Тема 1. История строительства подземных сооружений

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 130400
декан ГФ проф. О.И. Казанин
__________________
Зав. кафедрой СГП и ПС
проф. А.Г. Протосеня
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА»
Направление подготовки: 130400 Горное дело
Специализация: № 5 «Шахтное и подземное строительство»
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное звание
«горный инженер»
Форма обучения: очная
Составители: профессор кафедры СГП и ПС А.Г. Протосеня
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
ОСНОВЫ ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА
1. Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины – овладение студентами знаниями в области освоения
подземного пространства и приобретение умений самостоятельного творческого
решения задач по составлению технической документации, привитие навыков
творческого подхода в оценке и применения практики строительства горных выработок
и подземных сооружений.
Задачи дисциплины: дать базовые знания по освоению подземного
пространства, методам и способам подземного строительства; научить студента
принимать технически совершенные и экономически эффективные решения при
проектировании и строительстве подземных сооружений.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Основы освоения подземного пространства» (С3, ДВ.32)
относится к специализированной части Профессионального цикла С3.
Для изучения дисциплины требуется освоение дисциплин «Шахтное и
подземное строительство» (С3.С.1), «Механика подземных сооружений» (С3, С.3)
«Аэрология горных предприятий» (С3.Б.13), «Технология и безопасность взрывных
работ» (С3.Б.14), «Горные машины и оборудование» (С3.С.16) базовой части
Профессионального цикла С3.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:
а) общекультурных:
- способностью к обобщению и анализу информации, постановке целей и выбору путей
их достижения (ОК-1);
- умением логически последовательно, аргументировано и ясно излагать мысли,
правильно строить устную и письменную речь (ОК-3);
- готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);
- умением вести переговоры, устанавливать контакты, устранять (урегулировать)
конфликты интересов (ОК-5);
- способностью к поиску правильных технических и организационно-управленческих
решений и нести за них ответственность (ОК-6);
- использованием нормативных правовых и инструктивных документов в своей
деятельности (ОК-7);
б) профессиональных, в том числе
б1) общепрофессиональных
- демонстрировать пользование компьютером как средством управления и обработки
информационных массивов (ПК-4);
- способностью выбирать и (или) разрабатывать обеспечение интегрированных
технологических систем эксплуатационной разведки, добычи и переработки твердых
полезных ископаемых, а также предприятий по строительству и эксплуатации
подземных объектов техническими средствами с высоким уровнем автоматизации
управления (ПК-5);
б2) в области производственно-технологической деятельности
- владением основными принципами строительства и эксплуатации подземных
объектов (ПК-9);
2
- готовностью осуществлять техническое руководство горными и взрывными работами
при строительстве и эксплуатации подземных объектов, непосредственно управлять
процессами на производственных объектах (ПК-10);
- использованием нормативных документов по безопасности и промышленной
санитарии при проектировании, строительстве и эксплуатации предприятий, добыче и
переработке твердых полезных ископаемых и подземных объектов (ПК-12);
б3) в области научно-исследовательской деятельности
- готовностью участвовать в исследованиях объектов профессиональной деятельности
и их структурных элементов (ПК-20);
- способностью изучать научно-техническую информацию в области строительства и
эксплуатации подземных объектов (ПК-21);
б4) в области проектной деятельности
- готовностью к разработке проектных инновационных решений по строительству и
эксплуатации подземных объектов (ПК-25);
- способностью разрабатывать необходимую техническую и нормативную
документацию в составе творческих коллективов и самостоятельно, контролировать
соответствие проектов требованиям стандартов, техническим условиям и других
нормативных документов промышленной безопасности; разрабатывать, согласовывать
и утверждать в установленном порядке технические, методические и иные документы,
регламентирующие порядок, качество и безопасность выполнения горных, горностроительных и взрывных работ (ПК-26);
- готовностью работать с программными продуктами общего и специального
назначения для моделирования строительства и эксплуатации подземных объектов,
оценке экономической эффективности горных и горно-строительных работ,
производственных, технологических, организационных и финансовых рисков в
рыночных условиях (ПК-28).
в) по специализации № 5 «Шахтное и подземное строительство»
- способностью разрабатывать технологические схемы и календарный план
строительства, выбирать способы, технику и технологию горно-строительных работ,
ориентируясь на инновационные разработки; обеспечивать технологическую и
экологическую
безопасность
жизнедеятельности;
составлять
необходимую
техническую и финансовую документацию (ПСК-5-3);
- готовностью комплексно обосновывать принимаемые и реализуемые решения,
изыскивать возможности совершенствования горно-строительных работ, содействовать
обеспечению подразделений предприятия необходимыми техническими данными,
документами, материалами, оборудованием; участвовать в работах по исследованию,
разработке проектов и программ строительной организации (ПСК-5-4).
В результате изучения дисциплины студент обязан:
Знать:
- механические процессы в массивах горных пород при ведении горно-строительных
работ; закономерности формирования нагрузок на подземные конструкции;
конструктивные особенности подземных сооружений и методы их расчета.
