МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский государственный горный университет»

Кафедра физико-технического контроля процессов

горного производства

УТВЕРЖДАЮ

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

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

СД.Ф.14. КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Направление подготовки 130400 «Горное дело»

Специальность «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

Форма обучения:

очная Москва

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью изучения дисциплины является получение студентами знаний о физических и методических основах и аппаратурном обеспечении контроля процессов горного производства на различных его стадиях и на различных типах горных предприятий.

Основные задачи дисциплины:

– получение сведений о видах, роли и месте современных методов контроля на горных предприятиях;

– изучение физических и методических основ различных методов контроля;

– ознакомление с аппаратурным обеспечением каждого изучаемого метода контроля;

– знакомство с методиками проведения контроля на различных предприятиях;

– изучение принципов выбора методик, средств и комплексирования методов при проведении контроля в конкретных горнотехнических условиях;

– изучение методов обработки и интерпретации информации, получаемой при проведении контроля, с использованием современной вычислительной техники и информационных систем;

– изучение принципов использования результатов контроля при оптимизации технологических процессов горного производства.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

В процессе изучения содержания дисциплины у студентов формируется умение оценивать текущую ситуацию на конкретном горном предприятии и ставить техническую задачу по проведению контроля процессов в реальных условиях производства. Студенты получают знания о физических, методических и аппаратурных основах различных методов контроля. Студенты приобретают навыки проведения математической обработки результатов контроля и их интерпретации, в том числе с использованием ЭВМ. У студентов развивается умение выбирать наиболее информативные методы контроля, проводить экспериментальные исследования процессов горного производства и давать рекомендации для технологов и руководителей горных предприятий по усовершенствованию технологических процессов.

Изучение дисциплины базируется на знаниях математических, естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин: «Математики», «Физики», «Химии», «Геологии», «Информатики», «Электротехники и электроники», «Горного дела», «Измерения в физическом эксперименте», «Физики горных пород», «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

специализации 130401.02 «Горная геофизика и неразрушающий контроль».

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Вид учебной работы Всего часов Семестры Общая трудоемкость дисциплины 100 Аудиторные занятия 51 Лекции 34 Семинары (С) – – Практические занятия (ПЗ) – – Лабораторные работы (ЛР) 17 Другие виды аудиторных занятий – – Самостоятельная работа 49 Курсовой проект (работа) 39 Расчетно-графические работы – – Реферат 10 Другие виды самостоятельной работы – – Вид итогового контроля экзамен

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий № Раздел дисциплины Лекции ЛР п/п 1. Общие понятия о контроле, прогнозе и диагностике на + – горных предприятиях, классификация основных методов контроля 2. Изучение геологического строения и физических харак- + + теристик массива горных пород 3. Контроль напряженного состояния массива горных по- + + род и устойчивости горных выработок 4. Прогноз и контроль динамических явлений при ведении + + горных пород 5. Контроль состояния массива в условиях открытых гор- + + ных работ 6. Изучение гидрогеологических условий месторождений + + и контроль процессов упрочнения массива горных работ 8. Диагностика технического состояния горных машин и + + измерение шумовых и вибрационных процессов 9. Определение параметров воздушных, жидкофазных и + + сыпучих сред и экологический контроль окружающей среды на горных предприятиях

ВВЕДЕНИЕ

Цель, задачи и содержание дисциплины. Практическая значимость содержания дисциплины в общем объеме знаний, получаемых специалистами специальности «Физические процессы горного или нефтегазового производства». Связь дисциплины с другими дисциплинами специализации «Физические процессы горного или нефтегазового производства». Общая характеристика физических процессов в условиях различных типов горного производства.

Характеристика современного научного и технического уровня методов контроля на горных предприятиях. Направления и перспективы их развития. Роль развития современных методов физики и технологий в совершенствовании средств контроля процессов горного производства.

Раздел 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О КОНТРОЛЕ, ПРОГНОЗЕ И

ДИАГНОСТИКЕ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ,

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ

Определение контроля. Разновидности контроля. Контроль. Техническая диагностика. Прогноз. Геоконтроль. Роль измерений при контроле.

Объект контроля в горном деле и особенности контроля в каждом случае.

Физико-геологические, информационные и математические модели горнотехнического контроля. Классификация методов контроля. Общие принципы организации контроля в условиях горного производства. Вклад российских и зарубежных ученых в развитие методов контроля процессов горного производства.

Раздел 2. ИЗУЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И

ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Технические задачи, понятия о схематизации строения массива. Основные методы. Сейсмический, электрометрический методы. Каротажные методы. Методики проведения измерений. Основные методы интерпретации и построения геологического разреза. Особенности контроля в условиях подземной и открытой систем разработки. Определение пористости горных пород с использованием скважинных методов. Формула «среднего времени». Методика оценки пористости акустическими, электрическими и радиоактивными методами. Определение водонасыщенности массива комплексными геофизическими методами контроля. Аппаратура контроля. Применение метода палеток и ЭВМ. Оценка фильтрационных параметров массива.

