Демонтаж взрывным способом здания вентиляционного ствола шахты «Северная» АО «Воркутауголь»

Оригинал статьи опубликован в издании Горный журнал, № 8 (2337) август 2025.

Горные предприятия рано или поздно по различным причинам заканчивают свое существование. В связи с этим необходимы не только рекультивация нарушенных земель, но и демонтаж различных строений, попадающих в разряд заброшенных, нередко встречающихся как на территориях горных предприятий, так и в горняцких поселениях.

Никем не охраняемые или охраняемые формально заброшенные объекты горного производства, расположенные недалеко от жилых районов, создают социальные проблемы, так как являются местом «паломничества» сталкеров, руферов, блогеров, начинающих фотографов, любителей экстремальных селфи и др. Вследствие свободного доступа заброшенные строения становятся местом игр детей, прибежищем для асоциальных элементов, провоцируют несчастные случаи. Это подтверждает статистика происшествий [1].

Актуальность вопроса

В целях предотвращения несчастных случаев специалисты предпринимают различные защитные меры. В частности, это касается вентиляционного ствола № 2 шахты «Северная» (рис. 1), прекратившей свою работу в 2016 г. Руководство АО «Воркутауголь» решило его демонтировать с привлечением собственных сотрудников – специалистов в области взрывных технологий.

Однако прежде чем приступить самостоятельно к реализации нового вида взрывных работ, который значится в «Правилах безопасности при производстве, хранении и применении взрывчатых материалов промышленного назначения» как «валка зданий, сооружений, дробление фундаментов и спекшейся руды» [2], специалисты АО «Воркутауголь» должны были пройти обучение, стажировку, набраться начального опыта демонтажа взрывом какого-либо строения. Таких объектов в окрестностях г. Воркуты предостаточно. Вместе с тем первоначально выбрали здание вентиляционного ствола № 2 шахты «Северная», в частности потому, что оно находитсяна значительном удалении от жилых и других строений, различных коммуникаций и других объектов (рис. 2).

Взрывная технология демонтажа строений (зданий, сооружений) по-прежнему остается одним из наиболее оперативных, эффективных и безопасных способов избавления от различных заброшенных объектов, что подтверждается результатами изучения и сравнения различных способов демонтажа как в России [3–7], так и во многих зарубежных странах [8–12].

Отмечено, что снос здания взрывным методом может быть недорогим и значительно более комфортным для жильцов окружающих домов, так как шум во время подрыва и обрушения не слишком велик, а бурение шпуров под заряды взрывчатых веществ (ВВ) по звуку мало чем отличается от обычных ремонтных работ с помощью электроинструмента.

При механизированном или ручном сносе шум и пыль воздействуют на окружающий район длительное время, при этом статистика свидетельствует о многочисленных авариях и несчастных случаях, которые происходят при подобном демонтаже.

К сожалению, несмотря на печальную статистику, мало что меняется в лучшую сторону, так как по-прежнему демонтажем в основном продолжают заниматься неподготовленные люди [13].

Вместе с тем взрывной способ демонтажа строений, если его реализуют грамотные и дисциплинированные специалисты, – один из самых безопасных и востребованных. При взрывном способе демонтажа строений риск сводится к минимуму, так как все рассчитано в проекте и известно заранее, а кнопку взрывного прибора следует нажимать только тогда, когда в опасной зоне взрыва люди отсутствуют [2].

Подготовка проекта и организация взрывных работ

Организация и осуществление работ по демонтажу здания взрывным способом 23 августа 2024 г. специалистами АО «Воркутауголь» был выполнен взрыв с целью демонтажа здания.

Результаты показали, что в случае необходимости можно силами горных предприятий осваивать новые, не профильные для них виды взрывных работ. При этом совершенно не обязательно применение каких-то дорогостоящих изделий, содержащих мощные, высокобризантные ВВ.

Приглашение опытных специалистов-взрывников из сторонних организаций на начальном этапе позволяет исключить несчастные случаи.

Проект демонтажа здания взрывным способом был разработан в Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН). Для организации взрывных работ из Санкт-Петербурга и Москвы были приглашены опытные специалисты-взрывники сторонних организаций, имеющие опыт демонтажа взрывным способом подобных объектов.

Конструкция демонтируемого здания

Комплекс надшахтных сооружений шахты «Северная», в том числе демонтируемый вентиляционный ствол № 2, возведены по проектной документации института «Гипрошахт» (г. Ленинград).

