Проблемы управления экологической ситуацией на горных территориях

были выделены наиболее сейсмоопасные районы. После составления этой карты

за период 1995 - 1999 гг. на территории республики произошло 10 сильных

землетрясений с К = 13 - 14 или с магнитудой ML = 5,0 - 5,9 с

сотрясаемостью 6 - 7 баллов. Из них эпицентры 9 событий «попали» в районы

ожидаемых землетрясений (РОЗ), выделенных в 1994 г., среди них: 7-балльное

Шудманское 20.02.1995 г., Кошдебинское 9.01.1997 г., Барскаунское

18.01.1997, Ат-Башинское 29.05.1998 г. и Кеминское 6.12.1999 г. Эти

подтвердившиеся прогнозы вселяют уверенность в том, что проблемы

долгосрочного и среднесрочного прогноза могут быть успешно решены в

ближайшее время. В 1995 г. сейсмологами республики составлена новая карта

сейсмического районирования, где выделены наиболее опасные зоны с

сотрясаемостью 9 - 10, 9 и 8 баллов, что позволит правильно проектировать и

строить новые сооружения, обеспечивающие их сейсмостойкость.

Мы уверены, что сейсмологи, строители, архитекторы, проектировщики,

домовладельцы, правительственные чиновники - каждый житель горных стран,

кто участвует в процессе строительства, может внести свой посильный вклад в

уменьшение сейсмического риска. Сейсмологи должны создавать новые точные

карты сейсмической опасности, строителям необходимо обеспечить высокое

качество материалов и работ. Архитекторы и проектировщики должны следить за

тем, чтобы здания не строились на разломах, крутых склонах или в

заболоченной местности; домовладельцам необходимо ремонтировать и укреплять

старые дома, а правительственным чиновникам нужно вовремя вводить правила

сейсмостойкого строительства, контролировать их выполнение и обеспечивать

планомерное выполнение научных и изыскательских работ по сейсмологии.

Оползни.

Условия формирования и типы оползней.

Человечество в своем развитии всегда было вынуждено бороться с

неблагоприятными и опасными явлениями природы. Особую актуальность данная

проблема приобретает при освоении горных территорий. Это связано в первую

очередь со сложностью горно-геологических, климатических и сейсмических

условий горных регионов.

Интенсивное освоение горных и предгорных территорий Кыргызстана,

строительство автомобильных и железных дорог на горных склонах и их

подножиях, возведение гидроэлектростанций на горных реках неизбежно

сопровождается негативным воздействием на окружающую среду, изменением

установившегося природного равновесия. Такая антропогенная деятельность в

сочетании с природными и климатическими условиями приводит к активизации

естественного процесса пенеплена; на склонах начинают интенсивно

развиваться гравитационные процессы - оползни и обвалы.

Оползень - это смещение на более низкий гипсометрический уровень части

горных пород склона без потери контакта между смещающимися и неподвижными

породами.[16] Возникновению оползней предшествует ряд механических причин,

и это необходимо учитывать при изучении отдельного оползня как явления или

при оценке оползневой опасности склона или региона. Одно из наиболее общих

условий для нестатического состояния - это наличие склона, так как для

появления сдвигающих сил и касательных напряжений, в результате которых

может начаться смещение, необходима составляющая силы тяжести, направленная

тангенциально к поверхности.

Отличительной особенностью оползневых процессов в горно-складчатых

областях является то, что оползни в основном формируются в покровных

образованиях, залегающих на породах коренной основы горных склонов, и

происходят зачастую внезапно. Так, оползни, происшедшие на территории

Кыргызстана только в 1994 году, унесли жизни более 100 человек, нанеся

материальный ущерб около 1 млн. долларов США.

Оползни - одно из наиболее распространенных стихийных бедствий в горах

Кыргызстана. Они связаны с геодинамическими процессами верхней части земной

коры, с геомеханическими процессами, протекающими как в горном склоне, так

и в покровных образованиях. Следует особо отметить, что по изменениям,

происходящим на поверхности склона, можно судить об интенсивности

процессов, протекающих в глубинных его частях.

