1
2
1. Цели и задачи освоения дисциплины.
Целями освоения дисциплины «Основы горного дела» (открытая геотехнология)
является получение студентами знаний об основных принципах добычи различных
твердых полезных ископаемых открытым способом, формирование представления
о будущей профессии. Данная дисциплина является одной из первых профессиональных дисциплин, формирующих профиль подготовки горного инженера по специализации «Открытые горные работы».
Дисциплина «Основы горного дела» формирует теоретические знания, практические навыки, вырабатывает компетенции, которые дают возможность выполнять следующие виды профессиональной деятельности: производственнотехнологическую; проектную; научно-исследовательскую; организационноуправленческую.
В области производственно-технологической деятельности целью дисциплины является научить студента выполнять в работе требования технической документации, действующих норм и стандартов, правил безопасности. Выполнять необходимые обосновывающие расчеты и разрабатывать техническую документацию на производство работ.
В области проектной деятельности дисциплина дает основы грамотного подхода к разработке технологии с учетом технической, экологической и экономической эффективности горных работ.
В области научно-исследовательской деятельности дисциплина позволяет обоснованно выполнять лабораторные, экспериментальные исследования, подготавливать технические отчеты.
В области организационно-управленческой деятельности дисциплина учит умению проводить технико-экономический анализ, обосновывать принимаемые решения и руководить выполнением горных работ.
Задачами изучения дисциплины «Основы горного дела» являются:
-овладение горной терминологией и комплексом понятий, формирующих область деятельности человека при освоении земных недр;
-освоение принципов ведения и обеспечения безопасности, эффективности горных работ;
-освоение принципов современной технологии добычи твердых полезных ископаемых открытым способом;
-овладение комплексом понятий о качестве добываемого полезного ископаемого и способах его улучшения;
-овладение комплексом понятий по экологии открытого способа добычи полезных ископаемых.
2. Место дисциплины в структуре ООП специалитета «Основы горного дела» (открытая геотехнология) относятся к базовой (общепрофессиональной) части дисциплин профессионального цикла С.3, формирующей у студента общее представление о различных аспектах открытой добычи твердых полезных ископаемых.
При освоении дисциплины обучающимся необходимы знания дисциплин гуманитарного цикла (истории горного дела, иностранного языка), естественно-научного цикла (математики, физики, информатики, геологии) и профессионального цикла (начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики, метрологии и стандартизации, геодезии) согласно таблице.
Название дисциплины Разделы Геология Начертательная геометрия, инже- Все разделы нерная и компьютерная графика Физики Кинематика поступательного и вращательного движений. Центральные силы, неинерциальные системы отсчета. Механика сплошных сред.
Математики. Линейная алгебра. Аналитическая геометрия.
Освоение дисциплины необходимо для изучения в дальнейшем дисциплин гуманитарного цикла (экономики и менеджмента горного производства, горного права, иностранного языка для горных инженеров), естественно-научного цикла (горнопромышленной экологии, физики горных пород, информационных технологий в горном деле), профессионального цикла (метрологии, стандартизации и сертификации в горном деле, безопасности жизнедеятельности, ведения горных в т. ч. взрывных работ, аэрологии горных предприятий, эксплуатации оборудования и электроснабжения открытых горных работ, маркшердерии, горных машин и оборудования, обогащения полезных ископаемых, процессов, технологии и комплексной механизации открытых горных работ, проектирования карьеров, рационального использования и охраны природных ресурсов), успешного прохождения учебной, производственных и преддипломной практик.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Освоение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций.
ОК-7 (общекультурная) – использование нормативных правовых и инструктивных документов в своей деятельности, а именно:
владеть: 1) основными положениями отраслевых правил безопасности; 2) методическими положениями по расчету параметров карьеров, процессов горных работ.
ПК-9 (общепрофессиональная) – владение основными принципами технологий добычи полезных ископаемых открытым способом, а именно:
знать: 1) классификацию объектов освоения полезных ископаемых; 2) объекты горного комплекса карьера; 3) основы разрушения горных пород; 4) процессы, системы и технологии разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом; 5) выбор и расчет производительности средств механизации процессов.
