Физика горных пород и процессов

1.

____Абдугалиева Гульжан Юсупхановна_____
(ФИО преподавателя)
[email protected]________________
(Электронная почта преподавателя )

2.

Жоспар
Кіріспе.
Тау жыныстары физикасы және процестерінің мақсаты
мен міндеттері.
Тау жыныстарының физикасы және процестері пәнінің
негізгі түсініктері.
ТЖФП басқа пәндермен байланысы.
Зерттеудің нысандары және бағыттары.

3.

Физика горных пород и процессов – прикладная
наука, изучающая физических процессах в горных
породах, закономерностях изменения свойств и
принципах их использования при решении задач
горного производства. Среди других наук
определяется
объектами,
методами
и
направленностью исследований.

4.

Физика горных пород решает следующие
научные и практические задачи:
а) установление физико-технических параметров горных пород,
необходимых для расчета режима и производительности
существующего горного оборудования при проектировании
горных предприятий и планировании их работы;
б) разработка и создание принципиально новых физических
методов воздействия на породы, выявление области их
применения, расчет их эффективности;
в) разработка принципиально новой технологии производства
горных работ на базе изучения физических свойств пород;
г) изыскание методов и путей создания систем контроля за
составом, состоянием и поведения горных пород в процессе
горного производства, основанных на изучении свойств пород.

5.

» Физикалық өрістердің белгілері бойынша, олардың жыныстарға әсерін
зерттеген кезде таужыныстарының физикасын келесі бөлімдерге
бөлуге болады:
» жыныс механикасы, кен орындарын қазу кезінде механикалық әсерден
жыныста пайда болатын өзгерістер (оның ішінде кен қысымыда) мен
жыныстың механикалық қасиеттерін зерттейді;
» жыныс акустикасы, жыныстарда серпімді толқындардың таралуы мен
жұтылуын және сонымен байланысты барлық физикалық процестерді
зерттейді;
» жыныс термодинамикасы, зерттеу аймағына табиғи және жасанды
факторлардан туындаған тау-кен жыныстарындағы жылулық процестер
мен жыныстардың жылулық қасиеттері кіреді;
» электродинамика және жыныстардың радияциялық физикасы, тау-кен
жыныстарындағы электрлік, магниттік, радиотолқынды және ядролық
қасиеттер мен құбылыстарды зерттейді.

6.

1. Негізгі түсініктер
• Тау-кен ісі — жер қойнауын игеру бойынша
адамдардың қызмет ету аймағы. Ол
пайдалы қазбаларды игеру мақсатында жер
қыртысына адамдардың барлық түрдегі
әсер етуінен, оларды алғашқы өндеуден
өткізуден, және де тау-кен өндірісінің
технологиясымен байланысты ғылыми
зерттеулерден тұрады.

7.

• Пайдалы қазбалар (кен, кенбайлықтар) –
шаруашылық үшін пайдалану
мақсатымен жер қойнауынан қазып
алғанда, оны өнеркәсіптік игеру
экономикалық тиімді болатын тау
жыныстары мен минералдар.
• Пайдалы қазбаларды игеру – жер
қыртысынан немесе гидросферадан
пайдалы қазбаларды қазып алу. Қысқаша
айтқанда, уақыт бірлігінде игерілетін
пайдалы қазбалардың санын айтамыз.
Табиғатта кенбайлықтар: газ, сұйық, қатты
күйде кездеседі.

8.

• Кенорны — қазып алғанда
экономикалық тиімді болатын жер
қабыршағындағы кенбайлықтардың жер
қойнауында белгілі деңгейде (минералға,
минералдық агрегаттар) қорын түзейтін
табиғи сілемді айтады. Кенорындары
кендік және бейкендік болып бөлінеді.
• Кен денесі немесе кен шоғыры – оны
жанап жатқан тау жыныстарының
арасында орналасқан қатты пайдалы
қазбалардың жиынтығы.

9.

• Құрамында ешқандай пайдалы
бөлшектер жоқ немесе металл
мейлінше аз кенді бос тау жынысы
дейді. Бос тау жынысына кенді қоршап
жатқан жанама тау жыныстары да
жатады. Оны жанама жыныстар дейді.
• Кен — қазіргі заманғы техника мен
экономиканың деңгейінде пайдалы
компоненттерді игеруге тиімді
минералдық зат.

10.

