2
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины является получение студентами теоретических знаний и
практических навыков по особенностям разрушения горных пород при различных способах бурения
взрывных скважин и при взрывании зарядов промышленных взрывчатых веществ (ВВ).
Задачами изучения дисциплины является приобретение и развитие знаний о роли и
приоритетах отечественной науки в области разрушения горных пород на открытых горных работах; о технологических свойствах горных пород; методах разрушения горных пород, расчета их параметров во взаимоувязке с последующими технологическими процессами;
получении навыков по основным правилам безопасности при выполнении процессов разрушения горных пород.
2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Разрушение горных пород» относится к базовой части профессионального цикла С.3, является дисциплиной по выбору и базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин:
Название дисциплины Разделы Геология Минералогия Начертательная геометрия, Все разделы инженерная графика Физика Кинематика поступательного и вращательного движений. Механика сплошных сред Химия Органическая, неорганическая Математика Линейная алгебра. Аналитическая геометрия Основы горного дела Открытая геотехнология Процессы открытых горных работ Подготовка горной массы к выемке Горные машины и оборудование Буровое оборудование, зарядные и забоечные машины Это позволяет осознанно подойти в дальнейшем к изучению других дисциплин профессионального цикла, таких как « Технология и комплексная механизация открытых горных работ», «Проектирование карьеров», «Технология и безопасность взрывных работ»
«Единая книжка взрывника» в рамках которых происходит более подробное рассмотрение всех аспектов разрушения горных пород при открытой добыче твердых полезных ископаемых.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины Дисциплина «Разрушения горных пород» формирует теоретические знания, практические навыки, вырабатывает компетенции, которые дают возможность выполнять производственнотехнологическую деятельность. В области производственно-технологической деятельности целью дисциплины является научить студента организовывать и производить горные работы в соответствии с действующими требованиями нормативно-технической документации и стандартов по разрушению горных пород при бурении скважин и взрывных работах».
Освоение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:
профессиональных:
владением методами анализа, знанием закономерностей поведения и управления свойствами горных пород и состоянием массива в процессах добычи и переработки твердых полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации подземных сооружений (ПК-6).
В результате изучения дисциплины студент должен Знать:
1. Свойства и классификации горных пород.
2. Основные методы определения свойств горных пород и породных массивов в лабораторных и натурных условиях.
3. Основы разрушения горных пород породоразрушающим инструментом и энергией взрыва.
4. Закономерности очистки шпуров и скважин от продуктов бурения.
Уметь:
1. Выбрать рациональный способ бурения для заданных горно-геологических и горнотехнических условий;
2. Рассчитать рациональные параметры взрывных работ для заданных горно-геологических и горно-технических условий;
3. Рассчитать параметры взрывных сейсмических волн для заданных горно-геологических и горно-технических условий.
Владеть:
1. Основными методиками определения свойств горных пород, строительных материалов и породных массивов в лабораторных и натурных условиях и навыками обработки полученных экспериментальных данных;
2. Инженерными методами расчета технологических параметров буровых и взрывных работ.
3.1. Матрица соотнесения разделов учебной дисциплины и формируемых в них профессиональных компетенций Компетенции Кол-во часов 1.
ПК- Разделы Знать Уметь Владеть 1 2 3 4 1 2 3 1 1. 20 + + + 2. 40 + + + + + + + + 3. 48 + + + + + + всего Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы 108 ч.
Неделя Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание семестра 1.1. Введение. Цель и задачи учебной дисциплины, ее связь со смежными дисциплинами. Основные сведения из истории развития теории разрушения горных пород при бурении и Классификации горных массивов по строению, крепости и трещиноватости [1].
1.2. Горные породы как объект разработки.
Виды горных пород. Технологическая характеристика по буримости, блочности и взрываемости [1].
2.1. Методы разрушения горных пород Классификация методов разрушения. Разрушение вспышкой.
электрофизический способы разрушения пород. Механическое негабаритных кусков пневматическими и гидравлическими ударниками (бутобоями). Разрушение горных пород при бурении и взрывании (сущность и условия применения) [1, 2].
2.2. Разрушение горных пород при бурении.
Классификация буровых методов разрушения горных пород.
Динамика разрушения горных пород при вращательном, ударно-поворотном и вращательно-ударном способах бурения, применяемый буровой инструмент и бурильные машины.