Здание вентиляционного ствола № 2 было введено в эксплуатацию совместно с комплексом окружающих строений в 1991 г. Оно представляет собой единый объем в виде параллелепипеда башенного типа размером 18×21×67,8 м. Каркас сборный, выполнен из металлических конструкций заводского изготовления (колонн, балок, плит покрытия) и монолитных железобетонных перекрытий. Строительный объем составляет 46 020 м3 (наземная часть) и 2700 м3 (подземная часть). Конструктивно объект относится к сооружениям каркасно-панельного типа.

Здание многоэтажное, с полным каркасом, состоящим из поперечных многопролетных рам, ферм и балок. Система из горизонтальных и вертикальных связей между фермами покрытия также обеспечивает пространственную жесткость каркаса. Фермы покрытия здания – стальные, сварные, с параллельными поясами и треугольной решеткой с дополнительными стойками. Пояса и решетка покрытия выполнены из парных прокатных уголков. Фермы опираются на стальные (из сварных двутавров) колонны каркаса, шаг установки колонн 6 м.

Перекрытия здания выполнены в виде монолитных железобетонных плит толщиной 0,3 м на несущих металлических балках. Балки перекрытий выполнены из сварных и прокатных двутавров с пролетом 6 и 9 м. Сопряжение балок по высоте – в одном уровне, соединение сварочное.

Плиты покрытия – сборные, железобетонные, ребристые, заводского изготовления. Плиты установлены на верхний пояс стропильных ферм.

Наружные стены – сборные легкие стеновые панели из керамзитобетона, со вставками из кирпича и шлакоблоков на некратных участках.

Лестничная клетка – с внутренними стенами из кирпича, лестничные марши – монолитные железобетонные. В отдельном блоке выполнена лифтовая шахта (кирпичная) с остановками лифта на всех отметках (на перекрытиях с технологическим оборудованием). Заполнения дверных проемов, ворота и ляды выполнены из металла (несгораемые).

Внутренние стены (перегородки) представляют собой кирпичную кладку на цементно-известковом растворе.

Несущие колонны здания – металлические, сварные, двутаврового сечения. Опирание нижних узлов колонн на конструкции фундаментов предусмотрено посредством стальных опорных плит толщиной 60 мм. Конструктивно колонны разделены на участки (марки), состав сечений которых назначен по проекту в зависимости от воспринимающих нагрузок. Стык участков колонн выполнен как сварочное соединение и осуществляется на 1100 мм выше балок перекрытия.

Технология выполнения работ

Во время обследования здания специалистами АО «Воркутауголь» и ИПКОН РАН было принято решение обеспечить взрывной подбой объекта на уровне этажа, расположенного на отм. 14,4 м.

Реализация этого решения позволила значительно ускорить работы, поскольку удалось избежать резки, демонтажа и перемещения ручным способом большого количества массивного оборудования, различных металлических, железобетонных конструкций и материалов, расположенных в нижней части здания. Начиная с отм. 14,4 м и выше загрузка, наполнение этажей технологическим оборудованием, различными коммуникациями и др. значительно меньше, что позволило оперативнее выполнить подготовительные работы, сэкономить время и материальные ресурсы.

Такое инженерное решение можно считать эффективным, так как традиционно при демонтаже строений заряды ВВ в основном располагают в нижней части, на уровне первого этажа или чуть выше поверхности земли.

Проект демонтажа здания взрывным способом был выполнен в соответствии с требованиями действующей в данной области нормативной документации, в том числе в соответствии с п. 1.9 ВСН 499-87 «Проектирование буровзрывных работ».

Размещение и инициирование зарядов

Согласно проекту, назначенное направленное обрушения здания обеспечили подбоем трех рядов стальных вертикальных несущих колонн, расположенных параллельно и перпендикулярно выбранному направлению обрушения (валки) объекта. Наружные заряды ВВ формировали из аммонита № 6 ЖВ по ГОСТ 21984–76 и располагали на разных уровнях колонн на полках, а также на полу этажа на отм. 14,4 м. Полки под заряды ВВ изготавливали из стального листа и приваривали вплотную к колоннам горизонтально, где это было необходимо, что уточнялось непосредственно на месте проектировщиком (ИПКОН РАН) совместно с руководителем взрывных работ (АО «Воркутауголь»).