Тау-кен массасы — кенорнын игеру
нәтижесінде алынған пайдалы кеннің
жыныстармен қоспасы, олар қоспа және
бөлек түрде кездеседі.
Кен массасы — қазып алу процесінде кенге
түсетін жыныстар мен кеннің қоспасы.
Кенорнын игеру – кенорнын ашу,
дайындау, тазалап алу және жербетіне
кенді тасымалдау, желдету, сутөкпе
жұмыстары бойынша тау-кен
жұмыстарының кешені. Осы жұмыстар
кенорнын игеру сатылары болып
табылады.

11.

• Тау-кен кәсіпорын — пайдалы қазбаларды
барлау, игеру және байыту жұмыстарын жүзеге
асыратын тәуелсіз өндірістік бірлік.
• Пайдалы қазбаларды игеру және бастапқы
байытуды жүзеге асыратын тау – кен
кәсіпорнын тау-кен өндіруші деп атаймыз.

12.

Тау кен кәсіпорнының түрлері:
Шахта
Кеніш
(Рудник)
Карьер
(разрез),
Бағалы
метал кенорындарын игеру (Прииск)
Кәсіпшілік
(Промысел)

13.

ПАЙДАЛЫ ҚАЗБАЛАРДЫ ИГЕРУ
ӘДІСТЕРІ
ЖЕРАСТЫ
АШЫҚ
АРАЛАС
ГЕОТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ,
ҰҢҒЫМАЛЫҚ ,
СУҚОЙМАЛАРЫНЫҢ
АСТЫНАН ИГЕРУ
Пайдалы қазбаларды игеруді тау-кен кәсіпорындары
жүзеге асырады.

14.

Пайдалы қазбаларды игеру әдістері:
Жерасты
Су қоймаларының
астынан
Ашық
Геотехнологиялық
Аралас
Ұңғымалық

15.

• Шахта — пайдалы қазбаларды жерасты әдісімен
игеретін тау-кен кәсіпорны.
• Кеніш — кендері, химиялық шикізаттарды және
құрылыс материалдарын жерасты әдісімен өндіретін
кәсіпорын, кеніш бірнеше шахтаны құрайды.
• Карьер (разрез), — пайдалы қазбаларды ашық
әдіспен өндіретін кәсіпорын. Разьез –көмір өндіретін
кәсіпорын.
• Прииск — бағалы металды қалқанды кенорындарын
игеретін кәсіпорын (алтынды прииск).
• Промысел — сұйық және газ тәрізді пайдалы
қазбаларды өндіретін кәсіпорын (мұнай).

16.

Пайдалы қазбалар кенорындары бөледі
- кенді (металдық), пайдалы компоненттері
металмен берілген
- кенсіз (металдық емес), пайдалы компоненттері
құрамында метал болмайтын әр түрлі
минералдармен берілген (апатит, слюда, графит
және басқалар).

17.

Минералы – это самородные устойчивые химические
элементы,
с
уникальными
физическими
и
химическими признаками. Они формируются в
результате сложных природных процессов, но в
настоящее время человечество научилось выращивать
их в лабораториях, на морских фермах и заводах.

18.

Аметист
Селенит
Тигровый
глаз
Кордиерит
Розовый кварц
Обсидиан
Опал
Оливин
Целестин
Горный
хрусталь
Цитрин
Альбит
Черный
оникс
Розовый
гипс
Дюмортьерит
Лепидолит
Халькопирит
Лабрадор
Агат
Флюорит

19.

» Твердые (золото, алмаз);
» Жидкие (ртуть, нефть);
» Газообразные (сероводород, углекислый
газ).

20.

» Твердые минералы, в свою очередь, могут быть
кристаллическими (кварц) и аморфными (все
разновидности
смол,
опал).
В
основе
кристаллических
минералов
лежат
многочисленные кристаллы, в то время как
аморфные минералы не имеют их в своем составе.
» Свойства минералов во многом зависят от их
строения. Так, один и тот же элемент способен
образовывать различные формы минералов. К
примеру, углерод может создавать два совершенно
разных
соединения,
с
противоположными
свойствами: мягкий и пластичный графит и самый
твердый минерал – алмаз.

21.

22.

Горные породы – это природные соединения,
состоящие из одного или нескольких минералов.
Большинство пород называются так же, как и
слагающие их минералы: нефть, слюда, гипс, глина.
Минералы, образующие горные породы, а также их
комбинации, могут быть самыми различными.

23.

По происхождению различают породы:

24.

Магматические горные породы – это породы
образовавшиеся из магмы при её остывание и
затвердении.

25.

неорганические
Обломочные
Химические
Песок, пемза, глина
Гипс, поваренная соль
органические
Уголь,
известняк, мел,
ракушечник
Формируются на поверхности Земли при
разрушении пород и минералов, а также в
результате жизнедеятельности или отмирания
организмов

26.