Определение упругих и прочностных характеристик пород в массиве акустическими методами. Основные методики, применяемые при изучении трещиноватости и анизотропии. Сейсмоакустические и ультразвуковые методы. Электрометрические методы оценки степени трещиноватости и анизотропии. Разновидности круговых электрических исследований. Варианты количественной оценки степени трещиноватости и анизотропии.

Раздел 3. КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА

ГОРНЫХ ПОРОД И УСТОЙЧИВОСТИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Основные задачи контроля. Классификация видов напряжений. Основные методы контроля. Сейсмоакустический метод. Определение коэффициента концентрации напряжений, распределения напряжений вокруг горных выработок и характеристик зоны ослабленных пород. Сейсмоакустический вариант метода разгрузки. Ультразвуковой метод. Методики измерений. Получение корреляционных зависимостей. Определение тензора напряжений. Электрометрические методы. Метод естественного поля. Методы сопротивлений. Методики измерения и интерпретации результатов.

Метод акустической эмиссии. Физическая сущность. Методики измерений.

Аппаратурное обеспечение методов контроля. Факторы, влияющие на устойчивость выработок. Методы определения расслоений кровли, прогноза вывалов горной породы и смещений контура горной выработки. Виброакустический метод. Разновидности метода. Определение расслоений кровли и заколов. Диагностика вывалов горной породы. Оценка состояния околовыработочного пространства. Диагностика состояния железобетонных и металлических крепей горных выработок. Требования к элементам виброакустической аппаратуры контроля.

Раздел 4. ПРОГНОЗ И КОНТРОЛЬ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ

Основные параметры и физические модели горных ударов. Разновидности прогноза горных ударов. Региональный прогноз. Методы определения, координат и энергии горных ударов. Построение прогнозных карт. Аппаратура и современные информационные методы прогноза. Организация службы прогноза на горных предприятиях. Геодинамическое районирование месторождений. Локальные методы прогноза удароопасности. Прогноз внезапных выбросов на угольных и калийных месторождениях. Количественная и качественная оценка выбросоопасности массива. Комплексные показатели выбросоопасности. Комплекс методов контроля. Сейсмоакустический метод прогноза. Аппаратура. Методы прогноза. Организация службы прогноза на горных предприятиях. Построение информационно измерительных систем.

Раздел 5. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МАССИВА В УСЛОВИЯХ

ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Задачи контроля в условиях карьеров. Определение количественных показателей трещиноватости на уступах карьера. Оценка коэффициента трещиноватости и направления главной системы трещин. Корректировка паспорта БВР по результатам контроля. Изучение площадки скольжения и зон повышенной трещиноватости. Прогноз и контроль состояния бортов и откосов карьеров. Прогноз процессов оползнеобразования. Выбор геофизических методов прогноза. Требования к информационно-измерительной системе. Оценка сейсмической безопасности при проведении промышленных взрывов в условиях карьера. Зоны формирования сейсмических волн. Критерии сейсмического действия взрыва. Допустимая критическая скорость и относительная деформация. Нормы для различных горнотехнических объектов. Аппаратура для исследований взрывных процессов. Мероприятия по обеспечению сейсмической безопасности.

Раздел 6. ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ И КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССОВ УПРОЧНЕНИЯ

МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

Определение уровня грунтовых вод геофизическими методами. Сейсмический метод МПВ. Электрические методы сопротивлений. Комплекс ГИС. Методики измерений. Построение гидрогеологических разрезов. Изучение обводненности горных выработок. Построение прогнозных карт.

Оценка гидрогеологических условий при захоронении дренажных вод и радиоактивных отходов. Классификация методов контроля упрочнения массива горных пород и критерии выбора метода. Комплексный контроль процессов замораживания, тампонажа и цементации при специальных методах строительства подземных сооружений. Физические основы, схемы и методики контроля. Аппаратурное обеспечение. Особенности проведения контроля при строительстве метрополитенов и городских инженерных сооружений. Оценка качества противофильтрационных завес.

Раздел 7. ИНТРОСКОПИЯ МАССИВА ПРИ ГОРНЫХ РАБОТАХ Прогноз и контроль нарушенности угольных пластов. Классификация видов нарушенности угольных пластов. Геологические и геофизические методы контроля. Сейсмические методы шахтной интроскопии: MOB и МПВ.

Методики контроля. Принципы обработки экспериментальных данных на ЭВМ. Методы электрометрии, радиопросвечивания и гравиметрии. Обнаружение карстов и пустот. Сейсмическое и электрическое профилирование, электрическое зондирование. Гравитационные съемки.

Раздел 8. ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

ГОРНЫХ МАШИН И ИЗМЕРЕНИЕ ШУМОВЫХ И ВИБРАЦИОННЫХ

ПРОЦЕССОВ

Техническая диагностика в горном деле. Методы дефектоскопии в машиностроении. Ультразвуковая дефектоскопия элементов горных машин.

