Директор института горного дела,

УТВЕРЖДАЮ

Директор института горного дела,

Геологии и геотехнологий

_____________/ В.А. Макаров /

«_____» _____________2008 г.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

 

Дисциплина  " Геомеханика: управление состоянием массивов горных пород; механика массивов пород "  

         (наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом)

 

Укрупненная группа: 130000 "Геология, разведка и разработка полезных ископаемых"                               (номер и наименование укрупненной группы⁾

 

Направление: 130400 "Горное дело"

               (номер и наименование направления)

Специальность: 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»             (номер и наименование специальности)

Институт: Горного дела, геологии и геотехнологий

 

Кафедра: Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

 

 

Красноярск

2008

Учебная программа дисциплины

 

составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по укрупненной группе

130000 "Геология, разведка и разработка полезных ископаемых"

(указывается номер и наименование укрупненной группы)

направления 130400 "Горное дело"

(указывается номер и наименование направления (специальности)

 

 

Программу составили: доцент, Голованов А.И._____________

                 (должность, фамилия, и. о., подпись)

доцент, Малиновский Е.Г._________ __

                (должность, фамилия, и. о., подпись)

 

 

Учебная программа обсуждена на заседании кафедры Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

«29» октября 2008 г. протокол № 2

Заведующий кафедрой  Голованов А.И.__________________

(фамилия, и. о., подпись)

 

 

Учебная программа обсуждена на заседании НМСИ _____________

__________________________________________________________________

«______» __________________ 200___ г. протокол № _____________

 

Председатель НМСИ __________________________________________

                                                      (фамилия и. о., подпись)

Дополнения и изменения в учебной программе на 200 __/200__ учебный год.

В учебную программу вносятся следующие изменения: _____________

____________________________________________________________________________________________________________________________________

Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры _______

«____» _____________ 200__г. протокол № ________

Заведующий кафедрой ______________________________________________

         (фамилия, и.о., подпись)

 

Внесенные изменения утверждаю:

Директор ___________________________________________ института

(фамилия, и. о., подпись)

 

1 Цели и задачи изучения дисциплины

1.1 Цель преподавания дисциплины

 

Предмет дисциплины определён с учётом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования при подготовке горных инженеров по специальностям: 130404 - Подземная разработка месторождений полезных ископаемых, проектов государственных стандартов высшего профессионального образования при подготовке специалистов и системного подхода к структуре технологии горного производства.

Целью преподавания дисциплины является изучение свойств горных пород в лабораторных и натурных условиях, а так же физико-механических процессов, происходящих в недрах во взаимосвязи со способами, системами разработки, методами и процессами воздействия на горные массивы, законов и закономерностей процессов, протекающих в недрах.

Предметом изучения являются: горные породы, массив горных пород и их характеристики в естественном состоянии и при воздействии горных работ.

 

1.2 Задачи изучения дисциплины

Задачи изучения дисциплины " Геомеханика: управление состоянием массивов горных пород; механика массивов пород " основываются на необходимости получения выпускником знаний, умений, навыков в соответствии с требованиями ГОС ВПО, на основе которых формируются соответствующие компетенции.

После изучения дисциплины выпускник должен иметь представление о современном состоянии технологии горного производства.

Выпускник должен знать:

- физико-механические свойства горных пород;

- теорию деформируемости и разрушения горных пород;

- дефомационные и прочностные свойства пород;

- природные и техногенные структурно-механические особенности массива горных пород;

- геомеханические процессы под влиянием горных работ

Выпускник должен уметь:

- определять и анализировать свойства горных пород;

- производить оценку геодинамической обстановкипроизводства горных работ;

- определять механические свойства пород и грунтов;

- оценивать степень деформируемости и прочности массива;

- моделировать геомеханические процессы;

- осуществлять контроль механического состояния породного массива;

Выпускник должен владеть:

- горной терминологией;

- методами исследования свойств горных пород;

- методами оценки устойчивости горных выработок

Дисциплина «Геомеханика: управление состоянием массивов горных пород; механика массивов пород» входит в основную образовательную программу подготовки по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» и является одной из основных определяющих профессиональные компетенции специалиста. От степени освоения знаний, умений и навыков в створе данной дисциплины во многом зависит качество подготовки специалиста.

