Программа и задания вступительного государственного экзамена для магистрантов по специальности 6М070700 - «Горное дело»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УиМР

____________ЕГОРОВ В. В.

«___»____________2016г.

ПРОГРАММА И ЗАДАНИЯ

ВСТУПИТЕЛЬНОНОГО  ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

ДЛЯ МАГИСТРАНТОВ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

6М070700 – «ГОРНОЕ ДЕЛО»

Кафедра «Разработка месторождений

полезных ископаемых» (РМПИ)

Составители:

Проф., д. т.н.

Проф., д. т.н.

Доц., к. т.н.

Караганда, 2016г.

Перечень дисциплин вступительного государственного экзамена по специальности 6М070700 – «Горное дело»

Экзамен проводится в письменной форме. Экзаменационный билет содержит 3 вопроса по разным дисциплинам.

1. Содержание  дисциплины «Основы горной технологии»

1.1Сведения о горных породах

Добываемые полезные ископаемые и их качество. Горные породы как объект горных работ. Формы и элементы залегания полезных ископаемых, классификация, деление их по мощности и углу падения. Физико-механические свойства горных пород. Классификация горных пород по крепости. Значение трещиноватости горных пород. Характеристика скальных и полускальных пород. Характеристика разрушенных пород. Общая оценка сопротивления горных пород разрушению.

1.2Основные сведения о горных работах при открытом способе добычи полезных ископаемых. Сущность и содержание открытых горных работ. Понятия о карьерном поле, горном и земельном отводах. Этапы и периоды горных работ. Понятия о комплексной механизации открытых горных работ. Основные производственные процессы на открытых горных разработках: подготовка горных пород к выемке, выемка и погрузка, перемещение карьерных грузов, отвалообразование. Производственный процесс как единство техники, технологии и организации в их взаимной увязке. Вскрышные и добычные работы. Понятие о коэффициенте вскрыши. Условия применения открытой разработки месторождений полезных ископаемых и их экономическая основа. Карьер и его основные элементы: конечная глубина, углы откосов рабочего и нерабочего бортов карьера, положение и площадь дна карьера, положение конечного контура карьера на поверхности, объем горной массы, вскрыши и полезного ископаемого в пределах конечного контура карьера.

Уступ — основной технологический элемент карьера. Элементы и параметры уступа. Перечень и содержание основных руководящих документов, определяющих порядок производства открытых горных работ, их безопасность. Производительность применяемого оборудования. Основные технико-экономические показатели. Понятия о аэрологии карьеров. Вопросы охраны труда и экологии.

1.3Основные сведения о горных работах при подземном способе добычи полезных ископаемых. Сущность и содержание подземного способа добычи полезных ископаемых. Условия применения. Виды добываемых полезных ископаемых.

1.4 Подземная разработка угольных месторождений. Понятие о шахте и шахтном поле. Этапы разработки шахтных полей: вскрытие, подготовка, очистные работы. Горные выработки — назначение и способы проведения. Деление шахтного поля на крылья, горизонты, этажи, панели, блоки, столбы. Способы выемки угля в очистных забоях. Очистные и проходческие комбайны, угольные струги, бурильные машины.  Способы крепления очистных забоев. Способы управления кровлей в очистных забоях. Процессы подземного транспорта. Требования правил безопасности. Способы и схемы вентиляции подземных горных выработок. Общие сведения о системах вскрытия и подготовки шахтных полей. Общие сведения о системах разработки шахтных полей. Поверхностный комплекс. Основные технико-экономические показатели.

1.5 Подземная разработка рудных месторождений.  Особенности рудных месторождений. Вскрытие и подготовка рудных месторождений к разработке. Основные производственные процессы: отбойка руды, доставка руды. Технология и механизация выполнения процессов. Требования правил безопасности. Характерные системы разработки. Основные технико-экономические показатели.

1.6 Разработка месторождений строительных горных пород. Виды строительных горных пород и их свойства. Особенности технологии разработки, требования к сырью и готовой продукции. Комплексное использование сырья. Основные технико-экономические показатели.

1.7 Добыча полезного ископаемого геотехнологическими методами.

Сущность методов, основные понятия и определения. Классификация методов. Основные технологические процессы и технико-экономические показатели.

