Геомеханика - Факультет геологии, горного и нефтегазового дела

1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине ««ГЕОМЕХАНИКА»
СОСТАВЛЕНА ПО КРЕДИТНО-МОДУЛЬНО-РЕЙТИНГОВОМУ ПРИНЦИПУ
для направления (специальности) 130400 Горное дело
для специализации (специалитет) «Открытые горные работы»
для специализации (специалитет) «Подземная разработка пластовых месторождений»
Новочеркасск 2011 г.
2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по ОДФГБОУ
ВПО ЮРГТУ(НПИ)
____________ Л.И.Щербакова
___________________ 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине С3.1.13 Геомеханика
для направления (специальности) 130400 Горное дело
для специализации « Открытые горные работы»
+для специализации «Подземная разработка пластовых месторождений»
Факультет
Кафедра
Курс
Семестр
геологии, горного и нефтегазового дела
маркшейдерского дела и геодезии
4
8
Экзамен 8 (семестр) кол-во 36 (час) 1 ЗЕТ(на экз.)
Лекции 34 (час.)
Зачет ______ (семестр)
Практические
(семинарские) занятия 16 (час.)
Лабораторные занятия 16 (час.)
Всего самостоятельной работы 78 (час.), из них:
плановая работа ___(час.)
курсовой проект
_____ семестр _____ (час.)
курсовая работа
______ семестр ____ (час.)
реферат
______ семестр ____ (час)
домашнее задание
Всего аудиторных 66 (час.)
_____ семестр ____ (час.)
контрольная работа (ЗФО) ____ семестр ___ (час.)
индивидуальная работа61 (час.)
домашняя работа 17 (час)
ИТОГО по дисциплине 180 (час.) (с учетом часов на экзамен)
ИТОГО по дисциплине 5 (ЗЕТ) (с учетом ЗЕТ на экзамен)
2011 г.
3
Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана по ФГОС, утвержденного ученым советом ЮРГТУ (НПИ) протоколом № 4 от «29» декабря 2010 г.
Рабочую программу составил профессор, д. т. н., профессор кафедры маркшейдерского
дела и геодезии Посыльный Ю.В.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры маркшейдерского дела и геодезии
утверждена «______»________________ 2011 г..
Протокол №
Заведующий кафедрой
___________________________________/_Калинченко В.М. /
(подпись, фамилия, инициалы)
Рабочая программа согласована:
Заведующий кафедрой
/ Разорёнов Ю.И./
наименование выпускающей кафедры, подпись,
фамилия, инициалы
«______»________________ 2011 г.
Протокол № _______________
Заведующий кафедрой ____________________________________________________________
наименование выпускающей кафедры, подпись,
__________________________________________________________________________________
_____________
фамилия, инициалы
«______»________________ 20
г.
Протокол № _______________
Заведующий кафедрой ____________________________________________________________
наименование выпускающей кафедры, подпись,
__________________________________________________________________________________
_____________
фамилия, инициалы
«______»________________ 20
г.
Протокол № _______________
Заведующий кафедрой ____________________________________________________________
наименование обеспечивающей кафедры, подпись,
__________________________________________________________________________________
_____________
фамилия, инициалы
«______»________________ 20
г.
Протокол № _______________
Заведующий кафедрой
4
Содержание
1 Цели и задачи дисциплины, ее место в структуре ООП
1.1 Цели и задачи изучения дисциплины
1.2 Краткая характеристика дисциплины и ее место в учебном процессе
1.3 Связь с предшествующими дисциплинами
1.4 Связь с последующими дисциплинами
1.5 Требования к результатам освоения дисциплины
2 Распределение тем, часов занятий по модулям и семестрам
3 Содержание модулей
3.1 Содержание модуля №1
3.1.1 Наименование тем лекций, их содержание и объем в часах
3.1.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
3.1.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
3.1.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания,
их содержание и характеристика
3.1.5 Самостоятельная работа студентов
3.1.6 Самоконтроль полученных знаний
3.1.7 Учебно-методические материалы по модулю
3.2 Содержание модуля №2
3.2.1 Наименование тем лекций, их содержание и объем в часах
3.2.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
3.2.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
3.2.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их
содержание и характеристика
3.2.5 Самостоятельная работа студентов
3.2.6 Самоконтроль полученных знаний
3.2.7 Учебно-методические материалы по модулю
3.3 Содержание модуля №3
3.3.1 Наименование тем лекций, их содержание и объем в часах
3.3.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
3.3.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
3.3.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их
содержание и характеристика
3.3.5 Самостоятельная работа студентов
3.3.6 Самоконтроль полученных знаний
3.3.7 Учебно-методические материалы по модулю
4 Учебно-методические материалы и информационное обеспечение дисциплины
5 Учебная и производственная практики, НИР
6 Интерактивные формы организации изучения дисциплины
7 Методические материалы к тестовому контролю знаний студентов
7.1 Вопросы или контрольные занятия к модулю №1
7.2 Вопросы или контрольные занятия к модулю №2
7.3 Вопросы или контрольные занятия к модулю №3
8 Внеаудиторная самостоятельная работа студентов и подготовка к экзамену
9 Материально-техническое обеспечение дисциплины
10 Календарный план (рейтинг-план)
стр.
