gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2024-04-259gscience-835Research ArticleSAFETY IN MINING AND PROCESSING INDUSTRY AND ENVIRONMENTAL PROTECTIONТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОМ КОМПЛЕКСЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫSubstantiation of environmental safety in metro facility operations considering hydrogeological risksОбоснование экологической безопасности при эксплуатации объектов метрополитена с учетом гидрогеологического рискаhttps://orcid.org/0009-0007-6492-6696ЖуковС. А.ZhukovS. A.

Сергей Анатольевич Жуков – генеральный директор

г. Москва

Sergey A. Zhukov – CEO

Moscow

fragrante@mail.ruАО «Мосинжпроект»РоссияMosinzhproekt JSCRussian Federation20241710202493283291Copyright © Zhukov S.A., 20242024Жуков С.А.Zhukov S.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/835

In today’s world of rapid urbanization, environmental safety has become a key aspect of urban planning and management. The issue of environmental safety encompasses a wide range of concerns, from pollution reduction and biodiversity conservation to ensuring the sustainable use of natural resources. In this context, metro facilities, as an integral part of urban infrastructure, play a crucial role in providing mobility for urban populations, yet they also pose potential environmental challenges. The operation of metro facilities is associated with noise pollution, emissions of harmful substances due to the use of energy produced from fossil fuels, energy consumption, undesirable impacts on groundwater, and other negative environmental aspects. Equally important is the issue of waste disposal and the use of construction materials during the building and maintenance of metro systems. The aim of this study was to assess the environmental safety of metro facility operations. The consideration of this topic is particularly relevant in light of global efforts towards sustainable development and the need to ensure a high quality of life for urban populations. The assessment of environmental safety in metro operations is proposed to be conducted through a comprehensive approach, involving field studies and modelling the distribution patterns of defects in metro structures under the influence of hydrogeological risks. A systematic approach to evaluating environmental safety in metro operations, based on modelling the development of defects in tunnel structures under the influence of hydrogeological factors, will help organize existing information on potential accidents and develop monitoring methods and measures to minimize risks that compromise the environmental sustainability of underground transport infrastructure. The research results, which include the systematization of environmental safety criteria for metro operations and the analysis of tunnel structure defects caused by hydrogeological factors, provide the basis for further developing methods to ensure environmentally safe operation of urban transport tunnels.

В современном мире стремительной урбанизации экологическая безопасность становится ключевым аспектом городского планирования и управления. Проблематика экологической безопасности охватывает широкий спектр вопросов – от снижения уровня загрязнения и сохранения биоразнообразия до обеспечения устойчивого использования природных ресурсов. В этом контексте объекты метрополитена как неотъемлемая часть городской инфраструктуры играют важную роль в обеспечении мобильности городского населения, однако они также представляют собой потенциальный источник экологических проблем. Эксплуатация объектов метрополитена сопровождается шумовым загрязнением, эмиссией вредных веществ, так как системы метрополитена используют энергию, производимую из ископаемых источников, энергопотреблением, нежелательным влиянием на подземные воды и другими негативными экологическими аспектами. Также не менее важным является вопрос утилизации отходов и строительных материалов, используемых при строительстве и ремонте метрополитенов. Целью данного исследования являлась оценка экологической безопасности при эксплуатации объектов метрополитена. Рассмотрение этой темы особенно актуально в свете глобального стремления к устойчивому развитию и необходимости обеспечения высокого качества жизни городского населения. Оценку экологической безопасности при эксплуатации объектов метрополитена предполагается осуществлять на основе комплексного подхода, подразумевающего проведение натурных исследований и моделирования характера распределения дефектов в конструкциях подземных сооружений метрополитена под воздействием гидрогеологических рисков. Системный подход к оценке экологической безопасности при эксплуатации объектов метрополитена, основанный на моделировании развития дефектов в конструкциях тоннелей под действием гидрогеологических факторов, позволит структурировать имеющуюся информацию по потенциальным авариям, выработать методы мониторинга и меры по минимизации рисков, ведущих к снижению экологической устойчивости подземных объектов транспортной структуры города. Полученные результаты исследований, включающие в себя систематизацию критериев экологической безопасности при эксплуатации метрополитена, анализ дефектов в конструкциях тоннелей под действием гидрогеологических факторов, являются основой для дальнейшей разработки методики обеспечения экологически безопасной эксплуатации городских транспортных тоннелей.