 

 Освоение содержания курса путём решения соответствующих учебных задач ориентированно на формирование у кадров высшей квалификации следующих общих компетенций:

социальные компетенции (СК): способность самостоятельно приобретать новые знания, используя современные информационные технологии (СК1); ответственность (СК2); способность адаптироваться к новым ситуациям (СК3);

инструментальные компетенции (ИК): находить и перерабатывать информацию (ИК1); использовать информационные технологии (ИК2); проводить расчеты и делать выводы (ИК3); выбирать методы и средства измерений в соответствии со стандартами (ИК4); осуществлять литературный и патентный поиск, находить необходимую профессиональную информацию в банках и базах данных (ИК5);

общепрофессиональные компетенции (ОПК): моделировать технологические процессы (ОПК1); анализировать существующие и синтезировать новые технологические решения (ОПК2); планировать и организовывать выполнение технологических процессов (ОПК3).

специальные профессиональные компетенции (СПК): знать и корректировать геомеханические процессы (СПК1); производить выбор рациональных вариантов технологических схем горных работ в зависимости от геомеханической характеристики массива (СПК2); разрабатывать и обосновывать инженерные мероприятия по совершенствованию технологии разработки месторождений, обеспечению безопасности работ (СПК4).

 

Межпредметная связь

Изучение дисциплины «Механика массива горных пород» базируется на изучении общих математических и естественно-научных дисциплин федерального компонента. Это в первую очередь физика, математика, теоретическая механика, сопротивление материалов и др.

В инженерной подготовке положения, изучаемые в дисциплине, умения и навыки, приобретаемые при решении соответствующих учебных задач, получат логическое развитие и закрепление в последующих специальных дисциплинах и, в первую очередь, в таких, как: «Управлением состоянием массива», «Теория технологических процессов добычи угля», «Теория технологических процессов добычи руды» «Технология очистной выемки угля», «Технология очистной выемки руды».

 

2 Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц  (часов)	Семестр
		1;3	7;9
Общая трудоемкость дисциплины	5(180)	2,83 (102)	2,2(78)
Аудиторные занятия:	2,36(85)	1,42 (51)	0,94(34)
лекции	1,67(60)	0,94 (34)	0,72(26)
практические занятия (ПЗ)	-	-	-
семинарские занятия (СЗ)		-	-
лабораторные работы (ЛР)	0,69(25)	0,47 (17)	0,22(8)
другие виды аудиторных занятий		-	-
промежуточный контроль		-	-
Самостоятельная работа:	2,64(95)	1,42 (51)	1,22(44)
изучение теоретического курса (ТО)	1,94(70)	0,94 (34)	1,0(36)
курсовой проект (работа):		-	-
расчетно-графические задания (РГЗ)	-	-	-
реферат	-	-	-
задачи	-	-	-
задания	-	-	-
подготовка лабораторных работ	0,69(25)	0,47(17)	0,22(8)
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		зачет	зачет

 

 Содержание дисциплины

3.1 Разделы дисциплины и виды занятий в часах

(тематический план занятий)

 

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции зачетные единицы (часы)	Лаб. раб. зачетные единицы (часы)	Самостоятельная работа зачетные единицы (часы)	Формируемые компетенции
1.	Введение. Содержание учебного курса и его связь со смежными дисциплинами. Механика массива горных пород как основа развития горной технологии	0,06 (2)	-	0,06 (2)	СК1-2, ИК1-5, СПК1
2.	Природные и техногенные структурные особенности массива горных пород	0,11 (4)	-	0,22 (8)	СК1, ИК1-5
3.	Методы оценки трещиноватости	0,17 (6)	0,11 (4)	0,28 (10)	СК1-3, ИК1-4, ОПК1-3, СПК2-4
4.	Оценка структурного ослабления массива горных пород. Особенности деформирования и разрушения массива	0,06 (2)	-	0,17 (6)	ИК1-5, ОПК2, СПК1-2
5.	Деформирование и разрушение горных пород. Прочностные, деформационные и реологические свойства горных пород	0,28 (10)	0,28 (10)	0,39 (18)	СК1-3, ИК1-5, ОПК2, СПК1-4
6.	Напряженно-деформированное состояние нетронутого массива горных пород	0,11 (4)	-	0,14 (5)	СК1, ИК1-5; ОПК1-3
7.	Геомеханические процессы вокруг выработок и подземных сооружений	0,11 (4)	0,08 (3)	0,11 (5)	СК1, ИК1-5, ОПК1-3, СПК1-4
8.	Моделирование геомеханических процессов в массиве горных пород	0,06 (2)	-	0,06 (2)	СК1, ИК1-5, ОПК1-3, СПК1-4
9.	Управление состоянием массива. Основные понятия. Способы УСМ.	0,06 (2)	-	0,06 (2)	СК1,2
10.	Управление состоянием массива при поддержании очистного пространства целиками	0,22 (8)	0,11 (4)	0,33 (12)	СК1; ИК1-5; ОПК1-3; СПК1-4
11.	Управление состоянием массива при искусственных способах поддержания очистного пространства	0,11 (4)	0,11 (4)	0,33 (12)	ИК1-5; ОПК1-3; СПК1-4
12.	Управление состоянием массива при обрушении подработанных пород.	0,11 (4)	-	0,22 (8)	СК-1; ИК1-5; ОПК1-3; СПК1-4;
13.	Динамические формы проявления горного давления и меры борьбы с ними. Мероприятия по предотвращению прорывов воды в горные выработки	0,22 (8)	-	0,28 (10)	СК1; ИК1-5; ОПК1-3; СПК1-4;