1.8 Подводная добыча полезных ископаемых. Сущность технологии. Схемы разработки. Основные технологические процессы. Перспективы развития. Основные технико-экономические показатели.

1.9Основные сведения по обогащению полезных ископаемых. Обогащение полезных ископаемых, его роль в повышении их качества. Понятия об основных методах, процессах, операциях обогащения. Схемы обогащения. Очистка воды и воздуха в целях охраны окружающей среды.

Типы обогатительных фабрик. Сортировочные, дробильные, промывочные установки. Структура, организация производства, охрана труда и природы. Горно-обогатительные комбинаты.

Рекомендуемая литература

2. Содержание дисциплины: «Разрушение горных пород взрывом»

В дисциплине изучаются теоретические и технологические основы разрушения горных пород с использованием энергии взрыва. В результате изучения технологии и организации ведения взрывных работ на земной поверхности, при проведении подземных горных выработок и подземной добыче полезных ископаемых бакалавр горного дела сможет осуществлять проектирование параметров буровзрывного комплекса и руководство взрывными работами на горнодобывающих предприятиях.

1 Основные задачи, решаемые буровзрывным комплексом в горнодобывающей промышленности

2 Основы теории взрыва

3 Общая характеристика промышленных ВВ

4 Оценка эффективности и качества промышленных ВВ

5 Классификация промышленных ВВ, область их применения

6 Непредохранительные промышленные  ВВ

7 Предохранительные промышленные ВВ

8 Средства и способы инициирования зарядов промышленных ВВ

9 Способы бурения шпуров и скважин

10 Разрушающее, сейсмическое и воздушное действие взрыва

11 Регулирование степени дробления горных пород взрывом

12 Взрывание горных пород на земной поверхности

13 Взрывные работы при подземной добыче полезных ископаемых

14 Взрывные работы при проведении подземных выработок

15 Дробление негабаритных кусков породы

16 Специальные виды взрывных работ

17 Схемы расположения скважин на уступе.

18 Схемы однорядного и многорядного взрывания при скважинной отбойке.

19 Взрывы на выброс и сброс.

20 Методы контурного взрывания.

21 Основные параметры буровзрывных работ при проходке горных выработок.

22 Виды и область применения врубов.

23 Особенности взрывных работ в опасных условиях угольных шахт.

24 Факторы влияющие на степень дробления взрываемого массива

25 Контрольно-измерительные приборы и источники тока для электрического инициирования зарядов ВВ.

Рекомендуемая литература

1. , Лабораторные и практические работы по курсу буровзрывные работы. Учебное пособие. Навоий, 2004, - 233 с.

2. , Буровзрывные работы. Учебное пособие. Навоий, 2005, - 207 с.

3. Действие взрыва траншейных зарядов выброса в грунтах. Монография. Ташкент, «Фан». 2005. - 289 с.

4. , , Совершенствование технологических процессов буровзрывных работ на открытых горных работах. Монография. Ташкент, «Фан» 2003. - 199 с.

5. Справочник. Открытые горные работы./, , и др. – М.: Горное бюро, 1994. - 590 с.

6. Физический энциклопедический словарь. /Гл. ред. . Ред. кол. , -Бруевич, -Романов и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1983. – 928 с.

7. Управление пылегазовым режимом в глубоких карьерах. Монография.  – М.: , 2003. – 288 с.

8. Горная энциклопедия в пяти томах. /Под ред. . М.: Сов. Энциклопедия, 1984.

9. , Повышение эффективности использования георесурсного потенциала при разработке месторождений. Монография. Ташкент. «Фан». 2005. – 122 с.

10. Правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом. Ташкент. 1995. – 126 с. 

11. , , Физические, химические и биохимические процессы горного производства. Часть 1 – Физические процессы горного производства. Учебное пособие. М.: МГГУ. 2000. – 116 с.

12. , , Моделирование динамических задач механики твердого деформируемого тела. Монография. Ташкент. «Фан». 1997. – 217 с.

13. , Пеленгация источников возмущения в массиве горных пород. Монография. Алматы. НИЦ «Ғылым». 2002 – 236 с.

14. Энергоемкость механического разрушения горных пород. Монография. Алматы. МПКП «Баспагер». 1998 – 210 с.

15. , Низкоплотные и сверхнизкоплотные взрывчатые смеси. Монография. Бишкек. «Илм». 1998. -  188 с.