Уметь:
- проектировать форму, размеры поперечного сечения выработок и технологию их
строительства;
- осуществлять контроль и обеспечивать правильность выполнения производственных
заданий;
- принимать технические решения по обеспечению безопасности.
3
Владеть:
- горной и строительной терминологией;
- методами, способами и технологиями горнопроходческих работ и работ по
реконструкции и восстановлению подземных объектов;
- основными правовыми и нормативными документами;
- метрологическими правилами, нормами, нормативно- техническими документами по
строительству подземных сооружений.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость учебной дисциплины составляет 14 зачетные единицы.
Вид учебной работы
Всего часов
Всего
Аудиторные занятия, в том числе
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа, в том числе
Расчетно-графические работы
Другие виды самостоятельной работы
Изучение литературы по технологии
строительства горных выработок,
подготовка к лекциям и практическим
занятиям
Вид промежуточной аттестации (зачет,
экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
180
153
85
34
34
27
Семестры
6
99
85
51
17
17
14
7
81
68
34
17
17
13
экзамен
экзамен
99
81
180
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование раздела
п/п
дисциплины
1
2
1. Классификация и мировой
опыт использования
подземного пространства
Содержание раздела
3
Тема 1. История строительства подземных
сооружений. Классификация подземных сооружений.
Типы классификаций.
Тема 2. Мировой опыт комплексного использования
подземного пространства. Подземные сооружения
транспортного,
хозяйственного,
социального
и
специального назначения.
2.
Строительная
геотехнология, как научная
основа решения проблемы
освоения подземного
пространства
Тема 1. О взаимосвязях науки, научно-технической
деятельности и производства. Терминологические
вопросы "Строительной геотехнологии", основные
понятия и определения.
Тема 2. Структура строительной геотехнологии, как
научной основы решения проблемы освоения
подземного пространства. Методологические вопросы
4
"Строительной
геотехнологии"
при
освоении
подземного пространства. Становление и развитие
"Строительной геотехнологии в России.
3.
4.
5.
Основные
принципы
развития систем подземных
сооружений
и
их
взаимосвязи
в
многофункциональных
комплексах
различного
назначения
Тема 1. Основные предпосылки и ограничения
комплексного освоения подземного пространства
городов. Градостроительные основы подземного
строительства в крупных городах. Схемы комплексного
использования подземного пространства.
Особенности инженерногеологических и
геоэкологических
изысканий для подземных
сооружений
Тема 1. Инженерно-геологические изыскания.
Подземные сооружения,
возводимые открытым
способом.
Тема 1. Применение и выбор эффективных методов
и технологий строительства. Общие положения.
Современные методы ограждения глубоких
котлованов. Методы строительства способами «сверхувниз» и «вверх-вниз». Применение струйной
цементации (технологии «jet-grouting») в подземном
строительстве
Тема 2. Многофункциональные подземные объекты
и их комплексы, их состав и структура. Подземные
сооружения улично-дорожной и транспортной сети.
Автомобильные стоянки и гаражи.
Требования СНИП и СП.
Тема 2. Геоэкологические изыскания, состав,
способы и методики эколого-гидрологических
исследований.
Тема 2. Основные принципы проектирования
подземных сооружений, возводимых открытым
способом. Способы ограждения котлованов,
требования СНИП.
6.
Городские подземные
сооружения мелкого
заложения, возводимые
закрытым способом
Тема 1. Горные способы работ. Ново-Австрийский
метод строительства. Технологические схемы
строительства.
Тема 2. Проходка выработок под защитой
опережающей крепи. Способ продавливания
пешеходных и коммуникационных тоннелей
небольшого диаметра.
Тема 3. Щитовые способы работ. Бестраншейные
способы прокладки коммуникаций. Основные
принципы проектирования городских подземных
сооружений, возводимых закрытым способом.
7.
Защита от подземных вод
Тема 1. Дренажные системы, требования СНИП.
Тема 2. Гидроизоляция подземных сооружений.
Противофильтрационные завесы и экраны. Основные
принципы проектирования защиты подземных
сооружений от подземных вод.
8.
Основные принципы
защиты существующей
застройки при устройстве
подземных сооружений
Тема 1. Основные принципы защиты
существующей застройки при устройстве
подземных сооружений. Способы крепления
ограждения котлованов.
9.
Мониторинг при
строительстве и
эксплуатации подземных
сооружений
Тема 1. Задачи мониторинга. Требования к
мониторингу. Инженерно-геологический мониторинг.
Экологический мониторинг подземных вод.
5
5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Классификация
и
мировой
опыт
использования подземного пространства
Строительная геотехнология, как научная
основа решения проблемы освоения
подземного пространства
Основные принципы развития систем
подземных сооружений и их взаимосвязи
в многофункциональных комплексах
различного назначения
Особенности инженерно-геологических и
геоэкологических изысканий для
подземных сооружений
Подземные сооружения, возводимые
открытым способом.
