Напряжения в массиве горных пород формируются также в результате тектонических движений земной коры, землетря­сений, давления газа и т. д.

На современных глубинах разработки давление метана в угольных пластах редко превышает 5-7 МПа. Наиболее вы­сокие давления метана зарегистрированы на шахтах Донбасса (12 МПа).

Давление углекислого газа, содержащегося в угольных пла­стах шахт Подмосковного бассейна и Восточного Донбасса, меньше, чем давление метана. Измеренные давления углекис­лого газа в пластах не превышают 3,5 МПа.

С увеличением глубины залегания угольных пластов их тем­пература возрастает по закону, близкому к линейному. В обыч­ных условиях, где отсутствуют термические аномалии, темпера­тура горных пород, начиная с пояса постоянных температур, которые равны среднегодовым на поверхности, увеличивается примерно на 3 °С через каждые 100 м глубины. Поэтому темпе­ратура пород, например, на глубине 1000 м достигает 38-42 °С. Изменения температуры пород создают в них дополнительные напряжения.[18]

В процессе разработки состояние угольных пластов и вме­щающих пород меняется - перераспределяются как напряже­ния, так и массы пород, метана и воды. Изменяются свойства и температура массива вокруг горных выработок.

§ 3.2. Перемены в недрах

Подавляющее большинство разрабатываемых место­рождений находится вблизи земной поверхности, не более чем на 300-метровой глубине (в среднем).[19] Именно из этой толщи земной коры человечество долгое время из­влекало все необходимое минеральное сырье. Сегодня же потребности в нем резко возросли: понадобилось не толь­ко больше сырья - потребовались такие полезные иско­паемые, в которых раньше не было нужды. Это застав­ляет горняков уходить в недра, вовлекать в разработку более глубокие горизонты.

В России сейчас более сотни шахт добывают уголь из пластов, лежащих в 600 метрах от поверхности. А на шахтах Донецкого бассейна первый рабочий гори­зонт расположен на глубине более 1000 метров. Пример­но того же уровня достигли разработки на калийных руд­никах в Белоруссии. Рабочие отметки некоторых рудни­ков Кривого Рога - полтора километра. На столько же предстоит опуститься руднику «Таймырскому» Талнахско-Октябрьского месторождения.

В среднем же глубина горных работ в РФ достигла 600 метров.[20]

Интенсивное проникновение в недра началось в 50-х годах. Именно тогда горняки впервые почувствовали, что они перестают быть полноправными хозяевами недр, что в некоторых случаях они не в состоянии управлять под­земными ситуациями.

Особенно опасны горные удары в рудных массивах Руда - крепкий материал, долго противостоит горному духу и, когда он высвобождается, всю энергию передаем подземным сооружениям. Уголь более пластичен, он несколько гасит силу удара.

Общий вывод: с глубиной недра ведут себя иначе, чем вблизи земной поверхности. В многовековой горной практике произошел перелом; нельзя дальше полагаться только на опыт, необходимо точнее изучить подземный мир на глубинах более 300 метров.[21]

В наши дни ситуация меняется. На глубокие горизон­ты первыми часто идут ученые. Следом за ними уверенно направляются в новые забои рабочие бригады. Горная на­ука гарантирует им спокойную работу.

Не так давно инженер-горняк обходился небольшим набором формул для расчета подземных сооружений. Се­годня он привлекает для тех же целей теорию упругости, теорию пластичности, механику сплошных и дискретных сред. Это помогает ему уверенно осваивать глубокие гори­зонты, работать на пределе допустимых воздействий на недра.

§ 3.3. Геотехнология и природа

Проблема взаимоотношения традиционных методов добычи полезных ископаемых и окружающей природной среды становится с каждым годом все острее.[22] Она все­сторонне обсуждается, исследуется специалистами, ее широко освещает периодическая печать. Но даже опре­деленные успехи, достигнутые, скажем, в рекультивации отобранных под горные разработки земель, не могут сгладить последствий традиционной практики горного дела для природной среды. Больше того, растет и ущерб народному хозяйству. Терриконы и отвалы, возникаю­щие вблизи шахт и карьеров, отбирают ежегодно десят­ки тысяч гектаров пахотных земель. Ветер легко разру­шает эти искусственные холмы, уносит пыль и вредные вещества на окрестные поля, в результате снижается их урожайность. Подземные горные выработки шахт, ко­торые часто распространяются на десятки километров, затрудняют, а подчас и полностью исключают строи­тельство на поверхности Земли. Колоссальные воронки современных карьеров - это не только чисто внешние раны, обезображивающие землю. Они ведут иногда к серьезным изменениям гидрогеологических условий больших районов, например к понижению уровня под­земных вод.

Геотехнология имеет в этом смысле немало преиму­ществ. Если традиционные методы добычи полезных ископаемых иногда уподобляют хирургическому вмеша­тельству в сложный организм природы, то геотехнологи­ческие методы сравнивают с терапией в медицине. Геотехнология, уходя из района месторождения после его отработки, не оставляют практически никаких видимых нарушений поверхности земли, не разрушают плодород­ных слоев почвы.

С другой стороны, нет никаких оснований и идеали­зировать геотехнологические методы с точки зрения их взаимоотношения с окружающей средой. Как и терапия в медицине, геотехнология при неумелом, недостаточно продуманном применении может обернуться многими не­желательными последствиями. Над огромными подзем­ными пустотами, образованными, скажем, подземным растворением солей или выплавкой серы, возможны де­формации вышележащего горного массива и проседание поверхности земли. Инструменты геотехнологии тоже весьма агрессивны - кислоты, щелочи, микроорганизмы. Ими могут загрязняться и поверхностные и подземные воды. При геотехнологических методах подчас неизбеж­но выделение вредных газов, которые грозят загрязне­нием атмосферы.

Но все эти нежелательные последствия, как показы­вают исследования и первая практика, устранимы поч­ти полностью, либо их можно свести к практически без­опасному минимуму.

Геотехнология ни в коем случае не исключает про­блему охраны окружающей среды от тех или иных за­грязнений, но она переводит ее на другой уровень по сравнению с традиционной горной технологией, ставит вопросы тонкого контроля и регулирования качества среды: о характере и концентрации вредных выбросов, приемлемом уровне воздействия на окружающую среду в каждом конкретном случае, о способах достижения и сохранения этого расчетного уровня.

В настоящее время наукой и промышленностью на­коплен немалый опыт в решении вопросов регулирова­ния качества среды. Созданы и создаются весьма совершенные приборы контроля, позволяющие оперативно и с высокой точностью определять концентрации вредных веществ, появляющихся в результате промышленных выбросов в атмосфере, акваториях и почве. Разработа­ны вопросы экономической и технологической целесооб­разности разных вариантов управления качеством окру­жающей среды. Хотя в общей оценке мероприятий, на­правленных на изменение технологических процессов с целью уменьшения вредных выбросов, нет еще объек­тивных данных о цене предотвращенного ущерба. Труд­но в рублях и копейках измерить сохранение здоровья людей, их морального и эстетического состояния.