Горные породы,
образовавшиеся в
результате изменения
состава или свойств
первоначальных пород.

27.

Глина
Глинистый
сланец
Известняк
Мрамор
Песчаник
Кварцит
Гранит
Гнейс

28.

По состоянию пород различают:
-породы в естественном (природном )состоянии;
-породы в искусственно изменённом состоянии.
Для успешного ведения горных работ необходимо
знать их свойства. Наиболее удобно изучать их по
различным классификациям горной породы.

29.

30.

» геологическое
тело,
состоящее
из
совокупности
горных
пород, сформировавшееся
в определенной геологоструктурной обстановке и
характеризующееся
присущими
ему
физическими
и
геологическими
особенностям

31.

32.

» участок развития физико-механических явлений и
процессов в результате воздействия естественных
или искусственных факторов при ведении горных
работ, а также при возведении различных
сооружений.

33.

34.

» Особенностью массива горных пород как среды
действия прикладываемых сил, напряжений,
развития деформаций, сдвижений и разрушений
является его неоднородность: деформации
сосредотачиваются
преимущественно
в
ослабленных элементах структуры массива в
меньшей мере деформируются блоки монолитной
породы, ограниченные трещинами.

35.

» Состояние окружающего породного массива
характеризуют
определенными
физикомеханическими свойствами.
» Достоверные сведения о физико-механических
свойствах
горных
пород
позволяют
заблаговременно составить представление о
характере возможных деформаций и степени
устойчивости обнажений массива, а также служат
основанием для разработки и внедрения наиболее
эффективных методов разрушения горных пород
при ведении горных работ, креплении и
поддержании горных выработок.

36.

» характеристики, определяющие способность
пород противодействовать деформированию и
разрушению в сочетании со способностью упруго
или
пластически
деформироваться
под
действием внешних механических сил.

37.

» Прочность характеризует
сопротивляемость
породы
раздавливающим,
разрывающим и
скалывающим нагрузкам.
» Пределом прочности
называют напряжение,
при котором образец
породы разрушается.

38.

» свойство горных пород
восстанавливать исходную
форму и размеры после
снятия механической
нагрузки. Полное
восстановление возможно
только в случае, если не
превышен предел
упругой деформации. Им
называется минимальное
напряжение, при котором
начинаются необратимые
пластические деформации.

39.

» свойство горных пород
необратимо
деформироваться
без
микроскопических
нарушений сплошности под
действием
механической
нагрузки.
Пластичность
увеличивается с ростом
температуры и давления.
Наиболее
пластичные
горные
породы
—
глины, графит, каменная
соль и некоторые другие.

40.

» общепринятое
условное
понятие,
символизирующее совокупность механических
свойств горных пород, проявляющихся в
различных технологических процессах при
добыче и переработке полезных ископаемых.
Крепость возрастает с увеличением сил связей
между частицами и отдельностями горных пород
и содержания прочных минералов в породе и
снижается, как правило, при увлажнении
(особенно в связных горных породах).

41.

» свойство горных пород оказывать сопротивление
внедрению в них других тел при сосредоточенном
контактном силовом воздействии.
» Твердость — характеристика горных пород, отражающая
их прочность. В зависимости от предназначения величина
твердости определяется различными методами. При
использовании метода царапания по поверхности горных
пород перемещают острый алмазный наконечник или
эталонный минерал В качестве меры твердости
принимают величину усилия, с которым протягивается
наконечник, ширину и объём царапины. В методах
сверления твердости определяют по показателям
взаимодействия сверла и породы. Меры твердости в этом
случае: объёмная работа разрушения, величина крутящего
момента и др.

42.

Литература и ссылки на интернет
ресурсы:
1. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород,
М., Недра, 2004, 359 с.
2. Ильницкая Е.И. и др. Свойства горных пород и методы их
определения. М., Недра, 2009, 392 с.
3. Кобранова В.Н., Лепарская Н. Определение физических
свойств горных пород. М., Гостоптехиздат, 160с., переизд. 2010
г.
4. Физика горных пород: учебник для вузов / Л.Я. Ерофеев и
др.); под ред. Л.Я. Ерофеева. – Томск: ТПУ, 2006. – 520 с.
5. Физика горных пород. Горное давление. Лабораторный
практикум: учебное пособие /С.Ф. Алексеенко, В.П. Мележик. –
Киев: Вища шк., 1990. – 183 с.
6. Порцевский А.К., Катков Г.А. Основы физики горных
пород, геомеханики и управления состоянием массива. –
Учебник для вузов, Изд. МГГУ, 2004 г,, 120 С.
42