5
5
5
5
7
7
8
8
8
8
9
10
10
10
11
11
11
11
12
12
12
13
13
13
13
3
14
15
15
15
15
16
16
16
16
17
17
17
18
18
18
19
5
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ООП
1.1 Цели и задачи изучения дисциплины
Цель преподавания дисциплины – является изучение студентами свойств и состояния
массива горных пород с учетом твердой, жидкой и газообразной фаз и их изменения в процессе
техногенного воздействия на массив горных пород.
Основные задачи дисциплины.
Изучение гипотез, теорий и методов, позволяющих:
– получать оперативную и надежную информацию о механических свойствах и природном напряженно-деформированном состоянии массива горных пород;
– устанавливать закономерности изменения этого состояния в результате развития в нем
процессов деформирования и разрушения под влиянием природных и технологических факторов;
– определять систему технологических методов управления геомеханическими и геодинамическими процессами в массиве горных пород для обеспечения эффективного и безопасного освоения ресурсов недр.
1.2 Краткая характеристика дисциплины и ее место в учебном процессе
Механика горных пород входит в физику горных пород и процессов в качестве ее части.
Рассматривая соотношение физики горных пород и процессов и механики горных пород, можно
провести некоторую параллель между этими разделами науки и наиболее крупными разделами,
а именно: между физикой и механикой вообще. Прослеживая зарождение физики как науки,
заметим, что ее становление началось именно с формирования и развития механики, которая в
XIX в. выделилась в самостоятельную науку со своими специфическими методами и областями
применения.
Подобную же историческую последовательность развития имеет и физика горных пород
и процессов, формирование которой начинается именно с механики горных пород. В то же время механике горных пород в отличие от механики вообще свойственны специфические методы
и области применения, связанные с особенностями горных пород как объекта изучения.
Механика горных пород, методы и область применения которой составляют часть таковых в механике вообще (но которая в то же время имеет и определенную специфику), рассматривается в известном смысле как часть механики, подобно тому как физику горных пород и
процессов следует рассматривать как часть физики, одну из физико-технических наук.
Исходя из представления, что деление всех отраслей науки на фундаментальные и прикладные является относительным, механику горных пород следует рассматривать как прикладной раздел механики вообще. В то же время она является одним из фундаментальных разделов
горной науки.
1.3 Связь с предшествующими дисциплинами
Связь геомеханики с маркшейдерией основана на том, что в задачи маркшейдерской
службы горных предприятий входят организация и проведение инструментальных наблюдений
за процессами сдвижения горных пород, деформациями горных выработок, устойчивым состоянием конструктивных элементов систем разработки, деформациями земной поверхности, зда-
6
ний и сооружений, за устойчивостью уступов, бортов карьеров и откосов отвалов. А ведь именно деформации горных пород и силы, вызывающие эти деформации, и являются предметом
геомеханики как науки.
Контроль за изменением геомеханического состояния породного массива в процессе
освоения недр производится путем проведения, главным образом, маркшейдерских инструментальных наблюдений за деформациями горных пород и земной поверхности.
Связь между геомеханикой и горно-промышленной геологией проявляется в следующем. Как известно, горнопромышленная геология представляет собой совокупность знаний о
процессах, протекающих в геологической среде при техногенном воздействии на недра и закономерностях изменения при этом свойств георесурсов. Геологическая информация используется в геомеханике для прогноза влияния недропользования на состояние природных и промышленных объектов.
Связь между геомеханикой и горными науками, объединенными в группу «Геотехнология», заключается в следующем. Геотехнология - это комплекс горных наук об извлечении полезных ископаемых из недр и водоемов или использовании георесурсов тех видов, утилизация
которых не предполагает их извлечения (например, подземные полости). Изменения природного напряженно-деформированного состояния массива горных пород обусловлены, в первую
очередь, воздействием технологий, процессов и технических средств, характеризующих геотехнологии. Применение в геотехнологии информации о составе, строении, свойствах и состоянии массива горных пород позволяет научно обосновать и реализовать на практике наиболее
эффективные технические решения.
Геомеханика использует для решения свойственных ей задач методы механики и, в
частности, механики сплошной среды. Такими методами являются методы математической
теории упругости, пластичности и теории предельного равновесия.
Связь геомеханики с математикой проявляется при решении дифференциальных уравнений плоского равновесия совместно с уравнением предельного равновесия среды с трением.
Система дифференциальных уравнений гиперболического типа используется при оценке предельных состояний массива горных пород вокруг открытых и подземных горных выработок.
Применение вероятностно-статистических методов для оценки и обработки показателей, характеризующих состав, строение, свойства и состояние массива горных пород, значительно повышает надежность предлагаемых инженерных решений.
Проведенный краткий анализ показывает, что геомеханика, являясь самостоятельной
горной наукой, тесно взаимодействует с другими областями знаний.