метрополитенэкологическая безопасностьустойчивое развитиегородская транспортная системаэкологические стандартыинновационные технологиирискиmetroenvironmental safetysustainable developmenturban transport systemenvironmental standardsinnovative technologiesrisksReferencesКуликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Комплексная оценка геотехнических рисков в шахтном и подземном строительстве. Устойчивое развитие горных территорий. 2023;15(1):7–16. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-1-7-16Kulikova E. Yu., Balovtsev S. V., Skopintseva O. V. Complex estimation of geotechnical risks in mine and underground construction. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;15(1):7–16. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-1-7-16Куликова Е. Ю. Управление безопасностью и риском в подземном строительстве как сложный информационный процесс. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(2–1):134–143. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-21-0-134-143Kulikova Е. Yu. Safety and risk management in underground construction as a complex information process. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(2–1):134-143. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-21-0-134-143He X. C., Xu Y. S., Shen S. L., Zhou A. N. Geological environment problems during metro shield tunnelling in Shenzhen, China. Arabian Journal of Geosciences. 2020;13(2):87. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5071-zHe X. C., Xu Y. S., Shen S. L., Zhou A. N. Geological environment problems during metro shield tunnelling in Shenzhen, China. Arabian Journal of Geosciences. 2020;13(2):87. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5071-zXu Y. S., Shen J. S., Zhou A. N., Arulrajah A. Geological and hydrogeological environment with geohazards during underground construction in Hangzhou: a review. Arabian Journal of Geosciences. 2018;11:544. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3894-7Xu Y. S., Shen J. S., Zhou A. N., Arulrajah A. Geological and hydrogeological environment with geohazards during underground construction in Hangzhou: a review. Arabian Journal of Geosciences. 2018;11:544. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3894-7Lin X.-T., Chen R.-P., Wu H.-N., Cheng H.-Zh. Deformation behaviors of existing tunnels caused by shield tunneling undercrossing with oblique angle. Tunnelling and Underground Space Technology. 2019;89:78–90. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.03.021Lin X.-T., Chen R.-P., Wu H.-N., Cheng H.-Zh. Deformation behaviors of existing tunnels caused by shield tunneling undercrossing with oblique angle. Tunnelling and Underground Space Technology. 2019;89:78–90. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.03.021Merisalu J., Sundell J., Rosén L. Probabilistic cost-benefit analysis for mitigating hydrogeological risks in underground construction. Tunnelling and Underground Space Technology. 2023;131(7):104815. https://doi.org/10.1016/j.tust.2022.104815Merisalu J., Sundell J., Rosén L. Probabilistic cost-benefit analysis for mitigating hydrogeological risks in underground construction. Tunnelling and Underground Space Technology. 2023;131(7):104815. https://doi.org/10.1016/j.tust.2022.104815Конюхов Д. С. Критериальный анализ современных технологий подземного строительства. Геотехника. 2021;(1):40–55.Konyukhov D. S. Criteria analysis of modern technologies of underground construction. Geotekhnika. 2021;(1):40–55. (In Russ.)Конюхов Д. С. Анализ параметров механизированной проходки тоннелей для определения характеристик перебора грунта. Горные науки и технологии. 2022;7(1):49–56. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-49-56Konyukhov D. S. Analysis of mechanized tunneling parameters to determine the overcutting characteristics. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(1):49–56. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-1-49-56Lebedev M. O. Choosing a calculation method for stress-strain of supports and lining of transport tunnels. In: 16 th World Conference of the Associated Research Centers for the Urban Underground Space (ACUUS 2018). 5–7 November 2018, Hong Kong. Pp. 678–687.Lebedev M. O. Choosing a calculation method for stress-strain of supports and lining of transport tunnels. In: 16 th World Conference of the Associated Research Centers for the Urban Underground Space (ACUUS 2018). 