ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время население Земли достигло 6 млрд. человек с ожидаемым его увеличением в обозримом будущем до 8 млрд. При этом на одного жителя Земли приходится в среднем менее 1,5 га пригодной для жизни территории. Неравномерное распространение населения в значительной мере является причиной его стесненного проживания в Европе, в том числе соответствующей части России.
Большую часть поверхности нашей планеты занимают океаны и ледники, и лишь 19 % - суша, которая в значительной мере занята пустынями, высокогорными, северными, а также другими малопригодными для жизни территориями.
В связи с происходящим ростом численности населения и урбанизацией, в некоторых странах численность городского населения составляет 4/5 из общего количества. Площадь застройки территорий в некоторых европейских странах занимает 1/6 части общей территории. Плотность населения в городах достигла 150 тыс. чел/ кв. км.
Уменьшение жизненного пространства людей приводит к увеличению их заболеваемости, снижению продолжительности жизни и рождаемости. Перенаселение территорий является причиной эпидемий, воин, массовых бедствий и катастроф.
Все возрастающая перенаселенность вызывает необходимость активного поиска путей увеличения жизненного пространства, один из которых - освоение подземного пространства, обладающего по сравнению с поверхностным рядом дополнительных полезных свойств. Подземные сооружения более изолированы от поверхностных факторов, нередко более долговечны и требуют меньших эксплуатационных затрат чем i поверхностные. В ряде случаев, таких как необходимость безопасного
(скрытого) расположения объектов, добыча полезных ископаемы,
; сооружение тоннелей и подземных коммуникаций, использование
j подземного пространства является неизбежным и жизненно необходимым.
Все эти факторы обусловили значительное развитие подземного строительства в последние годы, удваиваемого в объемах каждые 10 лет. I Однако использование подземного пространства требует повышенной
i ответственности. Нарушенные вследствие нерационального использования
! участки недр приобретают естественную целостность лишь спустя
миллионы лет, а искусственное восстановление их пока не представляется возможным.
Тем не менее, освоение подземного пространства в настоящее время регулируется государством в незначительной мере. Возможности эффективного использования данного вида ресурсов в различных . направлениях и его влияние на подземные и поверхностные объекты в
достаточной степени не учитываются. Это приводит к значительным отрицательным последствиям, в частности потере контроля над созданными ранее полостями с возникновением угрозы непредсказуемых нарушений горного массива и земной поверхности, загрязнению недр и т.д.
Одна из основных причин возникновения указанных явлений заключается в том, что применение современного опыта экономического регулирования рационального использования природных ресурсов для подземного пространства осложнено отсутствием объективных и доступных для широкой реализации методов определения его ценности, последствий и результатов его эксплуатации, позволяющих выбирать наиболее полезные для общества пути освоения данного вида ресурсов.
В связи с этим актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение, является формирование подходов и методов определения основных параметров экономического регулирования рационального использования подземного пространства,
t
позволяющих учитывать экономические, экологические и социальные особенности использования данного вида ресурсов.
Цель исследования заключается в разработке методологических основ экономического механизма, регулирующего деятельность по рациональному освоению и выбору наиболее эффективных способов использования подземного пространства.
Идея работы состоит в рассмотрении подземного пространства, как вида ресурсов недр, способного вмещать в себя полезные объекты или процессы значительно отличающиеся друг от друга по своей экономической сущности и оцениваемого с учетом его экономических, экологических и социальных взаимосвязей с подземными и поверхностными процессами.
Объектом исследования являлось подземное пространство, как вид ресурсов недр, используемый в качестве среды для проживания и деятельности людей.
Предметом исследования являлись экономические, экологические и социальные процессы, возникающие при использовании подземного пространства и влияющие на его общественную полезность.
Методы исследований включали научное обобщение, системный анализ, статистическое и экономико-математическое моделирование, метод экспертных оценок.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Экономическое регулирование деятельности по рациональному использованию подземного пространства следует осуществлять на основе применения принципов платности и ограничений в отношениях между государством, как собственником ресурсов, и пользователями, реализуемых путем его оценки, основными результатами которой являются выбор вариантов использования и определение его ценности.
2. Выбор вариантов использования подземного пространства, включающий на разных стадиях его освоения выбор местоположения, участков недр и направлений использования, целесообразно осуществлять поэтапно, на основе разработанного процедурного подхода, предусматривающего формирование вариантов с применением морфологических принципов, определение перечня наиболее предпочтительных из них путем экспертной оценки по качественным критериям и выбор оптимальных вариантов с применением экономико-математического моделирования.
3. Ценность подземного пространства необходимо определять на основе предложенного в работе методологического подхода, базирующегося на рентных принципах и выявлении наиболее характерных для региона и выбранных направлений стоимостных показателей использования данного или аналогичных ему ресурсов.