№ п/п
Наименование дисциплины и ее Уровень
Шифр компетенции
разделы
знаний
Номера тем
изучаемой
дисциплины
1
Математика: дифференциальное
исчисление, векторная
алгебра
2
2
Физика: механика, оптика
2
3
Маркшейдерия
2
4
Геология
2
ПК7, ПК9, ПК15,
ПК23, ПК25, ПСК3
5, 9, 10
5
Химия
2
ПК1, ПК22, ПК24
2
ПК13, ПК20, ПК24,
ПСК4
ПК20,ПК21, ПК24
ПК3, ПК10-12, ПК1419, ПК27, ПСК2-6
2,4,5,6,7
2,3,5
3,4,6
7
1.4 Связь с последующими дисциплинами
1. Рациональное использование и охрана недр – 9 семестр.
2. Маркшейдерия – 9 семестр.
1.5 Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
– готовностью с естественно-научных позиций оценить строение, химический и минеральный состав земной коры, морфологические особенности и генетические типы месторождений твердых полезных ископаемых при решении задач по рациональному и комплексному
освоению георесурсного потенциала недр (ПК-1);
– 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);
– владением навыками анализа горно-геологических условий при эксплуатационной разведке и добыче твердых полезных ископаемых, а также при строительстве и эксплуатации подземных объектов (ПК-7);
– готовностью выполнять комплексное обоснование технологий и механизации разработки рудных месторождений полезных ископаемых (ПСК-2).
С целью получения данной специализации при изучении базовой части цикла обучающийся должен:
знать: свойства и классификации горных пород; параметры состояния породных массивов; закономерности изменения свойств горных пород и породных массивов под воздействием
физических полей; основные методы определения свойств горных пород и породных массивов
в лабораторных и натурных условиях; роль свойств горных пород в возникновении аварий и
чрезвычайных ситуаций на горных предприятиях; основные методы определения свойств горных пород и породных массивов в лабораторных и натурных условиях;
уметь: оценивать влияние свойств горных пород и состояния породного массива на выбор технологии и механизации разработки месторождений полезных ископаемых;
владеть: основными методиками определения свойств горных пород и породных массивов в лабораторных и натурных условиях и навыками обработки полученных экспериментальных данных, методами исследования напряженно-деформированного состояния горных пород и
грунтов; методами оценки изменения физикомеханических и физикоимических свойств горных
пород под воздействием внешних факторов.
8
2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ
Экзамен 36 ч.
ДИСЦИПЛИНА
«Геомеханика»
Итого по дисциплине180 часов
5 ЗЕТ
Модуль 1
Модуль 3
Модуль 2
60 часов
60 часов
60 часов
Рис.1. Модульное построение дисциплины
Итого
(час)
12
11
11
6
5
5
5
6
5
23
22
21
20
20
21
6
6
5
26
26
26
36
37
36
36
34
16
16
66
61
17
78
36
180
34
16
16
66
61
17
78
36
180
Экзамен,
сессия
Всего
Всего
Плановая
Домашняя
Практические
(семинарские)
занятия.
Лабораторные
занятия.
Самостоятельная работа
студентов (час)
Индивидуальая
1
1-5
8
2
6-10
3 11-15
Итого
8-й семестр
ВСЕГО
Аудиторные занятия (час)
лекции
тем
№ семестра
модулей
Номера
3. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ
3.1 Содержание модуля 1 (60 час.)
3.1.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 1. Введение.– 2 час. УЗ – 1 (ПК-6).
Предмет и метод механики горных пород. Механика горных пород как раздел горной
науки. Основные понятия и определения. Объект исследования и общая методология механики горных пород. Практическая значимость задач, решаемых механикой горных пород. Исторический очерк развития механики горных пород. Зарождение и начальный этап развития механики горных пород. Ранние гипотезы деформирования и разрушения горных пород вокруг выработок и на земной поверхности. Современный этап развития механики горных пород.
Литература 4 [1–4].
9
Тема 2. Свойства, закономерности и особенности строения массива горных пород. – 2
час. УЗ – 1 (ПК-6).
Общая систематика горных пород. Петрографические особенности горных пород. Основные свойства, используемые в механике горных пород. Структурные неоднородности породных массивов. Свойства пород массива в условиях естественного залегания. Определение
механических и плотностных свойств горных пород. Классификация основных свойств горных
пород и принципы их комплексного определения..
Литература 4 [1–4].
Тема 3. Методы определения плотностных свойств. – 2 час. УЗ – 1 (ПК-6).
Методы определения прочности. Построение паспортов прочности. Методы определения
упругих свойств. Определение реологических параметров. Испытания в условиях объемного
напряженного состояния. Определение свойств горных пород в местах их естественного залегания. Прогнозирование свойств горных пород на стадиях разведки месторождений и инженерно-геологических изысканий.
Литература 4 [1–4].
Тема 4. Изучение структурной характеристики массивов пород. – 3 час. УЗ – 2 (ПК-7).
Виды и параметры структурных ослаблений массивов пород. Методика изучения геометрических характеристик структурных ослаблений. Графическое представление структурных
ослаблений массива. Методика изучения механических характеристик структурных ослаблений. Прогнозирование трещиноватости массивов.
