ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по направлению 20.04.01
проф. М.А.Пашкевич
Зав. кафедрой РМПИ
проф. В.П.Зубов
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ТЕХНОЛОГИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ В
ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ»
Направление подготовки: 20.04.01 (280700) «Техносферная безопасность»
Программа: «Экологический менеджмент в горном производстве»,
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель:
доцент Ю.Г. Сиренко
Санкт-Петербург
2015
1. Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины «Технология размещения промышленных отходов
в подземных горных выработках» является получение студентами комплекса представлений об общих и частных задачах использования подземных пространств действующих и проектируемых предприятий горной промышленности, о направлениях совершенствования технологических схем вскрытия, подготовки и отработки месторождений полезных ископаемых при
подземной разработке для обеспечения экономически целесообразного использования образуемых подземных пространств как во время функционирования горного предприятия, так и в
дальнейшем, после завершения добычи.
Цель изучения дисциплины «Технология размещения промышленных отходов в
подземных горных выработках» достигается посредством рассмотрения ряда связанных
теоретических и практических задач, в том числе проведение классификации возможного использования имеющихся горных выработок рудников и шахт для организации в
них размещения промышленных отходов.
В результате комплекса теоретических и практических занятий у студента формируется связное концептуальное представление о базовых закономерностях комплексного использования подземных пространств, о требованиях к сохранности выработанных пространств рудников и шахт.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Учебная дисциплина дисциплины «Технология размещения промышленных отходов в подземных горных выработках» является дисциплиной, предлагаемой на выбор
студенту. Курс «Технология размещения промышленных отходов в подземных горных
выработках» изучается студентами специализации «Техносферная безопасность» в 1-м
семестре. Курс базируется на знаниях, полученных студентами в области инженерных
и технических дисциплин. Базовые дисциплины: математика, информатика, физика,
химия. Умения и навыки, полученные при изучении дисциплины используются при
разработке выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
а) общекультурных:
способностью организовывать и возглавлять работу небольшого коллектива инженерно-технических работников, работу небольшого научного коллектива, готовностью
к лидерству (ОК-1);
способностью и готовностью к творческой адаптации к конкретным условиям выполняемых задач и их инновационным решениям (ОК-2);
способностью к профессиональному росту (ОК-3);
способностью самостоятельно получать знания, используя различные источники
информации (ОК-4);
способностью к анализу и синтезу, критическому мышлению, обобщению, принятию и аргументированному отстаиванию решений (ОК-5);
способностью обобщать практические результаты работы и предлагать новые решения, к резюмированию и аргументированному отстаиванию своих решений (ОК-6);
способностью и готовностью использовать знание методов и теорий экономических
наук при осуществлении экспертных и аналитических работ (ОК-7);
способностью принимать управленческие и технические решения (ОК-8);
способностью самостоятельно планировать, проводить, обрабатывать и оценивать
эксперимент (ОК-9);
способностью к творческому осмыслению результатов эксперимента, разработке
рекомендаций по их практическому применению, выдвижению научных идей (ОК-10);
способностью представлять итоги профессиональной деятельности в виде отчетов,
рефератов, статей, оформленных в соответствии с предъявляемыми требованиями (ОК-11);
владением навыками публичных выступлений, дискуссий, проведения занятий (ОК-12).