4. Стоимостные показатели использования подземного пространства следует определять с учетом выявленных в работе закономерностей формирования его ценности, исходя из расположения данного вида ресурсов относительно населенных пунктов и земной поверхности.
5. Рациональное использование подземного пространства следует осуществлять с применением экономического механизма, базовыми элементами которого являются ограничения и приоритеты в использовании, устанавливаемые в ходе реализации процедуры выбора вариантов, платежи за пользование и компенсация ущербов (типа "упущенные возможности") от потерь подземного пространства, реализуемые через определение его ценности.
Научная новизна исследований заключается в теоретическом обобщении и разработке методологических основ экономического регулирования рационального использования подземного пространства, включающих в себя следующие решения:
«1
I ,
сформулированы принципы экономической оценки подземного
пространства с учетом его особенностей как вида природных ресурсов и возможностей использования в разных, принципиально отличающихся друг от друга направлениях;
! предложены система показателей, характеризующих возможные
варианты использования подземного пространства, на разных стадиях его освоения, а также система качественных критериев оценки и выбора
I
данных вариантов;
разработана экономико-математическая модель оценки и выбора оптимальных вариантов использования подземного пространства с учетом взаимоувязанных экономических, экологических и социальных интересов субъектов общества, на которых оказывают влияние данные процессы;
выявлены закономерности проявления взаимосвязей составляющих ценности подземного пространства с показателями его территориального расположения и глубины от земной поверхности для различных направлений использования;
разработаны и систематизированы методические подходы к определению ценности подземного пространства для различных направлений и условий, исходя из анализа характерных для региона показателей использования данного и аналогичных ему ресурсов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
использованием результатов анализа представительного объема статистической информации и экспертных данных;
высокой сходимостью расчетных показателей с фактическими;
положительными результатами применения разработанных положений и рекомендаций при формировании проекта Горного кодекса РФ, реализации результатов работы для условий г. Москвы в целом и отдельных ее подземных объектов.
8
Научное значение работы заключается в разработке методологии оценки и регулирования рационального использования подземного пространства, учитывающей особенности данного вида ресурсов, а также экономические, экологические и социальные факторы.
Практическое значение работы заключается в применении разработанных основ экономического механизма рационального использования подземного пространства при подготовке нормативных актов в данной сфере и регулировании процессов строительства и эксплуатации подземных сооружений.
Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований были использованы при разработке статей Горного кодекса РФ и закона "О плате при пользовании недрами", регламентирующих эксплуатацию подземного пространства. Разработанные рекомендации по оценке и определению направлений освоения подземного пространства приняты к реализации Комитетом по архитектуре и градостроительству г. Москвы для планирования городского подземного строительства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на семинаре "Управление отходами" международной программы ЮНЕСКО/МЦОС (Москва, 1994); конференции "Актуальные проблемы экологии" (Москва, РУДН, 1995); Второй научно-технической конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка и размещение отходов" (Москва, МГИ, 1995); научном симпозиуме "Неделя горняка - 2000" (Москва, МГГУ, 2000); семинарах Южно-Российского отделения Академии горных наук России (1994-1999); International Conference on Towards Relatively Sustainable Energy and Mineral Resource Development in Developing Countries (Hat Yai, 1995); First World Mining Environment Congress, (New Dehli, 1995); 2nd Regional APCOM'97 Symposium on computer application and operations research in the
mineral industries (Moscow, 1997); Second International Conference of Environmental Management (ICEM 2) (Wolongong, 1998).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 работы, в том числе одна монография, учебники и учебные пособия.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы из 165 наименований, содержит 29 рисунков, 12 таблиц.
Автор благодарит коллектив кафедры "Экономика природопользования" Московского государственного горного университета за поддержку, оказанную при выполнении данной работы. Неоценимой является помощь зав. кафедрой "Экономика природопользования" МГГУ проф., д.т.н. В.А. Харченко, научного консультанта проф., д.э.н. А.С. Астахова, проф., д.э.н. И.В. Петрова, проф., д.т.н. Аюрова В.Д.
10
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА КАК ВИДА РЕСУРСОВ, ОПЫТА ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОЦЕНКИ
1.1. Понятие и основные характеристики подземного пространства
как вида природных ресурсов
Интенсивное развитие процессов освоения подземного пространства обуславливает необходимость его более глубокого исследования как вида природных ресурсов. В ряде источников, в том числе и зарубежных, подземное пространство рассматривается как естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, используемые для хозяйственных или иных целей [126]. Однако такой подход не позволяет достаточно полно учесть возможные состояния данного вида ресурсов. Подземное пространство действительно является частью недр и может использоваться в указанных целях. Однако, применение термина "подземное пространство" лишь к полостям недр, приводит к тому, что ценность участков недр, в которых могут быть созданы указанные полости, не учитывается. Это приводит к их необоснованным потерям вследствие нерационального ведения горных работ в соседних участках недр.
