Главная страница

УДК 584.83: 627.7

Геодинамические процессы геологической среды –
основной фактор возникновения природно-техногенных чрезвычайных ситуаций на магистральных трубопроводах

Кульченко В.В., Соболев Е.Г., Савченко О.В., Воевода Б.И., Петенко Г.А.,
Русанов А.Н. - ОАО “Украинский научный центр технической экологии”,
г. Донецк, Картерьев В.И. – ГАО “ИТН” г. Киев, Расторгуев С.И. –ГАО “ПДМН” г. Кременчуг

Опасность возникновения чрезвычайных ситуаций на магистральных трубопроводах возрастает с каждым годом, особенно если они находятся в эксплуатации свыше 15-20 лет. В чем причина надвигания угроз?

  1. Нормативные документы по изысканию и проектированию магистральных трубопроводов и капитальных сооружений по их обслуживанию настойчиво рекомендуют размещать эти объекты на неугодьях (балки, овраги, заболоченные участки и т.п.). Существовало ошибочное мнение о “сохранении” плодородных земель.
  2. Нормативами не полностью учитывались региональные геодинамические процессы горных массивов, на которых построены и функционируют сооружения.
  3. Понятие “геодинамические”, “микрогеодинамические” зоны (“зоны риска”) ГДЗ, активность тектонических нарушений были известны лишь узкому кругу специалистов.

Однако многолетний опыт ОАО “УкрНТЭК” по изучению причин потери устойчивости промышленных и гражданских сооружений, дамб (плотин) водо-шламохранилищ, естественных склонов овражно-балочных систем, бортов карьеров (рудников) показал, что главной причиной в потере устойчивости являются геодинамические процессы в горных массивах.

В практике эксплуатации магистральных трубопроводов отмечаются частые случаи нетрадиционных видов коррозии. Природа специальных видов коррозии до сих пор полностью не выяснена.

Специалисты по электрохимзащите подземных сооружений отмечают по этому вопросу особую роль механических напряжений, не раскрывая их природу:

“При этом участки с большим механическим напряжением становятся анодами и корродируют более интенсивно. Периодические изменения механических напряжений могут вызвать изменения условий контакта “сооружение-грунты” и приводить к растрескиванию стенки трубы” [А.М. Зиневич и др., 1975г.].

Наш опыт оценки влияния геодинамических процессов геологической среды на устойчивость наземных объектов, а также на магистральные нефтепроводы и аммиакопроводы Украины геолого-геофизическими методами позволил выдвинуть следующую концепцию, вскрывающую главные причины возникновения специфических видов коррозии магистральных трубопроводов:

  1. Магистральные трубопроводы (МТ) на всём своём протяжении пересекают блоки массивов горных пород, контактирующие между собой через геодинамические зоны (ГДЗ, микро ГДЗ, зоны риска), ширина которых составляет от первых десятков до сотен метров, а также тектонические нарушения с различной геодинамической активностью.
  2. При регулярной активизации тектонических нарушений блоки земной поверхности смещаются на 5-10 мм. Подвижки пород и выделяющиеся газы СН4, Rn, H, Hq, CO2, и др. вызывают коррозионно-механическое разрушение не только защитных покрытий, но и могут вызвать развитие трещин в материале трубы.

    3. Аналогичные процессы с меньшей интенсивностью протекают на ГДЗ и узлах пересечения ГДЗ.

  3. Промышленные и гражданские сооружения по обслуживанию МТ, построенные на ГДЗ, их узлах, тектонических нарушениях без специальных фундаментов, со временем теряют устойчивость и разрушаются.
  4. Грунты склонов балок и оврагов по естественным причинам предрасположены к сползанию в сторону тальвегов.

Обводнения грунтов склона активизируют оползневые процессы и увеличивают вероятность сползания грунтов. Коррозоонно-механическое разрушение защитных покрытий трубопроводов и развитие системы трещин трубы делают склоновые участки трасс трубопроводов особо опасными участками по возникновению и развитию чрезвычайных техногенно-экологических ситуаций.

5 Горные выработки (карьеры, разрезы, шахты), расположенные вблизи МТ, оказывают на МТ негативное воздействие – развивается за счет подвижек пород и других факторов активное коррозионно-механическое разрушение МТ.

Консервация шахт многократно увеличивает вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций на МТ, расположенных над горными выработками, за счет возникновения “архимедовой” силы.

6 Подтопление промплощадок по обслуживанию МТ происходит по ГДЗ и тектоническим нарушениям. Однако, как правило, выбор местоположения промплощадок осуществлялся без учёта геодинамических параметров горного массива.

7 Скрытая миграция нефти и нефтепродуктов на уровне подземных вод первого водоносного горизонта на значительные расстояния происходит, как правило, по ГДЗ и тектоническим нарушениям.

Выводы.

  1. На современных трассах МТ на территории Украины вероятность возникновения “внезапных” чрезвычайных природно-техногенных ситуаций возрастает из года в год под воздействием не учитываемых геодинамических процессов горного массива.
  2. Для предотвращения случаев возникновения “внезапных” чрезвычайных природно-техногенных ситуаций, необходимо по всей трассе МТ иметь информацию об участках заметных проявлений геодинамических процессов.
  3. Первичную информацию о геодинамическом состоянии горного массива вдоль всей трассы может дать карта инженерно-геодинамической зональности (рекогносцировочная), составленная по результатам геолого-геоморфологического анализа топоосновы трассы, дешифрирования аэрокосмических съемок, анализа фондовых геологических материалов, а также по результатам определения эксплуатационных качеств защитных покрытий МТ службами контроля электрохимзащиты.
  4. На втором этапе полевыми геофизическими методами обследуются выявленные на первом этапе опасные и особо опасные участки, и строятся детальные карты.
  5. Успех по охране природной окружающей среды вдоль трасс МТ будет обеспечен там, где соединятся усилия изыскателей, проектировщиков, эксплуатационщиков-линейщиков и ученых геологов-геофизиков.
  6. Результаты таких исследований должны стать основой для внесения соответствующих изменений и дополнений в нормативные документы.