владеть: 1) способами и методами ведения открытых горных работ, определения их основных параметров.
3.1. Матрица соотнесения тем учебной дисциплины и формируемых в них компетенций ОК-7 ПК- Разделы Количество Владеть Знать Владеть дисциплины часов 1 2 1 2 3 4 5 + 1 + 2 + + 3 + 4 + + 5 + + 6 + + 7 + + 8 + + 9 + + + 10 + 11 + 12 «Основы горного дела» (открытая геотехнология).
Общая трудоемкость дисциплины составляет 9 зачетных единиц, 324 часа.
семестра Раздел дисциплины (модуля), темы лекций и их содержание ОФО ЗФО Понятие о горной промышленности, ее специфике, отличительных особенностях и роли в экономике страны. Природные ресурсы и потребности в полезных ископаемых. Общая характеристика отраслей по добыче полезных ископаемых, в т. ч. угольной, горнорудной, нефтяной и газовой промышленности. Структура запасов и добычи минерального сырья в мире, России и Кузбассе в т. ч. Горное производство и горные предприятия.
Горная наука, ее роль в становлении и развитии горного дела [1 - 8] 2.Виды добываемых твердых полезных ископаемых.
Металлические полезные ископаемые.
Неметаллические полезные ископаемые.
Горючие полезные ископаемые.
Строительные горные породы.
Качество полезных ископаемых.
Технологические свойства пород вскрыши. [1 - 8] 3. Способы добычи твердых полезных ископаемых: открытый, подземный, комбинированный, физико-химический, подводный.
Сущность способов, преимущества и недостатки, области применения.
Сырьевая база открытого способа добычи. [1 - 8] 4. Типы, климатические и гидрогеологические условия разрабатываемых месторождений и залежей.
Классификация залежей по форме, по положению относительно земной поверхности, по мощности, по строению тел, по углу падения, по строению залежи, по нарушенности. Общая характеристика горногеологических условий горных работ в Кузбассе. [1 - 8] 5. Карьер, разрез, прииск как горное предприятие.
Понятие о карьерном поле, его элементах, горном и земельном отводах.
6. Главные параметры карьера и отвала, их элементы.
Понятие об уступе, рабочей площадке, берме, съезде, траншее. Конструкция рабочих и нерабочих бортов карьеров, откосов отвалов. Устойчивость откосов горных выработок. Запасы и потери полезных ископаемых при разработке. [1 - 8] Подготовка поверхности месторождений, осушение месторождений.
Горно-капитальные работы в период строительства карьеров.
Проведение подготовительных выработок, вскрышные и добычные работы, рекультивация земель. [1 - 8] Средний, контурный, слоевой, граничный, текущий коэффициент вскрыши. Режим и календарный график горных работ. [1 - 8] сификация структур комплексной механизации. Системы открытой разработки. Комплексная механизация при сплошных системах разработки.
Комплексная механизация при углубочных системах разработки. [1 - 8] Способы, схемы и системы вскрытия. Вскрывающие выработки и технология их проведения. [1 - 8] семестра Раздел дисциплины (модуля), темы лекций и их содержание ОФО ЗФО 11. Основные технологические процессы в карьере.
Подготовка горных пород к выемке, выемочно-погрузочные, транспортные, отвальные, рекультивационные работы. Взаимосвязь процессов. [1 - 8] 12. Способы разрушения горных пород при подготовке к выемке.