б) профессиональных:
проектно-конструкторская деятельность:
способностью выполнять сложные инженерно-технические разработки в области
техносферной безопасности (ПК-1);
способностью оптимизировать методы и способы обеспечения безопасности человека от воздействия различных негативных факторов в техносфере (ПК-3);
способностью проводить экономическую оценку эффективности внедряемых инженерно-технических мероприятий (ПК-4);
сервисно-эксплуатационная деятельность:
способностью реализовывать на практике в конкретных условиях известные мероприятия (методы) по защите человека в техносфере (ПК-5);
способностью осуществлять технико-экономические расчеты мероприятий по повышению безопасности (ПК-6);
способностью к реализации новых методов повышения надежности и устойчивости
технических объектов, поддержания их функционального назначения (ПК-7);
научно-исследовательская:
способностью создавать модели новых систем защиты человека и среды обитания
(ПК-9);
способностью анализировать, оптимизировать и применять современные информационные технологии при решении научных задач (ПК-10);
способностью идентифицировать процессы и разрабатывать их рабочие модели, интерпретировать математические модели в нематематическое содержание, определять
допущения и границы применимости модели, математически описывать экспериментальные данные и определять их физическую сущность, делать качественные выводы
из количественных данных, осуществлять машинное моделирование изучаемых процессов (ПК-11);
способностью использовать современную измерительной технику, современные
методы измерения (ПК-12);
способностью применять методы анализа и оценки надежности и техногенного риска (ПК-13);
организационно-управленческая деятельность :
способностью организовывать и руководить деятельностью подразделений по защите среды обитания на уровне предприятия, территориально-производственных комплексов и регионов, а также деятельность предприятия в режиме ЧС (ПК-14);
способностью участвовать в разработке нормативно-правовых актов по вопросам
техносферной безопасности (ПК-16);
способностью к рациональному решению вопросов безопасного размещения и применения технических средств в регионах (ПК-17);
способностью проводить экспертизу безопасности и экологичности технических
проектов,
производств,
промышленных
предприятий
и
территориально-
производственных комплексов (ПК-20);
способностью разрабатывать рекомендации по повышению уровня безопасности
объекта (ПК-21);
способностью организовывать мониторинг в техносфере и анализировать его результаты, составлять краткосрочные и долгосрочные прогнозы развития ситуации (ПК-22);
Магистр в результате освоения ООП в дополнение к компетенциям, присущим бакалавру, приобретает:
компетенции самосовершенствования (способность структурировать знания, готовность к решению сложных и проблемных вопросов);
компетенции креативности (способность генерировать новые идеи, их отстаивать и
целенаправленно реализовывать);
компетенции общения (способность акцентированно формулировать мысль в устной и письменной форме на родном и иностранном языке);
компетенции организационно-управленческие (способность организовывать работу
творческого коллектива в обстановке коллективизма и взаимопомощи);
компетенции познавательной деятельности (способность моделировать, упрощать,
адекватно представлять, сравнивать, использовать известные решения в новом приложении, качественно оценивать количественные результаты, их математически формулировать).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- характерные черты освоения недр и развития горных технологий;
- проблемы комплексного освоения недр;
- функции геологической среды;
- обеспечение экологической безопасности недр;
- особенности проектирования при комплексной системе подготовки проектной
документации горнопромышленных объектов и использовании подземного пространства;
- требования к сохранности выработанного пространства рудников и шахт при
размещении в них промышленных отходов;
Уметь:
- самостоятельно анализировать научную и публицистическую литературу по проблемам использования подземных пространств;
- извлекать, анализировать и оценивать информацию;
- ориентироваться в мире норм и ценностей, оценивать явления и события с моральной
и правовой точек зрения;
- ориентироваться в типовых экономических ситуациях, основных вопросах экономической политики;
- использовать полученные знания в оценке явлений общественной жизни и в собственной деятельности;
- проводить анализ деятельности горнопромышленных производств и объектов в
настоящее время и в будущем на соответствие требованиям законодательства в
сфере недропользования и охраны недр.
Владеть:
- навыками публичной речи, аргументации, ведения дискуссии и полемики по вопросам
освоения подземных пространств;
- навыками граждански и политически взвешенного поведения, корректировки своих
политических взглядов и действий;
- навыками обоснования необходимости сохранения и использования подземных пространства рудников и шахт.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 2 зачётные единицы.
Вид учебной работы
Всего часов
Семестры
1
Аудиторные занятия: в том числе
36
36
Лекции
9
9
Практические занятия (ПЗ), в том числе в интерактив-
27
27
Самостоятельная работа: в том числе
36
36
Расчетно-графические работы
24
24
12
12
зачет
зачет
час
72
72
зач. ед.
