МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по научной работе

профессор В.Л. ТРУШКО

ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ

ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА

ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ,

соответствующей направленности (профилю) направления подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре

НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ

- 21.06.01 ГЕОЛОГИЯ, РАЗВЕДКА И РАЗРАБОТКА

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Направленность (профиль) – Технология и техника геологоразведочных работ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Программа вступительного испытания по специальной дисциплине, соответствующей направленности (профилю) – «Технология и техника геологоразведочных работ» направления подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре 21.06.01 Геология, разведка и разработка полезных ископаемых разработана на основании федеральных образовательных стандартов высшего профессионального образования магистратуры и специалитета, в соответствии с рабочими программами дисциплин студентов специальности 130203 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» и одобрена на заседании кафедры Бурения скважин.

Методические указания к программе вступительного испытания по технологии и технике геологоразведочных работ Основной целью вступительного испытания в аспирантуру по технологии и технике геологоразведочных работ является выявление компетенций в различных областях, таких как:

- поиски и разведка месторождений полезных ископаемых;

- разрушение горных пород при проходке геологоразведочных выработок;

- технология и техника геологоразведочных работ;

- энергоснабжение и механизация геологоразведочных работ;

- охрана природной среды.

Содержание и структура вступительного испытания по технологии и технике геологоразведочных работ На вступительном испытание соискатель должен продемонстрировать основные компетенции, сформированные в результате освоения дисциплины и смежных с ней дисциплин в высшем учебном заведении по программам специалитета.

Поступающий в аспирантуру должен знать: влияние геологических факторов на выбор технических средств при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых; теоретические основы разрушения горных пород при проходке геологоразведочных выработок; типы буровых и тампонажных растворов и условия их применения; современные методы бурения скважин, технологическое и вспомогательное оборудование, буровой инструмент; технолрогию направленного и многозабойного бурения геолого-разведочных скважин; методы отбора проб при бурении скважин; технологию проходки подземных и открытых горных выработок; энергоснабжение и механизацию геологоразведочных работ; проблемы охраны природной среды.

Рекомендуемая структура испытание Устный ответ на три вопроса из списка вопросов для вступительного испытания.

Беседа с членами приемной комиссии по вопросам, связанным с научным исследованием соискателя.

Разделы, рассматриваемые в ходе испытания по технологии и технике геологоразведочных работ Раздел 1. Влияние геологических факторов на выбор технических средств при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых Особенности геологии и методики поисков и разведки основных типов месторождений полезных ископаемых (на различных стадиях изучения МПИ).

Основные стадии поисков и разведки МПИ, региональные геолого-съемочные и геофизические исследования, включающие в себя глубинное геологическое картирование; поиски, предварительная разведка, детальная разведка МПИ, разведка эксплуатируемых месторождений в пределах горного отвода, эксплуатационная разведка.

Технические средства, применяемые при различных стадиях поисков и разведки МПИ.

Современные методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых (геофизические, буровые и горные работы на различных стадиях разведки).

Влияние геологических, горнотехнических и географо-экономических факторов на выбор методов и технических средств при поисках и разведке основных типов МПИ.

Рациональное соотношение буровых и горно-разведочных работ на разных стадиях поисков и разведки различных типов МПИ.

Оценка геологической информации, получаемой по результатам буровых и горно-разведочных работ.

Отбор проб при опробовании, оценка достоверности и представительности отобранных проб.

Современная методика подсчета запасов основных типов МПИ.

Раздел 2. Теоретические основы разрушения горных пород при бурении разведочных скважин Характеристика основных свойств и классификации горных пород. Методы и способы определения механических и абразивных свойств горных пород.

Способы и теории разрушения горных пород. Энергоемкость процесса. Буримость горных пород и способы ее определения. Рациональные области применения различных видов бурения. Способы и средства получения проб полезных ископаемых при бурении. Классификация пород по трудности отбора керна. Теоретические основы процесса естественного искривления скважин.

Раздел 3. Промывка и продувка скважин. Тампонирование Прямая, обратная и комбинированная промывка. Буровые растворы, их параметры, способы регулирования свойств. Приготовление, очистка и обработка буровых растворов для различных геологических условий. Гидравлические расчеты промывки скважин. Подбор насоса. Бурение скважин с продувкой. Виды и способы тампонирования. Тампонажные материалы и смеси. Быстросхватывающиеся смеси. Технология их приготовления и доставки. Ликвидационное тампонирование. Эмульсии и смазки, применяемые для гашения вибрации при высокоскоростном бурении.