 

Содержание разделов и тем лекционного курса

Модуль 1. Общие сведения

 

Раздел 1. Введение

 

Тема 1. Введение

Введение. Содержание учебного курса и его связь со смежными дисциплинами. Историческая справка о развитии геомеханики. Вклад отечественных и зарубежных ученых.  Механика массива горных пород как основа развития горной технологии. Современное состояние и перспективы совершенствования технологии подземной разработки месторождений в свете развития геомеханики.

(Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 2ч).

 

Раздел 2. Природные и техногенные структурные особенности массива горных пород

 

Тема 2. Понятие и свойства горной породы и горного массива

                                                                                                             

Понятие о горной породе и горном массиве. Структура массива. Классификация сетей трещин. Параметры системных систем ослабления массива. Механизм возникновения трещин, их ориентировка и густота в магматических породах под влиянием тектонических процессов. Влияние текстуры и структуры осадочных и метаморфических пород на образование естественных отдельностей (кливаж, слоистость, сланцеватость) Классификация структур, разделяющих массив горных пород на естественные отдельности. Влияние трещин на характер деформирования массива. Оценка свойств массива на разных масштабных уровнях.

 (Аудиторные занятия – 4ч, самостоятельная работа – 8ч).

 

Модуль 2. Изучение трещиноватости и механических свойств горных пород

 

Раздел 3. Трещиноватость массива горных пород

 

Тема 3. Методы оценки трещиноватости

Методы оценки трещиноватости. Геолого-маркшейдерские методы исследований структуры массива по обнажениям в горных выработках и кернам буровых скважин. Графическое представление трещиноватости.

 (Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 4ч).

 

Тема 4. Физические методы изучения трещиноватости

Физические методы изучения трещиноватости: по скорости распространения упругих волн; электрический и магнитный каротаж; прочностные и реометрические методы. Их сущность и основные положения методик.

(Аудиторные занятия – 8ч, самостоятельная работа – 6ч).

 

Раздел 4. Оценка структурного ослабления массива горных пород. Особенности деформирования и разрушения массива

 

Тема 5. Оценка структурного ослабления массива горных пород. Особенности деформирования и разрушения массива

Оценка структурного ослабления пород. Аналитические методы оценки структурного ослабления массива горных пород. Особенности деформирования и разрушения массива горных пород.

(Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 6ч).

 

Раздел 5. Деформирование и разрушение горных пород. Прочностные, деформационные и реологические свойства горных пород

 

Тема 6. Механические свойства горных пород и массивов

 Прочностные и деформационные характеристики горных пород; их зависимости от условий образования и строения. Прочностные характеристики горных пород в образце и массиве; их сравнительная оценка. Влияние масштабного фактора. Упругие и пластические свойства горных пород и массивов; ползучесть и релаксация. Наследственная теория ползучести применительно к горным породам.

 (Аудиторные занятия – 14ч, самостоятельная работа – 8ч).

 

Тема 7. Методы определения свойств горных пород

Методы определения прочностных, упругих и пластических свойств горных пород в лабораторных и натурных условиях. Испытания прочности горных пород. Учет структурных ослаблений. Влияние прилагаемых нагрузок и времени их действия на прочностные и деформационные свойства массива горных пород. Использование результатов испытаний свойств пород на стадиях разведки и разработки месторождений. Изменение свойств горных пород и массивов под воздействием гравитационных сил, обводненности месторождений, температурных и других факторов.

