Министерство образования и науки Российской Федерации Федерального государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» УТВЕРЖДАЮ: Ректор ____________ А.А. Ташкинов «___» _____________ 2015 г. ПРОГРАММА вступительного испытания по специальной дисциплине, соответствующей направленности программы аспирантуры 05.06.01 Науки о земле шифр направления подготовки наименование направления подготовки, утвержденное приказом Минобрнауки России от 12.09.2013г. № 1061 Направленность программы аспирантуры: Горно-промышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр 25.00.16 Горно-промышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр шифр научной специальности наименование научной специальности и отрасль науки, предусмотренные номенклатурой специальностей научных работников, утвержденной приказом Минобрнауки России от 25.02.2009 № 59 Обеспечивающая (ие) Маркшейдерское дело, геодезия и геоинформационные кафедра (ы) системы Согласовано: Зав. отделом аспирантуры и докторантуры Пермь, 2015 /Л.А. Свисткова/ Программа сформирована на основе федеральных государственных стандартов высшего образования по программам специалитета направления 21.00.00 «Прикладная геология, горное дело, нефтегазовое дело и геодезия» специальности 21.05.04 «Горное дело» и 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства» _____________________________________________________________________ (код и наименование направления, специальности) Составители: Зав. кафедрой МДГиГИС, д.т.н., проф. Ю.А. Кашников _____________________________________________________________________ (должность, ученая степень, фамилия и.о.) Программа рассмотрена и рекомендована к изданию методическим семинаром кафедры: Маркшейдерского дела, геодезии и геоинформационных систем (название кафедры) протокол № _______ от «____»___________20__г. Маркшейдерское дело, геодезия и геоинформационные системы, (название кафедры) протокол № _______ от «____»___________20__г. Заведующий кафедрой МДГиГИС /Кашников Ю.А./ 2 1. Дисциплины, включенные в программу вступительных испытаний в аспирантуру: 1.1. Физика горных пород. 1.2. Решение специальных задач на ЭВМ. 1.3. Математическая обработка результатов измерений. 1.4. Основы горного дела. 1.5. Прикладная геодезия. 1.6. Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело 1. 1.7. Маркшейдерское обеспечение безопасности горных работ. 1.8. Аэрология предприятий горнопромышленного или нефтегазового комплекса. 1.9. Горная геометрия. 1.10. Геомеханика. 1.11. Подземная геотехнология 1. 1.12. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках. 1.13. Физические процессы при добыче полезных ископаемых. 1.14. Физико-технический контроль и мониторинг процессов горного или нефтегазового производства. 1.15. Геодезия и маркшейдерия 1. 1.16. Геодезия и маркшейдерия 2. 1.17. Геомеханическое обеспечение горных и горностроительных работ. 1.18. Создание цифровых планов и карт. 1.19. Геоинформационные системы. 1.20. Методы научных исследований. 1.21. Дистанционное зондирование земли и фотограмметрия. 1.22. Методы расчета напряженно-деформированного состояния подработанного массива. 1.23. Горная геофизика. 3 2. Содержание учебных дисциплин. 2.1. Физика горных пород, Решение специальных задач на ЭВМ, Математическая обработка результатов измерений, Основы горного дела, Строительная геотехнология, Безопасность ведения горных работ и горноспасательное дело 1, Геомеханика, Подземная геотехнология 1, Физические процессы при добыче полезных ископаемых, Физикотехнический контроль и мониторинг процессов горного или нефтегазового производства, Геомеханическое обеспечение горных и горностроительных деформированного работ, состояния Методы расчета подработанного напряженно- массива, Горная геофизика, Методы научных исследований Вопросы: 1. Основные представления о науке геомеханике. 2. Механические явления и процессы в земной коре, вызываемые воздействием горных работ. 3. Представления об объекте геомеханики – массиве горных пород, являющемся частью земной коры. 4. Понятие о массивах горных пород, их физических состояниях и важнейших физикомеханических свойствах. 5. Причины различия свойств массива и образцов горных пород. 6. Масштабный эффект и масштабные уровни. 7. Геологическое и тектоническое строение массивов горных пород. 8. Классификация массивов по прочности, слоистости, трещиноватости и склонности к разрушению. 9. Методы изучения и прогнозирования состава, строения, состояния и свойств горных массивов. 10. Деформируемость, прочность и разрушение горных пород и массивов. 