В развитии экономики Украины важнейшую роль играет освоение природных ресурсов и, в частности, недр земли. В широком смысле понятие «недра» включают в себя земную кору, мантию земли и ее ядро от поверхности до центра земного шара. В более узком понимании – это часть земной коры, практически осваиваемая человеком. Необходимые потребности человеческого общества и уровень его научно-технических возможностей определяют глубину проникновения в недра и масштабы их освоения.
Следовательно, освоение недр земли – это область человеческой деятельности, связанная с изучением и практическим использованием земной коры в интересах создания требуемого уровня жизнеобеспечения общества.
Под практическим использованием земной коры в данном случае следует понимать освоение всех видов заключенных в ней ресурсов. Ресурсы недр (от французского ressource – ценности, запасы, возможности), или георесурсы, представляют собой компоненты природы, которые на данном уровне развития производительных сил используются или могут быть использованы в качестве средств производства и предметов потребления. К георесурсам относят месторождения твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых: отвалы добытых за балансовых полезных ископаемых и горных пород, оставшихся после проходки вскрывающих выработок, в которых содержатся полезные ископаемые; отходы переработки обогатительного и металлургического производств; подземные гидроресурсы, включающие в себя пресные минеральные и термальные воды; внутреннее тепло недр земли.
Особое место в классификации георесурсов занимают природные и техногенные полости в недрах земли. К ним относят пещеры, горные выработки, пригодные для повторного использования после исчерпания своих основных функций, а также специально создаваемые подземные сооружения для различных целей народного хозяйства. С этих позиций отдельные участки земной коры, пригодные для размещения в них промышленных, хозяйственных и других объектов, с полным основанием можно рассматривать как георесурсы. Область научной и производственной деятельности, связанную с использованием имеющихся в земной коре естественных полостей и строительством специальных подземных сооружений для размещения в них различных объектов жизнеобеспечения человеческого общества, в горно-технической литературе называют освоением подземного пространства.
Растущий в мире интерес к освоению подземного пространства в значительной мере обусловлен положительными качествами подземных сооружений. Использование подземного пространства для размещения объектов различного назначения, помимо повышения эффективности использования недр, экономии территории и сохранения экологической чистоты, позволяет уменьшить затраты энергии на отопление и охлаждение помещений, сократить эксплуатационные расходы по сравнению с расходами на альтернативные сооружения на поверхности, снизить влияние климатических условий.
Объекты, размещаемые в подземных горных выработках, характеризуются повышенной виброустойчивостью и акустической изоляцией по сравнению с наземными сооружениями. Эти свойства особенно благоприятны для размещения в подземном пространстве объектов, требующих полной акустической изоляции от внешней среды (станции геофизических наблюдений, студии звукозаписи, радио и телевидение, лаборатории и др.). Виброустойчивость подземных сооружений позволяет организовывать в подземных горных выработках производственные процессы, требующие полного отсутствия вибрации несущих и ограждающих конструкций. Способность породного массива защищать от внешних воздействий позволяет широко использовать подземные сооружения для укрытия людей от средств массового поражения и защиты от катастроф и стихийных бедствий. В подземных горных выработках соляных шахт лечат хронический бронхит, астму и другие заболевания. В подземных горных выработках и пещерах размещают театры, церкви и концертные залы.
Расширение практики использования подземного пространства для различных хозяйственных целей в значительной мере связано с процессом урбанизации, защитой окружающей среды от отрицательных воздействий транспортных систем и потенциально опасных производств.
Особого внимания заслуживают подземные объекты для следующих целей: водоснабжения, хранения нефти, нефтепродуктов и различных видов горючего газа.
В современных условиях перспективным является строительство подземных атомных электрических станций как одного из направлений развития энергетики и обеспечения безопасности использования ядерной энергии.
В связи с тем, что в мире с каждым годом накапливается все больше вредных отходов различных производств, остро встал вопрос их захоронения в подземном пространстве.
Во многих странах, интенсивно развиваются прогрессивные направления подземного строительства. Так, например, подземные железные дороги, скоростные трамваи и метрополитены, подземные гаражи и автостоянки позволяют уменьшить последствия перенаселенности больших городов, высвободить площади для жилой застройки на поверхности земли и создания дополнительных городских зон отдыха. Глубокие подземные тоннели инженерных систем больших городов позволяют использовать их для различных целей (устройство канализации, водопровода, сбор ливневых вод, транспорт) и на этой основе обеспечить современную систему жизнеобеспечения при освоении подземного пространства городов.
Таким образом, шахтное и подземное строительство – это область горной пауки и производства, которая включает в себя совокупность способов, методов и средств деятельности по проектированию, строительству и реконструкции горно-добывающих предприятии и подземных сооружений различного назначения с целью рационального освоения и использования георесурсов.
Здесь уместно сделать принципиальное замечание: одновременное использование в горнотехнической литературе двух терминов «шахтное строительство» и «подземное строительство» свидетельствует о стремлении подчеркнуть их отраслевую принадлежность. Первый термин обобщенно характеризует инженерную деятельность при строительстве горнодобывающих предприятий, а второй – напротив, подземное строительство, не связанное с извлечением полезных ископаемых. На самом деле и то, и другое – составные части единой сферы деятельности человека, именуемой «горное дело», так как любое проникновение в недра земли – это горные работы по разведке, подземному строительству или добыче полезных ископаемых.
К этому следует добавить, что у шахтного и подземного строительства единая научная основа, представляющая собой совокупность закономерностей поведения сооружений в массиве горных пород, а также технических, экономических и организационных взаимосвязей технологических процессов при строительстве, реконструкции и восстановлении горнотехнических объектов.
Наука, обеспечивающая своими знаниями проектирование и строительство подземных горнотехнических объектов, получила название строительная геотехнология.