Механический, гидравлический, термический, взрывной способы разрушения и области их применения. Оттаивание и борьба с промерзанием пород, управляемое обрушение пород. [1 - 8] Основные требования к взрывному дроблению пород. Основные методы БВР. Первичное и вторичное дробление пород. Основные параметры взрываемых блоков пород, сетки скважин, развала пород. Конструкции скважинных зарядов ВВ, схемы взрывания скважинных зарядов. Механизация работ по зарядке скважин. Буримость и взрываемость пород. Способы бурения горных пород и типы буровых станков. Характеристика взрывчатых веществ и способы их инициирования. Взрывание сотрясательное, на дробление, на сброс и области их применения. Организация БВР в карьере. Основные показатели БВР. Вопросы техники безопасности при БВР. [1 - 8] Забои, основные типы, селективная и валовая выемка пород. Типы заходок, фронт работ на уступе.
Основные виды и типы выемочно-погрузочного оборудования и область его применения. Производительность экскаваторов. Основные параметры экскаваторов мехлопат, вскрышных, драглайнов, непрерывного действия, роторно-фрезерных экскаваторов. Вопросы техники безопасности при Общая характеристика и показатели работы карьерного транспорта. Основные виды и типы транспорта, и область его применения. Постоянные и передвижные транспортные коммуникации. Путь и подвижной состав карьерного железнодорожного транспорта. Дороги и подвижной состав карьерного автомобильного транспорта. Конвейерный транспорт на карьерах. Комбинированный транспорт карьеров, способы и техника для перегрузки пород. Вспомогательные работы и техника для их выполнения на карьерах. Вопросы техники безопасности при транспортировании. [1 - 8] Сущность процесса отвалообразования. Выбор места расположения отвала. Отвалообразование при железнодорожном транспорте. Отвалообразование при автомобильном транспорте. Отвалообразование при конвейерном транспорте. Виды и типы оборудования для отвалообразования.
Вопросы техники безопасности при отвалообразовании. [1 - 8] Горно-технические и биологические этапы рекультивации. [1 - 8] Изучение методики расчета коэффициентов вскрыши [10 -13].
и мультимедийная презентация по вопросам развития открыто- подземных горных работ в Кузбассе.
ВТОРОЙ КУРС. ЧЕТВЕРТЫЙ СЕМЕСТР 26
товки вскрышных пород к выемке при бестранспортной технологии [10 - 13].вопросам применения поперечных систем разработки в Кузбассе.
Защита РГР № 6, контроль выполнения разделов курсового проекта.
Изучение методики расчета отвалообразования при автомобиль- 0,5 0, На втором курсе в четвертом семестре студенты всех форм обучения выполняют курсовой проект на тему «Определение основных параметров открытых горных выработок». В результате выполнения проекта студенты овладевают способами, методами и технологией проведения горных работ, выполняет технические чертежи горных выработок, производит расчеты параметров и показателей горных работ. Студенты заочного обучения получают задание по КП на установочной лекции.
Курсовой проект состоит из пояснительной записки с расчетами и поясняющей частью проекта и листа графической части формата А1. В записке выполняются разделы:
1) определение главных параметров карьера, 2) коэффициенты вскрыши карьера, 3) обоснование параметров одиночной капитальной и разрезной траншей, 4) обоснование параметров рабочей площадки уступа, 5) обоснование параметров бульдозерного отвала.
На листе графической части изображаются схемы выработок.
4.4. Контрольная работа (для студентов заочного обучения) Контрольная работа состоит из теоретического вопроса и практического. Темы теоретических вопросов отражают содержание контрольных вопросов по материалам РГР студентов дневного обучения. Например: характеристики взрываемости горных пород, технологические параметры экскаваторов т. д.
В практической части выполняется расчет по индивидуальным исходным данным и соответствующий чертеж по теме РГР №1 определение главных параметров карьера.
Задание выдается на установочной лекции. Вопросы контрольной работы изучаются студентами самостоятельно.
РГР № 6. Расчет технологической схемы выемочнопогрузочных работ на уступе прямой мехлопатой с погруз- 0. Раздел 15,16 7- Раздел 5, 6 9 Выполнение теоретической части контрольной работы [10 Изучение теоретического материала [1 - 8]. 0, Раздел 7 Выполнение практической части контрольной работы [10 Изучение теоретического материала [1 - 8].