(Аудиторные занятия – 6ч, самостоятельная работа – 8ч).

 

Модуль 3. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород

 

Раздел 6. Напряженно-деформированное состояние нетронутого массива горных пород

 

Тема 8. Напряженное состояние нетронутого массива

Напряженное состояние нетронутого массива. Действие гравитационных и тектонических сил. Фактическое поле напряжений в основных горнодобывающих районах России. Характер изменения поля тектонических напряжений с глубиной и на границах дизъюнктивных нарушений. Влияние глубины работ на напряженное состояние пород в гравитационном поле. Геодинамическое районирование. Примеры геодинамического районирования шахтных полей, Таштагольского рудника и шахт ПО "Севуралбокситруда".       

(Аудиторные занятия – 4ч, самостоятельная работа – 5ч).

 

Раздел 7. Геомеханические процессы вокруг выработок и подземных сооружений

 

Тема 9. Распределение напряжений вокруг горных выработок

Распределение напряжений вокруг одиночных и сближенных выработок в упругом горном массиве; деформации контура выработок. Распределение напряжений и деформаций в пластичных горных породах. Квазипластические деформации трещиноватого массива.

(Аудиторные занятия – 5ч, самостоятельная работа – 2ч).

 

Тема 10. Методы определения напряжений и деформаций вокруг выработок

Методы определения напряжений и деформаций вокруг выработок в пластичных горных породах. Представление о свойствах горного массива, как упругопластической среде в зависимости от его строения, величин прилагаемых нагрузок и времени их действия.

(Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 2ч).

 

Раздел 8. Моделирование геомеханических процессов в массиве горных пород

 

Тема 11. Моделирование геомеханических процессов

Моделирование геомеханических процессов. Условия подобия. Материал моделей. Методы моделирования.

(Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 2ч).

Модуль 4. УСМ.

 

Раздел 9. УСМ при подземной разработке месторождений полезных ископаемых

 

УСМ при подземной разработке рудных месторождений полезных ископаемых.  Цель УСМ. Основные понятия (горное давление, напряжения в массиве, горнотехническая конструкция, устойчивость обнажений, универсальный критерий устойчивости, несущая способность горнотехнической конструкции, геомеханическая модель горнотехнической конструкции).

 Способы УСМ и соответствующие им системы разработки.

УСМ горных пород поддержанием подработанных пород целиками. Условия применения. Назначение оставляемых целиков. Варианты систем.

УСМ горных пород поддержанием выработанного пространства временно оставляемой (магазинированной) рудой. Условия применения. Назначение магазинированной руды. Варианты систем.

УСМ горных пород закладкой выработанного пространства. Условия применения. Назначение закладки. Камерные и слоевые системы разработки с закладкой.

УСМ горных пород креплением очистного пространства.

Управление горным давлением посредством обрушения пород. Управление горным давлением посредством обрушения руды и вмещающих пород. Одностадийный и двухстадийный порядок отработки запасов. Сущность систем. Варианты. Условия применения.

Управление состоянием массива полным обрушением пород при системах разработки длинными очистными забоями при разработке угольных месторождений. Столбовые, сплошные и комбинированные системы разработки. Сущность. Условия применения.

 (Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 2ч).

 

 

Раздел  10. Управление состоянием массива при поддержании очистного пространства целиками

Тема 12. Управление состоянием массива при поддержании очистного пространства целиками

Цель, задачи и методы управления.  Управление состоянием массива при камерно-столбовых системах. Виды целиков в зависимости от их назначения и формы.  Распределение опорно­го давления при камерно-столбовой системе разработки с последовательным чере­дованием камер и целиков. Распределение опорного давления с увеличением числа отработанных камер.  Определение высоты свода естественного равновесия.Распределение нагрузок на столбчатые и панельные целики при панельной подготовке месторождений полезных ископаемых.  Распределение и изменение напряжений в поперечном сечении целика.

Типы кровли камер. Понятие потолочины при различных типах пород. Распределение сил при работе балки.

Методы определения пролетов камер. Методы определения пролетов камер при сложном строении кровли и кровли, представленной однородным трещиноватым массивом. Аналитические и экспериментальные методы. Их сущность. Метод горных аналогий. Условия применения.

