ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ В СПЕЛЕОЛОГИИ by Зурсгс Украина

Клуб спелеологов «Циклоп»

ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ В СПЕЛЕОЛОГИИ

Львов 2013

Учебно-методическое пособие серия «Школа спелеологии»

Выпуск 10

Карпенко Александр Иванович, Суховей Леонид Наумович Земляные работы в спелеологии Учебное пособие для спелеологов.

Львов, 2013 г., 25 с.

Данные рекомендации предназначены для повышения квалификации спелеологов, они могут быть полезными руководителям кружков по спелеотуризму, членов МКК и спасателям. Рекомендации должны помочь в профилактике безопасности спелеомероприятий и экспедиций, так как знакомят с малоосвещенными в спелеологической литературе видами работ. Материал дан в большем объеме, чем требуется по планам кружков юных спелеотуристов 1-3 годов обучения, еще и для того, чтобы самостоятельно планировать занятия по теме в зависимости от особенностей карстовых районов и пещер родного края. Данная работа может быть полезна также спелеологам и руководителям экспедиций, занимающихся первопрохождением пещер. В подготовке материалов принимала участие А.Д.Суховей. Иллюстраций 22, таблиц 2, библиография 10 названий.

Действие человека на природу отличается тем. что деятельность первого переходит ту грань, когда нарушается равновесие. Дж.П. Март. "Человек и природа", ВВЕДЕНИЕ Открытия последних десятилетий привели к тому, что во многих районах нашей страны не осталось неисследованных пещер с открытыми входами. Спелеологи вынуждены вскрывать замытые, забитые грунтом и обломками скальной породы входы, а также вести раскопки и разборы завалов в глубинах пещер. В итоге - открытие новых пещер и продолжений. С использованием земляных работ пройдены крупнейшие в мире лабиринты: Оптимистическая, Озерная и пропасти: Снежная, Напра, Киевская. Очевидно, в будущем земляные работы будут главным средством первопрохождений пещер. К сожалению, зачастую спелеологи приступают к раскопкам без соответствующей подготовки, плохо представляя опасности таких работ. Неграмотность раскопок, земляных и даже строительных охранных работ губит научный материал, обитателей пещер и т.п. Малоизвестен и не обобщен опыт земляных работ, накопленный спелеологами страны. Глава 1. ОПАСНОСТИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ Земляные работы относятся к категории потенциально опасных, то есть при неправильных действиях спелеологов при проведении таких работ возможны обвалы, прорыв вод и т.п. В результате может быть перекрыт выход, что приводит к изоляции от поверхности. Обвалы могут засыпать спелеологов. Обвалы грунта Причинами возникновения обвалов грунта могут явиться: - разрушения стенок котлована (траншеи) фильтрующими водами (рис.1).

- сползание грунта по мокрым стенкам (оползни) – (рис. 2) 3

- обрушение из-за неустойчивости откосов (рис. 3)

Рис.3. Обрушение из-за неустойчивости стенок - разработка котлованов с нависающими козырьками (рис. 4)

Рис. 4. Обрушение нависающих козырьков. - превышение глубины разработки без крепления (рис. 5).

Рис.5. Обрушение стенок из-за превышения глубины устойчивости без креплений. - недостаточная прочность крепления. 4

Возможно обрушение стенок из-за слабости крепления. - комплекс причин (рис. 6)

Рис.6 Обвалы грунта из-за действия воды и гравитации Камнепады Причины возникновения камнепадов при проведении земляных работ те же, что обвалов грунта. Кроме того, камнепады могут случаться из-за нарушения устойчивости при разборке каменных пробок в кровле, дне, стенках или в завалах.

после камнепада до камнепада Рис. 7. Нарушение устойчивости в каменной пробке. Камнепады могут возникать также в колодцах из-за срыва незакрепленных камней в устье пещеры или на уступах и т.д. Прорыв вод После сильных дождей раскопки в тальвегах временных водотоков могут заливаться водой. Поток при этом несет ветки, грунт, гальку и т.п., что может вызвать обвалы грунта, камнепады, а также привести к образованию сифонов, озер, рек замыванию траншей, котлованов, лазов, входов. Прорыв вод может возникнуть на склонах при подъеме уровня грунтовых вод или врезании траншей глубже этого уровня. Возможен прорыв вод и при вскрытии гуров, сифонов и т.п. Непосредственную опасность представляет и сама вода. С одной стороны, она является препятствием - реки, озера, водопады, сифоны и т.п., с другой стороны, возникает опасность переохлаждения из-за ее низкой температуры. Взрывоопасные предметы В карстовых воронках могут накапливаться мины, снаряды, гранаты, бомбы, патроны и другие взрывоопасные предметы. Они могли попасть сюда во время 5