Люди издревле обживали в горах самые красивые и удобные для ведения

хозяйства места, которые, как правило, являются потенциально опасными - это

надпойменные террасы, зоны тектонических разломов, т.е. наиболее орошаемые

земли, с мощным почвенным покровом. В зонах надпойменных террас наиболее

пригодные места для выпаса скота, здесь нет проблем с водой для питья и

полива угодий. Зоны разломов - это минеральные и целебные источники.

Курорты Кыргызстана: Жалал-Абад, Иссык-Ата, Джергалан, Джеты-Огуз -

расположены в живописнейших местах, их целебные источники известны всему

миру, в то же время - это зоны потенциального риска активизации оползней.

Оползневые процессы в горах развивались всегда. Это обусловлено,

прежде всего, тем, что одновременно с процессом горообразования развивается

процесс пенеплена, т.е. естественного разрушения и медленного смещения к

подножию гор продуктов выветривания пород. Развивается вековая ползучесть,

при этом деформации ползучести не обязательно переходят в оползневые

деформации. Однако в сочетании с другими природными процессами, такими, как

землетрясения, поднятие уровня грунтовых вод, продолжительные атмосферные

осадки в виде дождя и снега, потенциально оползневые склоны представляют

прямую угрозу жизнедеятельности человека в горах и экономике республики.

Существенную роль в активизацию оползневых процессов вносит антропогенная

деятельность. Выработанные пространства при добыче полезных ископаемых,

подрезка склонов при проведении линейных сооружений, размещение

сельскохозяйственных угодий на склонах и их полив - все это приводит к

образованию новых и активизации сформировавшихся оползней.

Кыргызская Республика принадлежит к числу стран с развитой оползневой

активностью. Наибольшее количество оползней проявляется в средне- и

высокогорных областях. Наиболее крупные оползни (до 1 млн. мі) формируются

в предгорной зоне, площадь, пораженная оползнями, составляет более 8000

кмІ.

Оползневые процессы на территории Кыргызстана развиваются в основном

на площади распространения мезо-кайнозойских отложений. Здесь выявлено

единичное и сплошное развитие оползней в элювиально-делювиальном чехле

коренных пород. Большое их количество приурочено к площади распространения

сланцевой толщи. Интенсивность проявления оползней обусловлена сложным

геологическим строением, крутосклонным рельефом местности, составом и

свойствами грунтов, покровных образований и пород коренной основы горных

склонов, неотектоникой, количеством атмосферных осадков и изменением уровня

грунтовых вод. В результате многолетних наблюдений за проявлением

оползневых процессов в Кыргызстане установлено, что массовое проявление

оползней отмечено в многоводные годы и при максимальном положении уровня

грунтовых вод. Всего на территории юга Кыргызстана насчитывается более 2500

оползней. Из них 98% приурочено к первичным оползневым склонам, при этом

59% оползней развито на склонах северной, северо-восточной и северо-

западной экспозиций. Более половины оползней (63%) формируются на очень

крутых эрозионных склонах. Из всех обследованных оползней насчитывается 50%

поверхностных, т.е. таких, у которых длина по падению намного превышает

мощность покровных отложений. Из них оползни течения (потоки) составляют

24%, оползни скольжения - 5% и оползни сложного движения - 24%. При этом

56% оползней имеют глубину захвата от 1,5 до10 м. С проявлением подземных

вод связано 20% оползней, 36% из них образовалось при постоянном уровне

подземных вод.[17]

Оползневые участки в Кыргызстане в основном расположены вдоль русл рек

и часто имеют линейное распространение. Развитие современных оползней

происходит как на теле древних оползней, так и на склонах, еще не

затронутых оползневыми процессами, причем новые оползни образуются чаще,

чем активизируются старые.

Основные очаги распространения оползней зарегистрированы в низовьях р.

Чаткал, на северных склонах Алабука-Караванской впадины, среднем и нижнем

течении р. Карасу-западная, среднем течении р. Майлуу-Суу, на левобережье

р. Караунгур, бассейнах рек Кугарт, Яссы, Кара-Дарья, Гульча, Тар, Алайку и

др.

