В 1973 году Р. Мэнн сформулировал понятие «мониторинг» и предложил называть мониторингом систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей среды в пространстве и времени с определенными целями и в соответствии с заранее составленной программой. Этот термин был принят ЮНЕП — программой по проблемам окружающей среды при ООН и определен, как система контроля окружающей среды. Различают глобальный, региональный и локальный уровни мониторинга. Наиболее важны в системе мониторинга контроль за химическим составом атмосферы, осадков, поверхностных и грунтовых вод, почвы, за концентрацией и основными путями распространения загрязнений. В службе мониторинга используют физические, химические, биологические, авиационные и космические методы исследований.
Проблема создания локальной системы мониторинга за процессами, связанными с ликвидацией стволов угольных шахт, в научно-технической литературе ранее не рассматривалась.
Учитывая накопленный опыт ликвидации стволов угольных шахт в Восточном Донбассе и результаты проводимых отдельных наблюдений, предлагается построить следующую схему мониторинга ликвидации стволов угольных шахт (рис. 1).
Выделены три основных блока:
• гидрогеологический мониторинг;
• геофизический мониторинг;
• маркшейдерский мониторинг.
Под гидрогеологическим мониторингом следует понимать систему периодических наблюдений за состоянием, режимом и качеством подземных и поверхностных вод, осуществляемых гидрогеологическими методами и средствами. Специалисты отмечают, что наиболее крупные аварии, связанные с прорывами воды и приводящие к гибели людей, происходят из-за грубого нарушения правил безопасности, недостоверности определения контура затопленных выработок, ошибочной информации о количестве воды в них, неправильного построения границ опасных зон и границ безопасного ведения горных работ. В связи с изложенным, считаем, что наблюдения, входящие в блок гидрогеологического мониторинга, имеют следующие цели:
• районирование территории по гидрогеологическим и гидрологическим условиям;
• выявление гидравлической связи между действующими и ликвидируемыми угольными шахтами;
• осуществление прогноза гидрогеологических и гидрологических последствий затопления стволов угольных шахт и выхода шахтных вод на земную поверхность.
Под геофизическим мониторингом следует понимать систему периодических наблюдений за состоянием, строением и свойствами физического объекта, выполненных геофизическими методами и средствами.
В нашем случае, объектами являются стволы угольных шахт, ликвидированные методом полной засыпки горелой породой терриконов. Но в условиях значительных водопритоков данный материал практически непригоден, бесполезен, а в некоторых случаях крайне опасен, в связи с его способностью мгновенного ухода в прилегающие к стволу горные выработки с возможным образованием воронки на поверхности, уходом в ствол зданий, сооружений и находящихся у них людей. Таким образом, изучение закономерностей процесса уплотнения, возможного выноса и осадки закладочного материала в ликвидированных и ликвидируемых стволах приобретает особую актуальность, тем более что эта задача остается неизученной до настоящего времени. В сочетании с изучением механических свойств пород, аналитическими исследованиями и моделированием процесса уплотнения указанную задачу поможет решить геофизический мониторинг.
Целью предлагаемого геофизического мониторинга является:
• определение закономерностей процесса уплотнения материала засыпки шахтных стволов;
• определение фактических осадок материала в стволах;
• определение состояния полка перекрытия устья ствола;
• прогнозирование процессов оседаний и внезапных уходов материала засыпки стволов.
В ранее выпущенных нормативных и технических документах не содержится понятие «маркшейдерский мониторинг», не использовалось оно и в научнотехнической литературе. Поэтому считаем целесообразным, определить содержание этого понятия следующим образом: «Маркшейдерский мониторинг — это система повторных и контрольных наблюдений и измерений, выполняемых маркшейдерскими методами и средствами в соответствии с задачами и функциями маркшейдерской службы, определенными в установленном порядке».
В процессе ликвидации стволов и после ее завершения маркшейдерский мониторинг должен предусматривать осуществление следующих видов работ:
• контроль возведения изолирующих и упорных перемычек в шахте;
• измерение уровня закладочного материала в вертикальных стволах при их засыпке и в случаях, когда предусматривается дозасыпка;
• контроль при возведении полков перекрытия;
• наблюдения за состоянием и положением полка перекрытия устья ствола;
• наблюдения за оседанием земной поверхности в зоне постоянного контроля;
• наблюдения за состоянием зданий и сооружений, находящихся в зоне постоянного контроля.
Наличие затрат на проведение перечисленных видов мониторинга в проектах ликвидации угольных шахт крайне необходимо. Выполнение данного вида работ в комплексе необходимо поручать специализированной организации, имеющей соответствующие производственные и научные кадры.
При выполнении изложенных условий последствия техногенных аварий, связанных с ликвидированными стволами угольных шахт, будут предупреждены.