боевых действий при, разминировании ближайших полей в послевоенное время, с паводковыми водами и т.п. Во время раскопок таких воронок, обычно, попадаются остатки военной амуниции и техники, что может служить дополнительным признаком. Радиация Установлено, что естественный радиоактивный фон играет заметную роль для нормального течения жизненных процессов на планете. На поверхности уровень радиоактивного фона колеблется в пределах от 0,6 до 100 мГр/год. Обнаружено, что облучение в малых дозах (около 0,25 Гр) стимулирует активность имунной системы, а снижение облучения (ниже фонового) действует угнетающе. Установлено, что чем выше фон естественной радиации, тем здоровее население. Уровень фона радиации в пещерах отличается от уровня фона на поверхности. Превышение доз радиоактивного облучения приводит к лучевой болезни. Различают а (альфа), р (бета) и ^ (гамма) излучения, которые по-разному воздействуют на организм человека, а,? - излучения могут быть обнаружены в пещерах (известны случаи использования полостей, входных колодцев, поноров для свалки радиоактивных отходов). Среди излучателей могут оказаться внешне безобидные газоразрядники, датчики, рентгеновские трубки и химреактивы. В зонах повышенной концентрации радиоактивных руд пещеры также могут иметь опасные уровни радиации. Для измерения а-излучения используют приборы с цифровой индикацией типа ИР-02, ИМД-100, РКСБ-104, ДБГБ-01 и другие. Первые измерения а -радиации в воздухе пещер сделаны в США в 1954 году. К 80-м годам обширные измерения были проведены в пещерах США, Великобритании, Чехословакии, Венгрии. Установлено, что в ряде пещер уровень а-радиации превышает норму. Основным источником а-излучения являются изотопы радона образуемые при распаде радия. Источником радия является уран рассеяный в породах. Изотопы радона могут накапливаться во вторичных заполнителях пещер, в подземных водах, во вмещающих породах. Выявление повышенного уровня воздушной а-радиации во многих экскурсионных пещерах США побудило службу национальных парков разработать и установить ведомственные стандарты радиационной безопасности. У нас в стране не ведется контроль и нет стандартов за уровнями а-радиации подземных сооружений, выработок любого назначения и пещер, как не ведется и учет суммарных доз облучения персонала на подземных работах (за исключением урановой промышленности). Допустимые дозы облучения, не требующие никаких действий, установлены на уровне: 1 мЗв = 0,1 бэр = 0,03WL ("рабочий уровень"). Измерения аизлучения производятся приборами типа "Радон" и др. Следует помнить, что бытовые дозиметры непригодны для измерения а-излучения. 6

В пещерах и на участках пещер, где ''рабочие уровни" превышают норму до 1WL, рекомендуется использовать респираторы, а при концентрациях выше 2WL посещение запрещено. Категорически не рекомендуется курение в пещерах, так как совместный эффект облучения и курения является умножительным, то есть фактор риска смерти от рака легких увеличивается в 20 раз. Атмосферное электричество Ионизация воздуха играет важную роль в нашем дыхании. Атмосферный воздух по своей ионизации может быть следующих видов: - с преобладанием положительных аэроионов - с преобладанием отрицательных аэроионов - с отсутствием зарядов А.Л. Чижевский установил огромное влияние аэроионов на самочувствие человека. Особенно благотворен воздух заряженый отрицательными аэроионами. Отсутствие аэроионов или их положительный заряд угнетающе действует на организм. Еще в конце XIX века ученые установили, что причиной горной болезни является чрезмерная ионизация воздуха аэроионами положительной полярности. Она чаще сказывается на больших высотах (в нашей альпинистской литературе ее упорно связывают с кислородной недостаточностью, что ошибочно). В пещерах спелеолог благодаря повышенному радиоактивному фону, как правило, дышит (бальнеологическим - "лечебным") воздухом, насыщенным отрицательными аэроионами. Но из-за специфики пород, микроклимата и морфологии полостей в них нельзя исключать (до проведения соответствующих измерений), что встречающиеся в некоторых пещерах патогенные зоны (с "дурной славой") образованы неблагоприятным видом электрозаряда воздуха. Во вскрытых мешкообразных (особенно антропогенных) полостях с застоявшимся воздухом аэроионов вообще может не быть. Общие симптомы горной болезни - затрудненное дыхание, в первую очередь, сильное серцебиение, тошнота, иногда заканчиваемая рвотой, синюшность лица и рук, как при удушье, полный упадок сил, шум в ушах, потемнение в глазах, неспособность к какой-либо, хотя бы самой легкой работе и. наконец, обморочное состояние. Гроза. Из-за ионизации воздуха над входами пещер постоянно висит столб с большей проводимостью, чем окружающая атмосфера. Во время грозы эти столбы становятся каналами разрядов молний. По этой причине не рекомендуется работать в полостях или близ их входов во время грозы. При наличии проводных линий связи их следует оборудовать устройствами грозозащиты или заземлять их на время грозы. Не рекомендуется ставить палаточные лагеря близ устьев колодцев и входов в пещеры. 7

