Учебно-методический комплекс дисциплины «физика горных пород» 130403. 65 «Горное дело. Открытые горные работы»

Структура и содержание дисциплины

4.1. Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов

№ п/п	Раздел дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
				Л	ЛЗ	СРС	Итого
1.	Минералы и горные породы. Структурные свойства горных пород. Физико-технические свойства горных пород.	5	1-2	6	2	4	12	В соответствии с методикой учета и оценки работы по дисциплине «Физика горных пород»
2.	Основные понятия механики горных пород. Методы определения механических свойств горных пород.	5	3-5	8	2	8	18
3.	Тепловые свойства и процессы в горных породах.	5	6-7	6	2	4	12
4.	Электромагнитные свойства и процессы в горных породах.	5	8-9	6	2	4	12
5.	Радиационные свойства горных пород.	5	10	4	2	2	8
6.	Воздействие внешних физических полей на горные породы.	5	11-12	6	2	4	12
7.	Взаимосвязь и паспортизация горных пород.	5	13-14	4	2	2	8
8.	Горнотехнологические параметры горных пород.	5	14-16	6	2	4	12
9.	Горное давление, горногеологические и технологические факторы.	5	16-18	8	2	4	14
Всего				54	18	36	108

2. 
   Содержание лекционного курса.(54час)
   

4.2.1. Минералы и горные породы. Структурные свойства горных пород. Понятия о физико-технических свойствах горных пород – (6 часов)

Классификация свойств горных пород. Базовые физико-технические свойства пород. Влияние минерального состава и строения горных пород на их свойства. Изотропность и анизотропность свойств пород. Классификация горных пород по физическим свойствам. Внешние факторы, их влияние на свойства пород.

Многофазность горных пород. Плотность, объемная масса, пористость, трещиноватость. Объемный и удельный вес, методы их определения. Роль плотностных параметров пород в горном производстве.

4.2.2. Основные понятия механики горных пород. Методы определения механических свойств горных пород – (8 часов)

Напряжение и деформации в горных породах. Упругие свойства пород. Динамический и статический модули упругости. Зависимость упругих свойств пород от состава, строения и внешних условий. Роль упругих свойств пород в процессах их разрушения, в расчетах горного давления, состояния угольных пластов. Методы определения деформаций, напряжений и упругих свойств горных пород.

Акустические свойства горных пород. Влияние внутренних и внешних факторов на акустические свойства пород. Использование акустических свойств пород для изучения неоднородности массива, напряженного состояния. Методы определения акустических свойств пород.
Реологические свойства горных пород. Ползучесть горных пород. Релаксация напряжений в горных породах. Роль реологических свойств пород в процессах горного производства. Методы определения реологических свойств.
Прочность горных пород. Теории прочности. Физическая природа прочности пород. Дефекты в породах, их роль в формировании напряжений, влияние на прочность горных пород. Пределы прочности горных пород при сжатии, растяжении, сдвиге. Угол внутреннего трения, сцепление горных пород. Зависимость прочностных свойств пород от состава, строения и внешних условий. Влияние скорости приложения нагрузки на прочность пород. Прочностные свойства массивов пород. Масштабный фактор. Значение прочностных свойств пород в процессах их разрушения и упрочнения.
Гидравлические и газодинамические свойства пород. Влажность и влагоемкость пород. Водопроницаемость. Закон Дарси. Содержание газов в породах, газоносность. Определение гидравлических и газодинамических свойств пород. Размокаемость, растворимость пород. Сорбционные процессы. Использование гидравлических и газодинамических свойств пород.

3. 
   Тепловые свойства и процессы в горных породах – (6 часов)
   

Физические основы распространения и накопления тепла в горных породах. Теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение пород. Зависимость тепловых свойств от состава, строения пород и внешних условий. Термические напряжения в горных породах.

Методы измерения тепловых свойств. Использование тепловых свойств пород и процессов в технологии горного производства; разрушение и упрочнения горных пород и массивов, управление тепловым режимом шахт и рудников, использование тепла земных недр. Экономическая эффективность тепловых способов воздействия на горную породу. Особенности термодинамических процессов при добыче полезных ископаемых в условиях вечной мерзлоты.