Определение допустимых обнажений пород. Особенности предварительного обоснования допустимых горизонтальных обнажений при проектировании отработки месторождения камерно-столбовой системой разработки на глубине 200 – 350 м для выработок неограниченной длины и выработок с длиной, соизмеримой с шириной. Особенности проектирования горных работ для глубоких горизонтов при переходе к отработке запасов нижерасположенных этажей. Обоснование предельно допустимых пролетов обнажений при наклонных камерах при известной величине устойчивого пролета горизонтального обнажения.

Понятие об эквивалентном пролете камеры и методика его определения с использованием идеи В.Д. Слесарева. Определение допустимых пролетов камер с неограниченной длиной  и длиной соизмеримой с шириной.  

(Аудиторные занятия – 6ч, самостоятельная работа – 4ч).

 

Тема 13. Расчет целиков и потолочин

Расчет целиков при разработке пологопадающих залежей. Требования, предъявляемые к сохранению устойчивого состояния опорных и панельных целиков.

Расчет целиков по методу Турнера – Шевякова. Сущность метода. Расчетная схема. Вклад различных ученых в развитие метода. Особенности расчета целиков для наклонных рудных тел. Коэффициент запаса прочности целиков. Коэффициент формы целиков. Достоинства и недостатки метода. Рекомендации по его применению.

Расчет целиков на основании гипотезы свода давления. Вклад различных ученых в развитие метода. Сущность метода. Расчетная схема. Достоинства и недостатки метода. Рекомендации по его применению.

 Методика расчета целиков при камерно-столбовой системе разработки. Взаимодействие целиков с подработанным массивом. Несущая способность целиков. Определение напряжений, возникающих в опорных и панельных целиках при пологом и наклонном падении рудных тел. Рекомендуемые углы отклонения целиков от вертикальной оси. Учет коэффициента структурного ослабления массива. Особенности распределения напряжений в широких и узких целиках.  Расчет столбчатых опорных целиков. Расчет панельных целиков.

Управление горным давлением целиками при разработке крутопадающих залежей. Назначение МКЦ и МЭЦ. Расчетная схема. Расчеты МКЦ и МЭЦ с использованием методики А.А. Иливицкого. Особенности определяющих нагрузок в зависимости от угла залегания рудного тела и глубины работ. Ориентация камер относительно элементов залегания рудного тела. Толщина потолочины.

Погашение целиков и ликвидация пустот. Цель и способы. Особенности погашения пустот при крепких и слабых трещиноватых рудах; малоценных и высокоценных. Условия применения и сущность массового взрывания целиков. Методы изоляции неликвидированных пустот от действующих горных выработок созданием предохранительных породных или рудных «подушек» или возведением перемычек в подходящих к выработанному пространству выработках.

Правила безопасного ведения работ при камерных системах разработки. Требования правил безопасности при отработке целиков при заложенных и открытых камерах.  

(Аудиторные занятия – 6ч, самостоятельная работа – 8ч).

 

Раздел 11. Управление состоянием массива при искусственных способах поддержания очистного пространства

 

Тема 14.   Управление состоянием массива при искусственных способах поддержания очистного пространства

 

Управление состоянием массива при искусственных способах поддержания очистного пространства, их сущность и условия применения (магазинированием руды, креплением, закладкой очистного пространства).

УСМ горных пород при системах с магазинированием отбитой руды. Условия применения. Назначение магазинированной руды.  Разновидности системы разработки с магазинированием отбитой руды. Частичный и полный выпуск руды. Требования правил безопасности. Давление магазинированной руды на борта выработанного пространства и на крепь откаточных штреков и восстающих, принципы расчета.  Конвергенция бортов выработанного пространства, ее отрицательные последствия, мероприятия, направленные на их предупреждение.

Управление состоянием массива горных пород при системах с креплением. Требования к крепи. Индивидуальная и механизированная крепь. Условия применения деревянной крепи и ее виды. Распределение опорного давления при разработке с креплением очистного пространства.

Основные технологические характеристики металлических стоек.  Рабочие характеристикой стоек. Три типа крепи. Призабойные и посадочные стойки. Стойки трения и гидравлические с внутренней гидросистемой (ГК) и с внешним питанием (ГВ).

Управление состоянием массива горных пород при системах с закладкой выработанного пространства.

Управление состоянием массива горных пород при системах с закладкой при разработке угольных месторождений.  Полная и частичная закладка выработанного пространства. Условия применения. Цель. Технология работ. Откосные и ходовые шпуры при проведении бутового штрека. Технология наращивания бутовой полосы при различных углах залегании угольных пластов.