2
2
ной форме:
Другие виды самостоятельной работы
Изучение литературы по вопросам использования подземных пространств, подготовка к лекциям и семинарам
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)
Общая трудоёмкость
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование раздела
п/п
дисциплины
1
Недра как важный георесурс в системе научнотехнологического потенциала страны
2
Характерные черты освоения недр и развития
горных технологий
3
Некоторые проблемы
комплексного освоения
Содержание раздела
Тема 1. В решении проблем освоения недр особое место
занимает комплексное освоение недр — полное и экономичное освоение всех видов ресурсов земных недр на основе сочетаний эффективных горных технологий. Среди
ресурсов недр следует выделить подземное пространство,
образованное в результате деятельности человека или под
воздействием природных процессов. В широком толковании под подземным пространством необходимо понимать
часть окружающей природной среды ниже земной поверхности, т.е. в целом недра земли, а не только их «незанятую» горными породами долю. Необходимость использования подземного пространства ставит вопрос о
развитии нового научного направления, главным содержанием которого является определение условий надежной
изоляции экологически вредных производств, веществ и
технологий, размещаемых в недрах земли, с учетом техногенных воздействий и вызванных ими процессов, протекающих во времени и пространстве.
Возможны два пути освоения подземного пространства — это приспособление и переустройство выработок,
высвобождающихся от горной и технологической деятельности (выработки отработанных рудников и шахт,
выведенных из эксплуатации подземных сооружений различного назначения и т.п.), и строительство специальных
подземных объектов.
Тема 2. Ушедшее XX столетие, особенно его вторая
половина, характеризовалось интенсивным развитием
промышленных производств, традиционных и новых технологий. Особенно эти изменения заметны в горной и
горно-строительной отраслях промышленности, которые
от растущих потребностей топливно-энергетических и ресурсных отраслей перешли к комплексному освоению
недр. Это положило начало развитию технологий в области освоения подземного пространства, которое в настоящее время и в будущем может рассматриваться в качестве
мощного ресурса, обеспечивающего устойчивое развитие
потребностей общества и служащего мощной защитой от
вредного влияния многих технологий на состояние окружающей природной среды и здоровье населения.
Тема 3. Проблемы ресурсов. Решение проблемы ресурсов
должно основываться на действующих в Российской Феде-
недр
рации федеральных законах «О недрах» и «Об охране
окружающей среды», в основу которых положены принципы:
- приоритета сохранения приемлемых для устойчивого
развития страны методов и средств при пользовании природными ресурсами и охраны среды для здорового развития
населения;
- принадлежности всех природных ресурсов, находящихся в недрах, государству.
Эти положения являются основанием для разработки
стратегии освоения недр и включают в себя:
- определение обеспеченности Российской Федерации на
перспективу природными ресурсами;
- прогнозное планирование развития горно-добывающих
отраслей;
- прогноз объемов инвестиций для достижения поставленных задач, в том числе с учетом природоохранных мероприятий в подземном и наземном пространстве.
Тема 4. Научно-технические проблемы. Влияние горных
предприятий может распространяться за пределы отдельных, даже крупных территорий. Поэтому геомеханические
вопросы должны решаться на основе прогнозов деформаций во времени, прогнозов тектонической и сейсмической деятельности.
Аналогичные вопросы предстоит решать и в отношении гидрогеологических процессов, которые могут стать
причиной деградации или токсикации окружающей природной среды и влиять на здоровье человека.
Указанные обстоятельства становятся более актуальными для подземных объектов, функционирующих на протяжении исторических времен (1000 лет), а в отдельных
случаях, как при изоляции радиоактивных отходов — на
протяжении геологических времен.
Предполагая возможное изменение климата и сопровождающее его изменение гидрогеологической ситуации,
для многих подземных объектов может стать причиной загрязнения токсикантами, накопленными в недрах от технологической деятельности, окружающей природной среды. Это, в свою очередь, определяет необходимость прогнозирования мер и средств, препятствующих разгерметизации указанных объектов.
Тема 5. Технологические проблемы.
Технологические проблемы включают в себя следующие
группы вопросов.