Оценка оползневой опасности и прогноз активизации оползней.

Основной проблемой при освоении горных и предгорных территорий,

обеспечения безопасного проживания в горах людей является оценка

вероятности возникновения и развития оползней и снижение ущерба от них.

Анализ проявления оползней в бассейнах крупных рек, таких, как Кугарт,

Майлуу-Суу, Кара-Унгур, Яссы, Кара-Дарья, показал, что активизация оползней

происходит с определенной периодичностью, отмечаются годы с максимальным их

проявлением и минимальным.

[pic]

Активизация оползней связана с такими природными факторами, как

годовое количество атмосферных осадков, землетрясениями, поднятием уровня

грунтовых вод Сопоставление данных по проявлению этих явлений с 1969 года

по 1998 год указывает на их определенную периодичность, что позволяет

перейти к долгосрочному прогнозу оползней. В пределах выделенного

промежутка времени прослеживаются периоды с длительностью 2, 3, 4, 5, 6, 7,

9, 10 - 13, 18 - 22, 31, 61 год и ряд других, сдвинутых по времени в

зависимости от конкретных географических, геологических и климатических

условий.

Интерпретация этих природных явлений позволяет выявить аномалии,

которые можно с достаточной степенью достоверности принять за предвестники

катастрофических явлений. Обработка экспериментальных данных наблюдений за

проявлением опасных природных явлений позволила выделить временные

промежутки с наибольшим их количеством. Максимальное количество оползней

активизируется с периодичностью 9 лет (+1). Сильные землетрясения

повторяются с периодичностью 8 лет (+1). Определенной периодичностью

обладает и выпадение осадков. Засушливые годы сменяются годами, в течение

которых выпадает более 1000 мм. (осадков). Большое количество атмосферных

осадков выпадает с периодичностью каждые 4, 7, 9, 10, 13, 14, 21 и 48 лет.

Наибольшее суммарное количество осадков в год повторяется каждые четыре,

семь и девять лет. При сопоставлении периодов максимального проявления

оползней, землетрясений, выпадения осадков и поднятия уровня грунтовых вод

явно прослеживается их взаимосвязь и периодичность. Для всех этих явлений

характерен 9-летний (+1 год) период максимальных значений. Четырехлетние

периоды совпадают для таких катастрофических явлений, как оползневая

активность, землетрясения, осадки. Следует обратить особое внимание на

связь и периодичность проявления оползней и землетрясений.[18] При

землетрясениях силой до 7 баллов активизируются сформировавшиеся оползни,

смещающиеся непосредственно при землетрясениях или в течение 1 - 6 месяцев

после них. При землетрясениях силой более 7 баллов сформировавшиеся оползни

сходят непосредственно после землетрясений, а максимальное их количество

активизируется и смещается через 1 - 2 года. Как видно из представленных

графиков изменения количества катастрофических явлений, наибольшее их

проявление зарегистрировано в 1969, 1979, 1988 и 1994 гг. Согласно

проведенным расчетам и статистической их обработке, новая фаза активизации

оползней в бассейнах рек Кугарт и Яссы начнется с 1998 г. Достоверность

сделанного прогноза подтверждается тем, что если в 1996 и 1997 годах

количество сошедших оползней составляло 4 - 3, то уже в 1998 году их было

17, а в 1999 - 23. Максимальная активизация оползней ожидается в 2003 -

2004 годах.

Выявленная периодичность активизации оползневых процессов в Кыргызстане

позволит заранее подготовиться к этому грозному явлению природы и

разработать превентивные мероприятия по снижению ущерба от оползней.

Промышленное и гражданское освоение горных склонов приводит к

нарушению их естественного равновесия, вызывая увеличение сдвигающих сил и

образование оползней в покровных образованиях. Нередки ситуации, когда на

внешне устойчивом склоне через 10 - 15 лет после его освоения (прокладка

линейных сооружений, строительство гражданских, промышленных и

геотехнических объектов) на нем развиваются оползни, и нередко уже готовый

объект приходится переносить на другое место. Это происходит по той

причине, что на предварительном этапе проектирования данного объекта не

были учтены такие геомеханические параметры склона и покровных образований

на них, как напряженное состояние покровных образований, его изменение при

сейсмических нагрузках и изменение свойств грунтов при повышении их

влажности.