16. , , Инструкция по безопасному проведению массовых взрывов на открытых горных работах Навоийского горно-металлургического комбината. Навоий. 2002. – 31 с.

3. Содержание дисциплины: «Физика горных пород»

3.1Введение в курс физики горных пород

Физика горных пород и процессов (ФГП) – это учение о физико-технических свойствах и физических процессах в горных породах, закономерностях изменения свойств и принципах использования при решении различных технологических задач горного производства.

Предметом курса является массив горных пород. Специфика формирования которого значительно отличается от объекта, рассматриваемого в классической физике.

Место физики горных пород среди других наук определяется объектами, методами и направленностью исследования. По объектам исследования ФГП близка к геологическим наукам, по методам исследования – к физике твердого тела, по направленности исследования – к горной науке. Поэтому при изучении свойств массива горных пород используются основные методики указанных наук.

3.2Современное состояние и перспективы совершенствования методики и способов изучения свойств массивов горных пород

При извлечении полезных ископаемых преимущественное воздействие на массив осуществляется механическими способами. В настоящее время в области физики горных пород обширные исследования ведут многочисленные научно-исследовательские институты и учебные университеты горного профиля. Дальнейшее развитие ФГП обуславливается возрастающими потребностями горного производства в изучении физических процессов в массивах пород глубоких горизонтов и новых месторождениях.

3.3Свойства и состав  горных пород 

Понятие о минерале и горной породе, их составе, структуре и текстуре. В зависимости от характера преобладающего типа связей между частицами выделено 3 основных типа пород: рыхлые, твердые и связные. Минеральный состав и строение, а также многофазность горных пород предопределяют различное их поведение при воздействии нагрузок тепла, электрического поля, т. е. различные их физические свойства.

Все существующие виды горных пород являются объектами горных разработок. Для ведения горных работ необходимо изучать характеристики горных пород в их естественном состоянии. Поэтому вводятся понятия породного массива, горных пород в массиве, разрыхленных горных пород (горных масс) и отдельных изолированных кусков (образцов) горных пород.

3.4Механические свойства пород и массива, методы их определения

Понятие о плотностных свойствах горных пород. Параметры, характеризующие плотностные свойства, методы их определения. Виды пористости. Классификация пор и трещин. Практическое использование плотностных характеристик горной породы.

Напряжение и деформации в горных породах. Упругие свойства пород. Пластические свойства горных пород. Зависимость упругих и пластических свойств горных пород от состава, строения и внешних условий. Роль упругих и пластических свойств горных пород в процессах их разрушения. Методы определения упругих и пластических свойств пород в лабораторных и натурных условиях. Испытания пород в условиях объемного напряженного состояния.

Ползучесть горных пород. Механизм ползучести. Реологические модели твердых тел. Релаксация напряжений в горных породах. Теория наследственной деформации. Методы определения реологических свойств горных пород.

Определение горно-технологических свойств пород. Крепость горных пород. Шкала крепости горных пород по . Хрупкость и пластичность пород. Твердость пород. Вязкость пород. Дробимость пород. Абразивность пород.

3.5Прочность горных пород 

Прочность горных пород имеет решающее значение во всех процессах горного производства. Информация о прочностных свойствах и параметрах необходима для расчета разрушения пород различными способами, крепления, охраны и поддержания выработок, выбора и обоснований технологии очистных и подготовительных работ. Существует ряд теорий прочности. Наибольшее применение находит теория хрупкого разрушения А. Гриффитса.

Применительно к горным породам наибольшее распространение получила теория прочности Мора. В любой плоскости тела при нагружении породы возникают касательные и нормальные напряжения, которые взаимосвязаны и могут быть рассчитаны. Связь между предельными нормальными и касательными напряжениями может быть представлена графически с помощью кругов напряжений. Огибающую предельных кругов напряжений называют паспортом прочности горных пород.

Как показывают результаты исследований, большой прочностью обладают кварцсодержащие породы. Если в состав породы входят малопрочные минералы (слюда, кальцит), то ее предел прочности значительно снижается. Прочностные характеристики пород очень чувствительны к их структуре. Значительной прочностью (более 350 МПа) при сжатии обладают плотные мелкозернистые граниты. Прочность углей при сжатии изменяется от 1 МПа (коксовые угли) до 35 МПа (антрациты). Основное влияние на прочность горных пород оказывают их пористость и трещиноватость.

