Уставшие недра

Я поехал на заурядный соляной рудник, что в часе езды от города Артемовска. Перед спуском экипируюсь. Получаю легкую брезентовую куртку ("У нас в выработках всегда плюс четырнадцать", - говорит провожатый), каску, светильник с аккумулятором, два металлических номерка. Короткий спуск в клети - выходим. Дежурная отбирает один номерок, второй отдам ей, вернувшись. Так узнают, не остался ли кто в подземном лабиринте. Подземная улочка выводит нас на... магистраль.

Резкий гудок за спиной, отскакиваю - мимо на большой скорости проносится тяжелый самосвал. Шофер удивленно смотрит на меня: нарушитель уличного движения! Я не меньше удивлен: в подземных выработках взад-вперед носятся грузовики! Да здесь дышать, наверное, нечем?

Магистраль, укатанная, как хорошая грунтовая дорога, выводит нас в камеру. Потолка не видно. Далеко впереди в огнях прожекторов работает экскаватор - нагружает обогнавший нас самосвал. И экскаватор и автомобиль кажутся маленькими, можно сказать, игрушечными. И я понимаю, почему они так съежились: работают перед стеной соли высотой почти 40 метров. Стык стены с потолком камеры обозначает горящий фонарь, который отсюда кажется звездочкой. Там, наверху, проходит подготовительная горная выработка, там тоже работают.

На соляных рудниках - сама мощная подземная техника

Груженый самосвал уезжает, его заменяет другой, потом следующий. Дышится легко, выхлопные газы тут же рассеиваются в атмосфере камеры. Тепло. Сухо. Каменная соль поблескивает сверху, снизу, по бокам. Одним словом, дворец! Подземный мир, всегда враждебный человеку, здесь как бы отступил, скрылся за мощными пластами соли. И действительно, соляные разработки вот уже много десятилетий не знают аварий, несчастных случаев, вызванных неожиданным проявлением подземных сил.

Спрашиваю провожатого о профессиональных заболеваниях. Он отрицательно качает головой, потом добавляет: "Вечный пересол организма, жену прошу: не соли!" И верно, после экскурсии обед показался мне несколько пересоленным.

Благодаря чему стала возможной "роскошная" жизнь на соляных рудниках?

Горная порода "соль", а для тех, кто ее добывает, "полезное ископаемое", обладает ползучестью, большой вязкостью. Это материал, не таящий в себе "злобы", - не накапливающий напряжений. Давление вышележащих слоев, боковые сжатия, всякого рода тектонические нарушения гаснут в мощных серых пластах. Под их действием соль чуть прогибается, провисает, продавливается. Она поддается усилию словно пластилин, и это усилие в ней растворяется.

Иначе ведут себя пласты угля или руды, которые из-за своей крепости не уступают и микрона. Давления сверху и боковые накапливаются в угле и руде и ждут часа, когда те не смогут им противостоять. Следует резкое высвобождение законсервированных усилий: угольный и особенно рудный слой разряжается словно конденсатор.

На соляных рудниках - сама мощная подземная техника

Итак, в податливости соли ее достоинство, с точки зрения горняков. На руднике в Солотвино в Закарпатье сооружены камеры высотой 60 метров и шириной 20 метров, а прежде были и 100-метровой высоты. Неподалеку от Оренбурга горняки выбили в конце прошлого века так называемую Старую камеру: 70 метров вверх, 25 метров в ширину, в длину - четверть километра. И ничего, стояли подземные залы без крепи, и стояли десятилетиями.

Однако безмятежная работа под охраной соляных пластов не могла продолжаться бесконечно. Ситуация изменилась на более глубоких горизонтах.

При нагрузке 40 кг/см² соль ведет себя как упругое тело: не сжимается. Целик из нее, попавший под такое давление, может стоять веками. И они стояли, эти плечи горных выработок, держащие на себе тяжесть верхних слоев земли. Но с глубиной нагрузка росла: вдвое, втрое, вчетверо. Нет, подземные кариатиды не рухнули,- они стали медленно ползти, или, как говорят горняки, потекли: на десятки микрон, на миллиметры в год прогибались кровли соляных камер. Этот процесс оказался удивительно постоянным: год за годом, десятилетиями выдерживалась скорость. И наконец, наступил такой момент, когда соляные своды стали рушиться.

