В умовах нестачі територіальних резервів для створення та розвитку сприятливого середовища життєдіяльності у великих містах стало необхідним освоєння підземного простору міста.
Найбільш ймовірні небезпечні ситуації у тунелях та інших підземних спорудах виникають при втраті несучої здатності (міцності, стійкості) або надмірних деформаціях кріплення та навколишнього грунтового масиву, раптовому прориві водогрунтових мас, появу в повітрі робочої зони небезпечних концентрацій пилогазових сумішей, надають отруйну дію або провокують загоряння , пожежі, вибухи. Досвід підземного будівництва в нашій країні і за кордоном свідчить, що понад 40% випадків аварій становлять пожежі, близько 30% - прориви водогрунтових мас, 17% - обвалення грунту, близько 12% є наслідком загазованості виробок. Можливі прояви розвитку аварій в підземних виробках показані в табл. 1.
Будь-які аварії призводять до збільшення термінів будівництва, необхідності ремонту або реконструкції споруди, що вимагає додаткових витрат.
Обвалення грунту і кріплення в тунельних виробках і підземних спорудах (далі - обвалення виробок) є основною формою прояву тиску грунтів, властивого гірничо-складчастим зонам, і можуть виявлятися у формі обдимання (витискування), вивалів і обширних обвалень. Особливою формою миттєвих обвалень є викиди грунту.
Пучение проявляється в глинистих грунтах на невеликій глибині від поверхні (у межах 100 м), на більшій глибині (до 400 м) - у більш міцних аргілітами, алевролітами і пісковиках. У цьому випадку пучение носить характер локального руйнування грунту і може призводити до деформації, іноді - до руйнації кріплення.
Вивали із зведення і стін виробок різко уповільнюють темп проходки, часто призводять до травматизму. Вивали можуть проявитися при виробництві вибухів як миттєво, так і через якийсь час (іноді вимірювані місяцями) - в залежності від виду і тріщинуватості грунтів, потужності вибуху і ін
Прориви води при будівництві тунелів, іноді з піском, уламковим матеріалом або пливунів (далі - прориви водогрунтових мас) викликають підтоплення або затоплення виробки, освіта ділянок замулювання, вихід з ладу обладнання, травми і загибель людей. При цьому змінюється режим руху підземних вод, що може призвести до обвалення грунту; разом з водою у вироблення можуть проникати шкідливі отруйні, пожежонебезпечні та вибухонебезпечні гази.
Ситуації прориву водогрунтових мас можна ілюструвати узагальненими характеристиками, наведеними в табл. 2
Пожежі в тунелях характеризуються швидким наростанням параметрів (среднеоб'емной температури до 1 500 ° С і теплового потоку до 300 кВт/м2), високою задимленістю, утворенням токсичних, горючих газів і парів вибухонебезпечної концентрації і можуть приймати тривалий характер (до кількох діб). У результаті згоряння кисню в зоні пожежі приплив свіжого повітря викликає небезпеку вибуху природних і техногенних газів.
У зв'язку з труднощами проникнення до вогнища і подачі достатньої кількості вогнегасних речовин в умовах високої температури і тиску, обмеження огляду і видимість у замкнутому просторі, різкого зниження вогнестійкості будівельних конструкцій пожежі в тунелях відносять до найбільш небезпечних пригод. Майже кожен випадок пожежі призводить до отруєння виділяються отруйними газами і загибелі людей, пошкодження і руйнування обробки і тимчасового кріплення, до поломки устаткування.
Конструкції підземних споруд піддаються більш тривалого впливу високих температур, ніж конструкції наземних споруд. Їх пошкодження, особливо у випадку обвалення, призводять до значних матеріальних збитків, викликають особливі труднощі й подовжують термін відновлення споруди. У свою чергу руйнування кріплення може викликати обвалення грунту і прорив в тунель підземних вод. Це визначає підвищені вимоги до вогнестійкості будівельних конструкцій тунелів.
Проникнення шкідливих газів в тунель може викликати отруєння людей, погіршення видимості, хімічне розкладання матеріалів конструкцій та обладнання. Підвищення концентрації вуглекислого газу в атмосфері тунельної небезпечно, тому що він витісняє кисень і робить склад повітря непридатним для дихання. Аварійні ситуації можуть викликати також гази, що виділяються двигунами внутрішнього згоряння транспортних засобів.
Федеральним законом «Про промислову безпеку небезпечних виробничих об'єктів» роботи в підземних умовах віднесені до промислово небезпечних виробництв (незалежно від наявності на об'єкті небезпечних речовин і матеріалів). Відповідно до вимог норм при будівництві підземних споруд в складних інженерногеологіческіх умовах з застосуванням спеціальних методів робіт у складі ТЕО (проекту) повинен бути розроблений розділ «Промислова безпека»; при застосуванні традиційних технологій допускається розгляд вимог промислової безпеки в розділі ПОС.
У складі розділу «Промислова безпека» відображають фактори, які можуть призвести до ускладнень і аварій, рішення щодо забезпечення безпеки людей і навколишнього середовища. При цьому потрібно: дати оцінку інженерно-геологічних умов із зазначенням можливих геологічних аномалій та заходів щодо безаварійного ведення робіт; встановити відповідність кордонів ведення робіт затвердженому проекту гірничого відводу; навести перелік небезпечних виробничих об'єктів, розташованих поблизу об'єкта (підприємства, що використовують небезпечні речовини, залізничні колії з перевезенням небезпечних вантажів, бензозаправні станції, склади вогненебезпечних, вибухових і отруйних речовин і т. п.), оцінити ступінь їх впливу на будівельний процес і розробити заходи щодо попередження можливих аварій; навести перелік споруд і комунікацій у зоні можливих деформацій земної поверхні та грунтового масиву, технічні рішення з попередження їх деформацій; оцінити ступінь впливу технологічних процесів і проявів при цьому шуму, вібрації, викидів шкідливих речовин, змін рівня грунтових вод, впливу на екологію; привести рішення щодо зниження цих впливів до безпечного рівня; виконати розрахунки тимчасового кріплення оброблень на міцність і стійкість; оцінити обладнання та технічні пристрої на відповідність вимогам норм безпеки. Рекомендується відобразити основні заходи безпеки при виникненні можливих позаштатних і аварійних ситуацій; заходи пожежної безпеки в процесі виконання будівельно-монтажних робіт, заходи з попередження електротравматизму; технічні рішення щодо безперебійного забезпечення електроенергією, стисненим повітрям, зв'язком на ділянках, де перерив подачі може привести до аварійної ситуації; розробити схеми і режими провітрювання виробок; оцінити можливі ситуації з раптовим викидом газу і грунтів, гірськими ударами, вивалами, проривами водогрунтових мас і визначити заходи боротьби з подібними проявами; передбачити резервування водовідливних засобів, достатню ємність зумпфів; оцінити ефективність методів вимірів деформацій будівель і споруд у зоні впливу гірничопрохідницьких робіт.