Газы Газовый состав воздуха большинства пещер находится в пределах норм для дыхания человека, но известны пещеры и с отклонениями по уровню концентрации различных газов. Углекислый газ (СО2) - бесцветен, не поддерживает дыхания и горения, имеет слабокислый вкус, тяжелее воздуха. Небольшое содержание углекислоты, в 3-30 раз превышающее обычное можно встретить в любой пещере (в атмосферном воздухе 0,03%). Встречаются пещеры с очень высоким содержанием углекислоты: Сен-Маро, Сульфатара, Собачья в Италии, Фей в Швейцарии и др. Например, в гротах пещеры Будосбарбаланг в Румынии концентрация углекислоты достигает 95,5%! Наибольшую опасность представляют карманы углекислого газа, образующиеся в местах скопления гниющих растительных остатков в карстовых нисходящих мешкообразных пещерах, а также газовые озера в термокарстовых пещерах. Например, в газовых озерах Збрашевской пещеры в Чехии 36% углекислоты. Известны полости с колеблющимся уровнем углекислоты, в которых слой СО2 зависит от давления атмосферы. Например, в колодце Кре дю Суси во Франции слой углекислоты на дне колеблется от 0,3 до 19,5 м! На Украине (Крым, Аргамыш) есть пещеры с содержанием СО2 - до 7%. Вдыхание углекислого газа вызывает возбуждение, головные боли, чувство недомогания, головокружение, сонливость и расслабление мышц. Эффект от вдыхания проявляется при концентрации около 2% (оно становится затрудненным, и общий объем воздуха, вдыхаемого легкими, увеличивается). Глубина дыхания заметно возрастает при 4%, а при 5% оно становится загрудненным. При 5-10% происходит потеря компенсаторных реакций. Свыше 10% углекислоты вызывает серьезное расстройство, и спелеолог теряет способность выполнять действия направленные на самосохранение. Опасно попадание в газовые озера, где можно сразу потерять сознание. Допустимое содержание С02 в воздухе по нормам безопасности 0,5-1,0%. Для измерения содержания СО2 применяют интерферометры (ШИ6, ШИ10), а также химические газоопределители (ГХ-5) с индикаторными трубками ТИСО2 - 2, ТИСО2 -15. Для индикации можно использовать пламя свечи. При снижении кислорода на 1% яркость пламени свечи уменьшается на треть. При 16-17% кислорода пламя гаснет. Окись углерода (СО) - бесцветна, не имеет запаха и вкуса, легко смешивается с воздухом и горит. Очень ядовита. Может достигнуть опасных концентраций в непроветриваемых местах работы примусов, а также мест близких к взрывным работам. Допустимое содержание СО в воздухе не более 0,0016%. Измерение концентрации угарного газа проводят газоопределителем с помощью индикаторных трубок ТИСО-0,2. 8

Метан (СН4) - без цвета и запаха, не ядовитый, но горючий газ. Проникает в пещеры через тектонические разломы из недр. При содержании 5-16% взрывается. Наиболее взрывоопасна концентрация метана 9,5%. Допустимое содержание 1-2%. Измерение проводят с помощью интерферометра (ШИ-10). Сероводород (Н2S) - бесцветен, имеет резкий запах тухлых яиц. Очень ядовит. Смесь с воздухом взрывоопасна. Присутствует в местах богатых минеральными водами. Пещеры с опасной концентрацией известны в бывшем СССР в районе Мацесты. Допустимое содержание в воздухе не более 0,00066%. Измерение проводят с помощью газоопределителя и индикаторных трубок ТИ Н2S - 0,0066. Сернистый газ (SO2) - бесцветный с острым вкусом и запахом. Очень ядовит. Сильно разъедает слизистые оболочки, особенно глаз. Встречается в горных выработках, в местах близких от взрывных работ. Допустимое содержание не более 0,00035%. Измерение проводят с помощью индикаторных трубок ТИ S02 - 0,007. Азотистые соединения (NО, NО2) - очень ядовиты. Могут возникать в местах взрывных работ. Проверку проводят с использованием индикаторных трубок ТИ (NО+NО2) - 0,005. Радон (Rn) - бесцветный тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха), невидимый, не имеющий вкуса и запаха. Он хорошо растворяется в воде. Радон - инертный газ, легко переходящий из пород и воды в атмосферу пещеры. Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является радон. Согласно текущей оценке Научного комитета по действию атомной радиации при ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственен за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за 1/2 этой дозы от всех естественных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно находясь в непроветриваемых закрытых помещениях (подвалах), а спелеологи в особенности во вскрытых подземных полостях. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается для разных точек земного шара (радон 222: 0,02 - 9,6 Бк/м3, в среднем 2 Бк/м3). Некоторые источники воды (глубокие колодцы и артезианские скважины) содержат в отличие от обычной воды повышенное количество радона (1-100 млн Бк/м ). Среди всего населения Земли менее 1% жителей потребляет воду с удельной радиоактивностью больше 1 млн Бк/м3, а менее 10% пьют воду с концентрацией радона больше 100 тыс Бк/м3. Питье воды менее опасно, так как в этом случае радон быстро выводится из организма, тем более, что при кипячении радон улетучивается полностью. 9

