CC BY
14
направлений профессиональной деятельности обучавшихся на основе этой технологии специалистов. Кроме того, Уральская горно-геологическая академия, ее кафедра технологии и техники разведки МПИ, имеют многолетний опыт подготовки специалистов данного профиля по индивидуальным планам. Более подходящую технологию для несхоластического обучения инженеров найти трудно.
Во-первых, технология специальных тампонажных работ органично вбирает в себя все содержание, всю проблематику и использует все достижения технологии механического колонкового разведочного бурения (от керноотбора до направленного бурения и кернометрии).
Во-вторых, эта технология требует рассмотрения всех процессов, происходящих в системе «массив - буровой снаряд - скважина» на более глубоком уровне и в тесном единстве - именно эта технология дала импульс изучению физико-химических и гидродинамических проблем использования дисперсных систем в бурении; благодаря этой технологии в бурении и смежных с ним областях появились теоретические задачи нового класса, а вместе с ними и новые методы технологического анализа, имеющие общеинженерное значение.
В-третьих, инжекционные буровые технологии основываются на тщательном изучении недр, предполагают качественно более глубокое изучение их строения, чем это было необходимо для традиционной буровой технологии, что также согласуется с идеологией подготовки геологов-технологов с предельной широтой образования.
И наконец, в-четвертых, инжекционные буровые технологии имеют в принципе не ограниченный диапазон применения: от решения природоохранных, гидротехнических задач, до задач строительного характера, что имеет сегодня решающее значение.
УДК 552.57
В.И.Русский, В.П.Алексеев, С.В.Кривихин ОПЫТ ПОДГОТОВКИ ГЕОЛОГОВ-УГЛЕРАЗВЕДЧИКОВ
Диверсификация высшего образования предусматривает принципиальный пересмотр жестких рамок пятилетней подготовки довольно «узких» специалистов. Теперь такая целенаправленная подготовка будет, в основном, осуществляться на третьем уровне, имеющем два ответвления - поток дипломированных специалистов и магистратуру. В данном плане, а также принимая во внимание важную роль угля в структуре топливо-энергетического баланса России, подведем некоторые итоги нашей работы по подготовке геологов-углеразведчиков, которых кафедра геологии месторождений полезных ископаемых (ГМПИ) выпускает с пятидесятых годов. За это время здесь сформировалась школа геологов-угольщиков, подготовивших для геологоразведочных, добычных и других организаций России и ближнего зарубежья сотни квалифицированных специалистов. В разные годы угольное направление на кафедре возглавляли проф. Я.М.Черноусое, проф. О.Д.Русанова, доц. В.А.Князев. В настоящее время научное и методическое руководство подготовкой угольщиков осуществляется проф. В.П.Алексеевым. Сейчас кафедра ГМПИ является единственной в России, ежегодно выпускающей геологов-разведчиков угольных месторождений по самостоятельному учебному плану.
Профилизация по угольной геологии начинается у студентов специальности 08.01 «Геологическая съемка, поиски и разведка» с шестого семестра обучения, когда наряду с общими, изучаемыми в «потоке» курсами, в учебный план вводятся дисциплины угольной специализации 08.01.07 «Геология и разведка месторождений твердых горючих ископаемых» (см.таблицу).
Первой дисциплиной угольной специализации является «Литолого-фациальный анализ» (ЛФА), базирующийся на знаниях по ранее изученной литологии и являющийся основой для изучения последующих курсов, а также участия студентов в полевых работах на производственных практиках. При чтении лекций рассматриваются общие вопросы генетических исследований в литологии, диагностические признаки пород, литолого-фациальный состав угленосных отложений, закономерности строения толщ (цикличность), распределение фаций на площади (палеогеография), прикладное значение ЛФА. На лабораторных занятиях студенты работают с каменным материалом, изучая образцы и определяя их фациальную принадлежность. Индивидуальные занятия включают построение детальных литолого-фациальных колонок с выделением литоциклов разных порядков и палеогеографической схемы по заданному горизонту. Самостоятельная работа студентов ориентирована на изучение литературы для написания реферата, посвященного обычно какому-либо диагностическому признаку осадочных пород. В итоге изучения дисциплины студент должен знать методику ЛФА, его место в формационных исследованиях; диагностические признаки пород и их генетическое значение; принципы литолого-фациального расчленения отложений угленосных формаций (УФ); применение ЛФА для решения прикладных геологических задач. Он должен уметь детально документировать породы и определять их фациальную принадлежность; графически отображать результаты ЛФА и проводить их интерпретацию.