На колоннах первого ряда (ряды отсчитывают со стороны валки здания) на разных уровнях располагали по четыре заряда ВВ. На колоннах второго ряда на разных уровнях располагали по три заряда ВВ. На колоннах третьего ряда на разных уровнях располагали по два заряда ВВ. На колоннах четвертого ряда, расположенных с противоположной стороны относительно направления обрушения здания, заряды ВВ не устанавливали. Кроме вертикальных колонн, наружные заряды ВВ устанавливали на стальные парные раскосы, изготовленные из равнополочных уголков, а также другие вертикальные стальные конструкции, расположенные на отм. 14,4 м.

Инициирование всех зарядов ВВ осуществляли мгновенно с помощью детонирующего шнура (ДШ) по ГОСТ РО 1375-001–2010. Между зарядами ВВ формировали участковые линии ДШ, которые подсоединяли к магистральной линии ДШ. Последняя была выведена за пределы возможного обрушения здания. Все линии ДШ были продублированы. Инициировали ДШ с помощью двух электродетонаторов по ГОСТ 9089–75, которые соединяли параллельно.

Подготовка здания к взрыву

До начала установки зарядов ВВ ляды монтажных проемов на этажах (отметки 14,4 м и 20,4 м) были закрыты и надежно закреплены. Были удалены или надежно закреплены все другие металлические конструкции, оборудование, приборы и другие изделия, которые могли представлять опасность для работающих под ними людей при установке зарядов ВВ и монтаже защитных укрытий. Снаружи здания на отм. 14,4 м были обрезаны и удалены все фрагменты металлических лестниц, линий молниеотводов и других коммуникаций, при этом длина вырезаемых фрагментов должна была составлять не менее 3 м по вертикали. Несущие металлоконструкции частично были подрезаны в местах их слома, что уточняли на месте разработчиком проекта по результатам обследования состояния металлоконструкций.

Для исключения разлета опасных осколков стекла под действием ударно-воздушной волны (УВВ) до начала взрывных работ стекла из всех оконных проемов здания были удалены. Горюче-смазочные, взрывоопасные, токсичные и другие опасные материалы на время выполнения взрывных работ (определяется с момента завоза взрывчатых материалов на объект) были удалены за пределы запретной зоны, которая распространялась на территорию радиусом 100 м вокруг демонтируемого здания.

Меры безопасности

Решение об обрушении здания в направлении въезда на промплощадку вентиляционного ствола № 2 шахты «Северная», т. е. в сторону от мест расположения опор воздушной линии электропередачи ВЛ-110 кВ и здания главной понизительной электроподстанции ГПП-2, которое находилось на расстоянии 83 м от обрушаемого объекта, было принято на основании анализа обстановки вокруг него. Это позволило снизить сейсмическое и ударно-волновое воздействие на ближайшие к обрушаемому зданию охраняемые объекты.

При выполнении взрывных работ в подобных условиях опасность для людей и охраняемых объектов могут представлять следующие факторы, возникающие при взрыве: УВВ и сейсмическая волна, вызванная детонацией зарядов ВВ и падением демонтируемых, конструкций здания, а также разлет металлических осколков, кусков железобетонных и других фрагментов обрушаемых конструкций. Для снижения дальности разлета фрагментов конструкций обрушаемого здания из доступных материалов (мешков с песком, стальных кровельных листов, деревянных щитов, конвейерной ленты и др.) изготавливали укрытия, которые располагали вокруг зарядов ВВ.

К охраняемым объектам были отнесены опоры ВЛ-110 кВ и здание электроподстанции ГПП-2, расположенные ближе всего к демонтируемому взрывом зданию. Эти строения, особенно опоры ВЛ, являются достаточно устойчивыми к ударно-волновому сейсмическому воздействию.

Жилые поселки и город Воркута находятся на большом расстоянии (см. рис. 2) и, согласно расчетам, даже при отсутствии забойки зарядов ВВ, не попадают в опасную зону взрыва, т. е. ни при каких обстоятельствах они не пострадали бы от взрыва.

Предварительные расчеты, результаты которых приведены в проекте, показали, что максимальная векторная скорость смещения грунта в основании охраняемых объектов значительно (в разы) ниже нормативного безопасного значения для данных типов строений. Расчетами также было установлено, что сейсмические волны, которые могут возникнуть при падении здания, не представляют опасности для окружающих охраняемых объектов. Однако напряжение с ВЛ-110 кВ на время проведения взрывных работ, согласно требованию проекта, на всякий случай было снято.