Гораздо более опасно попадание паров воды (особенно в бане) в легкие вместе с вдыхаемым воздухом. Содержание радона в воздухе испытывает сезонное колебание. Количество его растет с понижением атмосферного давления и повышением температуры в пещерах. Летнее значение его обычно вдвое превышает зимнее. Повышенная концентрация радона может содержаться в мешкообразных пещерах со слабой вентиляцией и особенно во вскрытых раскопками полостях. При первопрохождении пещер, особенно в летний период, необходимо измерять и контролирлвать допустимые уровни аизлучения. В пещерах опасных по газу можно применять фильтрующие самоспасатели типа ПП-2 или противогазы промышленные с фильтрующими коробками: для сероводорода - серого цвета для окиси углерода - белого цвета, для сероводорода и сернистого газа - желтого цвета, универсальные - красного цвета. При содержании кислорода менее 16% и наличии вредных газов большой концентрации применяют изолирующие самоспасатели типа ШС-7, кислородные приборы КИП-3, КИП-5, РКР-2 или респиратор "Урал-1м". Патогенные микроорганизмы В древности пещеры использовались для сокрытия останков людей умерших от эпидемий. Зачастую поноры-входы, устья колодцев, карстовые воронки использовались, а кое-где используются поныне, как скотомогильники куда сбрасывают павших от болезней животных. Известны случаи сброса фекальных вод в поглощающие поноры с ближайших ферм. Вода по своей природе легко подвергается загрязнению и является промежуточным звеном в механизме распространения многих инфекционных заболеваний: брюшного тифа, холеры, дизентерии и др. Пещерная среда и подземные воды позволяют возбудителям инфекции долго сохранять свою жизнеспособность. Микробы брюшного тифа могут сохраняться больше месяца, туберкулеза - более 6 месяцев, холеры - более года, патогенных грибов - несколько лет. Ряд шахт на Украине превращен спелеотуристами в свалки отходов. Болезнетворные микробы и грибки и их яды в этих случаях попадают в подземную гидросеть. В таких пещерах любая царапина может привести к заражению, поэтому ссадины и повреждения кожи следует сразу же обработать перекисью водорода, зеленкой, хлор-гексидином и закрыть лейкопластырем. Известны случаи превращения выработок и пещер в свалки биологических и химических препаратов (выброшенные ампулы, пузырьки, банки с вакцинами и реактивами и т.п.). При обнаружении такого груза категорически запрещается его вскрытие.

Во всех случаях использования пещер в качестве скотомогильников и свалок следует ставить в известность ближайшую санэпидемстанцию, комитет по охране природы, местную печать, телевидение. Патогенные грибки - вызывают специфические заболевания легких - микозы. Заражение такими грибками происходит вследствие контакта с больными животными (рукокрылыми, голубями) или при вдыхании пещерной пыли, содержащей патогенные возбудители и вдыхании спор плесеней, часто встречающихся на остатках органики в карстовых пещерах или деревянных крепях в горных выработках. Рассмотрим чаще всего встречающиеся заболевания вызываемые ими. Аспергиллез - заболевание распространенное во всех странах мира. Вызывается оно плесневыми грибами из рода аспергилл. Наиболее патогенны так называемая нитчатая, черная, желтая, плесени. Она хорошо размножается в подземной среде на растительных остатках, деревянной крепи и гуано. Аспергиллез, кроме легких, поражает кожу, слизистые оболочки, кости, глаза ЛОР органы и др. По клиническому течению аспергиллез легких очень похож на туберкулез и поэтому носит название "псевдотуберкулез". В процессе жизнедеятельности этих грибков выделяется очень сильный и устойчивый яд - афлатоксин. Кипячение, прожаривание не обезвреживает пищу приготовленную в подземном лагере при попадании в нее плесени, поэтому возможно отравление. В состав аптечки, особенно при длительных экспедициях в южные края, следует включать средства: амфотерицин, амфоглюкамин, микогептин, леворин (против патогенных грибков), перекись водорода, йод, зеленку, марганцовку (для обеззараживания ссадин, царапин). Для обеззараживания воды применяют следующие способы: -кипячнис (несколько минут после закипания). -хлорирование (1 табл. пантоцида на 0,5-0,75 л воды) -йодирование (2 капли 5% настойки йода на I л воды). Это очень эффектный способ так как убивает не только микробы, но и яйца глистов. -серебрение (применение специального устройства серебрения на батарейках для обеззараживания воды.) Применение специальных фильтров-трубок или насосов для фильтрации и очистки воды. Глава 2. БОРЬБА С ГРУНТОВЫМИ И ПОДЗЕМНЫМИ ВОДАМИ Инструмент и приспособления Кроме обычного шанцевого инструмента применяются и специальные приспособления и инструменты: емкости для откачки вода, мотопомпы, шланги, полиэтиленовые экраны и т.п. 11