Литература 4 [1–4].
Тема 5. Методы измерений в натурных условиях.– 3 час. УЗ – 2 (ПК-7).
Роль натурных наблюдений и измерений и их классификация. Измерение сдвижений
земной поверхности и толщи горных пород. Определение напряжений. Определение смещений
и напряжений при динамических воздействиях. Определение параметров зоны нарушенных пород. Изучение взаимодействия пород с крепью. Измерения в условиях производственного эксперимента.
Литература 4 [1–4].
3.1.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
Наименование занятий
1. Определение ширины бутовой полосы
при проходке лавы.
2. Изучение основных прочностных и
деформационных характеристик горных
пород.
Кол-во
часов
1
1
3. Построение паспорта прочности горных пород.
2
4. Расчет и построение зон повышенного
горного давления.
2
Форма
контроля
защита
отчета
защита
отчета
защита
отчета
защита
отчета
Сроки
контроля
19.02
Литература
4[8]
4[8]
19.02
4[8]
1.03
4[8]
18.03
10
3.1.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Наименование тем
занятий
№
1
2
3
Количество
часов
Построение полных диаграмм деформирования
горных пород при одноосном сжатии в режиме заданных деформаций
Определение прочностных
параметров и построение
паспорта прочности горных
пород
Определение параметров
трещиностойкости горных
пород с использованием
трехточечной схемы
нагружения
Форма
контроля
Сроки контроля
Литература
4[7]
1
защита
отчета
19.02
4[7]
2
защита
отчета
1.03
4[7]
2
защита
отчета
18.03
3.1.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания,
их содержание и характеристика.
Учебным планом не предусмотрены.
3.1.5 Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
Всего (час)
Плановая работа
(час.)
Индивидуальная работа
(час.)
Домашняя работа (час.)
26
Не планируется
20
6
1. Домашняя самостоятельная работа:
– подготовка к лекциям - 30% от объема лекций в данном модуле – 4 ч.;
– подготовка к лабораторным занятиям- 20% от объема лабораторных работ в данном
модуле – 1ч.;
–подготовка к практическим занятиям - 10% от объема практических занятий в данном
модуле – 1.



3. Индивидуальная самостоятельная работа :
самоконтроль полученных знаний – 1 час.
конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку- 10час.
самостоятельное изучение дисциплины – 9 час.
Тема 3. Методы определения плотностных свойств.
Тема 5. Методы измерений в натурных условиях
11
3.1.6 Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
знания
№ тем
1
2
1–5
Проведение рейтинг-контроля, час
Текущий
Промежуточный
Итоговый
Защита плановой
Тестовый
лабораторной ра- Подготовка
контроль по
боты, экспресс
к зачёту
модулю
опрос и т.д.
0,7 час
0,3 час
Всего на
контроль
модуля,
час
1
3.1.7 Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [1 – 13]
3.2 Содержание модуля 2 (60 час.)
3.2.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах
Тема 6. Методы моделирования. – 3 час. УЗ – 2 (ПК-1).
Общие сведения. Область применения моделирования при решении задач механики горных пород. Основные положения теории подобия. Метод центробежного моделирования. Метод эквивалентных материалов. Поляризационно-оптический метод моделирования. Другие методы моделирования. Комбинированное применение методов. Масштаб времени при моделировании.
Литература 4[1].
Тема 7. Аналитические методы исследования напряженно-деформированного состояния
и прочности горных пород.– 2 час. УЗ – 2 (ПК-1).
Использование методов механики сплошных сред. Использование модели дискретных
сред. Использование приближенных аналитических методов. Аналитические методы оценки
прочности горных пород.
Литература 4[1].
Тема 8. Естественное поле напряжений массива горных пород.– 2 час. УЗ – 2 (ПК-6).
Общие сведения о строении Земли, строении и тектонических движениях земной коры.
Напряженное состояние верхней части земной коры. Гипотезы распределения напряжений в
массиве пород. Гравитационная составляющая общего поля напряжений. Тектоническая составляющая общего поля напряжений. Общие выражения полного тензора напряжений массива
пород. Экспериментальное определение полного тензора напряжений нетронутого массива.
Литература 4[1].
Тема 9. Напряженное состояние горных пород и проявления горного давления вокруг
капитальных и подготовительных выработок.– 2 час. УЗ – 2 (ПСК-2).
Основные факторы, определяющие напряженное состояние пород вокруг капитальных и
подготовительных выработок. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния горных пород вокруг одиночных выработок. Распределение напряжений вокруг выработок различных форм сечения в упругом изотропном массиве. Напряженное состояние пород в
условиях взаимного влияния выработок. Влияние анизотропии, нелинейной упругости и пластичности пород на распределение напряжений вокруг выработок.
Литература 4[1].
12
Тема 10. Типы проявлений горного давления в капитальных и подготовительных выработках.– 2 час. УЗ – 2 (ПСК-2).