Методы ультразвуковой дефектоскопии. Современные дефектоскопы. Измерения шумов и вибраций горных машин. Микрофоны и вибродатчики.

Спектральные методы анализа. Эксплуатационная диагностика технического состояния горных машин.

Раздел 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУШНЫХ,

ЖИДКОФАЗНЫХ И СЫПУЧИХ СРЕД И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Контроль параметров потоков воздуха в шахтных вентиляционных сетях и на карьерах. Расходомеры различных типов. Ультразвуковые расходомеры. Контроль содержания метана в атмосфере горных выработок. Методы и датчики контроля концентрации метана. Контроль запыленности атмосферы в шахтах и на карьерах. Основные методы и измерительная аппаратура. Контроль процессов формирования и развития эндогенных пожаров.

Характеристики качества шахтных вод и методы их оценки. Контроль расхода водного потока и пульпы. Контроль процессов на обогатительных фабриках. Контроль технологических параметров сыпучих сред. Контроль массового расхода, крупности, гранулометрического состава и влажности.

Контроль уровня жидких и сыпучих сред. Методы и средства контроля загрязнения атмосферы, водной среды и почвы. Принципы построения систем наблюдений и экологического мониторинга на горных предприятиях.

5. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

№ № раздела Наименование лабораторных работ п/ дисциплип ны 1. 2 Определение пористости, водонасыщенности и степени анизотропности массива горных пород геофизическими методами контроля 2. 3 Изучение состояния околовыработочного пространства методом ультразвукового прозвучивания 3. 3 Определение расслоений кровли виброакустическим методом 4. 4 Сейсмоакустический региональный прогноз горных ударов 5. 5 Изучение методики определения параметров трещиноватости массива горных пород комплексным акустическим методом в условиях карьеров 6. 6 Контроль процессов замораживания пород акустическими 7. 7 Изучение физических основ сейсмоакустического метода определения структурных неоднородностей угольного пласта 8. 8 Обнаружение внутренних дефектов в материалах методами ультразвуковой дефектоскопии 9. 9 Измерение расхода и скорости газово-воздушных сред

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная литература:

1.Ямщиков В.С. Контроль процессов горного производства: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1989.

2. Бауков Ю.Н., Рубан А.Д. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Горная геофизика» и «Контроль процессов горного производства». Ч. I, II. – М., МГГУ, 1999.

3. Бауков Ю.Н. Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Контроль процессов горного производства». – М., МГГУ, 1996.

4. Простов С.М. Методы и средства геоконтроля. Учебное пособие - Кемерово: КузГТУ, 5. Простов С. М. Лабораторный практикум по геоконтролю: учеб. Пособие / С. М. Простов; ГУ Куз ГТУ.- Кемерово, 2008.- 258 с.

6. Геофизика: учебник для вузов/ Под ред. В.К.Хмелевского.- 2-е изд.- М.:

КДУ, 2009.- 320 с.

7. Бауков Ю.Н. Методические указания по курсовому проектированию. – М., МГГУ, 1995.

8. Сидоров Е.Е., Бауков Ю.Н. Контроль процессов горного производства:

Методические указания к курсовому проекту. – М., МГГУ, 1991.

9. Новопашин М.Д. Современная геодинамика массива горных пород верхней части литосферы: истоки, параметры, воздействие на объекты недропользования. – Новосибирск: изд-во СО РАН, 2008.

Дополнительная литература:

1. Чумичев А.М. Техника и технология неразрушающих методов контроля деталей горных машин и оборудования. – М.: Изд-во МГГУ, 1998.

2. Гречухин В.В., Бродский А.П., Климов А.А. Геофизические методы изучения геологии угольных месторождений. – М.: Недра, 1995.

3. Тютюнник П.М. Геофизический контроль процессов упрочнения массива горных пород. – М.: Недра, 1994.

4. Богословский В.А., Жигалин А.Д., Хмелевский В.К. Экологическая геофизика: Учебное пособие. – М.: МГУ, 2000.

5. Ватолин Е.С., Черняков А.Б., Рубан А.Д. Методы и средства контроля состояния и свойств горных пород в массиве. – М.: Недра, 1989.

6. Данилов В.Н., Сидоров Е.Е., Ямщиков В.С. Прогноз и контроль нарушенности угольных пластов: Учебное пособие. – М., МГИ, 1987.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины Программное обеспечение:

– программный пакет MathCAD;

– программный пакет Statistica.

6.3. Интернет-ресурсы обеспечения освоения дисциплины 1.http://www.mi-perm.ru/index2.htm/ (сайт журнала «Горное эхо») 1. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Научный журнал, СО РАН.

2. Известия высших учебных заведений. Горный журнал, изд. УГГУ.

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

Специализированная лаборатория, учебный компьютерный зал, комплекс электронно-измерительных приборов и специализированной аппаратуры контроля, лабораторные стенды.

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки дипломированных специалистов по направлению 130400 специальности "Физические процессы горного или нефтегазового производства".

Программу составили