Для обеспечения безопасности персонала, задействованного при подготовке и организации взрывных работ, а также с целью недопущения попадания посторонних людей на территорию демонтируемого здания и прилегающую к нему территорию, проектом были установлены запретная и опасная зоны, которые в необходимый период времени охранялись постовыми.

Шахта «Северная» относилась к опасным производственным объектам I класса, и во время взрывных работ была не исключена возможность выделения метана в подземных выработках, примыкающих непосредственно к вентиляционному стволу под зданием. Для исключения возможной аварийной ситуации на отметках 0,00 и 14,4 м отбирали пробы воздуха, которые обрабатывали в лаборатории Военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) г. Воркуты с получением акта о наличии газа метана. При этом для оперативного контроля уровня газа метана у взрывников имелись газоанализаторы.

Анализ результатов выполненных работ

Принятое в проекте решение о местах размещения зарядов ВВ позволило достичь планируемого результата – обрушить здание преимущественно в заданном направлении, при этом окружающие объекты (сооружения и коммуникации), расположенные вокруг здания, не пострадали.

Преимущества взрывного способа демонтажа

Анализируя современные технологии демонтажа, следует отметить, что демонтаж высоких объектов, основой которых является стальной каркас, в нашей стране освоен еще недостаточно.

Например, для обрушения подобных объектов не подходят газогенераторы, а разбирать их с помощью кранов или вручную, что еще практикуется, слишком долго и небезопасно. Экскаваторы с длинной стрелой и другое узкоспециализированное оборудование сложно доставлять на удаленные объекты, да и эксплуатация такой техники обходится недешево. К тому же подобной техники отечественного производства в настоящее время не существует.

Взрывной способ демонтажа позволяет получить после обрушения строения компактный развал разрушенной массы, который несложно перемещать, разбирать, сортировать и грузить с помощью не слишком мощной строительной техники: экскаваторов, погрузчиков, бульдозеров и др., т. е. универсального оборудования, которое есть практически в любом регионе страны, причем отечественного производства.

Обследование фактического состояния конструкций

В результате обследования стальных конструкций, которые, согласно проекту, необходимо было разрушать на технологическом этаже отм. 14,4 м, было обнаружено, что они имели различные параметры. Например, встречались стальные колонны, расположенные в одном ряду, у которых полки двутавров имели разную толщину, а именно 20 и 30 мм. Такие же серьезные расхождения в толщине металла наблюдались и в других несущих конструкциях, изготовленных из стальных уголков разных размеров.

Возможно это не так уж и важно для строителей, однако при проектировании взрывных работ по металлу для стальных конструкций разной толщины требуются заряды ВВ различной мощности, при этом расчет зарядов для металлических конструкций толщиной 20 и 30 мм, согласно инженерным методикам, проводится по разным формулам [14].

Подобные случаи несоответствия фактических параметров элементов строений проектным встречались и ранее. Например, с этим в свое время неоднократно сталкивались взрывники Московского специализированного управления треста «Союзвзрывпром» при обрушении строений и дроблении железобетонных фундаментов, в которых вместо арматурной стали встречался другой металлопрокат, в том числе железнодорожные рельсы.

Поэтому специалистам по взрывным работам, кроме обязательного изучения проектов строительства, если они к моменту демонтажа строений еще сохранились, в обязательном порядке рекомендуется проводить тщательное обследование зданий и сооружений, демонтаж которых им предстоит выполнить. Как показывает опыт, абсолютно доверять проектам строительства нельзя категорически.

Неприятным моментом, с которым пришлось столкнуться во время выполнения подготовительных работ (работы по подрезке металлоконструкций, которые в большинстве случаев неизбежны при проведении демонтажных работ на подобных объектах), было обнаружение утеплителя, который был расположен между навесными плитами покрытия и металлоконструкциями. При демонтаже подобных объектов в южных регионах подобный утеплитель в конструкциях строений до сих пор не встречался. Утеплитель, расположенный в здании, оказался горючим и иногда начинал тлеть. Во избежание пожара его приходилось заливать водой или вообще удалять, что приводило к снижению темпов выполняемых подготовительных работ.

Выводы

Вывод 1

После ликвидации горных предприятий на местах нередко возникают социальные проблемы по причине оставления опасных заброшенных объектов, которые вследствие своей доступности привлекают различные слои населения, в результате чего травмируются и гибнут люди, в том числе дети.

