CC BY
49
СЕМИНАР 17
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 2001" М0СКВЛ.яМГГУ.я29яянваряя-я2лфевраллл2001;г.
© Н.В. Лавылова, 2001
YAK 622.691.24
Н.В. Лавылова
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КОНСЕРВАЦИИ И ЛИКВИЛАЦИИ ПОЛЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ, СООРУЖЕННЫХ БЕСШАХТНЫМ СПОСОБОМ В КАМЕННЫХ СОЛЯХ
Комплексное использование подземного пространства является на сегодняшний день актуальным вопросом, отвечающим основному требованию - охрана окружающей среды.
Во всем мире выработанное подземное пространство (добыча полезных ископаемых; строительство городских подземных сооружений; заводов; могильников; газонефтехрани-лищ и других объектов) исчисляется миллиардами метров кубических. Повторное использование выработанного подземного пространства является одним из актуальных решений по заполнению пустот в литосфере, которое необходимо для сохранения устойчивости прилегающих к выработкам и покрывающих пластов.
Имеется около 20 подземных хранилищ (ПХ), сооруженных на базе отработанных выработок, которые эксплуатируются в России, США, Франции, Германии, ЮАР, Бельгии, Швеции [1].
Международной Тоннельной Ассоциацией утилизируемые техногенные пространства разделены по назначению на пять основных групп [30]:
• хранилища долгосрочного резерва;
• захоронение промышленных отходов;
• объекты социальнобытового назначения (офисы,
товарные базы, производственные помещения, клиники);
• научно-исследовательские лаборатории и экспериментальные установки;
• музеи горного дела.
Важные критерии для повторного использования отработанных выработок - устойчивость, сохранение формы и ее герметичность. Примеры отработанных выработок в практически непроницаемых породах -выработки в каменной и калийной солях, ангидритах, гипсах и вечномерзлых породах [і].
Подземные выработки можно разделить по способу сооружения:
• шахтный;
• бесшахтный (геотехноло-гический);
• камуфлетными взрывами.
Подземные камеры, сооруженные одним из трех перечисленных способов имеют свой срок эксплуатации, после окончании которого встает вопрос о дальнейшей ее «судьбе». Например, эксплуатационный срок выработки-емкости, со-оружейной геотехнологическим способом, делится на две составляющие, у каждой из которой свой эксплуатационный срок: скважину - 20-25 лет [3] и подземную выработку-емкость - 50 лет. Так как скважина и резервуар являются одной системой, то при каждой проверке состояния скважины проверяется и резервуар. По
результатам первого технического осмотра подземного резервуара (ПР), устанавливается периодичность следующих проверок или же встает вопрос о консервации скважины из-за ее непригодности к дальнейшей эксплуатации (аварийная ситуация, нарушение зоны цементации и другие причины) [24] и ликвидация выработки-емкости (уменьшения объема, разгерметизации камеры и по другим причинам).
В конце XX века особенно актуальным стал вопрос об охране окружающей среды - не только выполнение природоохранных действий, но и выпуск соответствующих нормативных документов.
За рубежом обсуждению вопроса - охрана окружающей среды уделяют много внимания и отчисляют около 30-50 % средств от стоимости конечной продукции [2], создают нормативные документы, законы, правила, акты по рациональному использованию земляных, водных ресурсов и по их минимальному загрязнению.
В РФ вопрос об охране окружающей среды остается приоритетным. Добыче полезных ископаемых в больших объемах (образование наземных и подземных полостей) и получению отходов, неизбежных при их переработке, не было уделено должного внимания по их взаи-морациональному использованию по аналогии имеющихся зарубежных проектов. До сих пор имеется небольшое количество разработанных правовых норм и критериев по консерва-ционно-ликвидацион-ным работам на подземных предприятиях и на специальных объектах. Имеется законо-правовая основа - Законы РФ: «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97.г. № 116-Ф3, «Об отходах производства и потребления» от 10.06.98.г., «О внесении изменений в Закон РФ «О недрах»» от 03.03.95. г. № 27-Ф3, на основе которых разра-
ботаны СНиП 34-02-99 и СП 34-106-98 для «Подземных хранилищ газа, нефти и продуктов их переработки», утвержденные Госстроем России и другие нормативные документы, которые регламентируют безопасность, охрану недр, рациональное и комплексное использование выработанного подземного пространства, в том числе при ликвидации и консервации ПР.