4.6. Распределение трудоемкости изучения дисциплины по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента *) -проставляется в строке «неделя семестра» при отсутствии пропуска занятий В учебном процессе предусмотрено использование активных и интерактивных форм проведения занятий. Лекции проводятся в традиционной форме. Лабораторные занятия позволяют преподавателю более индивидуально общаться со студентами и подходят для интерактивных методов обучения. В рамках лабораторных работ применяются следующие интерактивные методы:
- тест (14 ч);
- собеседование с приглашенным специалистом (2 ч);
- разбор конкретных примеров (16 ч);
- выступление студентов в роли обучающего (4 ч);
-мультимедийная презентация (2 ч).
В целом интерактивные формы занимают 38 ч, т. е. 36,5% от общего времени аудиторных занятий, что соответствует требованиям ФГОС.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение Оценочными средствами для текущего контроля являются компьютерное тестирование и выполнение расчетно-графических работ.
Тестирование осуществляется по темам дисциплины по тестовым заданиям, выбираемым преподавателем из имеющейся базы тестовых заданий и раздаются студентам в виде опросных листов.
Примеры тестовых заданий:
1. Предприятие, ведущее разработку россыпных месторождений открытым способом, называется:
1) карьером 2) прииском 3) разрезом 2. Коэффициент вскрыши, являющийся отношением объема вскрышных пород удаленных в отвал за определенный промежуток времени к объему добытого полезного ископаемого за этот же период времени, называется:
1) средний геологический 3) контурный 4) граничный 3. Промышленные запасы полезного ископаемого в границах карьера зависят:
1) от рельефа поверхности 2) от угла падения залежи 4) от геологических запасов карьера 5) от глубины карьера 4. Угол откоса рабочего борта карьера зависит:
1) от ширины карьера 3) от числа экскаваторов на уступе 4) от ширины рабочей площадки 5) от ширины полосы безопасности 5. Производственная мощность карьера зависит:
1) от ширины карьера 3) от объема вскрышных пород в границах карьера 4) от промышленных запасов карьера 5) от угла падения залежи 6. График режима горных работ показывает 1) порядок выполнения вскрышных работ 2) распределение объемов вскрыши и полезного ископаемого по годам эксплуатации 3) распределение объемов вскрыши и полезного ископаемого по отношению к какому либо параметру карьера 4) производственную мощность карьера 5) срок службы карьера 7. Календарный график горных работ показывает 1) порядок подготовительных работ 2) порядок вскрышных работ 3) порядок выполнения вскрышных и добычных работ по годам работы карьера 4) распределение объема вскрыши и запасов полезного ископаемого по глубине карьера 5) производственную мощность карьера 8. Целью вскрытия является 1) добыча полезного ископаемого без потерь 2) размещение вскрыши в отвале 3) перемещение груза к месту его складирования 4) обеспечение работы вскрышного экскаватора 5) подготовка горизонта к эксплуатации 9. Скользящими съездами называются наклонные траншеи 1) размещенные на нерабочем борту карьера 2) предназначенные для конвейерного транспорта 3) размещенные за контуром карьера 4) размещенные на рабочем борту карьера 5) имеющие руководящий уклон 10. Полутраншея – это выработка, которая имеет поперечное сечение в форме 1) параллелограмма 3) треугольника 11. Длина наклонной траншеи и полутраншеи зависит от 1) длины карьерного поля 2) длины экскаваторного блока 3) высоты транспортных устройств 4) величины подъема (уклона) 5) глубины траншеи (полутраншеи) 12. Главным назначением разрезных траншей является 1) вскрытие нового горизонта карьера 2) подход рабочих к забою 3) удаление воды из забоя 4) размещение горного и транспортного оборудования для нового горизонта 5) перегон экскаватора к новой заходке Компьютерное тестирование проводится на завершающей стадии изучения дисциплины в компьютерном классе с использованием базы тестовых заданий АСТ.