5–7 November 2018, Hong Kong. Pp. 678–687.Bourget A. P. F., Chiriotti E., Patrinieri E. Evolution of risk management during an underground project’s life cycle. In: Peila D., Viggiani G., Celestino T. (Eds). Tunnels and Underground Cities: Engineering and Innovation meet Archaeology, Architecture and Art. London: CRC Press; 2019. Pp. 4375–4385. https://doi.org/10.1201/9780429424441-463Bourget A. P. F., Chiriotti E., Patrinieri E. Evolution of risk management during an underground project’s life cycle. In: Peila D., Viggiani G., Celestino T. (Eds). Tunnels and Underground Cities: Engineering and Innovation meet Archaeology, Architecture and Art. London: CRC Press; 2019. Pp. 4375–4385. https://doi.org/10.1201/9780429424441-463Mahdi S., Gastebled O., Ningre H., Senechal M. Grand Paris Express, Line 15 East – predictive damage analysis combining continuous settlement trough modeling, risk management, automated vulnerability checks and visualization in GIS. In: Peila D., Viggiani G., Celestino T. (Eds). Tunnels and Underground Cities: Engineering and Innovation meet Archaeology, Architecture and Art. London: CRC Press; 2019. Pp. 5855–5864. https://doi.org/10.1201/9780429424441-619Mahdi S., Gastebled O., Ningre H., Senechal M. Grand Paris Express, Line 15 East – predictive damage analysis combining continuous settlement trough modeling, risk management, automated vulnerability checks and visualization in GIS. In: Peila D., Viggiani G., Celestino T. (Eds). Tunnels and Underground Cities: Engineering and Innovation meet Archaeology, Architecture and Art. London: CRC Press; 2019. Pp. 5855–5864. https://doi.org/10.1201/9780429424441-619Hongjun W. Earth human settlement ecosystem and underground space research. Procedia Engineering. 2016;165:765–781. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.774Hongjun W. Earth human settlement ecosystem and underground space research. Procedia Engineering. 2016;165:765–781. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.774Гарбер В. А. Нештатные ситуации в подземных транспортных сооружениях. Подземные горизонты. 2018;(16):20–25.Garber V. A. Abnormal situations at underground transport facilities. Podzemnye Gorizonty. 2018; (16):20–25. (In Russ.)Куликова Е. Ю. Методические основы повышения эколого-технологической надежности городских подземных сооружений. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(6–1):176–185. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-61-0-176-185Kulikova E. Yu. Methodical principles for improving the ecological and technological reliability of urban underground structures. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(6–1):176–185. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-61-0-176-185Kulikova E. Yu., Balovtsev S. V. Risk control system for the construction of urban underground structures. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;962(4):042020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/962/4/042020Kulikova E. Yu., Balovtsev S. V. Risk control system for the construction of urban underground structures. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020;962(4):042020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/962/4/042020Kim D. Y., Farrokh E., Song M. K., Hyun K. S. Cutting tool wear evaluation for soft ground TBMs. In: Proceeding of the World Tunnel Congress 2017. Surface challenges – Underground solutions. 9–15 th June 2017, Bergen, Norway. Bergen; 2017.Kim D. Y., Farrokh E., Song M. K., Hyun K. S. Cutting tool wear evaluation for soft ground TBMs. In: Proceeding of the World Tunnel Congress 2017. Surface challenges – Underground solutions. 9–15 th June 2017, Bergen, Norway. Bergen; 2017.Потапова Е. В. Типология сооружений метрополитена для задач классификации геотехнических рисков. Горные науки и технологии. 2021;(6):52–60. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2021-1-52-60Potapova E. V. Typology of metro structures for the tasks of geotechnical risk classification. Mining Science and Technology (Russia). 2021;6(1):52–60. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/2500-0632-2021-1-52-60Kuepferle J., Roetteger A., Thesen W., Alber M. Wear prediction for soft-ground tunneling tools – a new approach regarding the dominant influencing factors in the tribological system of tunneling tools. In: Proceeding of the World Tunnel Congress 2017. Surface challenges – Underground solutions. 9–15 th June 2017, Bergen, Norway. Bergen; 2017.Kuepferle J., Roetteger A., Thesen W., Alber M. Wear prediction for soft-ground tunneling tools – a new approach regarding the dominant influencing factors in the tribological system of tunneling tools. In: Proceeding of the World Tunnel Congress 2017. Surface challenges – Underground solutions. 9–15 th June 2017, Bergen, Norway. Bergen; 2017.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.