Тони Уолтхэм - Катастрофы: неистовая Земля
К сожалению, обследование и регистрация горных выработок стали в Англии обязательными только с 1872 г., поэтому сведения о более старых разработках отыскать не всегда возможно. В тех районах, где следы выработок на земной поверхности отсутствуют, лучшим источником информации о местонахождении старых шахт является опрос местного населения. В 1964 г. на улице Жаклин-Клоуз в городе Бери-Сент-Эдмендс (Суффолк) было построено несколько домов. В этом районе коренной породой является мел. Исследования местности проведено не было, хотя позже выяснилось, что двое местных жителей в юности работали в меловых шахтах, находившихся под данным участком. Однако карта шахт отсутствовала, а местных жителей никто не спрашивал. Сточные воды из домов сбрасывались в несколько поглощающих колодцов, расположенных на глубине 9—15 м. Жидкая грязь затем стекала в горные выработки, что приводило к образованию ориентированных вертикально к поверхности земли трубчатых полостей. В декабре 1968 г. подъездная дорога к дому 9 на улице Жаклин-Клоуз провалилась в одну из таких полостей диаметром 4,6 м и глубиной 1,8 м. Когда в ходе расследования выявили протяженность шахт, то дома, построенные за четыре года до этого, были признаны опасными для жизни, и людей заставили выселиться, поскольку под канализационными системами все чаще и чаще случались обрушения. Все это произошло потому, что строительная компания, планирующие организации и местные жители не контактировали друг с другом до тех пор, пока уже не стало слишком поздно.
Есть один особый тип проседания шахт, который можно предсказать. Принятые методы горизонтальной разработки, при которой галереи прокладываются между целиками, оставленными для поддерживания кровли, с экономической точки зрения нерентабельны для извлечения маломощных пластов, а таковыми является большая часть всех угольных пластов. Поэтому в современных угольных шахтах врубовые машины вынимают уголь по всей длине забоя, имеющего протяженность в десятки метров. Подвижные опоры поддерживают кровлю над забоем, пока ведется работа, затем их убирают, и происходит постепенное обрушение кровли. Этот процесс обязательно вызывает проседание поверхностной части грунта, поэтому возмещение убытков за поврежденные дороги и строения расценивается как одна из статей расходов при этом методе добычи. Многолетние наблюдения и исследования привели к тому, что теперь характер такого проседания стал понятным и, как правило, предсказуемым.
На практике метод сплошной выемки приводит в действие следующие процессы: возникновение волны проседания, которая затрагивает поверхность земли, создавая первичное напряжение; затем наклон, сопровождающийся сжатием, и, наконец, оседание до нового, более низкого уровня. Если волна проседания чересчур сильна, то возникающее напряжение может привести к тому, что стены строений изогнутся или в них образуются трещины. Наклон представляет менее серьезную проблему, так как он обычно устраняется путем саморегуляции.
Повреждение строений в городских районах, расположенных над угольными шахтами, вполне предсказуемо, а стоимость возмещения убытков вполне приемлема для горнодобывающих компаний. В тех местах, где наземные здания и сооружения очень дорогостоящие, вести под ними сплошную добычу, учитывая возможные повреждения, с экономической точки зрения бессмысленно. В этом случае для поддержания кровли в шахте можно оставлять целики угля. Размеры этих естественных подпорок определяются тем, какая порода залегает между угольным пластом и земной поверхностью. Чем глубже шахта, тем более массивными должны быть оставляемые целики. Новое английское месторождение угля в Селби, восточная часть Йоркшира, пересекается железнодорожной линией, по которой ходят скоростные поезда Лондон — Эдинбург. Можно рассчитать, что ширина полосы целиков в данном случае должна быть не менее 1,6 км. Такое количество угля стоит слишком дорого, чтобы оставлять его в шахте, поэтому в данных условиях наиболее правильным выходом будет перенесение железной дороги за границы месторождения.
На месторождении Селби столкнулись и с другой проблемой: река Уз, которая его пересекает, имеет очень небольшой уклон русла. Общая амплитуда проседания обычно оценивается как 00 % мощности извлеченного пласта или несколько меньше, если некоторое количество пустой породы было возвращено в выработку. Согласно этим расчетам, извлечение пласта Барнсли мощностью около 3 м вызовет опускание района реки Уз ниже уровня моря, что приведет к сильным наводнениям. Поэтому горнодобывающее предприятие в Селби вынуждено идти на сооружение вдоль реки дренажных систем и больших рвов, хотя это и требует дополнительных затрат.