Методы определения деформаций и перемещений вокруг одиночных выработок. Определение параметров зон хрупкого разрушения пород вокруг выработок. Задачи управления горным давлением и основные принципы выбора вида крепи горных выработок.
Литература 4[1].
3.2.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
Наименование занятий
Кол-во
часов
Форма
контроля
5. Построение защитной зоны при ведении горных работ на пластах, опасных
по внезапным выбросам угля, газа и
горным ударам.
2
Защита
отчета
6. Построение опасных зон у разрывных
нарушений, пересекающих затопленные
выработки.
2
7. Расчет и построение охранных целиков для квершлага.
1
Сроки
контроля
Литература
4[8]
28.03
Защита
отчета
8.04
Защита
отчета
12.04
4[8]
4[8]
3.2.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№
4
5
6
Наименование тем
занятий
Количество
часов
Определение деформационных свойств горных пород акустическим методом
2
Определение прочностных
свойств грунтов на сдвиговой установке
2
Определение напряженного
состояния вокруг горных
выработок различной формы поперечного сечения
2
Форма
контроля
Сроки контроля
Литература
4[7]
Защита
отчета
28.03
4[7]
Защита
отчета
8.04
4[7]
Защита
отчета
12.04
3.2.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания,
их содержание и характеристика
Учебным планом не предусмотрены.
3.2.5 Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
13
Всего (час)
26
Плановая работа
(час.)
Не планируется
Индивидуальная работа
(час.)
20
Домашняя работа (час.)
6
1. Домашняя самостоятельная работа:

подготовка к лекциям – 30% от объема лекций в данном модуле – 4 ч.;

подготовка к лабораторным занятиям – 20% от объема лабораторных работ в данном модуле – 1 ч.;
– подготовка к практическим занятиям – 10% от объема практических занятий в данном
модуле – 1.
3. Индивидуальная самостоятельная работа :
– самоконтроль полученных знаний – 1 час;
– конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку - 10час;
– самостоятельное изучение дисциплины – 8 час.
Тема 8. Естественное поле напряжений массива горных пород.
Тема 9. Напряженное состояние горных пород и проявления горного давления вокруг
капитальных и подготовительных выработок.
3.2.6 Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
знания
№ тем
1
2
6–10
Проведение рейтинг-контроля, час.
Текущий
Промежуточный
Итоговый
Защита плановой
Тестовый
лабораторной раПодготовка
контроль по
боты, экспресс
к зачёту
модулю
опрос и т.д.
0,7
0,3
Всего на
контроль
модуля,
час
1
3.2.7 Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [1 – 4]
3.3 Содержание модуля 3 (60 час.)
3.3.1 Наименование тем лекций, их содержание и объем в часах
Тема 11. Напряженное состояние горных пород и проявления горного давления вокруг
очистных выработок. – 2 час. УЗ – 1 (ПК-7).
Характерные особенности проявлений горного давления и задачи управления горным
давлением в очистных выработках. Проявления горного давления в очистных выработках при
различных системах разработки угольных и рудных месторождений. Расчет напряжений и деформаций (перемещений) пород вокруг очистных выработок. Напряженно-деформированное
состояние пород вокруг очистной выработки. Зоны опорного давления и разгрузки. Взаимное
влияние очистных выработок при разработке обособленных и сближенных пластов или жил.
14
Основные принципы выбора способа управления горным давлением при ведении очистных работ.
Литература 4 [1 – 4].
Тема 12. Устойчивость целиков и обнажений горных пород.– 2 час. УЗ-2 (ПК-7).
Основные принципы определения размеров устойчивых целиков и обнажений пород в
очистных выработках. Предельные размеры обнажений пород в кровле очистных выработок.
Несущая способность целиков в условиях упругого деформирования и хрупкого разрушения.
Несущая способность целиков при их склонности к неупругому деформированию. Учет динамических воздействий взрывных работ при определении оптимальных параметров очистных
выработок и целиков.
Литература 4 [1 – 4].
Тема 13. Сдвижение горных пород при открытой разработке.– 2 час. УЗ – 2 (ПК-1).
Формы проявления сдвижения пород при открытой разработке. Наблюдения за сдвижением пород на карьерах. Методы расчета устойчивости уступов и бортов карьеров. Расчет
устойчивости отвалов. Противооползневые мероприятия на карьерах. Аппаратура и компьютерное обеспечение геомеханических наблюдений при открытых горных работах; моделирование геомеханических процессов.
Литература 4 [1 – 4].
Тема 14. Внезапные выбросы пород и газа. – 3 час. УЗ - 1 (ПК-7).
Основные понятия. Проявления внезапных выбросов при разработке полезных ископаемых. Условия возникновения внезапных выбросов и представления об их механизме. Оценка
выбросоопасности горных пород и прогноз внезапных выбросов. Способы предупреждения и
борьбы с опасными динамическими проявлениями горного давления в рудниках и шахтах. Общие положения. Вскрытие пластов и залежей. Опережающая отработка защитных пластов. Выбор системы разработки. Региональные мероприятия по дегазации и увлажнению выбросоопасных пород. Локальные способы предупреждения горных ударов и внезапных выбросов. Выемка
целиков, опасных по горным ударам. Защита людей от горных ударов и внезапных выбросов.