Отвод поверхностных вод при подготовке к раскопкам Все виды раскопок необходимо защищать от стока в них поверхностных вод. Водоотвод устраивают до начала земляных работ. Для временного водоотвода используют: - оградительные обваловывания - нагорные водоотводные канавы. оградительное обваловывание

Рис. 8 Оградительные обваловывания и водоотливные канавы Расстояние от бровки откоса выемки до бровки откоса ближайшей нагорной канавы при отсутствии между ними отвала грунта должно быть не менее 3 м. Продольный уклон временных водоотливных устройств должен быть не менее 0,003. Грунт из низовой стороны. Выпуск воды из всех водосливных устройств осуществляется в удаленные пониженные места. Если нагорных канав укладывается в виде призмы вдоль них только с выпуск воды самотеком из капав невозможен, то в понижениях для сбора воды отрывают колодец, откуда её откачивают механизмами или вручную. В сильный дождь, когда водоотливные сооружения не справляются с потоком воды, и она начинает заливать выемку, лучшим способом сохранения её является полное затопление. Для этого дополнительно прорывают канавки сквозь бровки и насыпи, по которым спускают скопившуюся за ограждениями воду. Такое затопление предохраняет стенки выемки от разрушения фильтрующими водами. Обычно устройство водоотливных траншей начинают с низовой стороны, удаляя воду в понижения. Дно выемок устраивают с наклоном для стока воды, а в пониженной части отрывают колодец. Понижение уровня грунтовых вод. Искусственное понижение уровня грунтовых вод проводится для освобождения грунта от воды в нем. Для водопонижения применяют иглофильтровые установки, скважины и колодцы (рис.9). 12

выемка

вода

Рис. 9. Отвод грунтовых и поверхностных вод. Отвод вод в колодцах и галереях Отвод водотоков в галереях и колодцах, как правило, простыми средствами осуществить не удается. Но когда это возможно, такие работы следует проводить. Обычно расширяют отверстия выше расположенных поноров, устраивают новые русла и т.п. В галереях иногда удается понизить уровень воды. В колодцах защита от каскадов воды навеской снаряжения на сухих участках не всегда возможна. В местах, где каскад воды, ударяясь об уступ, образует массу брызг, желательно применение экранов (рис.10).

с экраном

Рис. 10. Брызгозащита с помощью экрана. Полиэтиленовые (резиновые, тканевые) экраны, расположенные на поверхности водотока, успешно гасят завихрения потоков. С помощью экранов можно отводить целиком слабые струи (каскады) в сторону. Снижение уровня воды В проходах, лазах и сифонах, которые полностью затоплены или имеют незначительные воздушные пространства, уровень воды желательно снижать. Достигается это разборкой преград, за которыми скапливается вода. В привходовых частях пещер для снижения уровня можно использовать мотопомпы. Скопления стоячей воды или имеющей слабый приток можно удалять с помощью шлангов (рис.11).

Рис. 11. Шланговое водопонижающее устройство. Опускаемый шланг должен быть обязательно заполнен водой. Тогда вода по шлангу будет течь самотеком. Такие шланги позволяют отводить воду не только в понижения, но и транспортировать её на высоту до 10 м. При использовании нескольких ступеней шланговых устройств воду можно транспортировать и на большую высоту. Такие транспортировки воды удобны для снабжения подземных лагерей из труднодоступных мест. Снижение уровня воды или осушение в плотинах (гурах) производится или с помощью шланга, или устройством отверстий в нижней части плотин, или комбинированным способом. Глава 3. ПРОСТЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ Под простыми земляными работами понимается разработка грунтов без креплений. Такие работы проводят для вскрытия входов в полости, выборки грунта в ходах и узостях, вскрытия пробок и т.д. Выемку грунта производят траншеями и колодцами. Инструменты и приспособления

