [13], а в 2001 г. более 270 млн т [20]. Уволенные горняки социально не защищены, а работающие не всегда своевременно получают 
зарплату. 

Как видно из приведенного примера, страны, имеющие 
значительные запасы угля, в настоящее время не уменьшают 
его добычу. По прогнозам, запасов нефти и газа России при сегодняшних темпах добычи хватит на 30-40 лет, запасов угля - на 300 лет. Необдуманное закрытие так называемых нерентабельных шахт приводит к прекращению добычи цен
5 

ных углей для металлургической промышленности, росту 
цен на энергоносители. Прекращение угледобычи в северных 
районах, поставляющих государству золото и алмазы, в случае недоставки топлива приведет к ликвидации этих важных 
предприятий. При аргументации, что жидкое топливо может 
спокойно заменить уголь, не всегда учитывается стоимость 
его доставки к потребителю и его хранения на месте. До тех 
пор, пока не найдется альтернативной замены углю, прежде 
чем закрывать подземную угольную шахту, необходимо проводить детальный анализ рентабельности предприятия с учетом роста цен на энергоносители, их доставку к месту использования, а также прогнозировать последствия ликвидации шахты. 

Нецелесообразно закрывать нерентабельные 
угледобывающие предприятия, их необходимо консервировать до наступления времени рентабельности, так как строительство 
новой шахты требует больших затрат. Из шахты при ее консервации необходимо откачивать воду и поддерживать в ней 
вентиляцию. Горные выработки законсервированной шахты 
могут быть использованы для выращивания сельскохозяйственной продукции, разведения рыбы, размещения офисов и 
складов фирм, других видов деятельности. Вторичная эксплуатация угольных шахт за счет перечисленных мероприятий позволит снизить затраты на ее консервацию, часть уволенных рабочих получат работу. Подземные выработки, не 
имеющие перспективы дальнейшей эксплуатации, необходимо использовать для захоронения нетоксичных отходов. 

Глава 1 т 

ТЕКНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ 
ОЦЕНКА 
И НАПРАВЛЕНИЯ 
ЭКСПЛУАТАЦИИ 
ПОДЗЕМНОГО 
ПРОСТРАНСТВА 

1.1 

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ 
ПОВТОРНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЗЕМНОГО 
ПРОСТРАНСТВА УГОЛЬНЫХ ШАХТ 

Объем отходов производства и всевозможной деятельности человека в мире вырос в настоящее время по сравнению 
с 1970 г. в 2,7 раза. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 
200 млн т оксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 50 млн т 
оксида азота (в основном NO2), более 50 млн т различных 
углеводородов и 20 млрд т углекислого газа. В России суммарное количество выбросов вредных веществ в атмосферу от промышленных предприятий в 1991 г. составило около 
32 млн т. Из них диоксида серы - 9,2 млн т, оксида азота около 3 млн т, оксида углерода - 7,6 млн т, углеводородов 3,5 млн т, летучих органических соединений - 1,7 млн т, твердых веществ - 6,4 млн т. В выбросах содержится около 2 % 
высокотоксичных вредных веществ: фтористых соединений, 
сероуглерода, сероводорода и др. [22]. 

Жилые дома, территории общего пользования, общественные, административные и другие учреждения, промышленные 
предприятия являются источником твердых бытовых отходов (ТБО). Основная масса отходов образуется в городах 
(табл. 1.1). 

Влажность бытовых отходов увеличивает их теплоемкость. Дерево, картон, бумага имеют удельную теплоемкость 
от 2000 до 2500 Дж/кг °С, стекло и камни - 800-1000, железо 400, алюминий - 860 Дж/кг °С. 

Характеристика ТБО по химическому составу позволяет 
определить процентное содержание органических веществ 
(табл. 1.2), азота, кальция, углерода и т.д. [23]. 

9 

Таблица 
I.1 

Классификация городских отходов 

По физическому 
состоянию 
По месту образования 
По натуральному 
составу 

Бытовые отходы жилых зданий 

Бытовые отходы учреждений административного и административно-общественного 
назначения 

Отходы предприятий 
общественного питания, рынков 

Отходы территорий 
общего пользования 

Отходы лечебных и 
санитарно-эпидемиологических учреждений 
Промышленные отходы 

Бытовые 

Промышленные 

Городская среда 

Пищевые отходы, стекло, кожа, резина, бумага, металл, тряпье, 
пластмасса, зола, шлак, 
дерево, отходы текущего и капитального 
ремонта 

Бумага, стекло, текстиль, дерево, люминесцентные лампы и 
др. 

Пищевые отходы, кости, бумага, стекло, древесина и др. 

Уличный мусор, брошенные предметы,бумага, стекло, древесина, 
опавшие листья и др. 

Текстиль, бумага, стекло, пластмасса и др. 

Металл, пластмасса, 
дерево, краски, растительные масла, древесина и др. 

Нечистоты, фекалыюсточные воды 

Сточные воды 
Продукты сгорания 
топлива, газы промпредприятий, газообразные продукты разложения и разрушения 
твердых и жидких отходов и др. 

10 

Таблица 1.2 

Химический состав Т Б О , % сухой по массе, в зависимости 
от климатической зоны 

Компоненты Т Б О 

Климатическая зона 

Компоненты Т Б О 

средняя 
южная 
северная 

Органические 
56-72 
56-80 
55-60 

вещества 
Зола 
2 8 ^ 4 
20-44 
40^15 

Азот 
0,9-1,9 
1,2-2,7 
1,2-1,6 

Кальций 
2-3 
4-5,7 
2 , l ^ t , 8 

Углерод 
30-35 
28-39 
28-30 

Фосфор 
0,5-0,8 
0,5-0,8 
0,4-0,5 

ТБО при длительной неподвижности способны уплотняться и без дополнительного внешнего воздействия, выделять фильтрат. Высокая влажность ТБО вызывает коррозию 
металлов и способствует появлению в фильтрате растворов 
различных солей. 

В среднем на одного европейского жителя в городах, приходится 400 кг, а в сельской местности - 170 кг бытового мусора в год [23]. 

Промышленные отходы (ПО) делятся на отходы производства и отходы потребления [23]. Остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении 
продукции, полностью или частично утратившие свои потребительские свойства, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья, получение которых не являлось целью производственного процесса, считаются отходами производства. В процессе производства образуются сточные воды и их осадки, дымовые газы и т.п. 

Отходами промышленного потребления считаются различного рода изделия, комплектующие детали и материалы, 
которые по тем или иным причинам непригодны для дальнейшего использования (металлолом, вышедшее из строя 
оборудование, изделия технического назначения из резины, 
пластмасс, стекла и т.п.). 

11