Полная закладка выработанного пространства. Требования, предъявляемые к закладочному материалу. Способы доставки закладочного материала в выработанное пространство и возведение закладочного массива (ручной; самотечный; механический; пневматический; гидравлический). Требования, связанные со способом закладки. Технологические процессы и технология работ по возведению закладочных массивов. Достоинства и недостатки. Твердеющая закладка (литая закладка;  жесткая закладка), их особенности.

УСМ при системах с закладкой при разработке рудных месторождений. Условия применения. Основные задачи и условия применения управления состоянием массива горных пород при системах с закладкой. Разновидности систем разработки и их принципиальные схемы отработки (при разработке пологопадающих залежей: без закладки очистного пространства целиков; с полной закладкой очистного пространства; при разработке крутопадающих месторождений). Распределение опорного давления при камерных системах разработки с закладкой.

Расчет прочности твердеющей закладки при разработке пологопадающих месторождений. Распределение напряжений в искусственных целиках различных очередей выемки. Особенности деформирования рудных и искусственных целиков.  

(Аудиторные занятия – 8ч, самостоятельная работа – 12ч).

 

Раздел 12. Управление состоянием массива при обрушении подработанных пород

Тема 15. Управление состоянием массива при обрушении подработанных пород.

 

Полное обрушение. Основные термины. и технология работ при разработке угольных месторождений с различными углами падения пластов. сущность частичного обрушения пород.

Место УСМ полным обрушением при разработке угольных месторождений. Шаг посадки. Первая посадка. Первичная посадка. Вторичная осадка. Условие подбучивания обрушенными породами  основной кровли.

Управление кровлей полным обрушением на пологом пласте: на однорядную органку, на посадочные стойки ОКУ. Ручной способ удаления деревянной крепи.    Механизированный способ посадки с помощью лебедки, установленной на вентиляционном штреке. Безопасность работ.

Управление кровлей полным обрушением на крутых и крутонаклонных пластах. Типы посадочной крепи, применяемой в породах II, III и IV классов. Технология работ по управлению горным давлением. Механизированный способ удаления деревянной крепи с помощью лебедки и трех отрезков каната.

Способы разупрочнение труднообрушающихся пород кровли: передовое торпедирование; гидромикроторпедирование; принудительное обрушение; взрывогидрообработка; гидрообработка. Сущность. Технология работ. Параметры. Результат.

Частичное обрушение пород. Область применения. Цель.

УСМ при системах с обрушением при разработке рудных месторождений. Горно-геологические и технологические факторы, определяющие характер сдвижения и обрушения пород в различных условиях залегания рудных тел. Сдвижение и обрушение подрабатываемых пород при отработке пологих и крутопадающих залежей разной мощности. Коэффициент концентрации опорного давления.

 Взаимосвязь обрушения пород с опорным давлением на рудный массив. Шаг обрушения. Сдвижение и обрушение земной поверхности. Условие равновесия. Понятие критической глубины.

Основные мероприятия по снижению и предотвращению вредного воздействия опорного давления на прилегающий рудный массив. Обоснование необходимости проведения мероприятий. Своевременное обрушение подрабатываемых пород. Определение толщины зависаемой консоли (ширины призмы сползания). Выбор параметров блока, соответствующих ширине призмы сползания. Выбор оптимального порядка отработки. Принудительное обрушение подработанных пород в нижней части призмы. Метод управляемого самообрушения пород. Надработка для снижения опорного давления. Одностадийная выемка. Распределение опорного давления при одностадийной и двухстадийной выемке.  

(Аудиторные занятия – 4ч, самостоятельная работа – 8ч).

 

Модуль 5. Горные удары

Раздел 13. Динамические формы проявления горного давления

 

Тема 16. Динамические формы проявления горного давления и мероприятия по борьбе с ними

     

Основные формы динамического проявления горного давления. Горный удар. Микроудары. Толчки. Стреляние. Шелушение пород. Заколообразование. Условия, необходимые для проявления горного удара.

Прогнозирование напряженного состояния пород. Визуальные методы. По толщине дисков выбуриваемого керна. Примеры. По выходу буровой мелочи. По деформируемости пород (с помощью контурных и глубинных реперов, метод разгрузки и др.). Конструкции реперов и установок для измерения смещений пород.

Метод разгрузки. Частичная разгрузка. Полная разгрузка. Место проведения. Назначение. Схемы испытаний. Подготовительные работы. Применяемое оборудование. Обработка и использование полученных результатов.