Характеристика работы бурильных и обсадных труб в скважине, расчет на прочность. Бурильные и обсадные трубы; конструкции, материалы, легкосплавные и утяжеленные трубы. Эксплуатация бурильных и обсадных колонн.

Дефектоскопия, отбраковки бурильных труб и замков. Упрочнение колонн. Неметаллические обсадные трубы.

Раздел 5. Технология и техника колонкового бурения Буровое оборудование. Общая схема буровой установки. Классификации буровых установок. Рациональные области применения различных типов буровых установок. Нормальный (размерный) ряд буровых установок. Буро вые насосы и компрессоры для промывки и продувки скважин. Силовой при вод буровых установок. Выбор типа и мощности двигателя. Регулируемый привод. Буровые вышки и мачты. Выбор грузоподъемности и основных размеров. Основы расчета вышек и мачт. Монтаж буровых установок, меры без опасности. Разработка рациональной конструкции скважин. Геолого-технический наряд. Бурение твердыми сплавами. Выбор коронок. Технология бурения. Бурение с призабойной циркуляцией. Техника и технология алмазного бурения. Алмазы, их свойства, способы улучшения их свойств. Синтетиче ские алмазы и сверхтвердые материалы. Алмазные коронки. Теория и техно логия алмазного бурения. Средства для гашения вибрации бурильной колон ны. Техника и технология алмазного бурения снарядами со съемными керноприемниками (ССК). Бурение горизонтальных и восстающих скважин. Сооружение подземных камер. Методики спускоподъемных операций, режим бурения. Бурение скважин с помощью гидроударников, породоразрушающие инструменты. Технология бурения. Гидроударное бурение алмазными корон ками, Технико-экономические показатели. Пневмоударное бурение. Породоразрушающий инструмент, технология бурения. Особенности технологии вращательного бурения с продувкой. Мероприятия по повышению выхода керна и его изучению. Двойные колонковые снаряды. Борьба с избиратель ным истиранием керна. Особые требования к керну при бурении инженерногеологических скважин. Снаряды с обратной призабойной промывкой. Бо ковые грунтоносы. Осложнения и аварии в бурении. Кернометрия. Способы подъема ориентированного керна. Исследование ориентированного керна.

Бескерновое бурение установками колонкового бурения. Технико-экономи ческие показатели.

Раздел 6. Роторное бурение и бурение с применением забойных двигателей Роторное бурение. Конструкция скважин. Породоразрушающий инструмент. Бурильная колонна для роторного бурения. Турбинное бурение. Современные турбобуры, их конструкция и область применения, промывочные жидкости и породоразрушающий инструмент для турбинного бурения. Направленное бурение турбобурами. Бурение электробурами. Конструкция электробуров, их характеристика, Выбор параметров режима электробурения. Направленное бурение. Автоматизация подачи инструмента.

Раздел 7. Методы и средства отбора проб полезного ископаемого Требования к керновому материалу. Современные технические средства получения кондиционных проб полезных ископаемых. Методы и технические средства отбора проб пород и газа. Исследования в скважинах.

Раздел 8. Техника и технология ударно-канатного бурения скважин Области применения бурения неглубоких скважин и назначение; классификация способов бурения. Шнековое бурение. Буровой инструмент и оборудование. Теория шнекового бурения. Технология бурения. Вибрационное бурение, основы теории. Технология вибрационного способа бурения. Отбор образцов пород. Технико-экономические показатели. Комбинированные и специальные способы бурения, области применения. Буровые установки. Инструмент и технология. Нормальный ряд грунтоносов для отбора проб при инженерно-геологических исследованиях. Опытные работы при инженерно-геологических исследованиях. Информативности различных способов бурения.

Раздел 9. Контроль и автоматизация технологических процессов при бурении скважин, комплексная механизация Общие сведения об условиях контроля и автоматизации процессов бурения скважин. Объекты и способы автоматизации. Автоматизация подачи породоразрушающего инструмента. Регулируемый привод буровых установок.

Основы электрических измерений и технические средства автоматизации.

Контрольно-измерительная аппаратура. Служба Контрольно-измерительных приборов.

Основы теории линейных систем автоматического регулирования. Автоматизация производственных процессов. Диспетчеризация, телеконтроль и телеуправление в бурении скважин. Экономическая эффективность от внедрения средств автоматики. Оптимизация в разведочном бурении. Критерии оптимизации.