Выполнение расчетно-графических работ (РГР) - 8 расчетно-графических работ (позволяют оценить приобретенные навыки студентов по применению на практике теоретических знаний по соответствующим темам). Далее представлены основные этапы выполнения каждой расчетно-графической работы.
РГР № 1. Определение главных параметров карьера.
Определение граничного коэффициента вскрыши.
Определение линейных параметров карьера на основании исходных данных.
Определение запасов угля, объемов пород вскрыши и коэффициентов вскрыши.
Определение производственной мощности карьера.
Построение в масштабе плана и сечения карьера.
РГР № 2. Расчет норматива технологических потерь полезного ископаемого (угля) при разработке.
1. Расчет потерь угля в кровле пласта в срезаемых пачках при вскрышных работах, а так же при экскаваторной и бульдозерной зачистке.
2.. Расчет потерь угля в почве и треугольниках непрочерпывания.
3.. Расчет потерь угля при погрузке и транспортировании.
4.. Расчет потерь угля при взрывных работах.
4.. Расчет потерь угля при бестранспортной технологии вскрышных работ.
РГР № 3 Расчет коэффициентов вскрыши для горизонтальных и пологих залежей.
Расчет среднего геологического коэффициента вскрыши.
Расчет среднего промышленного коэффициента вскрыши.
Расчет среднего эксплуатационного коэффициента вскрыши.
Расчет слоевого коэффициента вскрыши.
Расчет текущего коэффициента вскрыши.
Расчет контурного коэффициента вскрыши.
Расчет граничного коэффициента вскрыши.
РГР № 4. Расчет коэффициентов вскрыши для наклонных и крутопадающих залежей.
1. Расчет среднего геологического коэффициента вскрыши.
2. Расчет среднего промышленного коэффициента вскрыши.
3. Расчет среднего эксплуатационного коэффициента вскрыши.
4. Расчет слоевого коэффициента вскрыши.
5. Расчет текущего коэффициента вскрыши.
6. Расчет контурного коэффициента вскрыши.
7. Расчет граничного коэффициента вскрыши.
РГР № 5. Определение параметров буровзрывной подготовки вскрышных пород к выемке.
1. Определение среднего диаметра естественной отдельности пород во взрываемом массиве.
2. Расчет удельного расхода ВВ.
3. Определение параметров скважинных зарядов ВВ.
4. Определение параметров сетки скважин на уступе.
5. Выбор схемы взрывания скважинных зарядов.
6. Расчет параметров развала пород.
7. Выбор типа, расчет производительности и количества буровых станков.
8. Построение паспорта буровзрывных работ.
РГР № 6. Расчет технологической схемы выемочно-погрузочных работ на уступе прямой мехлопатой с погрузкой в автосамосвалы.
1. Определение параметров рабочей площадки на уступе.
2. Построение технологической схемы работы экскаватора.
3. Расчет паспортной, технической и эксплуатационной производительности экскаватора.
4. Определение рабочего и инвентарного парка экскаваторов.
РГР № 7. Расчет транспортирования породы автосамосвалами.
Выбор типа автосамосвала.
Определение составляющих времени рейса автосамосвала.
Выбор схемы подъезда самосвала под погрузку.
Определение производительности и количества автосамосвалов.
РГР № 8. Расчет отвалообразования при автомобильном транспорте.
Определение основных параметров.
Определение числа разгружающихся самосвалов на отвале.
Определение длинны фронта разгрузки на отвале.
Определение числа разгрузочных, планировочных и резервных участков на отвале, общей длинны фронта отвальных работ.
5. Построение схемы периферийного отвалообразования.
6. Выбор типа, расчет производительности и числа бульдозеров для отвалообразования.
Оценочными средствами промежуточного контроля являются экзаменационные вопросы.
Качество полезных ископаемых, запасы и потери при разработке.
Конструкция рабочих и нерабочих бортов карьеров, откосов отвалов, их элементы, параметры.
Свойства пород вскрыши, негабаритный кусок при экскаваторных работах, степень дробления пород.
Устойчивость откосов горных выработок.
«