Повторное использование подземного пространства:
- оценка состояния массива горных пород и горных выработок после завершения работы добывающих предприятий;
- разработка требований к проектированию горных новых и промышленных предприятий в отработанных подземных выработках;
- разработка методов, технологий и техники для восстановления и реконструкции отработанных горных выработок;
- разработка комплексных моделей среды для предприятий в отработанных горных выработках;
- разработка методов оценки состояния массива пород
при размещении новых производств в отработанных горных выработках;
- выполнение комплексных оценок воздействий новых
производств в повторно использованных выработках и
прогнозирования развития ситуаций с учетом фактора
времени;
- разработка кадастра отработанных горных выработок
на территории страны с оценкой их фактического состояния и возможностей повторного использования;
- разработка классификации отработанных, снятых с
эксплуатации предприятий;
- разработка предложений по созданию промышленных
объектов в отработанных горных выработках, учитывающих состояние первичных объектов и характеристики новых производств.
Создание подземных сооружений для реализации
специальных или нетрадиционных технологий, в том числе
и экологически опасных:
- определение потребностей в разработке и строительстве подземных сооружений для специальных и нетрадиционных технологий;
- выработка основополагающих требований для выбора
площадок и геологических образований с целью строительства и эксплуатации подземных сооружений со специальными и нетрадиционными технологиями;
- разработка моделей для оценки техногенного воздействия новых и нетрадиционных технологий на вмещающую и окружающую среду и на их основе выполнение
упреждающих прогнозов;
- разработка мероприятий по защите специальных подземных сооружений от природных и техногенных влияний. Формирование техногенных месторождений.
4
Тема 6. Общие требования к сохранности поземных горных выработок. Этапы жизненных циклов хранилищ и могильников радиоактивных отходов
Основными этапами жизненного цикла хранилищ и могильников приповерхностного типа являются:
• выбор площадки для размещения сооружения;
• сооружение хранилища или могильника;
• ввод в эксплуатацию;
• эксплуатация сооружения (продолжительность эксТребования к сохранности выработанных пространств рудников и
шахт
плуатации до 50 лет);
• консервация после заполнения сооружения, после
эксплуатационное контролируемое состояние хранилища
или могильника (продолжительность этапа до 100 лет).
На этом этапе должны быть обеспечены:
1) инструментальный контроль (мониторинг) состояния
зоны потенциального влияния хранилища или могильника с
помощью системы инструментальных средств и технических сооружений подземной лаборатории или системы контрольно-наблюдательных скважин;
2) административный контроль зоны потенциального
влияния хранилища или могильника;
• послеэксплуатационное частично контролируемое
состояние с безусловным сохранением информации о местоположении и характеристиках могильника, характеристиках потенциальной опасности захороненных радиоактивных отходов (продолжительность этапа до 500 лет);
• послеэксплуатационное неконтролируемое состояние (продолжительность этапа до десятков тысяч и более
лет).
Тема 7. Требования к проектированию, строительству и
вводу в эксплуатацию объектов пользования недрами. Об-
5
Классификация возможного использования имеющихся горных выработок рудников и шахт для
организации в них новых
производств и размещения промышленных отходов
разованный в результате добычи минерального сырья объем горных выработок представляет собой внушительный
резерв для удовлетворения растущих потребностей промышленности, особенно в условиях ограниченных земельных ресурсов и необходимости резкого уменьшения
влияния производственных предприятий на окружающую
среду и человека.
При размещении производственных предприятий в
подземных сооружениях резко уменьшается возможность
его поражения и разрушения от случайных техногенных
или преднамеренных воздействий. Кроме того, при использовании в сооружениях подобного типа экологически
вредных производств геологическая среда будет служить
надежным барьером, препятствующим распространению
вредных веществ в биосферу.
