МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный горный университет»

Кафедра физики горных пород и процессов

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по методической работе и качеству образования В. Л. Петров «» _2011 г.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Специальность «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

Форма обучения:

очная Москва 1. Цели и задачи курса Целью курса является обеспечение подготовки горных инженеров в области современных достижений по направленному изменению свойств и состояния массива горных пород, закономерностей изменения этих свойств и протекающих в них процессов при взаимодействии с жидкостями и газами.

Задачей курса является формирование у студентов знаний и навыков в направленном изменении свойств и состояния массивов горных пород при их взаимодействии с жидкостями и газами в различных технологических процессах горного производства за счет знания закономерностей изменения физических свойств горных пород и физической сущности процессов и явлений, протекающих при статическом и динамическом взаимодействии жидкостей и газов с горными породами.

2. Требования к уровню освоения содержания курса В результате изучения курса студент должен • знать основные гидрогазодинамические процессы, протекающие в массивах горных пород и сопутствующие процессам разработки месторождений полезных ископаемых;

• понимать физические закономерности этих процессов;

• разбираться в технических способах предотвращения вредных последствий этих процессов и предлагать пути их совершенствования на основе знания вышеуказанных физических закономерностей процессов и явлений;

• уметь рассчитывать параметры вышеуказанных процессов и характеристики технических устройств предотвращения вредных последствий этих процессов.

3. Объем курса и виды учебной работы Вид учебной работы Всего часов Семестр Общая трудоемкость курса 51 Аудиторные занятия 51 Лекции 34 Практические занятия 17 Лабораторные работы - Самостоятельная работа - Вид итогового контроля Зачет 4. Содержание курса 4.1. Разделы курса и виды занятий №№ Раздел курса Лекции ПЗ п/п 1 Введение * 2 Основные закономерности статического взаимодействия * * пород с жидкостями и газами 3 Процессы динамического взаимодействия жидкостей с * * горными породами 4 Процессы и технические средства осушения обводненных массивов горных пород 5 Основы расчета дренажных устройств * * 6 Вредные гидрогазодинамические явления, сопутствующие производственным процессам 7 Природоохранные мероприятия * 8 Заключение * 4.2. Содержание разделов курса Тема 1. «Введение»

Цели и задачи дисциплины. Физические явления, возникающие при производстве горных работ, и сопутствующие им гидрогазодинамические процессы, краткая классификация последних.

Строение порового пространства горных пород. Фазовый состав пород и структурные связи между частицами. Газовые компоненты горных пород. Виды и состав подземных вод.

Тема 2. «Основные закономерности статического взаимодействия пород с жидкостями и газами»

Характеристики водо-, нефте- и газонасыщенности пород, прямые и косвенные методы их определения. Смачиваемость поверхности твердой фазы, гидрофильность и гидрофобность коллекторов.

Капиллярные явления в горных породах. Фреатическая поверхность и поверхность раздела газ-жидкость. Физическая сущность статического взаимодействия жидкостей с твердыми, связными и раздельнозернистыми породами. Изменение свойств горных пород при их увлажнении и обезвоживании.

Сорбционные процессы, процессы взаимодействия газовой фазы с жидкостями и горными породами. Изменение прочности и деформируемости пород при адсорбционном воздействии.

Закономерности изменения свойств связных горных пород при изменении их влажности. Эффект понижения прочности горных пород при статическом взаимодействии с жидкостями и его использование в процессах горного производства.

Тема 3. «Процессы динамического взаимодействия жидкостей с горными породами»

Понятие о фильтрации. Скорость фильтрации и различные законы фильтрации вод в массивах горных пород. Границы применимости линейного закона фильтрации.

Основы теории движения подземных вод. Установившееся и неустановившееся течение. Классификация потоков подземных вод.. Основные уравнения установившегося движения подземных вод.

Основные задачи механики подземных вод, их классификация.

Напорные и безнапорные потоки. Расчет водопритока к вертикальной и горизонтальной дренам. Совершенные и несовершенные скважины, расчет водопритока к ним. Взаимодействие скважин. Движение вод в неоднородных пластах, схема Н.Гиринского.

Основные уравнения неустановившегося движения подземных вод.

Схема расчета процесса осушения уступа в неустановившемся случае. Неустановившаяся фильтрация газа.

Тема 4. «Процессы и технические средства осушения обводненных массивов горных пород»

Осушение водопонижающими скважинами. Типы водопонижающих скважин, материалы для их крепления. Методы инженерного расчета водопонижающих скважин в различных условиях. Снижение производительности водопонижающих скважин и мероприятия по борьбе с этим явлением.