Каждый склон в своем развитии имеет определенные стадии

деформирования. Неоползнеопасный склон в течение определенного промежутка

времени под воздействием природных факторов проходит следующие этапы.

Первый - это подготовка к формированию оползневого тела. В породном массиве

склона с покровными образованиями происходит возрастание касательных

напряжений, действующих параллельно поверхности скольжения и имеющих

максимальные значения по контакту покровных образований с коренными

породами. Одновременно увеличиваются и растягивающие напряжения,

достигающие максимальных значений на дневной поверхности склона. Изменяются

и прочностные характеристики грунта. В зоне концентрации растягивающих

напряжений снижается сцепление грунтов, развиваются пластические

деформации. При достижении растягивающими напряжениями в покровных

образованиях значений, превышающих предел прочности при растяжении,

происходит разрушение грунта и образование закольной трещины.

Второй этап развития оползневого процесса - это активизация

формирования оползневого тела. В течение этого периода снижается сцепление

на контакте покровных образований с коренными породами, начинают

развиваться деформации ползучести и при достижении касательными

напряжениями, действующими на этом контакте предела прочности грунтов при

сдвиге, происходит смещение покровных образований по контакту и

формирование оползневого тела с выраженной поверхностью скольжения. Далее

происходит смещение оползневого тела. При этом если сдвигающие усилия

превышают удерживающие, происходит активизация оползня и его смещение на

более низкий гипсометрический уровень на склоне. Процесс оползнеобразования

необратим, поэтому прогноз развития этого процесса является одной из

наиболее важных проблем при освоении горных территорий.

В результате многолетних исследований оползневых процессов в

Кыргызстане установлены основные природные признаки, при которых происходит

формирование и развитие оползней. Выделены региональные и локальные

признаки.[19] К региональным признакам относятся геология, геоморфология,

тектоника, современные тектонические движения, климат и сейсмичность

территории. Установлены основные параметры этих факторов, при которых

происходит активизация оползневых процессов. Геологическим признаком

развития оползней на данной территории является распространение мезо-

кайнозойских пород, причем коренные породы преимущественно мелового

возраста перекрыты чехлом покровных образований. Геоморфологическим

признаком развития оползней является высота склона над уровнем моря 1000 -

2500 м, северная или близкая к ней экспозиция склона, крутизна склона от 15

до 35 градусов. Мощность покровных образований должна быть больше 5 м.

Наличие в строении склона краевого разлома, горстов, крыльев тектонических

складок, водоносных разломов является тектоническими признаками оползневой

опасности данной территории. Существенную роль в развитии оползневых

процессов играет климат. Если в течение года выпадает осадков более 500 мм,

то в сочетании с другими факторами это приводит к массовому формированию

оползней в данном регионе.

К локальным признакам оползневой опасности отнесены те признаки,

которые присущи конкретному склону. Это наличие следов палеооползней, так

как до 70% оползней образуется на теле древних отложений. Высокое стояние

грунтовых вод относительно поверхности скольжения оползня и его поднятие по

30 - 40 см. в сутки в течение 6 - 7 суток является гидрогеологическим

признаком оползневой опасности данного склона. Свойства грунтов покровных

образований - это основной фактор образования и развития оползня. Наличие в

составе грунтов покровных образований более 50% глинистой фракции и при

влажности грунта более 26% служит признаком активизации оползней. Одним из

основных признаков оползневой опасности является геомеханическое состояние

покровных образований на горных склонах.