Как уже отмечалось, интерес к повторному использованию подземных выработок вызывается следующими обстоятельствами:
• привлекательностью наличия готовых объектов;
• возможностью разгрузить зону обитания человека
от техногенных воздействий и инженерных сооружений;
• необходимостью включения в полезную деятельность уже осуществленных затрат, что при плановом их
освоении удешевит и первичное, и вторичное производство;
• возможностью обеспечить безопасность технологий
некоторых производств, связанных с риском значительного загрязнения зоны обитания человека.
Тема 8. Планирование и проектирование развития горных
работ. Вскрытие и подготовка месторождения. Добычные
(очистные) работы.
Тема 9. Ликвидация и консервация объектов, связанных с
пользованием недрами.
Тема 10. Отбор и подготовка подземных горных выработок
для использования в народном хозяйстве.
Тема 11. Отбор, учет и консервация подземных горных выработок и естественных полостей (пещер), перспективных
для размещения объектов, не связанных с добычей полезных ископаемых
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Дисциплина является завершающей
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисци-
п/п
плины
1.
Недра как важный георесурс в системе научно-технологического
Лекц.
Практ.
зан.
Семин.
СРС*
Всего
час.
1
4
2
7
2
10
10
22
2
6
8
16
2
2
8
12
2
5
8
15
9
27
36
72
потенциала страны
2.
Характерные черты освоения недр
и развития горных технологий
размещения промышленных отходов в подземных выработках
3.
Некоторые проблемы комплексного освоения недр
4.
Требования к сохранности выработанного пространства рудников
и шахт
5.
Классификация возможного использования имеющихся горных
выработок рудников и шахт для
организации в них новых производств и размещения промышленных отходов
ИТОГО
6. Лабораторный практикум Не предусмотрен учебным планом
7. Практические занятия (семинары)
Согласно программе занятий в соответствии с лекциями
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) Не предусмотрены учебным
планом.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Рустем Мамин, Татьяна Ветрова, Любовь Шилова. Инновационные механизмы
управления отходами. МГСУ. 2013 г. 136 с
2. Марианна Харламова, Анна Курбатова. Твердые отходы. Технологии утилизации,
методы контроля, мониторинг. Учебное пособие. Юрайт. 2015 г. 232 с.
Дополнительная
3. Моделирование на ЭВМ стоимостных показателей горных работ в шахтах. Методические
указания
к
расчетно-графическим
работам
для
студентов
горно-
геологических специальностей. РИЦ Национального минерально-сырьевого университета "Горный" Зубов В.П., Васильев А.В., Сиренко Ю.Г. 2012 г, 75 с.
4. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли / РАН, АГН, РАЕН, МИА; Под
ред. К.Н. Трубецкого. — М.: Изд-во АГН, 1997. — 478 с.
5. Шищиц И.Ю. Основы инженерной георадиоэкологии: Учебное пособие для вузов. —
М: Изд-во МГГУ, 2005. — 711 с.
6. Дядькин Ю.Д. Проблемы комплексного освоения ресурсов недр и использования подземного пространства // Горный журнал. — 1990. — № 7.
7. Шемякин Е.И. Проблемы освоения подземного пространства // Подземное и шахтное строительство. — 1990. — № 1.
8. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. — М.: Мысль, 1990. —637 с.
программное обеспечение:
компьютерные программы кафедры РМПИ
базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
интернет – обеспечение
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Видеофильмы и компьютерные программы кафедры РМПИ
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Основой изучения курса является представление об использовании Российским
государством ресурсов недр, в том числе и подземных пространств как основы экономического благосостояния населения и бизнеса на обозримую перспективу (первый
раздел). Изучение некоторых проблем комплексного освоения недр (2 раздел) является
базой для рассмотрения вопросов обеспечения экологической безопасности недр и особенностей проектирования при комплексном использовании подземных пространств, а
также выработке требований к сохранности выработанных пространств шахт и рудников(третий и четвертый разделы) и классификации возможного использования имеющихся горных выработок рудников и шахт для организации в них новых производств
(5 раздел). В курсе используются интерактивные технологии диалоговые и задачные
(структурно-логические).
Разработчик:
Доцент
Горный университет
кафедры разработки МПИ
Ю.Г.Сиренко
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)