3.6Гидравлические и газодинамические свойства горных пород 

Наличие пор и трещин в породах предопределяет возможность их заполнения различными жидкостями и газами. Виды пор и трещин. Виды химически и физически связанной воды. Смачиваемость. Влагоемкость. Коэффициенты водонасыщенности и водоотдачи.

Перемещение жидкостей и газов в массиве горных пород вызывает разрушение массива, в отдельных случаях приводит к крупным катастрофам. Процессы движения жидкостей и газов характеризуются следующими параметрами: проницаемость, виды проницаемости, коэффициент проницаемости, коэффициент фильтрации, влияние состава и строения пород на водопроницаемость пород.

При изучении угольных пластов в массивах учитываются их характеристики, оценивающие особое поведение пластов в процессе их выемки. Это – газоносность, газообильность, самовозгораемость и выбросоопасность.

Внезапный выброс. Основные условия возбуждения и развития внезапных выбросов (разработанные проф. ). Показатели выбросоопасности, зависящие от давления газов в массивах, газоотдачи и крепости пород.

Прогноз областей потенциальной удароопасности по . Прогноз областей потенциальной выбросоопасности по методике ИГД им. . Прогноз потенциальной выбросоопасности по методике МГИ. Сейсмоакустический метод контроля выбросоопасности в забоях подготовительных выработок (КарПТИ, ).

3.7Тепловые свойства горных пород 

Физические основы распространения и накопления тепла в горных породах. Электронный и фононный типы передачи тепла. Свойства фонона. Стационарные и нестационарные потоки тепла. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Зависимость теплопередачи от свойства и состава горных пород.

Понятие теплоемкости. Коэффициент удельной теплоемкости. Зависимость удельной теплоемкости от состава, свойств горных пород и внешних условий.

Теплопроводность и температуропроводность пород. Коэффициенты теплопроводности и температуропроводности. Коэффициент теплоотдачи. Термонапряжение в горных породах. Различие теплопроводности в кристаллических и аморфных телах. Коэффициенты линейного и объемного теплового расширения обуславливают способность пород трансформировать тепловую энергию в механическую (внешнюю) работу. Зависимость тепловых свойств от строения и внешних факторов.

Виды воздействия теплового поля. Термические эффекты (дегидратация, диссоциация, окислительно-восстановительные процессы), способствующие термохимическим и физическим превращениям в горных породах. Влияние изменения температуры на тепловые, электромагнитные свойства горных

3.8Электромагнитные и радиационные свойства горных пород 

Поляризации пород. Электрическое сопротивление пород. Диэлектрическая проницаемость. Методы измерения электрических свойств пород на образцах и в массиве. Зависимость электрических свойств горных пород от состава, строения и внешних условий. Электрический пробой. Электрическая проводимость. Диэлектрические потери.

Электромагнитные процессы в горных породах. Магнитная проницаемость. Магнитная восприимчивость. Диамагнетизм, парамагнетизм и ферромагнетизм. Коэрцитивная сила. Магнитострикционные свойства горных пород. Зависимость магнитных свойств пород от состава, строения, внешних условий и их применение.

3.9Процессы управления горным давлением 

Основные положения разработки месторождений с обрушением пород. Сдвижение и обрушение земной поверхности. Факторы, определяющие характер сдвижения и обрушения подрабатываемого массива горных пород при различных условиях залегания пластов.

Характер распределения опорного давления. Снижение и предотвращение вредного воздействия опорного давления на прилегающий массив. Условия снижения вредного влияния сдвижения пород на дневную поверхность и горные выработки.

Виды динамических проявлений горного давления: горные удары; условия возникновения, классификация. Прогнозирование и предотвращение горных ударов на различных стадиях отработки месторождений.

Внезапные выбросы угля и газа. Методы прогнозирования и предотвращения внезапных выбросов.

Опережающая выемка защитных пакетов, разработка и подработка опас-ных пластов. Дегазация, увлажнение и гидроразрыв пластов. Мероприятия по предупреждению горных ударов, внезапных выбросов, прорыва вод.

Рекомендуемая литература

Рассмотрено на заседании кафедры РМПИ

Протокол № 18 от 01.01.01г.

Зав. каф. РМПИ ______________