11. Механические модели пород: упругие, жесткопластические, упругопластические, реологические. 12. Теории прочности и критерии разрушения пород. 13. Полные диаграммы прочности. 14. Деформационные характеристики горных пород, их физический смысл и размерность. 4 15. Прочностные характеристики горных пород, их физический смысл и размерность. 16. Реологические характеристики горных пород, их физический смысл и размерность. 17. Паспорт прочности горных пород, методы и технические средства его построения. 18. Методы и средства испытаний пород в лабораторных условиях. 19. Методы и средства испытаний пород в натурных условиях. 20. Начальные гравитационные и тектонические поля напряжений в массивах горных пород. 21. Связь начальных гравитационных и тектонических полей напряжений в массивах горных пород с геодинамическим полем напряжений. 22. Характер напряженно – деформированного состояния массива при начальных гравитационных и тектонических полях напряжений. 23. Оценка компонент тензора напряжений в его заданных точках. 24. Геомеханические процессы, происходящие в геологической среде под влиянием горных работ. 25. Управление геомеханическими процессами при подземных и открытых работах, а также подземном и гражданском строительстве. 26. Методы и средства исследований напряженно-деформированного состояния массива горных пород. 27. Особенности деформирования и разрушения горных пород и массивов в условиях трехмерного напряженно-деформированного состояния, включая область запредельного деформирования. 28. Процессы разупрочнения и предразрушения горных пород при добыче полезных ископаемых. 29. Особенности деформирования и разрушения породных массивов вблизи забоя, устья и сопряжений выработок. 30. Деформирование и разрушение кровли, почвы и породных целиков очистных выработок. 31. Зоны опорного давления в окрестности выработок. 32. Физическая природа концентрации напряжений в зонах опорного давления. 33. Характер распределения напряжений в зависимости от ряда определяющих природных и производственных факторов. 34. Сдвижение породных массивов под влиянием подземных и открытых горных работ. 35. Особенности геомеханических процессов при разработке месторождений калийных солей. 5 36. Связь сдвижения горных пород и газовыделения в горные выработки и на поверхность. 37. Определение параметров сдвижения породных массивов и земной поверхности. 38. Защита зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок. 39. Динамические проявления геомеханических процессов в виде горных ударов и внезапных выбросов породы и газа. 40. Прогнозирование и предотвращение горных ударов и внезапных выбросов. 41. Основные признаки удароопасности пород. 42. Механизм внезапных выбросов породы и газа. 43. Газодинамические явления в калийных рудниках. 44. Методы прогнозирования газодинамических явлений в калийных рудниках. 45. Способы предотвращения газодинамических явлений в калийных рудниках. 46. Геодинамическое районирование. 47. Раскройка шахтных полей в условиях блочного строения массива, рациональное расположение выработок в активных геодинамических зонах. 48. Методы и средства (включая геофизические) изучения и контроля геомеханических процессов в массиве. 49. Устойчивость горных выработок и подземных сооружений. 50. Взаимодействие массива горных пород с инженерными конструкциями подземных сооружений. 51. Основные положения механики подземных сооружений. 52. Крепи горных выработок и их роль в управлении напряженно-деформированным состоянием массива. 53. Крепление капитальных, подготовительных и очистных выработок. 54. Требования к выбору типа и параметров крепи. 55. Геомониторинг при строительстве подземных сооружений. 56. Обработка и интерпретация результатов измерений. 57. Понятие о сейсмических волнах, их параметры и воздействие сейсмических сигналов на строящиеся и эксплуатируемые подземные сооружения. 58. Принципы и приемы геомеханического воздействия на массив для повышения интенсивности и продолжительности нефте- и газоотдачи скважин. 59. Методы контроля интенсивности и продолжительности нефте- и газоотдачи скважин. Связь между геомеханическими и геодинамическими процессами. 60. Методы исследований геомеханических процессов в лабораторных и натурных условиях. 6 61. Предметное и аналоговое моделирование. 62. Критерии подобия. 63. Методы: эквивалентных материалов, фотоупругости, центробежного моделирования. 