Способы и средства механизации и ускорения спуско-подъемных и вспомогательных операций.

Перспектива комплексной механизации и автоматизации процесса бурения.

Раздел 10. Направленное и многозабойное бурение Основные требования методики разведки к буровым скважинам. Принципы проектирования разведки МПИ: минимальное число скважин, рациональное расположение их, последовательность бурения скважин. Проектирование многозабойных скважин. Типовые траектории, методика расчета. Средства измерения искривления скважин. Классификация способов и средств направленного бурения скважин. Специальные снаряды для направленного бурения, теория их работы, условия применения. Отклонители, методы их ориентации.

Конструкции. Методы и средства многозабойного бурения. Средства и способы создания искусственных забоев. Экономическая и геологическая эффективность.

Раздел 11. Бурение и оборудование гидрогеологических скважин Классификация скважин по целевому назначению. Оценка информативности различных способов бурения. Выбор способа бурения и конструкции скважин. Выбор и расчет фильтров. Способы монтажа фильтров, их конструкции. Гравийная обсыпка фильтров, ее расчет и производство работ. Гидравлический расчет фильтра. Бесфильтровые скважины, условия их применения.

Основные достоинства и недостатки. Способы вскрытия водоносных пластов и их освоение. Специальные растворы для вскрытия пластов. Гидравлическое сопротивление прифильтровых зон. Вращательное бурение скважин на воду с обратно-всасывающей промывкой. Оборудование, технология и теория бурения. Гидрогеологические наблюдения и опробование скважин.

Метод скважиной расходометрии. Испытатели пластов, их устройства и технология работ. Выбор типа водоподъемника. Конструкции водоподъемников. Основы расчета. Методы восстановления производительности водозаборных скважин. Торпедирование. Кислотные обработки. Оценка эффективности применения различных методов.

Раздел 12. Бурение скважин в особых и осложненных условиях Реактивно-турбинное бурение. Морское бурение на различные типы полезных ископаемых. Типы морских буровых оснований. Способы стабилизации морских установок. Бурение скважин в осложненных условиях. Особенности технологии бурения скважин в мерзлых толщах, в соленосных куполах и при вскрытии высоконапорных горизонтов, зон вспучивающихся и обрушающихся пород. Поглощения промывочной жидкости. Классификация поглощений и их ликвидация.

Раздел 13. Методы проведения научных исследований в бурении Абсолютные и сравнительные испытания, план и методика исследований.

Обработка результатов исследований. Методы моделирования при исследовании процессов бурения. Многофакторный эксперимент в бурении. Основные пути технического прогресса в бурении.

Раздел 14. Теоретические основы разрушения пород Характеристика основных физических свойств пород и влияние их на технологические процессы проведения горных выработок. Классификация горнотехнологических свойств пород. Методы определения физико-технологических характеристик, деформируемости и прочности пород и их горнотехнических характеристик. Классификации пород, используемые при проектировании и нормировании горно-разведочных работ. Факторы, определяющие необходимость горно-разведочных работ. Горно-разведочные выработки.

Механические способы разрушения пород и современные тенденции в их развитии. Автоматизация и роботизация проходческих работ. Теоретические основы механической и гидравлической отбойки горных пород. Теоретические основы разрушения горных пород, являющегося следствием проявления горного давления.

Область применения различных способов отбойки пород при проведении горно-разведочных выработок.

Раздел 15. Взрывчатые вещества и средства инициирования взрыва Основы теории взрывчатых веществ (ВВ). Термодинамические параметры взрыва. Действие взрыва в среде. Методы ведения взрывных работ. Современные взрывчатые вещества, способы и средства взрывания. Оборудование и инструмент для бурения шпуров и взрывных скважин. Методы управления энергией взрыва. Использование энергии взрыва для ликвидации аварий при бурении.

Организация взрывных работ в геологоразведке и персонал для их выполнения. Зоны опасных воздействий при взрыве. Сигнализация и ликвидация отказов при взрывных работах.

Оценка качества и эффективности взрывной отбойки пород. Проблемы и перспективы совершенствования взрывной отбойки.

