Физика горных пород и процессов презентация

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.
Жоспар

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.

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.
Физика горных пород решает следующие научные и практические задачи:

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

Пайдалы қазбаларды игеруді тау-кен кәсіпорындары жүзеге асырады.

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

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).

Минералы
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.

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

В природе встречается несколько форм минералов:
Твердые (золото, алмаз);
Жидкие (ртуть, нефть);
Газообразные (сероводород, углекислый газ).

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.

Алмаз – самый твёрдый в мире минерал

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.
ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Горные породы
магматические
осадочные
метаморфические
По происхождению различают породы:

Магматические горные породы
излившиеся
глубинные
базальт,
андезит,
липарит,
пемза.
габро,
диорит,
гранит.
Магматические горные породы – это породы образовавшиеся из магмы при её остывание и затвердении.

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

Метаморфические горные породы
Горные породы, образовавшиеся в результате изменения состава или свойств первоначальных пород.
кварцит
гнейс
глинистый
сланец
мрамор

Метаморфические горные породы
Глина
Глинистый сланец
Известняк
Мрамор
Песчаник
Кварцит
Гранит
Гнейс

Горные породы
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.

Классификация горных пород по шкале
проф. М.М. Протодьяконова (выдержки)

геологическое тело, состоящее из совокупности горных пород, сформировавшееся в определенной геолого-структурной обстановке и характеризующееся присущими ему физическими и геологическими особенностям
МАССИВ ГОРНЫХ ПОРОД-ЭТО…

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

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.

Состояние окружающего породного массива характеризуют определенными физико-механическими 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.

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

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

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.
упругость

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.
пластичность

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).
крепость

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.
твердость