Для подземных объектов, которые сооружены шахтным способом, имеются нормативные документы, а также практические примеры по их консервации и ликвидации [1-2, 4-6, 23].
Наибольшее количество разработанных правовых норм и практических опытов зарубежных и отечественных имеется по ликвидации и консервации различных скважин [7-
11, 13, 18, 21-22].
В России на сегодняшний день этот вопрос по ликвидации или консервации подземных камер (для хранения газонефте-продуктов, отходов, а также и захоронения жидких отходов) остается нерешенным, так как почти нет нормативной документации и законодательных актов, только на основе, которых возможно осуществление консерва-ционно-ликви-дационных работ на ПР. За рубежом решением этого вопроса занимается множество организаций, на основе существующей законно-
правовой базе [12, 14-15].
Решение о консервации и ликвидации подземного объекта, в частности подземной выработки-емкости, должно обосновывать: причины и условия проведения этих работ; оформление необходимых документов; согласование проводимых работ с соответствующими органами; должны быть учтены требования по безопасности жизни и здоровья населения, по охране окружающей среды с учетом долговременных прогнозов (ОВОЗ); тепло- и массообменные процессы, которые происходили в эксплуатационный период и другие вопросы.
Отличительными чертами консервируемых и ликвидируемых подземных выработок, сооруженных в отложениях каменной соли геотехнологиче-ским способом, являются:
• при заполнении рассолом или водой ПР не изменяют своей проектной формы;
• при отсутствии противодавления в выработке, происходят или развиваются деформации, которые приводят к ее «затекаю»;
• возможна незначительная миграция рассола из емкости при высоких разностях давлений;
• обрушение выработки-емкости;
• возможны выпадение кристаллов соли из насыщенного рассола и другие черты.
Анализируя, имеющийся отечественный и зарубежный опыт по консервации и ликвидации ПР и объектов в смежных отраслях, закрытие подземных объектов можно быть осуществлено путем:
1) ликвидации - герметизация (закрытие) на бессрочное время;
2) консервации - временное закрытие объекта (депонирование), но в любой момент готового начать функционировать, и которое наступает по одной из следующих причин:
• систематические нарушения владельцем объекта условий лицензии, а также правил пользования недрами;
• авария заполненного или незаполненного продуктом резервуара;
• временной невозможности функционирования из-за аварий на путях транспортирования продукта к объекту и от него;
• временное отсутствие необходимости в хранении из-за конъюнктуры рынка, перепрофилирование объекта.
При ликвидации ПР возникает необходимость решения важных вопросов: конструкция и состав герметичной перемычки [27]; процессы, происхо-
дящие в закрытой выработке, а также причина ликвидации выработки-емкости. Анализ работ [14-16, 26, 31] показал, что мнения авторов разделяются и одни утверждают, что емкость со временем «схлопнется» [26, 31] (основа для таких утверждений гипотеза М.М. Прото-дьяконова - созданная для определения нагрузки на крепь протяженной одиночной выработки), а другие, что не «схлопнется» [4-16].
Консервация подземной выработки-емкости - наиболее благоприятный случай для наблюдения и уточнения процессов, происходящих в выработке и в приконтурных зонах ПР, а также в скважинах. Но конструкция и состав временной герметичной перемычки зависит от: поставленных целей
(дальнейшего использования выработки-емкости), хранимого продукта в период консервации ПР, состояния цементации затрубного пространства на момент консервации и учета причины консервации выработки -емкости.
Не зависимо какой из способов будет выбран для закрытия ПР должны быть поставлены задачи, выполнение которых является неотъемлемой частью прогнозирования дальнейшего поведения выработки-емкости:
• рассмотрение процессов и аварийных ситуаций на ПР в эксплуатационный период;
• сохранение формы, объема и устойчивости выработки и вмещающего массива каменной соли;
• учет физико-химических свойств продукта, который будет находиться в выработке -емкости;
• выбор герметичной перемычки (которая в дальнейшем может быть демонтирована - при консервации ПР);
• влияние закрытой выработки -емкости на экологическую безопасность региона.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смирнов В.И. Строительство подземных газо-нефтехранилищ: Учебн. пособие для вузов. - М.: Га-зоил пресс, 2000. - 250 с.: ил.
2. Зильбершмид В.Г., Зильбершмид В.В. Размещение промышленных отходов в подземных хранилищах. - М.: Наука, 1995. - 144 с.
3. Определение фактической долговечности скважин/Лысенко В.Д.// Разработка нефтегазовых месторождений.- 1993 - № 4., - С. 41-43.