3. 
   Электромагнитные свойства и процессы в горных породах - (6 часов)
   

Электромагнитное поле как особый вид материи. Поляризация пород. Диэлектрическая проницаемость пород. Диэлектрические потери. Электрическое сопротивление пород. Методы измерения электрических свойств горных пород. Зависимость электрических свойств от состава, строения и внешних условий. Магнитные свойства пород. Зависимость магнитных свойств пород от состава, строения и внешних условий и их применение. Электромагнитные процессы в горных породах. Распространение электромагнитных волн в породах. Применения уравнения Максвелла. Оптические свойства горных пород. Использование электрических свойств горных пород в процессах горного производства. Воздействие электрических полей на породы, эффективность воздействия.

3. 
   Радиационные свойства и процессы в горных породах – (4 часа)
   

Радиоактивность горных пород и минералов. Радиоактивность осадочных пород угольных месторождений.

Методы и аппаратура определения радиоактивности пород. Использование радиационных свойств горных пород в процессах добычи полезных ископаемых и обогащения.

3. 
   Воздействие внешних физических полей на горные породы – (6 часов)
   

Влияние влаги, давления на свойства горных пород. Термические напряжения в породах. Влияние теплового поля на механические, тепловые и электромагнитные свойства. Воздействие упругих колебаний, электрического и магнитного полей. Влияние излучения на свойства пород. Взаимосвязь свойств пород и переменных внешних полей.

3. 
   Взаимосвязь и паспортизация свойств горных пород – (4 часа)
   

Взаимосвязи свойств пород как отражение всеобщих связей в природе.

Общие положения о взаимосвязи свойств пород. Функциональная и корреляционная связи. Примеры взаимосвязи свойств пород. Определения свойств пород по установленным зависимостям. Паспортизация горных пород по физико-техническим свойствам. Области использования взаимосвязей свойств пород в горном деле. Методологические вопросы создания обобщенной классификации горных пород по физико-техническим свойствам.

3. 
   Горнотехнологические параметры горных пород – (6 часов)
   

Технологическая классификация горных пород на скальные, плотные, мягкие и сыпучие породы. Крепость, твердость, хрупкость, дробимость, абразивность, буримость, взрываемость горных пород. Технологические показатели разрыхленных пород. Воздействие воды на дисперсные породы. Технологические свойства каменных углей. Связь технологических показателей с физическими свойствами пород.

3. 
   Горное давление, горно-геологические и технологические факторы – (8 часов)
   

Горное давление и структурно-механические свойства нетронутого массива. Влияние на горное давление строения массива, слоистости, трещиноватости, складчатости, тектонических нарушений, насыщенности жидкостью, газом.

Проявление горного давления в рыхлых и твердых, осадочных, магматических и метаморфических горных породах.
Влияние на проявления горного давления размеров месторождения, угла падения, глубины залегания.
Влияние способа разрушения горных пород на проявление горного давления.
Влияние взрывного, механического и других способов разрушения горных пород, влияние фактора времени.
Проявление горного давления при ведении открытых горных работ. Устойчивость канав, траншей, бортов карьеров, уступов в различных горно-геологических условиях. Влияние внешней нагрузки (сооружения, горные машины, отвалы и др.).
Проявления горного давления при ведении подземных горных работ. Устойчивость и поддержание подземных выработок.
Общие понятия об управлении горным давлением (порядок отработки, обрушение, закладка).

2. 
   Содержание лабораторных занятий(18часов)
   

4.3.1. Определения удельного и объемного веса горных пород – 2 ч.

4.3.2. Определение прочностных характеристик горных пород при одноосном сжатии – 2 ч.
4.3.3. Определение упругих характеристик горных пород – 2 ч.
4.3.4. Определение параметров объемной прочности горных пород. Построение паспорта прочности – 2 ч.
4.3.5. Определение комплекса горнотехнологических параметров горных пород (крепости, твердости, дробимости) – 2 ч.