Рис 12. Лопаты и кирка Для работ в вязких глинистых грунтах удобно использовать штыковые и саперные лопаты с отверстиями диаметром 10-16 мм по всей площади. Для работы в плотных грунтах можно использовать садовые вилы. Для работы в узостях используют совки различной конструкции. Особенно удобны они при разработке сыпучих грунтов. Для разрыхления уплотненных, полускальных и скальных пород применяют ломы, молотки, кирки, кувалды различных типов (см. рис 13,14). Особо плотные грунты разрабатывают с помощью сверл, клиньев, пил и специальных средств и приспособлений. 14

Вскрытие входов, раскопки в воронках Вскрытие входов и рытье траншей в грунтах естественной влажности с вертикальными стенками без креплений может производиться до глубины указанной в табл.1. Таблица 1 Тип грунта Песчаные и гравелистые грунты Суспеси Суглинки и глины Особо плотные нескальные грунты

Максимальная глубина, м 1.00 1.25 1.50 2.00

При проходке глубин больше максимально возможных устанавливать крепление или делать откосы (см. Рис 15).

необходимо

Рис. 15 Откосы При проходке выемок вдоль скальных откосов (стенок пещеры) расстояние между стеной траншеи и скалой должно быть не менее 0,7 м, при этом максимальная глубина с вертикальной стенкой определяется по табл.1, а для выемок с откосами расстояние между подошвой откоса и скалой сокращается до 0,3 м (см. рис 16).

Рис. 16. Устройство выемок на контакте со скальной породой. Отвалы вынутого грунта не должны мешать дальнейшим раскопкам. Обычно они располагаются с подветренной стороны выемки (см. рис.17).

Рис. 17. Устройство отвалов грунта. Разработку траншей и колодцев следует осуществлять в предельно сжатые сроки. Выемка грунта в пещерах Она производится так же, как и на поверхности, с той лишь разницей, что, в основном, ведется на контактах со скальными породами. При наличии сечений до 1-1,5 м выборка грунта производится полностью (см. рис. 18).

При наличии широких сечений (болыше 1-1,5 м) выемку грунта ведут траншеями. При этом учитывают допустимую глубину с вертикальными стенками и с откосами (см. рис. 19)

Рис 18. Выемка грунта в ходах узкого сечения

Рис 19. Выемка грунта в ходах большого сечения (галереях, гротах) Для разрушения скальных пород применяют следующие способы: Пиротехнический, - когда в высверленные отверстия вводят взрывчатые вещества, а разрушение породы производится взрывом. Производить такие работы могут только специалисты-подрывники, имеющие специальное оборудование и взрывчатые вещества. Спелеологи изредка используют для расширения узостей или дробления глыб небольшие заряды (до 20 г) бездымного пороха, подрыв которых осуществляют с помощью электровоспламенителя. Невзрывной, - когда в шпуры диаметром 30-40 мм и длиной до 500 мм заливается расширяющаяся жидкая смесь, например КРС-1, состоящая на 70% из негашенной извести со спецдобавками и 30% воды. Затвердевая, такая смесь почти вдвое увеличивается в объеме и развивает давление до 500 кг/см. Похожий эффект можно получить, если забитые в щели деревянные клинья поливать водой. Термический, - когда прогретое паяльником место поливают водой. Очень эффектный способ для разрушения плотных насыщенных влагой пород. Этот простой метод можно применять только в местах с хорошей циркуляцией воздуха и при организованном экспресс-контроле на СО и СО2. Механический, - когда породу разрушают с помощью зубил, кайл, пил и т.п. Такой способ можно применять для разрушения гипса, известнякаракушечника. Для мягких ракушечников удобнее применить пилы. Здесь могут найти применение пильные цепи, изобретенные американцем Л.Гердетцем в 1932г. В них заточенные по краям стальные втулки нанизываются на трос как бусы. Эти втулки являются режущими элементами.

Глава 4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ Крепление устьев колодцев и стенок пещер Если при разработке грунтов невозможно устраивать откосы, а глубина выемки превышает допустимую критическую глубину для данного грунта, тогда устанавливают крепления стенок траншеи, которые предохраняют от обрушения грунта в раскоп. Различают три типа крепления: - горизонтальное (закладное), - когда доски располагают в горизонтальном положении за стойками, удерживаемыми распорками. - вертикальное, - когда доски расположены вертикально за горизонтальными распорками. Если вертикальные доски забивают в грунт, то крепление называют забойным. - шпунтовое, - когда расположенные вертикально доски имеют пазы, обеспечивающие плотное их примыкание. Шпунт забивают перед разработкой котлована или траншеи ниже дна. Шпунтовое ограждение отличается от вертикального применением специальной шпунтовой доски, имеющей подпаз на одном торце и выступ на другом. При соединении двух досок, паз одной доски входит в выступ другой, и получается очень плотное соединение досок, не пропускающее жидкий грунт (см. рис.20).