Волна проседания может развиваться только в виде слабых изгибов в достаточно пластичных породах, таких как глины или сланцы. Более хрупкие породы, например песчаники или известняки, а также трещиноватые разности не изгибаются, а растрескиваются, и проседание происходит в виде ряда последовательных сдвигов. Если дом построен на краю двух независимо проседающих блоков породы, пусть даже степень их проседания одинакова, он будет сильно поврежден. На каменноугольных копях Сигма в Южной Африке проседание мощного трещиноватого горизонта долеритов, залегающего над угольным пластом, вызвало сильные местные повреждения.
В районах Хакнолл и Мэнсфилд на угольном месторождении в Ноттингемшире столкнулись с иными проблемами. Если здание оказывается расположенным над трещиной в известняке, оно может подвергаться повторным повреждениям. Один дом в Хакнолле пришлось совсем разрушить, так как одна из его стен сильно осела в том месте, где ее фундамент отделился по разлому от остальной части здания. Потом на этом месте был построен новый дом, на этот раз на неподвижном бетонном- ростверковом фундаменте. Предсказание движений грунта, что необходимо учитывать при планировании новых строительных работ, в данном случае з ависит от локализации крупных трещин в известняке. Обнаружение их затруднено из-за перекрывающего поверхностного слоя пластичной валунной глины, однако исследования с помощью аэрофотосъемки дали некоторый положительный результат, особенно по выявлению трещин у бортов долины, где прочность подстилающих отложений ослаблена.
Знание свойств трещиноватых пород сыграло, таким образом, ¦, важную роль в сокращении повреждений от проседания, которые '" на заре горнодобывающей промышленности случались очень часто.
Будущее
В разные времена и в разных концах света из-за неожиданного проседания грунта будут разрушаться дороги, дома и поля, гибнуть люди. Для отдельного человека вероятность такой гибели крайне незначительна, однако она все же существует. Судьба некоторых домов и дорог уже предрешена. Но будут случаи проседания и совершенно неожиданные, поскольку они действительно непредсказуемы и могут расцениваться как настоящее несчастье. Однако будут и такие ситуации, когда после проседания вдруг выяснится, что в распоряжении людей было вполне достаточно информации, чтобы избежать катастрофы или предотвратить ее. Но будет'уже слишком поздно, и людские жизни, и материальные ценности будут потеряны без всякого оправдания.
Это мрачное пророчество изречено автором потому, что, хотя методы прогноза и существуют, но многие люди считают, что не стоит тратить время на предсказание таких маловероятных событий, как катастрофическое проседание. Еще серьезнее тот факт, что люди избегают брать на себя отвественность за такие исследования, и ни один орган власти нельзя назвать обязанным отвечать за планирование, которое позволило бы полностью избежать такого рода опасностей. Проводимый Национальным управлением угольной промышленности Великобритании прогноз проседаний в настоящее время используется инженерами и сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций. Однако никто в Англии непосредственно не отвечает за брошенные шахты и подземные полости, возникшие в результате растворения горных пород. Поэтому никто не обращает на них внимания даже тогда, когда имеются факты, требующие рассмотрения и интерпретации.
В Вентерспосте (Южная Африка) в течение многих лет ведется наблюдение за движением грунтов, связанным с карстовыми явлениями. В некоторых случаях это позволяет выявить симптомы, предвещающие неожиданное обрушение. В 1973 г. за ночь образовалась карстовая воронка; результатом были человеческие жертвы и потеря материальных ценностей. Только впоследствии выяснилось, что это обрушение можно было предсказать. Почему же данные наблюдений не были обработаны сразу после того, как они были получены? Потому, что никто не был ответственным за это?
В 1977 г. пол кухни одного из домов в городе Честерфилд (графство Дербишир) обрушился в старую горную выработку, пройденную около 100 лет назад в угольном пласте, который залегал всего в метре под поверхностью земли. Такие старые мелкие выработки не являются чем-то необычным, и когда на место катастрофы прибыли инженеры из Национального управления угольной промышленности для выполнения работ по укреплению дома, они заявили, что знали о существовании подобных выработок в данной местности и что это обрушение не было для них неожиданностью. Но тогда почему же здесь строили дома? Почему никто не проверил зарегистрированные выработки?