В этом же семестре проходят занятия по курсу «Осадочные формам-» (ОС -г --е- -1 -с э~Ы дисциплине рассматриваются методология, системность и последоватагэ-ос-ъ --: -: =
принципы выделения и методы изучения УФ, роль формационного анализа мзученм агзи«= полезных ископаемых. Основной задачей лабораторных занятий является приобоете-.-е -¡азо • звос-ц с учебной, методической и научной литературой. Занятия проводятся в форме коллек-т^г-о^о оос}хлмв и выработки общего мнения по изучаемому вопросу, с представлением в конечном сче~е геоло-«*-ее<з* информации в графической, табличной или текстовой форме. Зачетный реферат по конкре'-ом,. объесу (ОФ или ее части) помимо вопросов компилятивного характера включает авторскую оценку соотзе-с~5- г имеющихся по формациям работ общим принципам формационных исследований. Изучив курс ОФ. студент должен знать методические принципы и последовательность работ по выделению составных частей формаций и обобщению получаемых сведений, понятия об УФ и основные их характеристики, прикладное значение формационного анализа. Он должен уметь самостоятельно работать с литературой, применять полученные знания при анализе конкретных объектов и строить их модели, имеющие прогнозный характер.
Дисциплина «Промышленные типы месторождений полезных ископаемых» (МПИ) читается для студентов специальности 08.01.07. с акцентом на угольные объекты.
Целью «угольной» части курса является изложение известных сведений о наиболее крупных и типичных месторождениях на единой классификационной основе, позволяющей не только систематизировать имеющиеся данные, но и прогнозировать некоторые неизвестные свойства. Изложение большого фактического материала по известным МПИ преследует задачи ознакомления студентов с минерально-сырьевыми ресурсами России и других стран; овладения знаниями о типичных, распространенных и промышленно значимых месторождениях; понимания закономерностей в локализации месторождений; умения пользоваться существующими классификационными схемами. Практические занятия по угольным месторождениям включают работу с литературой общего и специального характера, посвященной проблемам угольной геологии, с коллекциями и графическими материалами по отдельным типам УФ. Целью выполняемой курсовой работы является углубленная проработка одной из проблем угольной геологии применительно к конкретному объекту, например: тектонического строения, морфологии угольных пластов, распределения угленосности и т.д. Работа выполняется на базе личного материала, собранного при прохождении производственной практики. Необходимым условием является применение статистических расчетов с использованием ПЭВМ. Самостоятельная работа нацелена на углубленное изучение основных угольных бассейнов России (Кузнецкий, Канско-Ачинский, Южно-Якутский) с подготовкой развернутых сообщений по различным характеристикам указанных объектов (стратиграфия, тектоника, угленосность и т.д.).
Помимо угольных объектов в рамках курса студенты изучают промышленные типы рудных и нерудных МПИ. В конечном итоге студент, изучивший эту дисциплину, должен знать основные признаки месторождений различных полезных ископаемых, классификации МПИ, основные промышленные типы месторождений и их локализацию во времени и на площади. Студент должен уметь выявлять наиболее характерные и значимые признаки МПИ, уверенно относить известные и предположительно малоизученные месторождения к тому или иному промышленному типу; применять модельный подход при изучении продуктивных частей геологического разреза.
Преподавание дисциплины «Лабораторные методы исследования полезных ископаемых» имеет целью ознакомление студентов с методами исследования углей и углевмещающих пород, методиками обработки получаемой информации для решения практических задач. Изучение углевмещающих пород предусматривает знакомство с комплексом минералого-петрографических, геохимических исследований, конкреционным, спектральным анализами.
Методы исследования вещества углей включают в себя углепетрографию, люминесцентную и электронную микроскопию, дифракционный и изотопный методы, технический и элементный анализы, пластометрию, коксование и другие исследования. Особое внимание уделяется умению студентов использовать результаты лабораторных исследований для решения конкретных задач, таких, как: прогноз обогатимости, брикетируемости и коксуемости углей; корреляции отложений, синонимики и фациального анализа угольных пластов и других. Лабораторные занятия по дисциплине проводятся в специализированных аудиториях кафедры ГМПИ, а также в лабораториях учебно-научного центра геологоразведочного факультета и ВУХИНа. В рамках индивидуальной работы студенты составляют реферат с разбором одного из методов исследования углевмещающих пород и изучают шлифы и аншлифы из углей конкретного месторождения. Коллекции таких препаратов имеются на кафедре по многим угольным бассейнам и месторождениям России и ближнего зарубежья. Завершает изучение дисциплины курсовая работа, тематика которой касается анализа вещественного состава угля и вмещающих его пород.