Режимные параметры и технико-экономические показатели Неделя Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание семестра 3.1. Разрушение горных пород при взрывании Основы теории взрыва. Формы работы взрыва. Баланс энергии.
Способы ведения взрывных работ. Мгновенное, замедленное, короткозамедленное взрывание скважинных зарядов.
Интервалы замедления. Схемы короткозамедленного 3.2. Методы разрушения горных пород взрывом.
Метод скважинных зарядов, шпуровой метод дробления негабаритов, камерные заряды. Параметры расположения скважинных зарядов: диаметр, длина скважин, перебур (недобур) и угол наклона скважин; конструкция скважинного заряда, число зарядов и интервалов рассредоточения, длина заряда и забойки, общая масса скважинного заряда и масса его отдельных частей; расстояние между скважинами и рядами скважин, линия сопротивления по подошве, число рядов скважин, форма сетки скважин.
3.3. Качество взрывной подготовки породы.
Оценка размеров зон и объемов разрушения. Средний диаметр куска взорванной горной массы. Выход негабарита.
(ширина и высотные отметки).
3.4. Методы управления энергией взрыва в горных Энергетические основы процесса разрушения горных пород.
Методы изменения параметров первичного поля напряжений в скважинного заряда.Понятие об удельном расходе ВВ.
Эталонный, проектный и фактический удельный расход ВВ [1, 3.5. Сейсмическое действие взрыва в горных породах.
Параметры колебаний при сейсмическом действии. Управление ВСЕГО Неделя № семестра раздела Классификация по буримости, блочности и взрываемости. Выбор средств бурения взрывных скважин. Оценка технико-экономических показателей для заданного типа горных пород при вращательном 1.3. Ударно-вращательный способ бурения шпуров и скважин. Оценка технико-экономических показателей 1.4. Шарошечный способ бурения скважин. Оценка инструмента на скорость бурения для заданного типа горных пород при шарошечном способе бурении Текущий контроль (устный опрос по темам 1.1.-1.2.) 2.1. Изучение критериев разрушения горных пород 2.2. Методы управления степенью дробления пород.
Выбор интервалов замедления и схемы взрывания.
2.3. Параметры ударных волн при действии зарядов Текущий контроль (устный опрос по теме 2.1-2.2.) Мультимедийная презентация ведения взрывных 3.1. Определение параметров развала горной массы 3.2. Взаимодействие взрыва смежных зарядов в семестра раздела 4.3. Контрольная работа (для студентов заочного обучения) Контрольная работа состоит из двух теоретических вопросов и двух практических (расчетных). Темы теоретических вопросов отражают содержание тех разделов, которые не рассматривались на лекциях, но которые предусмотрены для самостоятельного изучения (в объеме часов очной формы обучения). Например: Горные породы как объект разработки.
В практической части выполняется расчёт по индивидуальным исходным данным и соответствующий чертеж: "Схема взрывного блока с безопасными расстояниями по УВВ и сейсмическому действию взрыва в горных породах". Все вопросы, рассматриваемые в контрольной работе, изучаются студентами самостоятельно. Задание выдается на установочной лекции. Самостоятельная работа состоит в изучении теоретического материала и выполнение контрольной работы, которая проводится в течение нескольких месяцев перед сессией, и в которой изучается эта дисциплина на занятиях с преподавателем, что соответствует принципам заочного обучения.
10-13 Выполнение 3 раздела контрольной работы 14-17 Выполнение 4 раздела контрольной работы 4.6. Распределение трудоемкости изучения дисциплин по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента Недели семестра 5 Текущий контроль 9 Текущий контроль Промежуточная аттестация *) - проставляется в строке «неделя семестра» при отсутствии пропуска занятий Виды аудиторной учебной работы: Лк – лекции, Пз – практические занятия, Виды самостоятельной учебной работы (СРС): РГР – расчетно-графическая работа, Реф – написание реферата, Кр – контрольная работа, Пзп – подготовка к практическим работам и оформление отчетов.
Формы текущего контроля (ТК): От - отчет по лабораторной работе Форма промежуточной аттестации (ПА): Зач.-зачет Учебная работа проводится с использованием как традиционных технологий, так и современных интерактивных. Лекции проводятся в традиционной форме. Практические занятия позволяют преподавателю более индивидуально общаться со студентами и подходят для интерактивных методов обучения. В рамках практических работ применяются следующие интерактивные методы:
– опрос (4 ч);
– собеседование с приглашенным специалистом (2 ч);
– разбор конкретных примеров (2 ч);
– мультимедийная презентация: видео буровзрывных работ (3 ч).