В 1919 году обвалилась Старая камера. На поверхности появилась огромная воронка, через нее вниз потекла вода. Через 10 лет на месте Старой камеры образовалось подземное озеро глубиной 40 метров.

Известен поселок, жителей которого срочно переселили в другое место,- дома потихоньку уходят вниз, в соляную шахту. Соль держала поверхность около 100 лет, все время текла и вот не выдержала.

Старых подземных рудников довольно много. Они разрабатывались не "по науке", их строители не рассчитывали свои подземные проекты на большой срок - сейчас пришла пора расплаты за такое отношение к недрам. Кроме того, строители наземные стали возводить на поверхности тяжелые сооружения: высокие дома, заводы, электростанции, стали прокладывать шоссейные и железные дороги. Не всюду выдержит пустотелая земля их тяжесть.

Но если обвал грозит обрушить чистое поле, проблем не меньше. Как не допустить людей в предполагаемое место обрушения или к уже образовавшемуся на его месте глубокому озеру? Оградить опасный водоем, запретить вход на пляж? Неподалеку от Артемовска я видел озеро, окруженное изгородью. Едва ли она остановит мальчишек в жаркий день...

Обрушение сводов соляной выработки кончается сильным сотрясением округи; по сути дела, это микроземлетрясение. Между тем рядом со старыми рудниками почти всегда располагаются новые, отрабатывающие тот же соляной пласт. Выдержат ли они сильный удар по соседству? Но и позже, когда обрушение благополучно минует, старый рудник продолжает таить угрозу: в нем накапливается вода, которая легко разъедает соль и тем самым увеличивает размеры стихийного водохранилища. Подземные воды могут направиться в сторону действующих горных выработок. Отгораживаться от опасного резервуара дорого и не всегда надежно.

Сегодня ученые знают, как предохранить земную поверхность от опасных смещений. На глубине 100 метров своды камеры должны поддерживать целики из соли шириной восемь метров. Глубина увеличилась вдвое - охранный целик надо расширять в 2,5 раза. После 200-метрового рубежа понадобились плечи пошире. Необходимы еще и дополнительные целики: межкамерные и разгрузочные шириной до 40 метров между этажами, в почве и кровле выработок... Одним словом, чем глубже выработки, тем мощнее должны быть охранные целики.

В Артемовске расположен Всесоюзный научно-исследовательский институт соляной промышленности ВНИИсоль. Его сотрудники установили, что вечный покой пластам гарантируют целики с семикратным запасом прочности: соль тогда не течет. Четырехкратный запас обеспечивает неподвижность на 500-600 лет.

Но ведь это все потери! Уже сейчас в близлежащих к Артемовску рудниках они достигают 60%.

Соли в недрах много. Ее пласты встречаются на всей европейской части страны, тянутся до Урала. Сибирь также богата ею. Поэтому можно не считаться с потерями? До определенного предела. Предложена стратегия выемки каменной соли: оставлять охранные целики с трехкратным запасом прочности, которые надежно будут держать земную поверхность в течение двух с половиной - трех ближайших веков. После этого срока подпирать ее поручат искусственным опорам.

Специалисты во всем мире, рассматривая проблему поддержания выработанного пространства (не только на соляных рудниках), отдают предпочтение закладке. Сотрудники ВНИИсоли придерживаются такого же мнения, но не могут найти подходящего материала. Они приходят к парадоксальному выводу: лучшая закладка - это соль, во всяком случае, на Донецкой земле. Здесь нет нужного каменного материала, к тому же недорогого. Предлагалось для заполнения пустот использовать терриконики - отвалы пустой породы из угольных шахт. Эти искусственные горы расположены близко, их очень много. Но опасно: горючую породу оставляют на поверхности шахтеры. В соляных камерах, полных воздуха, она легко может воспламениться, поскольку обладает способностью к самовозгоранию. Получится подземная топка, которую, может быть, десятилетиями не удастся погасить.