Использование потенциальной энергии упругих деформаций массива в процессе хрупкого разрушения полезного ископаемого при добывании.
Литература 4 [1 – 4].
Тема 15. Горные удары. – 2 час. УЗ – 1 (ПК-7).
Общие сведения. Формы проявления горных ударов. Условия возникновения горных
ударов и представления об их механизме. Классификация горных ударов. Баланс энергии горного удара. Прогноз и регистрация горных ударов.
Литература 4 [1 – 4].
3.3.2 Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах
Наименование занятий
Кол-во
часов
Форма
контроля
8. Расчет и построение охранных целиков для уклонов (бремсбергов).
9. Расчет и построение охранных целиков угля для подготавливающих главных штреков.
2
Защита
отчета
Защита
отчета
3
Сроки
контроля
22.04
Литература
4[8]
4[8]
16.05
15
3.3.3 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
Наименование тем
занятий
Определение напряженного состояния вокруг системы горных выработок и пластов
Определение напряженного состояния в призабойной части горной
выработки, сооружаемой в выбросоопасном массиве
№
7
8
Количество
часов
Форма
Сроки
контроля контроля
Литература
2
Защита
22.04
4[7]
3
Защита
16.05
4[7]
отчета
отчета
3.3.4 Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания,
их содержание и характеристика.
Учебным планом не предусмотрены.
3.3.5 Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом
Плановая работа
Индивидуальная работа
Всего (час)
Домашняя работа (час.)
(час.)
(час.)
26
Не планируется
21
5
1. Домашняя самостоятельная работа:
– подготовка к лекциям - 30% от объема лекций в данном модуле – 3 ч.;
– подготовка к лабораторным занятиям – 20% от объема лабораторных работ в данном
модуле – 1 ч.;
– подготовка к практическим занятиям - 10% от объема практических занятий в данном
модуле – 1.
3. Индивидуальная самостоятельная работа:
– самоконтроль полученных знаний – 1 час;
– конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку- 12час;
– самостоятельное изучение дисциплины – 8 час.
Тема 15. Горные удары. – 2 час.
4. Подготовка к экзамену и экзамен - 36 часов (указывается в последнем модуле семестра, где предусмотрен экзамен).
3.3.6 Самоконтроль полученных знаний
№
модуля
Уровень
знания
№ тем
1
2
11–15
Проведение рейтинг-контроля, час
Текущий
Промежуточный
Итоговый
Защита плановой
Тестовый
лабораторной раПодготовка
контроль по
боты, экспресс
к экзамену
модулю
опрос и т.д.
0,7
0,3
36
Всего на
контроль
модуля,
час
1
16
3.3.7 Учебно-методические материалы по модулю
Литература 4 [1–13]
4. Учебно-методические материалы и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
1. Певзнер М. Е. Геомеханика: учебник для вузов /Певзнер М. Е.; Иофис М. А., Попов В.
Н.; 2-е изд., стер. - М.: Горная книга, 2008. - 438 с. Гриф ( Министерство Образования )
Всего: 20 экз.
2. Баклашов И. В. Геомеханика: учебник, в 2 т. / Баклашов И. В.; Картозия Б. А. , Шашенко А. Н. ; М.: МГГУ, 2004. - 249 с. Гриф ( Министерство Образования ) Всего: 27 экз.
3. Геомеханика : учеб.пособие для вузов / Каспарьян Э. В., Козырев А. А., Иофис М. А.,
Макаров А. Б.; – М.: Высш. шк., 2006. - 503 с.
Дополнительная литература
Учебные издания
4. Геомеханика /М. В. Рыльникова, О. В. Зотеев; – ИД "Руда и Металлы", 2003. – 240 с.
5. Геомеханика: Учебное пособие / Егоров П.В., Штумпф Г.Г., Ренев А.А., Шевелев
Ю.А., Махраков И.В., Сидорчук В.В.- Кемерово: КузГТУ, 2002.– 339 с.
6. Практическая геомеханика / Макаров А.Б. – М.:Горная книга, 2006. – 391 с.
Методические указания и материалы по видам занятий
– к лабораторным занятиям:
7. Лабораторный практикум по дисциплине «Геомеханика»: учеб.-метод. пособие / Баклашов И. В., Давиденко Б. Ю., Кузяев Л. С., Христолюбов В. Д.; 2-е изд., перераб. и доп. - М.:
МГГУ, 2006. – 71 с. - Гриф (и др.)
Всего: 15 экз.
– к пратическим занятиям
8. Макаров А. Б. Практическая геомеханика: пособие для горных инженеров / Макаров
А. Б.; М.: Горная книга, 2006. - 391 с. - ISBN 5-98672-038-5: 470-00, 880-80
Всего: 16 экз.
– дидактические материалы
9. Наглядные пособия и стенды
10.Комплект вопросов для контроля знаний.