2.2. Маркшейдерские работы при подземной разработке угольных рудных и нерудных месторождений, Маркшейдерские работы на карьерах и приисках. Маркшейдерские работы при разработке месторождений углеводородного сырья, Геометрия маркшейдерских работ, Создание недр, цифровых Анализ планов точности и карт, Геоинформационные системы Методы научных исследований Вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Классификация геодезических сетей. Методы построения плановых сетей. Государственная нивелирная сеть. Задачи и методы нивелирования. Точность определения превышений и высот. Уравнивание хода геометрического нивелирования. Проект создания плановой опорной маркшейдерской сети в шахте. Ориентирно-соединительные горизонтальные съемки. Маркшейдерские работы при проведении горных выработок (задание направлений в горизонтальной и вертикальной плоскостях, съемка сечений). Маркшейдерский учёт объёмов вскрыши и объёмов добычи полезного ископаемого на карьерах. Способы определения объёмов вынутой горной массы на карьерах. Маркшейдерское обеспечение на карьерах. (Опорная плановая и высотная сети, съёмочное обоснование, съёмка подробностей). Маркшейдерский учет потерь и разубоживания при ведении горных работ открытым способом. Маркшейдерские работы на промышленной площадке шахты: требования к разбивке и закреплению центра и осей шахты: разбивка зданий и сооружений. Создание наземного и подземного маркшейдерско-геодезического обоснования при строительстве метрополитенов. Геометрические параметры залежи. Их виды и методы определения значений параметров. Геометризация тектонической нарушенности залежей. Цели и задачи геометризации. Геометризация трещиноватости массива горных пород, цели и задачи геометризации. 7 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. Учет состояния и движения запасов на горном предприятии. Нормирование и учет состояния вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов. Недра. Виды пользования недрами. Государственное регулирование недропользования. Лицензия на отработку месторождения полезного ископаемого: определение, содержание, порядок и условия предоставления. Основные задачи государственной систем лицензирования лицензии на отработку месторождения полезного ископаемого. Система платежей при пользовании недрами. Содержание, размер платежей и порядок их распределения. Основные этапы освоения месторождения полезных ископаемых. Основные условия, соблюдение которых необходимо для начала промышленной отработки месторождения. Горный отвод. Содержание, условия и порядок предоставления горного отвода. Векторные топологические модели данных, используемые в современных ГИС-технологиях. Модели данных, используемые в современных ГИС-технологиях (вектор + растр). Формы представления пространственных объектов. Общие принципы создания слоевой Характеристика и возможности ввода и редактирования графической информации в ГИС MapInfo. Вывод уравнения множественной линейной зависимости. Построение поверхностей, отражающих структуру залежи и качество полезного ископаемого средствами ГИС MapInfo. Построение поверхностей, отражающих структуру залежи и качество полезного ископаемого средствами ПО Surfer. Сущность аэрофотосъемок и космосъемок, типы съемочных систем, виды съемок; Понятия о дешифрировании снимков. Дешифровочные признаки объектов; Фотограмметрические решения (прямая и обратная фотограмметрическая засечка); Построение цифровой модели местности; Комплексный (территориальный) природоресурсный кадастр как основа рационального природопользования; 3. Рекомендуемая литература, информационные ресурсы. Литература к разделу 2.1. 1. Баклашов И.В. Деформирование и разрушение породных массивов. – М.: Недра.–1992. 8 2. Баклашов И.В. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. – М.: Недра.– 1992. 3. Борисов А.А. Механика горных пород и массивов. – М., Недра, 1989, 360 с. 4. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. Учеб. для Вузов, - 2-е изд. – М.: Недра.–1994.–270 с. 5. Маркшейдерия/М.Е. Певзнер [и др.]. – М.: Изд-во МГГУ.–2003. 6. Геодезия и маркшейдерия/В.Н. Попов [и др.]. – М.: Изд-во МГГУ.–2004. 7. Сученко В.Н. Анализ исходных данных и прогнозирование в геометрии недр: учебное пособие. – М.: Изд-во «Горная книга».–2009. 8. Горные науки. Освоение и сохранение недр земли. Под ред. академика РАН К.Н. Трубецкого. – М.: Изд-во АГН.–1997.–478с. 9. Курленя М.В., Опарин В.Н. Скважинные геофизические методы диагностики и контроля напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. – Новосибирск: Наука.–1999.–335 с. 10. Малышев Ю.Н., Трубецкой К.Н., Айруни А.