В целом интерактивные формы занимают 11 ч, т. е. 21,15 % от общего числа аудиторных занятий, что соответствует требованиям ФГОС.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Оценочными средствами для текущего контроля являются устный опрос по темам лекционных занятий и защита результатов практических работ, выполненных между контрольными точками.
1. Классификация по буримости горных пород.
2. Классификация по блочности горных пород.
3. Классификация горных пород по взрываемости.
4. Выбор средств бурения взрывных в зависимости от свойств горных пород.
5. Вращательный способ бурения шпуров и скважин.
6. Оценка технико-экономических показателей для заданного типа горных пород при вращательном способе бурения.
7. Ударно-вращательный способ бурения шпуров и скважин.
8. Оценка технико-экономических показателей для заданного типа горных пород при ударно-вращательном способе бурения.
9. Шарошечный способ бурения скважин.
10. Оценка влияния частоты вращения, усилия подачи инструмента на скорость бурения для заданного типа горных пород при шарошечном способе бурении.
1. Предмет, цель и задачи дисциплины «Разрушение горных пород».
2. История и основные направления повышения уровня эффективности буровых и взрывных работ.
3. Основные понятия и термины (буровой станок, буровой инструмент, взрывные работы,, заряд ВВ, промежуточный детонатор, средства инициирования, заряжание, взрывание, забойка).
4. Классификация ВМ по характеру воздействия на окружающую среду.
5. Понятие начального импульса инициирования ВВ.
. Физическая сущность процессов разрушения горных пород. Классификационные признаки действия взрыва в горных породах.
6. Показатель действия взрыва. Физическая сущность.
7. Действие взрыва у открытой поверхности.
8. Взаимодействие зарядов при мгновенном взрывании.
9. Взаимодействие зарядов при замедленном взрывании.
10. Взаимодействие зарядов при короткозамедленном взрывании (интерференция волн, дополнительные открытые поверхности, соударение).
11. Сейсмическое действие взрыва.
12. Действие ударных воздушных волн.
13. Действие взрыва по разлету отдельных кусков породы.
14. Технология и безопасность при короткозамедленном взрывании зарядов ВВ.
15. Требования к качеству подготовки горных пород взрывом.
16. Методы регулирования качества взрывной подготовки пород.
17. Зоны дробления взрывом трещиноватого массива.
18. Удельный расход ВВ, как фактор регулирования качества дробления горных пород.
19. Диаметр скважин, как фактор регулирования качества дробления горных пород.
20. Пространственное расположение скважин, как фактор регулирования качества дробления горных пород.
21. Влияние конструкции заряда на качество подготовки пород.
22. Короткозамедленное взрывание, как фактор регулирования качества дробления пород.
23. Схемы инициирования заряда ВВ в скважине. Характеристика. Рекомендуемые области применения.
24. Влияние забойки на эффективность взрывной подготовки горных пород.
25. Общие требования безопасности при ведении взрывных работ на открытых горных работах.
26. Основные требования к промышленным ВВ.
27. Граммониты. Назначение, состав.
28. Гранитолы. Назначение, состав.
29. Ифзаниты. Назначение, состав.
30. Горячельющиеся ВВ. Карбатолы, ГЛТ, ГЛА. Свойства, назначение, состав.
31. Эмульсионные ВВ. Свойства, назначение, состав.
32. Игданит. Свойства, назначение, состав.
33. Гранулиты. Свойства, назначение, состав.
34. Назовате основные способы возбуждения детонации ВВ. Их характеристика.
35. Назовите основные средства инициирования ВВ. Их назначение.
48. Электровзрывная сеть. Назначение. Состав.
49. Схемы соединения элементов электровзрывной сети.
50. Технология и безопасность электрического инициирования зарядов ВВ.
51. Технология и безопасность инициирования зарядов системой СИНВ.
52. Технологические свойства пород угольных разрезов. Коэффициент анизотропии трещиноватости. Блочность пород.
53. Классификация горных пород. Их практическое значение при ведении взрывных работ.
54. Метод шпуровых зарядов.