Интернет-ресурсы
11. Певзнер М.Е., Иофис М.А., Попов В.Н. Геомеханика[Электронный ресурс]: Учебник для вузов/ Издательство Московского государственного горного университета, 2008 г – Режим доступа
http://www. knigafund.ru
12. Геомеханика на угольных шахтах / Коршунов Г. И., Логинов А. К., Шик В. М., Артемьев В.
Б.; М.: Горное дело, Киммерийский центр, 2011. - 388 с. – Режим доступа – lib.npi-tu.ru
13. Егоров П.В., Штумпф Г.Г., Ренев А.А., Шевелев Ю.А., Махраков И.В., Сидорчук В.В.
Геомеханика. Учебное пособие - Кемерово: КузГТУ, 2002.- 339 с – Режим доступа http://www.iqlib.ru
5 УЧЕБНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКИ, НИР
Программой не предусмотрены.
6 ИНТЕРАКТИВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При заполнении раздела необходимо пользоваться п. 7.3 ФГОС, а также рекомендациями (стр. 3).
17
Модуль Вид аудиторных Вид интерактивной формы провеТема
занятий
дения
занятий
Лекция
Лекция-презентация
№1
Лекция
Лекция-презентация
№2
1
Лекция
Лекция-презентация
№3
Практические
Разбор конкретных ситуаций
№4
Лабораторные
Разбор конкретных ситуаций
№5
Лекция
Лекция-презентация
№6
Лекция
Лекция-презентация
№7
2
Лекция
Лекция-презентация
№8
Практические
Разбор конкретных ситуаций
№9
Лабораторные
Разбор конкретных ситуаций
№10
Лекция
Лекция-презентация
№11
Лекция
Лекция-презентация
№12
3
Лекция
Лекция-презентация
№13
Практические
Разбор конкретных ситуаций
№14
Лабораторные
Разбор конкретных ситуаций
№15
Занятия, проводимые в интерактивных формах, составляют 13 ч. (20%).
Часы
1 час
1 час
1 час
1 час
1 час
1 час
1 час
1 час.
0,5час
0,5час
1 час
1 час
1 час
0,5 час
0,5 час
7 МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ТЕСТОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ
СТУДЕНТОВ
7.1 Вопросы или контрольные задания к модулю №1 (темы 1 – 5).
1.Классификация основных свойств горных пород и принципы их комплексного определения..
2.Методы определения прочности.
3.Построение паспортов прочности.
4.Методы определения упругих свойств.
5.Определение реологических параметров.
6.Испытания в условиях объемного напряженного состояния.
7.Определение свойств горных пород в местах их естественного залегания.
8.Прогнозирование свойств горных пород на стадиях разведки месторождений и инженерно-геологических изысканий.
9.Виды и параметры структурных ослаблений массивов пород. Методика изучения геометрических характеристик структурных ослаблений
10.Методика изучения механических характеристик структурных ослаблений.
11.Прогнозирование трещиноватости массивов.
12.Измерение сдвижений земной поверхности и толщи горных пород.
13.Определение напряжений.
14.Изучение взаимодействия пород с крепью.
7.2 Вопросы или контрольные задания к модулю № 2 (темы 6 – 10).
1.Основные положения теории подобия.
2.Метод центробежного моделирования.
3.Метод эквивалентных материалов.
4.Поляризационно-оптический метод моделирования.
5.Использование методов механики сплошных сред.
6.Использование модели дискретных сред.
7.Использование приближенных аналитических методов.
8.Аналитические методы оценки прочности горных пород.
9.Гипотезы распределения напряжений в массиве пород.
10.Гравитационная составляющая общего поля напряжений.
11.Тектоническая составляющая общего поля напряжений.
12.Экспериментальное определение полного тензора напряжений нетронутого массива.
18
13.Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния горных пород
вокруг одиночных выработок.
14.Распределение напряжений вокруг выработок различных форм сечения в упругом
изотропном массиве.
15.Напряженное состояние пород в условиях взаимного влияния выработок. Влияние
анизотропии, нелинейной упругости и пластичности пород на распределение напряжений вокруг выработок.
16.Задачи управления горным давлением и основные принципы выбора вида крепи.
7.3 Вопросы или контрольные задания к модулю № 3 (темы 11 – 15).
1.Напряженно-деформированное состояние пород вокруг очистной выработки. Зоны
опорного давления и разгрузки.
2.Основные принципы выбора способа управления горным давлением при ведении
очистных работ.
3.Основные принципы определения размеров устойчивых целиков и обнажений пород в
очистных выработках.
4.Предельные размеры обнажений пород в кровле очистных выработок.
5.Несущая способность целиков в условиях упругого деформирования и хрупкого разрушения. 6.Несущая способность целиков при их склонности к неупругому деформированию.
7.Методы расчета устойчивости уступов и бортов карьеров.
8.Расчет устойчивости отвалов.
9.Противооползневые мероприятия на карьерах.
10.Аппаратура и компьютерное обеспечение геомеханических наблюдений при открытых горных работах; моделирование геомеханических процессов.
11.Проявления внезапных выбросов при разработке полезных ископаемых.
12.Условия возникновения внезапных выбросов и представления об их механизме.