Не все соляные полости подлежат закладке. И те, что могут стоять без нее,- большая ценность, это подарок для народного хозяйства. Да, хранилища! С постоянной температурой и влажностью, укрытые от дождя и ветра, не требующие ухода. Нигде так хорошо не хранится сахар, как около соли. Она забирает всю влагу, и даже ту, что имеется в сахаре. Около семи лет пролежали мешки с ним в заброшенных соляных копях, и на следующий день после того как их вынули, можно было класть сахар в чай. Зерно годами лежит в тех же условиях, и никакой жучок его не трогает - насекомые в соляной выработке не водятся. Нет лучшего резервуара для нефти и ее продуктов, для сжиженного газа, чем соляная выемка.

В артемовских рудниках металл быстро выходит из строя. А в Польше действует соляная шахта, где постоянная температура +30° С. Там идеальные условия для хранения металла.

В старых соляных разработках сейчас пытаются лечить бронхиальную астму. Советские медики проверяют новый метод на Солотвинском руднике. На поверхности- поликлиники, под землей - лечебные корпуса. Сюда больные спускаются на несколько часов, на день, а то и ночевать. Они дышат воздухом, насыщенным солью, - в этом смысл лечения. Кстати будет вспомнить рассказ моего провожатого инженера Василия Воронкина: на руднике редко кто простужается, страдает насморком, кашлем. Однажды, почувствовав недомогание, что-то вроде простуды, Василий нарочно постоял полчаса около дробилки, в клубах соляной пыли. Простуда отступила.

В Чехословакии, в одной из старейших соляных шахт проводился чемпионат мира по авиамоделизму. Постоянная влажность и температура, отсутствие воздушных потоков привлекли сюда спортсменов.

Склады, хранилища, резервуары, лечебницы в соли - сто попутная выгода от подземных соляных разработок. Ее необходимо учитывать в общем балансе, сводящем воедино пользу человеку и вред природе и определяющем будущую стратегию добычи соли.

Соляные разработки дают о себе знать провалами на поверхности. Угольные шахты буквально трубят о своем существовании рукотворными горами - террикониками. На пути из Артемовска в Донецк я встречал их повсеместно - темно-серые конусы высотой несколько десятков метров. И в Донецке они мозолят глаза прохожим центрального проспекта, приезжим - из окон высотной гостиницы. Терриконик возле городского стадиона - бесплатная трибуна для болельщиков футбольной команды "Шахтер". Одним словом, терриконики заполнили Донецкую землю - сейчас их здесь больше 1000! Они занимают дорогие городские территории, возможные строительные площадки, трассы будущих дорог. Породные отвалы расположились на 5000 гектарах плодородной Украинской земли, пригодной для ведения сельского хозяйства.

Горы пришли к Магомету, и он уже тяготится их обилием!

Терриконики не только оккупируют поверхность, причем в наиболее заселенных районах... Они - доморощенные вулканы, возведенные шахтерами у порога своих домов. Состав вулканов: две трети углистых сланцев остальное - песчаник, известняк, остатки угля, деревянная крепь из выработок. Это горючая масса, способная к тому же самовозгораться. Поэтому в глубине отвалов тлеет вечный огонь - температура там может достигать 1500°С. В результате в атмосферу Донбасса ежегодно выделяется окись углерода, сернистый ангидрид, сероводород. Вблизи террикоников сильно загрязняется атмосфера - в радиусе двух-трех километров.

Доморощенные вулканы часто обрушиваются, обваливаются, на их склонах случаются оползни. Вот описание одного случая, происшедшего с террикоником в Кузбассе более 20 лет назад: "После первого взрыва столб пыли оседал и происходили сильные вспышки с образованием дыма... Разлет пыли зафиксирован на расстоянии до 100-120 метров. Листья тополя в 130 метрах от основания терриконика оказались обожженными и засохли. Были значительно разрушены здания, расположенные близко к терриконику". Тот же автор сообщает, что разлет пыли во время деформаций отвалов может достигать 1000 метров.

Директор Донецкого научно-исследовательского угольного института С. А. Саратикянц показал мне из своего окна темную гору, которая мешает институту расширяться. Куда девать этот восклицательный знак, непрерывно напоминающий ученым о проблеме террикоников? Куда девать более полутора миллиардов тонн породы, выданной на поверхность шахтами Украины? Ежегодно к ним подсыпают еще 120 миллионов тонн: в печки подбрасывают топливо! Директор направляет меня в лабораторию закладки.