Т. Фундаментально прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов. – М.: Изд-во АГН.–2000.–519 с. 11. Методы и средства контроля состояния и свойств горных пород в массиве/Е.С. Ватолин [и др.]. – М.: Недра.–1989.–179 с. 12. Проскуряков Н.М. Управление состоянием массива горных пород. Учебник для Вузов. – М.: Недра. – 1991.–368 с. 13. Родионов В.Н., Сизов И.А., Цветков В. М. Основы геомеханики. – М.: Недра, 1986.–302 с. 11. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. – М.: Недра.– 1992. 14. Кашников Ю.А., Ашихмин С.Г. Механика горных пород при разработке месторождений углеводородного сырья. – М.: Недра.–2007.–467 с. 15. Андрейко С.С. Газодинамические явления в калийных рудниках: методы прогноза и способы предотвращения: учеб. Пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007.–219 с. 9 16. Барях А.А., Асанов В.А., Паньков И.Л. Физико-механические свойства соляных пород Верхнекамского месторождения калийных солей. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008.–199 с. 17. Порциевский А.К., Катков Г.А. Основы физики горных пород, геомеханики и управления состоянием массива: учебное пособие. – М.: Издво МГОУ.–2004.–120 с. 15. Интернет-ресурсы: basemine.ru; spmi.ru›sites/default/files/lib/sci/aspirant; mgri-rggru.ru; portal.kuzstu.ru; dslib.net; dissers.ru; geokniga.org; gorny-ins.ru; rudmet.ru; info.dgtu.donetsk.ua; mining-media.ru; научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com Литература к разделу 2.2. : 1. РД-07-603-03 Инструкция по производству маркшейдерских работ. - М.: Недра, 2004. -117с. 2. Поклад Г.Г.Геодезия: Учебник. - М.: Недра. 2007 - 276с. 3. Николаенко В.Г., Соловьев В.Н. Маркшейдерские работы при сооружении вертикальных шахтных стволов.- М.: Недра,1977. 4. Оглоблин Д.Н. и др. Маркшейдерское дело. - М.: Недра,1981.- 704с. 5. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках /М.А.Перегудов, И.И.Падев, В.И.Борщ- Компаниец и др., - М.: Недра, 1980, - 336с. 6. Маркшейдерские работы на карьерах и приисках: Справочник /В.Н.Попов, К.С.Ворковастов, В.Г.Столчнев и др. – М.: Недра, 1989, - 424с. 7. В.А.Букринский Геометрия недр. 8. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. - М.: МГУ, 1997. 63 с. 9. Борщ-Компаниец, А.Н. Навидный. «Маркшейдерское дело».- М.: Недра, 1985. 10. Назаров А.С. Фотограмметрия.- Мн.:ТетраСистемс,2006г. - 368 с. 10 11. Новаковский Б.А. Фотограмметрия и дистанционные методы изучения Земли. – М.: Изд. МГУ, 1997, - 208с. 12. Горное право: Учебник для Вузов/ М.Е.Певзнер. МГГУ. – М.: Изд-во МГГУ, 2001, - 375 с. 13. Инструкция по наблюдениям за сдвижением земной поверхности и за подрабатываемыми сооружениями на калийных месторождениях - Л., 1996, 109с. 14. Кутовой С.Н. «Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений», Пермь, 2007. 15. Асаченков Л.М. «Маркшейдерские работы при строительстве и реконструкции шахт», М., 1987г., 198с. 16. Математическая статистика в горном деле: Учебно-методические указания для студентов четвертого курса специальности «Маркшейдерское дело», сост./ А.В. Катаев, С.Н. Кутовой, С.Г. Ашихмин. – Пермь: Изд-во Перм.гос.техн.университет. 2009. - 80с. 17. Катаев А.В., Кутовой С.Н., Киселев А.О., Кислухина С.А. Элементы геоинформационных систем и технология создания цифровых маркшейдерских планов средствами MapInfo. Перм. гос. техн. университет. 2000. - 122с. 18. Закон Российской Федерации «О недрах». - М., № 2395-1. 19. Инструкция по оформлению горных отводов для разработки полезных ископаемых МПР РФ, Госгортехнадзор РФ, 1998г. 20. Классификация запасов месторождений и прогнозных твёрдых полезных ископаемых, ГКЗ МПР, 1997г. 21. Аковецкий, Виктор Геннадьевич. Топогеодезическое обеспечение месторождений нефти и газа : учебное пособие для вузов : в 2 кн. / 22. Маркшейдерско-геодезические работы на месторождениях нефти и газа / А. С. Мазницкий, В. Г. Сова .— М. : Недра, 1979 .— 325 с 11 4. Пример экзаменационного билета ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Вступительные испытания по специальной дисциплине, соответствующей программе аспирантуры Горно-промышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр (наименование программы аспирантуры) 05.06.001. Науки о земле (шифр и наименование направления) УТВЕРЖДАЮ: Зав. кафедрой МДГиГИС __________________Кашников Ю.А. «___» ______________ 2015 г. ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1 1. Основные представления о науке геомеханике. 2. Методы: эквивалентных материалов, фотоупругости, центробежного моделирования. 3. Зоны опорного давления в окрестности выработок. 12