13.Оценка выбросоопасности горных пород и прогноз внезапных выбросов.
14.Способы предупреждения и борьбы с опасными динамическими проявлениями горного давления в рудниках и шахтах.
15.Формы проявления горных ударов.
16.Условия возникновения горных ударов и представления об их механизме..
8 ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ И ПОДГОТОВКА К ЭКЗАМЕНУ
№
Наименование
Всего, час.
1.
Плановая работа
–
2.
Домашняя работа:
- подготовка к лекциям
10
- подготовка к лабораторным занятиям
3
- подготовка к практическим занятиям
3
- подготовка к семинарским занятиям
–
3.
Индивидуальная работа,
42
В том числе подготовка к зачету
4.
Подготовка к экзамену
36
ИТОГО
94
9 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Аудитория 73
Компьютерный класс.
19
Модуль 2
Модуль 3
Экзамен
Всего по
дисциплине Р
Pmax=100
28.02.12 – 1.03.12
Модуль 1
22.03 12– 29.03.12
Название
модуля
По дисциплине
«Геомеханика»
5.04.12 – 12.04.12
Самостоятельная
работа:
домашняя 17 час.
индивид. 61 час.
Для студентов специальности Маркшейдерское дело Лекции 34 час.
(направление 130400 Горное дело)
Лаб. работы
16
Практ. работы 16
На весенний семестр 2013/2014 гг.
Лектор Посыльный Ю.В.
ИТОГО: 66 час.
Само- Рубеж- МаксиЛекции,
Лабораторные работы, Практические заня- стоят. ный кон- мальный
тема, (балл)
№, балл
тия (балл)
работа троль балл мо(балл)
дуля
1.Введение
1.Построение полных 1. Определение ши- Кон1.Свойства, закономерно- диаграмм деформиро- рины бутовой поло- спект
сти и особенности строе- вания горных пород сы при проходке ла- лекций
ния массива горных по- при одноосном сжатии вы – 1б..
род – 2б.
в режиме заданных
2. Изучение основ3.Методы определения
деформаций – 2б.
ных прочностных и
Отчеты
плотностных свойств – 2.Определение проч- деформационных
по лабо2б..
ностных параметров и характеристик горратор4.Изучение структурной построение паспорта ных – 1б.
ным и P1max=20
характеристики массивов прочности горных по- 3. Построение паспрактипород – 2б.
род – 2б..
порта прочности
ческим
5.Методы измерений в
3Определение пара- горных пород – 1б..
работам
натурных условиях –
метров трещиностой- 4. Расчет и построе2б...
кости горных пород с ние зон повышенноиспользованием
го горного давления
трехточечной схемы – 1б..
нагружения – 2б.
6.Методы моделирования 4.Определение дефор- 5. Построение заКон– 2б.
мационных свойств щитной зоны при ве- спект
7.Аналитические методы горных пород акусти- дении горных работ лекций
исследования напряжен- ческим методом – 2б. на пластах, опасных
но-деформированного со- 5.Определение проч- по внезапным выстояния и прочности гор- ностных свойств грун- бросам угля, газа и
ных пород – 2б..
тов на сдвиговой
горным ударам – 2б..
Отчеты
8.Естественное поле
установке – 2б.
6. Построение опаспо лабонапряжений массива гор- 6.Определение напря- ных зон у разрывных
раторных пород – 2б..
женного состояния
нарушений, пересеным и P2max=20
.9.Напряженное состоя- вокруг горных выра- кающих затопленпрактиние горных пород и про- боток различной фор- ные выработки – 1б..
ческим
явления горного давления мы поперечного сече- 7. Расчет и построеработам
вокруг капитальных и
ния – 2б.
ние охранных целиподготовительных выков для квершлага –
работок – 2б..
1б..
10.Типы проявлений горного давления в капитальных и подготовительных выработках – 2б..
11.Напряженное состоя- 7.Определение напря- 8. Расчет и построе- Конс
ние горных пород и про- женного состояния
ние охранных цели- пект
явления горного давления вокруг системы гор- ков для уклонов
лекций
вокруг очистных вырабо- ных выработок и пла- (бремсбергов) – 2б..
Отчеты
ток – 2б..
стов – 3б.
9. Расчет и построепо
лабо12.Устойчивость целиков 8. Определение
ние охранных целиратори обнажений горных по- напряженного состоя- ков угля для подгоным и P3max=20
род – 2б..
ния в призабойной ча- тавливающих главпракти13.Сдвижение горных по- сти горной выработки, ных штреков – 2б..
ческим
род при открытой разра- сооружаемой в выброработам
ботке – 2б..
соопасном массиве –
14.Внезапные выбросы 2б.
пород и газа – 2б..
15.Горные удары – 2б..
Pэкзmax=40
Экзамен
«отлично 86 - 100 баллов
«хорошо» 71 – 85 баллов
«удовлетворительно» 51 – 70 б.
«неудовлетворительно» 0 – 50 б.
Зачет - более 50 баллов
Незачет- менее 50 баллов
Срок контроля
10 КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (РЕЙТИНГ - ПЛАН)