Городские подземные сооружения
мелкого заложения, возводимые закрытым
способом
Защита от подземных вод
Основные принципы защиты
существующей застройки при устройстве
подземных сооружений
Мониторинг при строительстве и
эксплуатации подземных сооружений
Всего
час
Подгот.
к занят.
РГР
Курс.
проект
Пракич.
занятия
Наименование раздела дисциплины
Лаб.
работы
№
п/
п
Лекции
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий
2
6
8
4
4
16
12
8
4
32
3
17
4
16
6
2
36
14
4
4
22
27
6
8
6
6
14
16
6
10
13
6
8
10
6. Лабораторный практикум.
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
2
3.
6.
3
7.
4
5
8.
Тематика лабораторных работ
Номенклатура городских подземных сооружений
Основные методы проектирования городских подземных
сооружений, возводимых закрытым способом
Основные методы проектирования защиты подземных
сооружений от подземных вод
Определение дополнительных осадок зданий от влияния
водопонижения или дренажа
Основные методы защиты существующей застройки при
устройстве подземных сооружений
6
Трудоемкость,
час
2
6
6
14
6
7. Практические занятия
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
5.
2
3
4.
9.
Тематика практических занятий
Выбор эффективных методов и технологий строительства
подземных сооружений открытым способом
Методы
проектирования
подземных
сооружений,
возводимых открытым способом
Мониторинг при строительстве и эксплуатации подземных
сооружений
Оценка технического состояния зданий по внешним
признакам
Трудоемкость,
час
4
12
8
10
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ). Учебным планом не
предусмотрен.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Картозия Б.А. Шахтное и подземное строительство: Учеб. для вузов – 2-е изд.,
перераб. и доп.: В 2 т. / Б.А. Картозия, Б.И. Федунец, М.Н. Шуплик и др. – М.: Изд-во
Академии горных наук, 2001. – Т. I. – 607 с.
1. Картозия Б.А. Конспект лекций «Основы освоения подземного пространства» (в
печати 2008 г.);
2. Картозия Б.А., Корчак А.В., Мельникова С.А. Строительная геотехнология. – М.,
Изд-во МГГУ, 2003.
3. Картозия Б.А., Котенко Е.А., Петренко Е.В. Строительная геотехнология: Учебное
пособие для магистров. – М., МГГУ, 1997.
1. Картозия Б.А. Введение в горную науку «Строительная геотехнология» и проблему
«Освоение подземного пространства, (монография) М., МГГУ, 2008 ( в указанной
монографии приведен обширный список литературы рекомендуемой для
самостоятельной работы по дисциплине и реферированию)
2. Голубев Г.Е. Подземная урбанистика. – М., Стройиздат, 1979.
3. Левченко А.Н., Лернер В.Г., Петренко Е.В., Петренко И.Е. Организация освоения
подземного пространства. – М., ТИМР, 2002.
4. Лернер В.Г., Петренко Е.В. Систематизация и совершенствование технологии
строительства подземных объектов. – М., ТИМР, 1999.
Дополнительная
1. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). М., 2003.
2. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных
месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). М., 2003.
3. СНиП 3.02-03-84 Подземные горные выработки. М., 1985.
4. Сыркин П.С. Шахтное и подземное строительство. Технология строительства
горизонтальных и наклонных выработок: Учеб. пособие / П.С.Сыркин,
И.А.Мартыненко, М.С. Данилкин. – Шахтинский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ,
2002. – 430 с.
5. Клорикьян С.Х. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справ. /
С.Х. Клорикьян, В.В. Старичнев, М.А. Сребный и др. – М.: Изд-во МГГУ, 2000. - 471 с.
7
в) программное обеспечение:
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
http://www.miningexpo.ru – информационно-аналитический горнопромышленный
портал России
http://info.donntu.edu/ua - информационный портал Донецкого национального
технического университета
http://window. edu.ru – единое окно доступа к образовательным ресурсам
Norma CS – информационно-поисковая система по нормативным документам
СтройКонсультант – информационно-справочная система
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированная аудитория, оснащённая средствами мультимедиа,
компьютерный класс, программное обеспечение дисциплины. Нормативная литература,
презентация дисциплины, техническая документация по реальным проектам,
методические руководства по практическим занятиям и самостоятельной работе
студентов.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Чтение лекций сопровождается демонстрацией с помощью мультимедийных
средств рисунков, фотографий, схем, чертежей, часть из которых выполнена в
динамической постановке, а также соответствующими фрагментами видео.
Для повышения уровня усвоения лекционного материала и приобретения
практических навыков принятия технологических решений предусматривается
активная форма проведения практических занятий в виде индивидуальных расчетнографических заданий по основным аспектам учебной дисциплины с их последующей
защитой.
В часы самостоятельной работы студенты имеют возможность работать с
конспектом лекций и учебными пособиями, выполнять индивидуальные расчетнографические задания и курсовое проектирование в компьютерном классе.
Разработал:
проф. кафедры СГП и ПС
А.Г. Протосеня
8