Раздел 16. Взрывное разрушение пород и грунтов на дневной поверхности Виды зарядов и воронки взрывов. Общие принципы расчета сосредоточенных и удлиненных зарядов. Одновременный взрыв группы зарядов и короткозамедленное взрывание. Расчет параметров взрывных работ при проходке разведочных канав и траншей. Технология и параметры взрывной отбойки руды на карьерах. Контурное взрывание на карьерах и в гидротехническом строительстве. Механизация взрывных работ на карьерах. Взрывные работы при рыхлении мерзлых грунтов, расчистке площадок, прокладке дорог к труднодоступным участкам геологоразведочных работ. Взрывы камерных зарядов.

Раздел 17. Технология взрывных работ при проходе подземных выработок Факторы, влияющие на эффективность взрывной отбойки горных пород при проходке подземных выработок. Выбор ВВ для конкретных условий и определение его количества на проходческий цикл. Шпуровой комплект, число шпуров в забое. Конструкции шпуровых зарядов. Параметры буровзрывных работ и схемы расположения шпуров при проходке горизонтальных выработок, шахтных стволов, шурфов и восстающих. Контурное взрывание при проходке подземных выработок. Монтаж электровзрывных сетей. Особенности ведения взрывных работ в условиях, опасных по взрыву газа или пыли.

Раздел 18. Крепление разведочных выработок Теоретические основы горного давления. Классификация крепи разведочных выработок и материалы, применяемые для крепления. Расчеты конструктивных элементов крепи. Технология и механизация возведения горной крепи.

Специальные виды крепи, применяемой при сооружении выработок в весьма неустойчивых породах. Проблемы и перспективы совершенствования конструкций крепи и методов ее возведения.

Раздел 19. Проветривание разведочных выработок и борьба с пылью Теоретические основы процессов проветривания горных выработок. Особенности и технологические схемы проветривания систем подземных разведочных выработок. Технические средства проветривания выработок. Методики расчета проветривания выработок. Теоретические основы процессов обеспыливания воздуха в горных выработках. Особенности и способы пылеподавления и очистки воздуха в различных условиях проходки разведочных выработок.

Проблемы и перспективы совершенствования проветривания разведочных выработок и обеспыливания воздуха.

Раздел 20. Проведение открытых разведочных выработок Особенности и условия проведения канав и траншей при разведке месторождений. Классификация способов проведения разведочных канав и траншей.

Современная техника, технология и организация проходческих работ. Анализ практики и обзор научно-исследовательских работ. Оценка эффективности и безопасности проходческих работ. Пути совершенствования основных производственных процессов.

Раздел 21. Сооружение разведочных шурфов машинным способом и бурение технических скважин большого диаметра Область применения шурфов и скважин большого диаметра при разведке месторождений. Классификация способов проведения шурфов. Современные технические средства, технология и организация проходческих работ. Проходка шурфов бурением: техника, технология и организация. Бурение технических скважин большого диаметра: техника, технология и организация. Теоретические основы производственных процессов проходки. Анализ практики и обзор научно-исследовательских работ. Оценка эффективности и безопасности проходческих работ.

Раздел 22. Проходка вертикальных стволов разведочных шахт Выбор места заложения ствола разведочной шахты. Мероприятия, предшествующие началу горно-проходческих работ. Технологические схемы проходки вертикальных стволов, применяемое горно-проходческое оборудование.

Устья стволов разведочных шахт (конструкции, технология и механизация проходки). Особенности буровзрывных работ (БВР) при проходке стволов. Крепление и армирование стволов разведочных шахт. Проветривание. Водоотлив из забоя ствола шахты. Освещение рабочего места. Углубка вертикальных стволов. Теоретические основы современных способов проходки стволов в сложных горно-геологических условиях.

Проходка разведочных шурфов с использованием буровзрывных работ.

Раздел 23. Сооружение подземных наклонных выработок Формы и размеры поперечного сечения подземных наклонных выработок. Сооружение устья наклонного ствола шахты. Крепление и армировка наклонных стволов шахт. Современные способы механизации операций проходческого цикла. Транспортировка грузов по наклонным выработкам.

Технологические схемы проходки восстающих. Проветривание восстающих. Способы механизации работ. Особенности БВР при сооружении восстающих взрыванием скважинных зарядов.

Организация горно-проходческих работ. Мероприятия по улучшению условий труда и повышению его производительности.

Раздел 24. Проведение подземных горизонтальных выработок и камер Общие принципы организации работ по проведению горизонтальных выработок и камер. Проходка и крепление устья штольни. Проходка и крепление сопряжений горизонтальных выработок. Проведение выработок в крепких однородных и неоднородных породах сплошным забоем. Особенности проходки выработок в неоднородных породах с раздельной выемкой. Проходка выработок в мягких породах без применения БВР. Расчет и построение графиков цикличности. Производительность труда, мероприятия по повышению технико-экономических показателей. Ремонт, консервация и погашение горизонтальных выработок.