Вывод 2

Как показывает мировая практика, наиболее безопасным, эффективным и оперативным способом демонтажа различных высоких, массивных строений является взрывной способ, который в России изучают и применяют явно в недостаточных объемах, хотя технологии взрывных работ во всем мире совершенствуются, в том числе и в данном направлении.

Вывод 3

Как показывает опыт, нередко при обследовании строений выясняется, что они построены с некоторыми отклонениями, отступлениями от проектной строительной документации. Поэтому, прежде чем начать проектирование демонтажных работ следует проводить тщательное обследование строений, не доверяя проектным данным.

Вывод 4

При проведении демонтажных работ в полярном и суровом климате следует иметь в виду, что в конструкциях строений может быть использован неогнестойкий утеплитель. В проектах демонтажа следует учитывать этот фактор, который может существенно повлиять на безопасность и сроки выполнения работ.

Список источников

1. Добрынин А. А., Васильев Т. В., Заико А. А. Безопасный способ демонтажа в период ликвидации горных предприятий // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых : матер. 15-й Междунар. науч. школы молодых ученых и специалистов. — М. : ИПКОН РАН, 2021. С. 308–311.
2. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при производстве, хранении и применении взрывчатых материалов промышленного назначения» : утв. Приказом Ростехнадзора от 03.12.2020 № 494. URL: https://docs.cntd.ru/document/573219717 (дата обращения: 29.06.2025).
3. Спаена М., Овчинников И. И. Экологичные способы демонтажа железобетонных конструкций // Вестник Евразийской науки. 2021. Т. 13. № 3.
4. Рафаенков Д. В., Винтер В. В. Организация работ по сносу или демонтажу объектов капитального строительства // Россия Молодая : сб. матер. XIV Всероссийской науч.-практ. конф. молодых ученых с междунар. участием. – Кемерово : Кузбасский государственный технический ун-т им. Т. Ф. Горбачева, 2022.
5. Дорошенко С. И., Нефедьев С. А., Малых В. А. Эффективность разрушения пород и железобетонных конструкций при решении задач в чрезвычайных ситуациях с применением технологии ударно-волновой резки // Проблемы управления рисками в техносфере. 2024. № 3(71). С. 86–95.
6. Ветрова О. А. Методы утилизации строительных отходов демонтажа конструкций двух зданий производственного назначения // Инженерный вестник Дона. 2024. № 4.
7. Ваннах М. Почему в России перестали взрывать дома? // Бизнес-журнал. 2013. № 5. С. 84–89.
8. Yaseen A. A., Veladi H., Azar B. F., Yahyazad E. Designing of the destroying of multistory steel buildings by explosion of one or several columns of various stories // International Journal of Innovations in Engineering Research and Technology. 2023. Vol. 10. Iss. 10. P. 81–95.
9. Sheng S. Design of a Five-story Brick-concrete Structure Building Demolition Scheme by Folding Blasting // Academic Journal of Science and Technology. 2023. Vol. 7. No. 2. P. 132–135.
10. Dilmaç M. K. Destruction of Construction Structures with Explosion Technique // ISERDAR: International Science and Engineering Reviews: Development, Analysis, and Research. 2024. Vol. 2. No. 2. P. 1–4.
11. Adel M., Eraky A., Samir R., Salama A. Novel index for structural demolition efficiency // Journal of Building Pathology and Rehabilitation. 2025. Vol. 10. DOI: 10.1007/s41024-025-00572-1.
12. Yang G., Xie X., Yu C., Xie Q., Wang X. Blasting Demolition Technology of Reinforced Concrete Support for High-Rise Buildings // Engineering Advances. 2023. Vol. 3(1). P. 28–33.
13. Kruger J., Dunning D. Unskilled and unaware of it: How difficulties in recognizing one’s own incompetence lead to inflated self-assessments // Journal of Personality and Social Psychology. 1999. Vol. 77. No. 6. P. 1121–1134.
14. Гребенюк А. М., Одинцов Л. Г., Васильев В. А., Шеломенцев С. В. Справочник спасателя. — М. : ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2006. Кн. 10. Производство взрывных работ при проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ в различных чрезвычайных ситуациях. – 224 с.

Остались вопросы?

Заполните заявку — мы перезвоним и расскажем все детально

Ваше имя * ✓

Номер телефона * ✓

У меня номер другой страны

Я даю согласие на обработку персональных данных согласно условиям политики обработки персональных данных *

Оставить заявку

Я согласен получать рекламу и звонки

* — обязательное поле