Поглощающие и инфильтрационные скважины. Устройство поглощающих и инфильтрационных скважин, методы расчета их производительности. Учет взаимного влияния скважин.

Вакуумное и электроосмотическое осушение. Схемы вакуумной и электроосмотической установок. Области применения, достоинства и недостатки этих методов осушения.

Горизонтальный дренаж. Поверхностные и подземные горизонтальные дренажные устройства. Расчет производительности устройств горизонтального дренажа. Коэффициент ограждения.

Противофильтрационные завесы. Определение, области и условия применения. Способы и оборудование для возведения завес. Расчет водопроницаемости фильтрационных завес. Отвод поверхностных вод с помощью завес.

Краткая характеристика методов защиты от воды при ведении работ в подземных условиях.

Тема 5. «Основы расчета дренажных устройств»

Расчет дренажа подземных вод. Вертикальные и горизонтальные дренажные устройства. Аналитические методы решений. Моделирование.

Отвод поверхностных вод. Расчет поверхностного стока. Показатели водного баланса. Методы расчета водосборников и водоотводных канав.

Защита от паводковых вод.

Оптимизация осушения. Выбор и расположение дренажных устройств. Оптимизация осушения площадей, примыкающих к карьеру. Оптимизация процесса осушения.

Тема 6. «Вредные гидрогазодинамические явления, сопутствующие производственным процессам»

Физическая сущность возникновения и классификация вредных гидрогазодинамических явлений, сопутствующих производственным процессам.

Условия возникновения плывунов и оползней. Динамические свойства плывунов.

Селевые потоки и условия их образования.

Процессы фильтрационного разрушения горных пород. Суффозионные явления, их взаимосвязь с процессами разработки месторождений полезных ископаемых.

Деформируемость осушаемого породного массива. Просадка дневной поверхности, карстовые явления техногенного характера.

Внезапные выбросы газа, механизм их возникновения и способы борьбы с ними.

Тема 7. «Природоохранные мероприятия»

Изменение режима грунтовых вод и его регулирование.

Понижение и восстановление уровня грунтовых вод, взаимосвязь с оседанием поверхности. Гидрогеологические проблемы рекультивации поверхности внутренних и внешних отвалов.

Использование отработанных карьеров в водном хозяйстве. Гидрогеологическая типизация водоемов, устроенных в отработанных карьерах.

Расчет подъема уровня воды при заводнении. Способы заводненния.

Расчет зоны влияния изменений уровня воды.

Тема 8. «Заключение»

Перспективы дальнейшего совершенствования и развития рассмотренных выше процессов горного производства. Пути поиска новых методов воздействия на породные массивы и горную массу в процессах добычи, переработки и комплексного использования минерального сырья на основе закономерностей гидро- и газодинамического взаимодействия флюидов с минеральной средой.

5. Лабораторный практикум, практические занятия, 5.1. Лабораторный практикум отсутствует.

№№ № раздела п/п курса Расчет параметров откачки из совершенной скважины 1 3 для обеспечения заданной степени водопонижения в Расчет параметров откачки из совершенной скважины 2 3 для обеспечения заданной степени водопонижения при Расчет водопроницаемости противофильтрационных Расчет водопроницаемости противофильтрационных завес в горизонтальном слоистом водоносном пласте Определение наименьшей и наибольшей степени осушения и построение депрессионных кривых для группы Оптимизация водопонижающих устройств (расчет параметров групповой работы скважин) 5.3. Курсовое проектирование отсутствует 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины а) основная литература Дербенев Л.С. Гидрогазодинамические процессы горного производства. – М.: МГИ, 1990. - 140 с.

Винников В.А., Каркашадзе Г.Г. Методы решения задач фильтрации жидкости и газа в массивах горных пород. М.: МГИ, 1993. – 128 с.

Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Каневская Р.Д., Максимов В.М. Подземная гидромеханика. Москва – Ижевск, РГУ нефти и газа, 2006. – 488 с.

Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. – М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2006. – 436 с.

б) дополнительная литература Гаттенбергер Ю.П. Гидрогеология и гидродинамика подземных вод. – М.: Недра, 1971. – 184 с.

Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А.. Петрофизика.

– М.: Недра, 1991. – 368 с.

Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения грунтовых вод. М.:

Наука, 1977. – 664 с.

Гидротехника в горном деле и строительстве. – М.: Недра, 1978. – Чтение дисциплины не требует специальных средств для ее обеспечения.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Чтение дисциплины не требует специального материальнотехнического обеспечения.

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Лекции по дисциплине проводятся в потоке, а практические занятия в группе.

Составитель