В результате комплексных исследований установлено, что в покровных

образованиях естественное напряженное состояние отличается от напряженного

состояния массива коренных пород.[20]

В верхней части склона в покровных образованиях зарегистрирована

область концентрации напряжений. Эта область, наличие которой характерно

для склонов без явных признаков формирования оползней, имеет размеры, не

превышающие 1/3 длины склона в его осевой части. Такие размеры области

концентрации напряжений соответствуют устойчивому состоянию покровных

образований на горном склоне. При отсутствии внешних воздействий на склон,

линейные размеры области концентрации напряжений определяются длиной и

крутизной склона, мощностью покровных образований, плотностными и

прочностными свойствами грунта. Если размеры области концентрации равны

половине длины склона по падению, то покровные отложения находятся в

состоянии предельного равновесия и при влиянии таких природных факторов,

как обильные осадки, повышение уровня грунтовых вод или землетрясения, на

склоне сформируется оползень. В этой области основными напряжениями

являются растягивающие. Сравнение величины предельного сопротивления грунта

при сдвиге с действующими в покровных образованиях касательными

напряжениями показало, что склон находится в устойчивом состоянии при

условии, что касательные напряжения меньше сопротивления грунтов сдвигу в

2,5 - 3 раза. Нередки случаи, когда на склоне до его освоения не были

выявлены признаки оползневой опасности, но при его освоении на нем стали

образовываться закольные трещины. Зарегистрировано, что на таких участках

линейные размеры зоны концентрации напряжений превышали половину длины

склона, а прочность грунта была в 1,5 - 2,0 раза больше предела прочности

при сдвиге. Появление закольных трещин на склоне свидетельствует о начале

формирования оползня. На этой стадии развития оползневого процесса

горизонтальные напряжения в покровных образованиях, действующие по створу

склона, превышают напряжения, действующие вкрест падения. На склоне

наблюдаются просадочные явления, и это соответствует переходу оползня в

стадию подготовки к основному смещению. Трещины, имевшие только

горизонтальные раскрытия, приобретают и вертикальное опускание, оформляется

будущее оползневое тело.

Для оценки оползневой опасности введены четыре категории.

Первая категория - это склоны повышенной оползневой опасности. На

поверхности таких склонов закольные трещины имеют горизонтальное раскрытие

и вертикальные смещения. Горизонтальные напряжения по створу превышают

напряжения вкрест створа. Максимальные значения горизонтальных напряжений

приурочены к нижней части склона и превышают в 4 - 4,5 раза напряжения в

верхней и нижних частях.

Вторая категория - на поверхности склона выявлены закольные трещины с

горизонтальным раскрытием. Максимальные значения горизонтальных напряжений

зарегистрированы в средней части склона и напряжения вкрест падения склона

меньше, чем по падению.

Третья категория - это склоны потенциально оползнеопасные. На

поверхности склона отсутствуют закольные трещины. Область концентрации

напряжений составляет более половины длины склона в его осевой части.

Четвертая категория - это склоны неоползнеопасные. На поверхности

таких склонов отсутствуют закольные трещины. Линейные размеры зоны

концентрации напряжений не превышают 1/3 длины склона.

4.2 Опасности природно-техногенного характера в горнодобывающей

промышленности.

Современное крупномасштабное техногенное воздействие на экологическою

среду горных территорий Кыргызстана в процессах добычи и переработки

полезных ископаемых, в том числе нефти и газа, стало одной из причин

развития ряда опасных геологических процессов и явлений. К таковым можно

отнести:

. образование и накопление большого количества отходов горнорудного

производства, заскладированных в отвалах, хвостохранилищах,

шламонакопителях, отстойниках промышленных отходов, содержащихся в

неудовлетворительном состоянии и размещённых в зоне воздействия

опасных природных процессов (оползни, сели, землетрясения) с высокой

вероятностью возникновения чрезвычайных ситуаций;

. сдвижение и оседание массивов горных пород и деформации земной

поверхности в зоне влияния шахт, рудников и карьеров, стимулирующие

оползни, обвалы техногенного характера;

. аварии на наземно-подземных объектах горнодобывающей промышленности

вследствие активации геодинамических процессов регионального и

локального масштаба (тектонические подвижки, обрушение выработанного

подземного пространства, горные удары, газодинамические явления,

эндогенные пожары);

. криогенные физико-геологические процессы на высокогорных рудниках

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17