Для определения сущности понятия подземного пространства необходимо рассмотреть некоторые понятия, имеющие к нему отношение.
Недра - согласно Большой Советской Энциклопедии - глубины земли, простирающиеся от ее поверхности до центра, включающие земную кору, мантию или ядро Земли, или в более узком смысле - это верхняя часть земной коры, в пределах которой при современном уровне развития техники возможна добыча полезных ископаемых [49]. В одной из последних редакций Закона РФ "О недрах" предлагается следующее
11
определение недр: "Недра являются частью земной коры, расположенной ниже почвенного слоя, а при его отсутствии - ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающейся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения" [52].
В основном недра заполнены горными породами, которые используются людьми в качестве минеральных ресурсов. Поэтому наиболее распространенным видом использования недр считается добыча полезных ископаемых и, практически до настоящего времени, минеральные ресурсы считались единственными значимыми ресурсами недр, а под охраной недр подразумевалось лишь предотвращение потерь полезных ископаемых. Такой подход послужил причиной безвозвратной потери части иных ресурсов недр, таких как подземное пространство, геотермальная энергия и т.д.
Ресурсами вообще принято называть запасы или источники получения необходимых людям материальных или духовных благ. Различают ресурсы экономические (материальные, трудовые, финансовые и др.) и природные [89, 87, 54].
Под природными ресурсами обычно понимают: 1) природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человека и повышающие качество жизни; 2) тела и силы природы (природные блага), общественная полезность которых положительно или отрицательно изменяется в результате трудовой деятельности человека; используемые (или потенциально пригодные для использования) в качестве средств труда, источников энергии, сырья и материалов, непосредственно в качестве предметов потребления, рекреации, банка генетического фонда или источников информации об окружающем мире [81, 87].
12
Понятие пространство определяется разными науками по-разному. В философии пространство в совокупности со временем является всеобщей формой существования материи. В математике пространством называется логически мыслимая форма (или структура), служащая средой, в которой осуществляются другие формы и те или иные конструкции. Например, в геометрии пространство служит для построения различных фигур [82]. Исторически первым и важнейшим математическим пространством является эвклидово трехмерное пространство (абстрактный образ реального пространства). Этот вид наиболее приемлем для людей, так как он соответствует принятым людьми издревле измерениям: длинна, ширина, высота. Существует еще векторное пространство, гильбертово, романово, функциональное пространство, топографическое. Все эти виды с разных сторон описывают реальное пространство.
Пространственными характеристиками называют: положение объектов относительно других тел (координаты тел), расстояние между ними, углы между различными пространственными направлениями. Отдельные объекты характеризуются протяженностью и формой, которая определяется расстояниями между частями объекта и их ориентацией.
Существует также понятие жизненного пространства, которое определяется как: 1) средняя площадь, приходящаяся на одну особь данной популяции, обеспечивающая нормальное существование особи в составе популяции (в биологии); 2) территория, необходимая для удовлетворения всех нужд человека при данных общественно-экономических условиях; включающая площади, необходимые для производства пищи (в удовлетворительном случае по оптимальным медицинским нормам), выращивания технических культур, строительства промышленных объектов с их инфраструктурой (жилых комплексов, дорог и т.д.) и рекреации [87].
13
Подземное пространство, как природный объект, обладает полезными свойствами, которые могут быть использованы (и используются) людьми для повышения его качества жизни и условий существования, поэтому автор считает, что отнесение подземного пространства к ресурсам, вообще, и природным ресурсам, в частности, является вполне правомочным.
По назначению ресурсов подземного пространства для людей, их можно отнести к так называемым "пространственным ресурсам" [113]. В целом пространственными ресурсами являются ресурсы, служащие средой для жизни и деятельности людей. Наиболее важными характеристиками источников пространственных ресурсов являются их геометрические показатели (размеры, форма и др.), время существования (с данном состоянии), содержание (чем заполнены), с какими объектами или средами граничат и в каких отношениях с ними находятся. Источниками пространственных ресурсов для человека служат также территориальные ресурсы, воздушное, водное пространство и проч. Основными направлениями использования пространственных ресурсов человеком являются: проживание; создание и сохранение материальных и других благ; транспорт (перемещение в пространстве).
Естественным для людей является пространство, заполненное воздухом, с твердой нижней границей и нормальными для человека гравитацией и климатическими условиями. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют территориальные ресурсы, поэтому они являются самыми освоенными в настоящее время. Приведение других видов ресурсов к такому состоянию требует определенных затрат.
С учетом всего описанного выше, автор считает, что наиболее корректным является следующее определение рассматриваемого в работе ресурса: подземным пространством является вид ресурсов недр, используемый в качестве среды для проживания, размещения объектов или
14
протекания процессов. Тогда, соответственно, источниками подземного пространства являются естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, а также участки недр, в которых могут быть созданы полости, используемые для указанных целей.
