МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КРАСНОАРМІЙСЬКИЙ ІНДУСТРІАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ
ДЕРЖАВНОГО ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ
«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
і контрольні завдання
з дисципліни
«МЕТОДИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У ГІРНИЦТВІ»
Красноармійськ
2014
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
КРАСНОАРМІЙСЬКИЙ ІНДУСТРІАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ
ДЕРЖАВНОГО ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ
«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
і контрольні завдання
з дисципліни
«МЕТОДИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У ГІРНИЦТВІ»
(для студентів усіх форм навчання за спеціальностями:
6.090301, 7.090301, 8.090301 - Розробка родовищ корисних копалин)
Затверджено на засіданні кафедри
Геотехнологій й охорони праці КІІ ДонНТУ,
протокол № 11 від 21.05.2014
Затверджено на учбово-видавничій раді ДонНТУ,
протокол № 4 від 17.06.2014
Красноармійськ
2014
УДК 622.001.5
Конспект лекцій і контрольні питання з дисципліни «Методи наукових досліджень у гірництві» (для студентів усіх форм навчання за спеціальностями: 6.090301, 7.090301, 8.090301 – розробка родовищ корисних копалин / Укл.: О.І. Сергієнко, Я. О. Ляшок. - Красноармійськ: КІІ ДонНТУ, 2012. – 51 с.
Розглянуто основні методи вивчення процесів механіки гірських порід: аналітичні, моделювання й натурні спостереження й виміри. Спостереження й виміри в натурних умовах трудомісткі й організаційно складні, без них неможливо виявити основні визначальні фактори досліджуваних процесів і правильно поставити завдання для аналітичних досліджень і моделювання. Конспект лекцій дозволяє в доступній формі освоїти основні положення курсу «Методи наукових досліджень у гірництві».
Укладачі: доц. О.І. Сергієнко
доц. Я.О. Ляшок
Рецензент __________________
ЗМІСТ
ЗМІСТ 4
ВСТУП 5
ЛЕКЦІЯ №1 «РОЛЬ НАТУРНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ І ВИМІРІВ, ЇХНЯ КЛАСИФІКАЦІЯ» 6
ЛЕКЦІЯ №2 «ВИМІР ЗРУШЕНЬ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ТОВЩІ ГІРСЬКИХ ПОРІД» 8
ЛЕКЦІЯ №3 «МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ МАСИВУ ГІРСЬКИХ ПОРІД» 12
ЛЕКЦІЯ №4 «ВИЗНАЧЕННЯ ЗСУВІВ І НАПРУГ ПРИ ДИНАМІЧНИХ ВПЛИВАХ» 21
ЛЕКЦІЯ №5 «ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЗОНИ ПОРУШЕНИХ ПОРІД» 22
ЛЕКЦІЯ №6 «ВИВЧЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ПОРІД ІЗ КРІПЛЕННЯМ» 24
ЛЕКЦІЯ №7 «АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ СТАНУ МАСИВУ Й ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПЕКИ ВЕДЕННЯ ГІРНИЧИХ РОБІТ» 27
ЛЕКЦІЯ №8 «МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕСІВ» 31
ЛЕКЦІЯ №9 «ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТЕОРІЇ ПОДОБИ» 33
ЛЕКЦІЯ №10 «МЕТОД ВІДЦЕНТРОВОГО МОДЕЛЮВАННЯ» 34
ЛЕКЦІЯ №11 «ПОЛЯРИЗАЦИОННО - ОПТИЧНИЙ МЕТОД МОДЕЛЮВАННЯ» 34
ЛЕКЦІЯ №12 «МЕТОД ЕКВІВАЛЕНТНИХ МАТЕРІАЛІВ» 35
ЛЕКЦІЯ №13 «ІНШІ СПОСОБИ МОДЕЛЮВАННЯ» 36
ЛЕКЦІЯ №14 «АНАЛІТИЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ Й МІЦНОСТІ ГІРСЬКИХ ПОРІД. ВИКОРИСТАННЯ МОДЕЛЕЙ СУЦІЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ» 38
ЛЕКЦИЯ№15 «ВИКОРИСТАННЯ МОДЕЛЕЙ ДИСКРЕТНИХ СЕРЕДОВИЩ» 41
ЛЕКЦІЯ №16 «ТЕОРІЇ МІЦНОСТІ ГІРСЬКИХ ПОРІД» 44
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 48
ЛІТЕРАТУРА 49
ВАРІАНТИ КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ 50
ВСТУП
Для прискорення науково-технічного прогресу й розвитку економіки країни передбачається підвищення ефективності розробки корисних копалин при постійному поліпшенні умов праці й забезпеченні його безпеки, збільшенні добування запасів корисних копалин з надр і зменшення шкідливого впливу гірських робіт на навколишнє середовище.
Для рішення цього завдання, поряд зі створенням нових високопродуктивних машин для проведення гірничих виробок, видобутку корисних копалин в очисних вибоях й інших технологічних операціях, не менше значення має забезпечення найбільш сприятливих умов їхньої роботи за допомогою вибору оптимальних для даного родовища способів і параметрів розкриття, підготовки й технології розробки зі збереженням при мінімальних витратах і втратах корисної копалини робітника стану всієї мережі що розкривають і підготовчих виробітків й очисних вибоїв у продовження необхідного строку їхньої служби. Правильне рішення цих питань особливо необхідно в цей час у зв'язку з переходом більшості шахт, рудників і кар'єрів до видобутку корисних копалин на більших глибинах, у складних гірничо-геологічних умовах або під охоронюваними спорудженнями й природними об'єктами на земній поверхні.
Отже, для науково обґрунтованого вибору способів і параметрів розробки корисних копалин необхідна сукупність знань: по-перше, про природний напружений стан масиву (составі, розташуванні й властивостях порід, що складають масив, їхньої тріщинуватості й сполученню, величинах і напрямках напруг і зовнішніх сил); по-друге, про характер, закономірності, кількісні показники й розмірах областей, де виникають деформації, руйнування, зрушення й обвалення, що відбуваються в масиві при проведенні в ньому гірничих виробок різних форм і розмірів з різним взаємним розташуванням у просторі й у часі, а також внаслідок інших впливів на масив (зміцнення або роззміцнення, дегазації, осушення, підривних робіт та ін.); по-третє, про кількісні показники взаємодії масиву з різними інженерними конструкціями (кріпленнями, підпірними стінками, закладкою та ін.) з різними механічними й деформаційними характеристиками.
Розглянуто актуальні наукові й прикладні завдання гірської геомеханіки, методи й засоби натурних, лабораторних і теоретичних досліджень. Ціль яким, сприяти чіткій постановці й ефективному проведенню науково-дослідних робіт, спрямованих як на подальший розвиток загальних теоретичних основ гірської геомеханіки, так і на науково обґрунтоване рішення найбільш актуальних завдань керування гірським тиском і зрушенням масиву гірських порід.