рифтовых и активизированных областях, где поступающие из мантии летучие соединения сверхтяжелых элементов сравнительно легко могут обогащать подземные воды,
Начались поиски. Были отобраны пробы воды из гидротерм Камчатки, Забайкалья, Кавказа. Меня Георгий Николаевич попросил доставить сухие остатки рассолов Сибирской платформы. Увы, ничего похожего на искомые химические элементы и продукты их деления…
Однако предположение Флерова, кажется, подтвердилось в рифтовых зонах и областях альпийской активизации, где в двух пунктах из термальных вод получены сухие остатки, которые в отдельных случаях отличались слабыми импульсами, сходными с таковыми при делении ядер трансурановых элементов. На помощь физикам пришли гидрогеологи Института земной коры СО АН СССР и оконтурили зоны глубинных разломов. Перспективные на «сверхэлементы» участки совпали с гелиевыми аномалиями. Пока не ясна природа самих импульсов. Что это — уже известные или новые (скажем, аналог свинца с номером 114) трансурановые элементы? Полученная информация обнадеживает, однако она еще недостаточна для определенных выводов. Совместные работы физиков и гидрогеологов продолжаются.
ВРАГ И РАЗРУШИТЕЛЬ
Раздвинем горы, под водой
Пророем дерзостные своды.
А. С. Пушкин
Гидрогеологические работы должны опережать работы по изысканию наших материальных ресурсов… опережать эксплуатационные, геологоразведочные и поисковые работы.
И. М. Губкин
Подземные воды?! Да, они. Они не только один из источников благосостояния человечества и комплексное полезное ископаемое, но порой также коварный враг, вызывающий разрушения. Тогда приходится бороться с подземными водами. Борьба в отдельных случаях ведется трудная и упорная, требует значительных материальных затрат.
О подземных водах, ставших врагом и разрушителем, можно говорить много, поскольку в такой роли они выступают довольно часто: при проведении горных работ, в гидротехническом, дорожном и других видах строительства, активизации физико-геологических процессов. Ограничимся рассмотрением отрицательного влияния, при устранении которого требуются специальные мероприятия по борьбе с подземными водами.
Наиболее трудна борьба на месторождениях полезных ископаемых, если они представлены сильно обводненными породами (карстовыми, мощными толщами рыхлых отложений, зонами тектонических нарушений). Тогда для отработки необходимы дорогостоящий водоотлив или особые способы осушения месторождений. К последним относятся цементация, водопонижение, замораживание. Освоение сильно обводненных месторождений приходится откладывать на будущее. Так было, например, с железорудными месторождениями Курской магнитной аномалии, которые открыли еще в первые годы Советской власти, но из-за сложности гидрогеологических условий стали разрабатывать только в 50-х годах, когда появились надлежащие водопонизительные установки. Некоторые месторождения в связи с ростом стоимости водоотлива перестают быть рентабельными. Такая судьба постигла угольные месторождения Кизеловского бассейна на Урале и Слюдянское месторождение флогопита в Прибайкалье.
Прорывы подземных вод к эксплуатационным горным выработкам выводят из строя горные предприятия и вызывают угрозу для жизни людей. На откачку затопленных выработок тратятся обычно большие средства и много времени. Так, осушение шахт Донбасса, затопленных фашистскими оккупантами во время Великой Отечественной войны, длилось около трех лет и обошлось нашему государству в несколько сот миллионов рублей. Опасны внезапные прорывы подземных вод. От них стараются уберечь горные выработки путем бурения опережающих забой скважин. Однако это не всегда удается — известны случаи, когда проникающая с передовых штреков или шахт вода заполняла все отработанное пространство.
Самыми обводненными считаются месторождения в условиях карста. Из карстовых полостей в горные выработки низвергаются потоки воды, на отдельных месторождениях они в сумме составляют 10–20 тысяч кубических метров в час (3–5 кубических метров в секунду). Их осушение сочетает улавливание поверхностного стока, опережающее водопонижение и так далее. Именно на них чаще всего происходят аварийные прорывы, приводящие к затоплению рудников. Водоотлив удорожает стоимость полезного ископаемого, так как на каждую его тонну требуется откачать несколько сот кубометров воды.
Сильно обводнены также месторождения в рыхлых отложениях. Когда-то мне приходилось изучать гидрогеологию печально известных Ленских приисков. Благодаря значительным уклонам речных долин аллювиальные россыпи здесь дренируются весьма оригинально — штольнями свободного водослива, которые проходятся под плотиком в коренных породах. Отсюда название дренажей — «бедрок» («выработка в породах основания» по-английски) или «вассерштрек» («водяной штрек» по-немецки). Устья таких выработок выводят целые реки и имеют расход до 1–3 кубических метров воды в секунду.
Таким образом, из рудников, шахт и карьеров откачивается громадное количество воды. В наше время горнодобывающие предприятия неимоверно расширяют фронт горных работ, проникают на глубины более одного километра и дренируют очень большие пространства. Если в СССР в 50-х годах ежегодная добыча составляла 2 миллиарда тонн минерального сырья, то в конце 70-х годов — уже 14 миллиардов тонн. Соответственно возрос и водоотлив: на каждую тонну полезного ископаемого приходится в среднем 1–10 кубометров откачиваемой воды, а на никоторых месторождениях и гораздо больше.
Коварство подземных вод — иначе это не назовешь — обнаруживается на соляных месторождениях. Проникновения воды к горным выработкам, за исключением разве что пересыщенных рассолов из запечатанных полостей, тут вообще нельзя допускать, поскольку она легко расширяет трещины в соляном теле, что облегчает связь с поверхностью и в конечном итоге вызывает гибель солерудников. Отработка месторождений должна проводиться таким образом, чтобы горные выработки находились в солях, не затронутых современным карстом (см. рис. 13). Тогда горные выработки существуют десятилетиями в совершенно сухом состоянии (например, Артемовское месторождение на Украине). К сожалению, известно немало случаев прорыва воды к солерудникам. На территории ГДР и ФРГ некоторые шахты были затоплены в течение нескольких суток и даже часов. Статистика здесь ужасна: из 255 солерудников в первой половине XX века 88, то есть 1/3, погибли в результате проникновения подземных вод.
Не берусь судить, что имел в виду А. С. Пушкин, когда создавал строки, приведенные в эпиграфе к этой главе. Его двустишие оказалось пророческим.
Горы и раздвигаются туннелями. Такими, как Северо-Муйский, прокладываемый на БАМе и имеющий длину более 15 километров. Это самый протяженный транспортный туннель в СССР. И самый трудный (о чем мы уже упоминали) в гидрогеологическом отношении, ибо основной враг строителей здесь — вода. Ее не только много (в среднем с каждого километра проходки часовой водоприток достигает 1000 кубометров, то есть 0,3 кубических метра в секунду); главное, прорывы возникают неожиданно, порой застают проходчиков врасплох. Подобные аварии случались при прокладке в довоенное время московского метро и показаны даже в художественных кинолентах (вспомним хотя бы «Добровольцев»).
Создает человек и «дерзостные своды», прокладываемые под водой. Вот хотя бы туннель Сейкан, который сооружается с 1971 года в Японии