Близким по значению к подземному пространству является термин пространство недр, который означает часть пространства, расположенную в недрах земли. Иногда также используют термин полости недр, соответственно, - естественные или искусственно созданные полости в недрах земли. Учитывая тот факт, что люди пока научились использовать подземное пространство только в форме подземных полостей и используют лишь верхнюю часть недр, применение всех этих терминов как синонимов, в настоящее время, не создает противоречий.
В своем естественном состоянии подземное пространство может быть занято твердым, жидким или газообразным веществом. Участки недр не заполненные твердым веществом, но окруженные им называют подземными полостями. Они подразделяются на естественные и искусственные (антропогенные). Естественные полости включают в себя крупные полости (пещеры), мелкие полости и трещины в массиве горных пород.
Наиболее широко используемыми, в настоящее время, из естественных полостей в недрах земли являются пещеры - крупные полости в верхних толщах земной коры, сообщающиеся с поверхностью земли входными отверстиями [62].
Пещеры образуются путем выщелачивания и размыва растворимых водой горных пород - известняков, доломитов, гипсов и др., а также в результате суффозии, подземного размыва трещин выветривания (глинистый псевдокарст), абразии, выдувания продуктов выветривания скальных пород, образования раскрытых тектонических трещин, неравномерного отложения некоторых геологических образований,
15
вытекания лавы из-под уже застывшей лавовой корки, таяния льда и других процессов. Наиболее крупные пещеры - карстовые, они достигают длинной до нескольких десятков километров. Климатический режим пещер зависит от того, направлена ли полость вверх от входа (теплые) или вниз (мешкообразные холодные). В некоторых пещерах имеются подземные водоемы (озера, ручьи и др.). Они населены различной флорой и фауной. В древности пещеры использовались как убежища и жилища. Экзотический вид пещер делает их наиболее привлекательными для туристического использования.
Искусственные полости включают в себя выработки и трещины в недрах земли, образованные в процессе геологического изучения недр, добычи полезных ископаемых, строительства или эксплуатации подземных сооружений, а также в результате иной деятельности людей.
К горным выработкам относят искусственные сооружения, образуемые в земной коре в результате ведения горных работ [18, 11]. По назначению горные выработки различаются на разведочные, эксплуатационные, капитальные, подготовительные, очистные. По расположению относительно поверхности земли выработки подразделяются на открытые и подземные. Открытые горные выработки включают карьеры (разрезы), траншеи, канавы. Подземные выработки принято различать по положению в пространстве на вертикальные (шурфы, стволы, гезенки, колодцы и др.); горизонтальные (штольни, штреки, просеки, квершлаги, орты и др.); наклонные (шурфы, стволы, бремсберги, скаты, уклоны, ходки, восстающие, печи, сбойки и др.) и камеры. Кроме того, существуют еще скважины - выработки, диаметр которых значительно меньше чем длинна. По способу сообщения с земной поверхностью выработки делят на имеющие выход на поверхность и не имеющие такового.
16
Перечисленные выработки чаще всего создаются в целях добычи полезных ископаемых. Несколько иной подход применяется к выработкам, создаваемым при строительстве подземных сооружений. Обычно они создаются специально для размещаемого в них подземного объекта и соответственно по форме, расположению в пространстве и другим характеристикам соответствуют конкретному объекту. Поэтому, применить какую либо единую классификацию к ним представляется достаточно сложным. Поэтому рассмотрим, характеристики самих подземных сооружений, которые позволяют в некоторой степени охарактеризовать соответствующие выработки.
Подземные сооружения чаще всего размещают близко к земной поверхности, в силу экономии затрат [71]. Неглубокие подземные сооружения создают открытым способом, методом опускного сооружения, либо в траншеях под тиксотропными суспензиями. Подземные сооружения глубокого заложения и, в особых случаях, неглубокого (например, перегонные тоннели метрополитенов или городские коллекторы) строятся закрытым (подземным) способом. Строительство в открытых котлованах эффективно до глубин 7-10 м при обеспечении надежного водопонижения. Эксплуатация подземных сооружений сводится к поддержанию в них необходимых климатических условий (кондиционирование воздуха, гидроизоляция и др.), обеспечению искусственного освещения и энергоснабжения, водоотлива. По глубине заложения подземные объекты делятся на объекты мелкого (до 10 м.), среднего (20-30 м), глубокого (до 40 м.) заложения.
Общая классификация состояний подземного пространства, составленная на основе проведенного анализа приведена на рис. 1.
Основными характеристиками источников подземного пространства являются: глубина от поверхности земли, объем и форма, свойства окружающего массива, территориальное расположение, устойчивость
17 |