Исследование напряжений пород по деформируемости стенок скважины и по усилиям вдавливания индентора в забой. Сущность. Оборудование

Геофизические методы оценки напряженного состояния пород: электрический метод; сейсмический метод; по интенсивности электромагнитного излучения; по акустической эмиссии. Сущность методов. Применяемое оборудование. Электрометрический коэффициент удароопасности. Схемы испытаний.

Прогнозирование способности пород к накоплению потенциальной энергии. По способности деления керна на диски. По глубине вдавливания индентора. По характеру трещиноватости пород. По литологическому составу пород. По энергоемкости пород. Сущность методов. Получаемые результаты. Категории удароопасности пород.

Классификация мер безопасного ведения горных работ на удароопасных пластах. Региональные и локальные методы. Отработка защитных пластов. Схемы к определению размеров защищенной зоны.

Мероприятия, направленные на снижение опорного давления. Проведение выработки широким забоем. Использование комбинированных целиков (целики угля и полосы из искусственных материалов). Опережающая надработка и подработка при слоевой системе с закладкой. Сущность мероприятий. Схемы проведения.

Мероприятия, направленные на исключение возможности наложения зон опорного давления при отработке шахтных полей.

Мероприятия, направленные на придание породам дополнительной податливости. Камуфлетное взрывание при проведении выработок. Параметры. Схема расположения скважин. Ширина защитной зоны. Неснижаемое опережение. Камуфлетное взрывание при очистной выемке: при пологом, крутонаклонном и крутом падении месторождений. Сущность. Схемы. Достигаемый эффект. Сотрясательное взрывание. Цель. Нагнетание воды в пласт.

Мероприятия, направленные на повышение устойчивости выработок. Придание выработкам устойчивая форма поперечного сечения. Выбор положения выработок за пределами зоны повышенного опорного давления. Схема распределения опорного давления. Бесцеликовая технология подготовки запасов к выемке.

Способы охраны подготовительных выработок. Примеры. Расположение зон опорного давления в подготовительных выработках от проводимой очистной выемки. Поддержание выработок. Выбор расположения параллельных выработок. Характер взаимного влияния параллельных выработок на величину опорного давления в краевых зонах. Проведение выработок с применением контурного взрывания. Проведение выработок большого сечения в две очереди и другие мероприятия при проведении горизонтальных и наклонных выработок.

(Аудиторные занятия – 6ч, самостоятельная работа – 6ч).

 

Тема 17. Внезапные выбросы

 

Внезапные выбросы угля, пород и газа; сущность явления, продолжительность, основные признаки (отличия от других газодинамических явлений), механизм процесса и причины возникновения, предвестники. Примеры. Предвестники внезапного выброса. Классификация мер безопасного ведения горных работ на выбросоопасных пластах.

Мероприятия по борьбе с внезапными выбросами угля и газа. Региональные и локальные мероприятия. Опережающая разработка защитных пластов. Дегазация угольных пластов. Увлажнение угольных пластов. Способы предотвращения внезапных выбросов на незащищенных пластах

Локальные мероприятия. Гидрорыхление. Низконапорное ув­лажнение. Гидроотжим краевой зоны. Гидровымывание опережающих по­лостей. Образование разгрузочных пазов и щелей. Бурение опережающих скважин. Торпедирование призабойной части уголь­ного пласта. Распространенность методов. Условия применения. Сущность. Технология проведения. Схемы. Параметры. Контроль эффективности. Неснижаемое опережение.

Способы предотвращения внезапных выбросов угля и газа при вскрытии угольных пластов. Вскрытие в режиме сотрясательного взрывания. Нагнетание воды в пласт в режиме гидрорыхления. Условия применения. Цель. Сущность способов. Параметры. Контроль эффективности. Неснижаемое опережение.

(Аудиторные занятия – 2ч, самостоятельная работа – 4ч).

Лабораторные занятия

 

 

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ, трудоемкость
1	3	Построение паспорта прочности горных пород (4 часа)   Структура и свойства массива  пород (4 часа)
2	5	Структура и свойства массива  пород (4 часа)
3		Определение прочности трещиноватого массива горных пород графическим способом (6 часов)
4	7	Определение напряженного состояния массива пород вокруг выработок круглого поперечного сечения (3часа)
5	10	Расчет параметров инъекционно-штангового упрочнения