Доктор технических наук В. Е. Жуков рассматривает проблему террикоников с другой стороны: образно говоря, из-под земли. Прежде всего, он сообщает, что шахты (как и соляные рудники) стали оказывать влияние на поверхность. Знакомая картина... Есть случаи переселения. Приостановлены подземные работы под одной рекой. Если их возобновить, то дневная поверхность чуть просядет. Для города это было бы не страшно, а для реки, ее окрестностей - смертельно. Она разольется, затопит берега, леса - вокруг образуются болота.

А ведь еще недавно специалисты считали, что работы на глубине более 600 метров не принесут вреда поверхности, мол, глубже начинается мертвая зона, поверхность мягко осядет и ничего больше. Современное строительство похерило этот взгляд.

Центр Горловки (туда ходит троллейбус из Донецка) расположен на угольных пластах. Здесь уже давно перестали строить высокие здания, и городу приходится расти вширь, растягивая коммуникации. Сейчас строители предложили возводить девятиэтажные дома, подкладывая под них слой асфальтобетона. Если край здания вдруг осядет, то следует в противоположном конце выплавить определенную часть прокладки, и оно выровняется. Другая идея предусматривает держать здания домкратами, выдерживая с их помощью строго горизонтальное положение.

Пока решается эта проблема, запасы угля законсервированы под Донецком, Горловкой, Макеевкой, Дзержинском, Коммунарском и другими городами, где проживает более двух миллионов человек. Под центром города Донецка залегает более 30 миллионов тонн высококачественного угля.

Мы уже говорили о том, что поверхность со всеми сооружениями на ней можно подпереть закладкой выработанного пространства. И упоминали терриконики. Если их материал не годится для соляных разработок, то его можно вернуть в угольные шахты, откуда он был в свое время взят. Здесь он окажется в привычной обстановке и сможет служить вечной опорой.

В закладке видят ученые Донецкого института решение многих проблем: охрана земной поверхности, ее освобождение от бесславных пирамид, выемка угля там, где это сейчас невозможно, улучшение труда шахтеров и т. д.

Речь идет о высокомеханизированных способах - под стать тем, с помощью которых происходит добыча. Таких способов три: гидравлическая закладка, пневматическая и самотечная. Первая предусматривает транспортировку материала в нужное место по трубопроводу в виде пульпы, лучше всего - песка с водой. Но в Донбассе подходящего песка нет, а завозить его - себе дороже. Поэтому гидравлический способ здесь мало применяется, хотя он самый "дальнобойный" - позволяет транспортировать закладочный материал на расстояние до 2000 метров. Два других получили на донецких шахтах признание.

Пневматический способ: пустая порода дробится, конвейером доставляется в закладочную машину, а из нее сжатым воздухом по трубам - в выработанное пространство. Конец трубопровода направляется в пустоту и из него, словно из брандспойта, вылетает струя частиц, ее длина шесть-восемь метров. Она постепенно забивает выработку до отказа. Такую операцию хорошо проводить подвигая трубопровод следом за лавой; освобожденное пространство тут же будет заполняться.

Самотечный способ: дробленая порода доставляется к краю крутого пласта и опускается вниз, как с горы.

Все способы закладки изучены и разработаны и с успехом применяются более чем в 20 лавах. Конечно, это поднимает стоимость добычи угля, но ситуация на многих шахтах складывается так, что выбора нет. К тому же закладка приносит дополнительные выгоды. В некоторых случаях только она в состоянии удержать кровлю выработки - никакая крепь не способна ее заменить. Закладка снижает опасность пожаров, неожиданных выделений газа, становится плотиной на пути подземных вод. Порода, доставленная в шахту с поверхности, понижает температуру в выработках, еще больше охлаждает подземную атмосферу, закачиваемый вместе с нею воздух. И будущие способы разработки тоже голосуют за этот метод: он удачно вписывается в процесс добычи без людей под землей.

Идеальная схема закладки выглядит так: порода вообще не поднимается на поверхность - с одного участка шахты она под землей доставляется на другой. Уже сейчас в закладочный материал пробуют добавлять полимеры, что улучшает некоторые его свойства.

...Земная твердь является своеобразным индикатором человеческой деятельности, ее зеркалом. Ничто не проходит мимо нее незамеченным, бесследно. Промахи крупнейшей геологической силы фиксируются в недрах и на поверхности надолго, часто навсегда. Это делает охрану подземной среды особенно важным, неотложным делом.