Раздел 25. Энергоснабжение и механизация геологоразведочных работ Энергоснабжение геологоразведочных предприятий. Энергооборудование и привод. Энергозатраты при различных производственных процессах. Автоматизация и механизация производственных процессов.

Раздел 26. Отбор проб при геологоразведочных работах Факторы, определяющие выбор способа отбора проб. Технические средства и технология отбора проб при геологоразведочном бурении. Кернометрия.

Технические средства и технология отбора проб в разведочных горных выработках. Взятие массовых проб.

Раздел 27. Проблемы охраны природной среды Правовые основы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Экологические последствия производства горноразведочных и буровых работ. Промышленные (технологические) площадки на поверхности; нарушение земной поверхности. Мероприятия по восстановлению земной поверхности, сохранению растительного покрова, защите водной и воздушной среды от загрязнения. Анализ современного состояния и перспективы охраны природы при производстве горноразведочных и буровых работ.

РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная 1. Алексеев В.В. Брюховецкий О.С. Горная механика. М.: Недра, 1995.

2. Багдасаров Ш.Б., Верчеба А.О., Пальмов И.И. Справочник горного инженера геологоразведочных партий. М.: Недра, 1986.

3. Башкатов Д.Н., Панков А.В., Коломиец А.М. Прогрессивная технология бурения гидрогеологических скважин. М.: Недра, 1992.

4. Буровые промывочные жидкости: Учеб. Пособие / Н.И. Николаев, Ю.А. Нифонтов, П.А. Блинов. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2002. 102 с.

5. Горнопроходческие машины и комплексы / Грабчак Л.Г., Несмотряев В.И., Шендеров В.И., Кузовлев Б.Н. М.: Недра, 1990.

6. Каждан А.Б. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Недра, 1985.

7. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Никитин Б.А. Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ. М.: Недра, 1998.

8. Козловский Е.А. Справочник по бурению геологоразведочных скважин. М.:

Недра, 2000.

9. Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород взрывом. Взрывные технологии в промышленности. М.: МГГУ, 1994.

10.Лимитовский А.М., Марков Ю.А., Меркулов М.В. Электро- и теплоснабжение геологоразведочных работ. М.: Недра. 1988.

11.Разведочное бурение. / Калинин А.Г., Ошкордин О.В., Питерский В.М., Соловьев Н.В. М.: Недра, 2000.

12.Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин.

Недра, 1994.

13.Сулакшин С.С. Бурение геологоразведочных скважин. М. Недра, 1991.

14.Шехурдин В.К., Холобаев Е.Н., Несмотряев В.И. Проведение подземных горных выработок. Недра, 1991.

Дополнительная 1. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Булатов А.И., Гераськин В.Г. Строительство наклонных и горизонтальных скважин. М., Недра, 2000.

2. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Булатов А.И., Гераськин В.Г. Строительство наклонных и горизонтальных скважин. М., Недра, 2000.

3. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 2000.

4. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. Под редакцией А.М. Гусмана и К.П. Порожского. Екатеринбург, 2002.

5. Ганджумян Р.А., Калинин А.Г., Никитин Б.А.. Инженерные расчёты при бурении глубоких скважин. Справочное пособие., М. Недра, 2000.

6. Калинин А.Г., Ганджумян Р.А., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин. М., Недра, 2005.

7. Калинин А.Г., Ганджумян Р.А., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин. М., Недра, 2005.

8. Сердюк Н.И.,Куликов В.В., Тунгусов А.А и др. Бурение скважин различного назначения, М., Российский государственный геологоразведочный университет, 2007.

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

Библиотека Горного университета www.spmi.ru/node/ Российская государственная библиотека www.rsl.ru Российская национальная библиотека www.nlr.ru Библиотека по естественным наукам РАН www.benran.ru Всероссийский институт научной и технической www.viniti.ru информации (ВИНИТИ) Государственная публичная научно-техническая www.gpntb.ru библиотека Научная библиотека Санкт-Петербургского госу- www.geology.pu.ru/library/ дарственного университета Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU elibrary.ru Информационная система "Единое окно доступа к window.edu.ru/window/ Разработчик:

профессор кафедры бурения скважин,