Рис 20. Деревянный шпунт Рис 21. Металлический шпунт Металлический шпунт применяют при больших глубинах разработки и сильном притоке грунтовых вод (см. рис.21).

1 - стенки из досок, 2 – стойки, 3 - прогоны

Рис 22. Шпунтовое крепление

Инвентарные крепления Промышленность изготовляет специальные разборные (инвентарные) крепления для многократного применения. Инвентарные крепления обладают рядом преимуществ: - сборностъ элементов, - возможность механизации установки и разборки, - расчет всех узлов и элементов на прочность и устойчивость с коэффициентом запаса. При вскрытии входов можно использовать инвентарные крепления, применяемые в строительстве (см. табл.2). Таблица 2 Наименование креплений Размеры траншеи, м глубина ширина Инвентарные крепления ЦНИИОМТП до 4 до 2 Инвентарные крепления ТРАНСВОДСТРОЙ до 3 до 1,2 Инвентарные крепления МОСТПОДЗЕМСТРОЙ до 2 0,8-1,2 Инвентарные крепления ВНИИГСа 0,6-1,5 2-4 Инвентарные крепления ЮЖСПЕЦСТРОЙ 2 0,7-2,0 Подвижные металлические крепления системы Солодова 3 1,0-1,2 При работах внутри пещер используется горная крепь. Крепеж неустойчивых сводов и стен Участки пещер, образованные в завалах, осыпях, слоистых и плитчатых известняках, глинистом заполнителе, на контактах разных пород и в зонах тектонических нарушений, - обвалоопасны. Такие участки, а также участки искусственно пройденные в скальных породах, требуют установки дополнительного крепежа сводов или стен. Такие работы относятся к сложным и могут проводиться только на профессиональном уровне (специалистами горного дела). Спелеологам-любителям нужно иметь общее представление о такого вида горных работах и оборудовании. Крепь горная - возводится в подземных горных выработках для обеспечения их устойчивости, технологической сохранности, а также управления горным давлением. При этом она выполняет следующие функции: - охрана подземных сооружений от обвалов и вывалов горных пород - восприятие внешних и внутренних нагрузок и их перераспределение для вовлечения в работу окружающего породного массива - предотвращение разрушения, разупрочнения породы от выветривания, размокания и др. воздействий воздуха и воды. Горная крепь разделяется: - по материалу: металлическая, деревянная, каменная, бетонная, полимерная и смешанная 19

- по рабочей характеристике: жесткая, податливая - по характеру взаимодействия с окружающими породами: поддерживающая, подгорная, ограждающая, изолирующая, упрочняющая и комбинированная. - по сроку службы: временная, постоянная - по степени перекрытия периметра сечения: замкнутая, незамкнутая - по конструктивному исполнению: сплошная, рамная, анкерная и т.п. Дерево и камень, как крепежный материал, применяется с глубокой древности. С III тыс. до н.э. началось использование деревянной, а также камеуной крепи в виде сухой кладки из бутового камня. В древних разработках деревянные подпорки (стойки) поддерживали укладываемые в кровле вдоль оси горных выработок бревна или пластины. На о. Самос (Греция) обнаружен тоннель, сооруженный в VII в до н.э. с крепью из сухой каменной кладки. В IV в до н.э. появилась крепь из тесаного камня на вяжущих растворах из глины и асфальта. Этот крепежный материал широко применялся в Древнем Риме. В Древнем Египте (VI в до н.э.) наряду с камнем стала применяться крепь из кирпича. Широкое использование деревянной крепи начинается с XII в. Рамная крепь - горная крепь состоящая из крепежных рам, устанавливаемых в выработке на некотором расстоянии друг от друга или вплотную. Основным элементом является крепежная рама в виде замкнутого (незамкнутого) контура, собираемого из отдельных звеньев. На современных шахтах наиболее распространена крепежная рама из металла специальных профилей. Несущая способность обеспечивается за счет установки таких рам на расстоянии от 0,3 до 1,3 м, а также подбора соответствующих типоразмеров профилей проката. Кольцевая крепь - разновидность рамной крепи с замкнутым контуром, состоящая из отдельных колец, установленных вдоль выработки вразбежку и связанных между собой с помощью стяжек (подвесок) или распорок. Каждое кольцо состоит из нескольких однотипных сегментов. В промежутках между кольцами устанавливают межрамное ограждение. Такая крепь применяется в горизонтальных и наклонных выработках при наличии внешнего смещения горных пород, а также при пучащих породах почвы, в вертикальных выработках (стволах) в качестве временной крепи при проходке. Изготовляют кольцевые крепи, в основном, из металла, иногда из сборного железобетона и дерева. По конструктивному исполнению различают жесткие, шарнирные и податливые. Причем жесткие м шарнирные крепи предназначены для выработок, не испытывающих влияние очистных работ, податливая - как подверженных, так и не подверженных влиянию этих работ. В основном, употребляют металлическую крепь, но иногда используют и деревянную, состоящую из отдельных элементов, которые сбивают гвоздями в сегменты и соединяют в кольцо. Костровая крепь - располагаемые на некотором расстоянии друг от друга крепежные конструкции столбчатой формы, в основном, собираемые из 20