55. Метод скважинных зарядов.
56. Метод камерных зарядов.
57. Метод накладных зарядов.
Выполнение расчетно-графических работ (РГР). 2 расчетно-графических работы (позволяют оценить приобретенные навыки студентов по применению на практике теоретических знаний по соответствующим темам). Далее представлены этапы выполнения каждой расчетно-графической работы.
РГР № 1. Отражение плоской упругой волны напряжений от свободной поверхности 1. Рассчитать зависимость амплитуды и угол отражения поперечной волны при фиксированных значениях амплитуды и угла падения продольной волны.
2. Рассчитать энергию падающей волны и суммарную энергию падающих волн.
3. Изобразить схему распространения плоской упругой волны в полубесконечном упругом теле.
4. Изобразить схему распространения продольной волны сжатия от свободной поверхности.
РГР № 2. " Построение кривых импульса взрыва в зависимости от типа ВВ и материала забойки 1. Определить давление волны напряжений.
2. Определить время сжатия забойки.
3. Определить время нарастания давления в зарядной камере.
4. Определить изменение параметров давления во времени.
5. Изображение графиков импульса.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 1. Разрушение горных пород: Методические указания по самостоятельной работе для студентов очной формы обучения специальности 130403.65 «Открытые горные работы» КузГТУ. – Кемерово, (проект).
2. Разрушение горных пород: Методические указания по контрольной работе для студентов заочной формы обучения специальности 130403.65 «Открытые горные работы» КузГТУ. – Кемерово, (проект).
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 1. Кутузов, Б.Н. Методы ведения взрывных работ ч. 1 Разрушение горных пород взрывом: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Взрывное дело" направления подготовки "Горное дело". - М.: Горная книга, 2007. – 471 с.
2. Кутузов, Б.Н. Методы ведения взрывных работ ч. 2 Взрывные работы в горном деле и промышленности: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Взрывное дело" направления подготовки "Горное дело". – М.: Мир горной книги, 2008. – 512 с.
3. Катанов, И. Б. Технология и безопасность взрывных работ: учеб. пособие [электронный ресурс] для студ. спец. 130403 / ФГОУ ВПО «КузГТУ». – Кемерово, 2012. – с.http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90701&type=utchposob:common 4. Станюкович К.П. Физика взрыва. М. :Наука, 1975.
5. Перечень взрывчатых материалов, оборудования и приборов взрывного дела, допущенных к применению в Российской Федерации: / Федер. горн. и пром. надзор России (Госгортехнадзор); сост.: А. И. Субботин [и др.]. – М.: Научно-технический центр по безопасности в промышленности Гостехнадзора России, 2002. – 76 с.
6. Типовая инструкция по безопасному проведению массовых взрывов наземной поверхности. – М.: НПО ОБТ, 1993. – 24 с.
8. Репин, Н.Я. Подготовка горных пород к выемке: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Открытые горные работы" направления подготовки "Горное дело". – М.: Мир горной книги, 2009. – 188 с.
9. Методы ведения взрывных работ. Специальные взрывные работы : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Горное дело" / М. И. Ганопольский [и др.];
под ред. В. А. Белина. – М.: МГГУ, 2007. – 563 с.
11. Катанов И. Б. Низкоплотные материалы в конструкции скважинных зарядов на карьерах / И. Б. Катанов, В. С. Федотенко. – Кемерово: Кузбассвузиздат, 2012. – 124 с.: ил. 47, табл. 9.
12. Масаев Ю.А. Технология и безопасность взрывных работ в практических задачах:
уч.пособ./ Ю.А. Масаев, В.В. Першин; ГУ КузГТУ. –Кемерово, 2007. –204 с.
7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90701&type=utchposob:common 2. http://ecteplostroy.ru/serv03.php 3. http://www.miningexpo.ru/articles/ 4. http://striletsa.ucoz.ru/_ld/0/10_lPy.pdf КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины 1. Аудитория 1432 – оборудованы мультимедийными средствами.
2. Компьютерный класс:- а.1338.
3. Аудитория 1430 – макет взрывных скважин на блоке; имитаторы взрывчатых материалов и средств инициирования (СИ) скважинных зарядов; плакаты СИ.
4. Учебные фильмы производства ВР на карьерах. Проспекты фирм, выпускающих взрывчатые материалы. Имитаторы взрывчатых материалов.