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:
Отмеченные процессы и явления в геологической среде, стимулированные интенсивной и нерациональной хозяйственной деятельностью, осуществляющейся без учёта специфики легкоранимых горных экосистем, оказывают ощутимое экологическое влияние не только на геологическую среду, но и на и на атмосферу, гидросферу, биосферу и в целом на всю природу и жизнь общества. Об этом свидетельствуют сложная экологическая и социально-экономическая ситуация, сложившаяся в шахтёрских городках и посёлках Майлуу-Суу, Сумсар, Шекафтар, Ак-Тюз, Минкуш, Кан, Кок-Янгак, Сулюкта и др. Положение настолько критическое, что потребовались специальные меры со стороны правительственных органов для сохранения этих населённых пунктов.
Для обеспечения в дальнейшем их устойчивого развития необходима реализация комплекса мер, в том числе таких, которые обеспечат экологическую безопасность.
Общие сведения об отходах горнодобывающей промышленности.
В комплексе геоэкологических проблем, как доставшихся по «наследству» от советской горнорудной и металлургической промышленности, так и приобретённых в последние годы после развала СССР на первое место выдвигается проблема безопасного содержания большого количества отходов горного производства. Вследствие неэффективной и нерациональной переработки полезных ископаемых, имевших место в недалёком прошлом, образовались значительные по объёму отвалы отходов горных пород, некондиционных руд, металлургических шлаков, созданы хвостохранилища и шламонакопители, которые содержатся в неудовлетворительном состоянии. По этой причине они не только загрязняют окружающую природную среду, но и являются потенциально опасными источниками чрезвычайных ситуаций природно-техногенного характера.
Хвостохранилища представляют собой концентрированные массивы мелкодисперсных отходов производства, которые в зависимости от вида перерабатываемых руд содержат радионуклиды, вредные для здоровья соли тяжёлых металлов (кадмий, свинец, цинк), а также токсичные вещества, используемые в качестве реагентов при переработке и обогащении руд. К числу последних относятся цианиды, кислоты, силикаты, нитраты, сульфаты и т.п.
Занимая значительные площади (более 1000 га) хвостохранилища оказывают отрицательное влияние на состояние окружающей среды, как на стадии эксплуатации, так и на продолжительных отрезках времени после консервации хранилищ.
Негативное воздействие хвостохранилищ на окружающую среду в некоторых районах страны выражается в том, что из-за разрушения ограждающих дамб и упорных призм, глубокой водной и ветровой эрозии тел хвостохранилищ (особенно, незаконсервированных), недостаточной герметичности газо- и гидроизолирующих оболочек хвостохранилищ, неисправности дренажных систем и защитных сооружений, отсутствие надзора и контроля за состоянием этих потенциально опасных в экологическом отношении объектов. Некоторые из них стали, во-первых, источниками систематического загрязнения атмосферы, поверхностных и подземных вод, гидрографической сети радионуклидами, солями тяжёлых металлов и другими токсинами (п. Сумсар, пгт. Советский, г. Майлуу-Суу, Чаувай). Во-вторых, нарушена не только целостность, но и долговременная геомеханическая и сейсмическая устойчивость ряда хранилищ и ограждающих их дамб.
Наряду с хвостохранилищами на территории Кыргызстана накоплено огромное количество отвалов (Рис. 4) – механически раздробленных горных пород и некондиционных руд, в разной степени подверженных перемещению ветром, водой и гравитационными силами.
В отвалах «захоронено» свыше 500 м³ горных пород и некондиционных руд и они занимают территорию около 1200 га.
Свыше 90% имеющихся отвалов не рекультивированы, что отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды территорий, прилегающих к отвалам. Негативное влияние отвалов усугубляется тем, что в условиях стеснённого гористого рельефа большая часть отвалов размещены в поймах и руслах рек и ручьёв, в саях, на слабоустойчивых горных склонах.
В целом неблагоприятная экологическая ситуация с хвостохранилищами и отвалами на территории Кыргызстана усугубляется ещё и тем, что в силу недостатка пригодных площадей большинство из них разместилось на слабоустойчивых горных склонах, в зоне влияния активных тектонических нарушений и высокой сейсмичности а также в непосредственной близости к населённым пунктам. Повсеместно распространено неконтролируемое и несанкционированное изъятие материала отвалов, содержащих радиоактивные и токсичные элементы, для производственно-хозяйственных нужд, использование их в качестве строительных материалов. Отмеченные факторы, а также серьёзные ошибки и просчёты, допущенные на всех стадиях создания этих объектов. Начиная от выбора площадок проведения инженерно-геологических изысканий и кончая консервацией и надзором за их состоянием, стали причиной того, что большинство из них оказались в последние годы в зоне развития опасных природных, в первую очередь геологических процессов (землетрясения, оползни, сели, наводнения и др.). Эти процессы могут вызвать разрушение хвостохранилищ и отвалов с тяжёлыми катастрофическими последствиями для окружающей среды, объектов экономики и населения.