отдельных деревянных, металических или пневмобаллонных элементов, укладываемых друг на друга в определенном порядке. Различают переносную (разборную) и неразборную передвижную костровую крепи. Костры собирают из деревянных или металлических брусьев, балок длиной от 0,7 до 1,2 м. В качестве деревянных элементов используют рудничные стойки и брусья. Для металлических костров - отрезки отожженных (для уменьшения хрупкости и упругости) старых рудничных рельсов или двутавра. Конструкции придают форму прямоугольной или треугольной клетки, заполняемой или не заполняемой породой. Такие крепи применяют, когда высота свода не превышает 2-3 м.

ЛИТЕРАТУРА 1. Бейтугаиов М.Г, Заборнюк Р.А Безопасность строительно-монтажных работ на высоте. -М., 1991 2. Ващенко И.И. Земляные работы. -Киев, 1982 3. Горная энциклопедия. -М., 1984-1989 т. 1-4 4. Заславский Ю.З., Мосиков В.М. Крепление подземных сооружений. -М., 1979 5. ЕНиР //сб.2. Земляные работы. Вып1. Механизированные и ручные земляные работы. -М., 1979 6. Кичихин Н.Н. Такелажные и стропальные работы в строительстве. -М., 1991 7. Наседкин В.М, Климчук А.Б. Воздушная альфа-радиация в пещерах: состояние проблемы. //"Свет" № 1-91 8. Пилипчук И.С., Молотков В.Н., Андрущенко Е.В. Болезни органов дыхания. -М., 1986 9. Радиация. Дозы, эффект, риск. -М., 1988 10. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Опасности подземного мира". Часть 1. Среда, климат, рельеф. -Одесса, 1999

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................3 Глава 1. ОПАСНОСТИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.........................................................3 Обвалы грунта........................................................................................................3 Камнепады. Прорыв вод. Взрывоопасные предметы ........................................5 Радиация .................................................................................................................6 Атмосферное электричество.................................................................................7 Газы ........................................................................................................................8 Патогенные микроорганизмы..............................................................................11 Глава 2. БОРЬБА С ГРУНТОВЫМИ И ПОДЗЕМНЫМИ ВОДАМИ.................13 Инструмент и приспособления..........................................................................13 Отвод поверхностных вод при подготовке к раскопкам ................................13 Понижение уровня грунтовых вод ...................................................................14 Отвод вод в колодцах и галереях ......................................................................14 Снижение уровня воды.......................................................................................15 Глава 3. ПРОСТЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ .........................................................16 Инструменты и приспособления.......................................................................16 Вскрытие входов, раскопки в воронках ...........................................................17 Выемка грунта в пещерах...................................................................................19 Глава 4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ ..............................................21 Крепление устьев колодцев и стенок пещер ...................................................21 Инвентарные крепления ....................................................................................22 Крепеж неустойчивых сводов и стен................................................................23 Литература.................................................................................................................25

ВНИМАНИЕ!

Одесский областной гуманитарный центр внешкольного образования и воспитания учащейся молодежи совместно с Украинской спелеологической ассоциацией издает и переиздает серию учебных пособий "Школа спелеологии". Выпуск 1. Рогожников В.Я. "Спелеотехника". Выпуск 2. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Опасности подземного мира". Часть 1. Среда, климат, рельеф. Выпуск 3. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Опасности подземного мира". Часть 2. Снаряжение. Выпуск 4. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Опасности подземного мира". Часть 3. Спелеолог. Выпуск 5. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Опасности подземного мира". Часть 4.Группа. Выпуск 6. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Жизнь в пещерах". Выпуск 7. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Рукокрылые пещер". Выпуск 8. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Палеонтология и пещеры". Выпуск 9. Суховей Л.Н., Суховей А.Д. "Антропология и пещеры". Выпуск 10. Карпенко А.И., Суховей Л. "Земляные работы в спелеологии". Планируются к изданию учебные пособия: Климчук А.Б. "Топосъемка пещер". Касьян Ю.М. "Техника спелеовосхождений" и др. Приглашаем к сотрудничеству заинтересованных авторов. Принимаются заказы на оптовые поставки (не менее 50 экз.). По вопросам приобретения отдельных экземпляров обращаться в штаб-квартиру УСА.