4. Отраслевая инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче угля (сланца). - М.: ИПКОН РАН, 1997. - 27 с.
5. Методические указания по оценке гидрогеологических условий ликвидации угольных шахт, обоснованию мероприятий по управлению режимом подземных вод и обеспечению экологической безопасности. - М.: ИПКОН РАН, 1997. - 24 с.
6. Методические рекомендации по геомеханиче-скому обеспечению закрытия угольных шахт. - М.: ИПКОН РАН, 1997. - 19 с.
7. Инструкция по консервации и ликвидации рассольных скважин (в части обеспечения безопасности и полноты выемки полезных ископаемых). -Л.: ВНИИГ, 1973.
8. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. Госгортехнадзор 19.05.94
9. Дополнение и изменения к инструкции о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. Госгортехнадзор 15.12.96
10. Временная инструкция по оборудованию стволов и устьев газовых скважин при их ликвидации на месторождениях Башкирии, содержащих водород. - Уфа: Башнипинефть, 1982.
11. Инструкция по оборудованию устьев и стволов опорных, параметрических, поисковых, разведочных, эксплуатационных, наблюдательных, нагнетательных, структурных, структурно-геохимических и специальных скважин при их ликвидации или консервации. - М.: 1985. - 19 с.
12. Кеберг Дж, Уолтерс Дж.В. и др. Механическое поведение горных пород и аспекты герметизации закрытых каверн в соли, заполненных рассолом БМИ, 1986.
13.Кларк Дж.Е, Пападос П.У и др. Ликвидация испытательной скважины Оранджфилед в Техасе на побережье Мексиканского залива. БМИ, 1991.
14. Берест П, Бруард Б. Поведение герметизированных рассолозаполненных каверн. КБМ: Евророк, 96,1996.
15. Берест П., Бруард Б. Поведение герметизированных рассолозаполненных каверн. БМИ, 1995.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------
Со
16. Горно-геологические процессы в подземных полостях на Астраханском газоконденсатном мест-рождении/В.И. Смирнов, Б.Н. Федоров, В.А. Манукь-ян, Е.М. Шафаренко//Геоэкология. - 2000. - № 3., с.
17. Гнайэди К.Т., Эхгартнер Б.Л. Прогнозы гидроразрыва при превышении давления герметизированных скважин. SMRI, 1993.
18. Стандарты для скважин I для захоронения твердых отходов в кавернах соляного купола. Закрытие каверн. США.
19. 19.Методика консервации отработанных полостей в каменной соли после добычи рассолов через буровые скважины. Франция, фирма Geostock.
20.Erdl erdgas kohle. Neue Aspekte zum Tragver-halten von Salzkavernen und zu ihrem geotechnischen Sicherheitsnachweis/Von K.-H. LUX, Z. HOU und U. DSTERLOH //Sonderdruck aus 115. Jahrgang, 1999: heft 3, seiten 122-127; heft 4, seiten 198-206.
21. Авторское свидетельство SU 1838214 А3. Способ складирования жидких отходов.
22. Авторское свидетельство SU 1773019 А1. Способ подземного складирования промышленных отходов в соляных породах.
23. Инструкция о порядке ликвидации и консервации предприятий по добыче полезных ископаемых (в части обеспечения безопасности, рационального использования охраны окружающей среды). 1995.
24. Гасанов А.П. Восстановление аварийных скважин: Справочник. - М.; Недра, 1983, - 128 с.
25. John Lamont Black & Jonatan Lee. Study on the dissolution dynamics of abandoned brine-filled caverns in rock salt: implications for cavern distortion.
26. О деформации полостей подземных ядерных взрывов в районе Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ)/С.Г. Геворкян, Б.Н. Голубов// Геоэкология. - 1998 - №2., - C. 17-37.
27. Шишиц И. Ю. Основы инженерной георадиоэкологии. - М.: Изд. МГГУ, 1998.
28. СП 34-106-98 Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки. - М.: Госстрой России, 1998. -110 с.
29. СНиП 34-02-99 Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки. - М.: Госстрой России, 1998.
30. Горные науки освоение и сохранение недр земли. - М.: Академии горных наук, 1997.
31.31.Последствия техногенной дестабилизации недр Астраханского газоконденсатного месторождения в зоне подземных ядерных взрывов / Б.Н. Голубов // Геоэкология. - 1994, - №4., - C 25-42.
Давыдова Н.В. -.аспирантка, Московский государственный горный университет.