Изучив эту дисциплину, студент должен знать методы лабораторного исследования углей и вмещающих их пород, принципы отбора и подготовки проб для различных видов анализа, схемы
Дисциплины специализации 08.01.07. «Геология и разведка
Распределение по семестрам форм контроля
Объем
Дисциплины
экзамен
занятия
зачет курсовой проект общий объем
(работа) дисциплины
Литолого- фациальный анализ
Осадочные формации Промышленные типы угольных месторождений Лабораторные методы исследования Геохимия ископаемых углей
Шахтная геология Разведка твердых горючих полезных ископаемых Минерагения и составление прогнозных карт на уголь Интерпретация геофизических данных Технология переработки и обогащения углей
Всего:
Спецкурсы Палеоботаника -(по и споро-пыль-
выбору) цевой анализ
7,8
36 24
56
98
28 56
84
56
56 28 452 34
Формализованный анализ геологических данных
42
Сопутствующие полезные ископаемые угольных месторождений
36
Итого:
564
лабораторных исследований различных типов углей и пород, сведения по оценке качества и технологических особенностей углей, современные государственные стандарты на производство лабораторных исследований состава и свойств углей. Изучив дисциплину, студент должен уметь рационально выбирать и комплексировать лабораторные методы для решения конкретных геологических задач; обрабатывать аналитическую информацию и интерпретировать результаты лабораторных исследований; пользоваться государственными стандартами по оценке качества и технологических особенностей углей.
Цель изучения дисциплины «Геохимия ископаемых углей» - создание у студента четкого представ-
месторождений твердых горючих ископаемых^
работы студентов, час Дисциплины,
--------------------------------------------------------------------------------------------------------- читаемые кафед-
преподавателем Самостоя- Всего рой ГМПИ
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------тельная
Аудиторные занятия Всего индивид. работа
лекции лабораторные (практич.) занятия
12 12 24 12 14 50 ххх
14 10 24 - 16 40 ххх
24 18 42 14 32 88 ххх
18 52 70 28 41 139 ххх
14 14 28 - 12 40 ххх
26 14 42 14 24 80 ххх
42 14 56 28 41 125
28
14
42
14
24
80
ххх
28 18
14 10
42 28
14
24 27
80
55
8 8 16 18 12 46
8 8 16 26 16 58 ххх
12 24 10 46 ' ххх
ления о попутных полезных ископаемых, связанных с угольным веществом, а также о компонентах углей, являющихся причиной загрязнения окружающей среды. На лекциях по этому курсу рассматриваются генезис минеральных компонентов каустобиолитов, закономерности концентраций малых элементов (МЭ) в углях, прикладная геохимия каустобиолитов, промышленное изучение и оценка МЭ при разведке месторождений угля. Эти же вопросы применительно к конкретному объекту прорабатываются и на лабораторных занятиях. По выбранному объекту изучения (дополнительно к полевым сборам) из фондов кафедры подбираются графические и аналитические материалы, обрабатываются на ПЭВМ цифровые
данные по содержанию МЭ в углях. Эта работа завершается составлением реферата, в котором должны быть освещены основные вопросы геохимии углей применительно к конкретному объекту. Изучив этот курс, студент должен знать геохимические особенности процессов торфонакопления и углеобразования; пути и способы накопления МЭ в современных и палеоторфяниках; закономерности концентрации МЭ в углях, угольных пластах и УФ; ассоциации МЭ в углях и причины их возникновения; содержания, формы нахождения, генезис и закономерности концентрации практически значимых элементов в углях; возможности негативного воздействия некоторых элементов при переработке углей на окружзющую среду. Студент, изучивший курс «Геохимия ископаемых углей», должен уметь проектировать изучение МЭ при поисково-разведочных работах на твердое топливо; вести опробование, составлять схему обработки и программу испытаний проб углей на МЭ; выбирать виды аналитических работ для выявления и оценки содержания МЭ; оценивать их как сопутствующее сырье, токсичные, технологически полезные и вредные компоненты в топливе.
В восьмом семестре студентам специализации 08.01.07. читается дисциплина «Шахтная геология». Основной задачей курса является изложение в единой системе сведений об угольных месторождениях с акцентом на геологическое обеспечение угледобывающих предприятий. На лекционных занятиях освещаются вопросы документации горных выработок; корреляции отложений и синонимики угольных пластов; опробования и качества углей; тектоники и трещиноватости пород и углей; геометризации и горно-геологических условий отработки месторождений. Значительное внимание уделяется проблемам газоносности угольных пластов. На лабораторных и индивидуальных занятиях студенты выполняют комплексное практическое задание, предусматривающее геометризацию и детальный анализ конкретного шахтного поля, включающий оценку изменчивости морфологии, качества угольных пластов; тектонического строения, кондиционности пластопересечений, горно-геологических условий отработки; подсчитывают запасы угля и метана. 1
Изучив дисциплину, студент должен знать принципы документации выработок и корреляции разрезов угленосной толщи; особенности строения и морфологии угольных пластов и методы их изучения; горно-геологические условия отработки и типизацию угольных месторождений. Он должен уметь проводить геометризацию шахтных полей и месторождений, выявлять закономерности изменчивости и проводить типизацию угольных пластов.
На девятом семестре обучения студенты изучают четыре дисциплины специализации (см.таблицу), и важнейшей из них является «Разведка твердых горючих полезных ископаемых». Этот курс имеет целью ознакомить их с системой знаний об основных методологических принципах прогнозирования, поисков и разведки угольных месторождений. На лекционных и лабораторных занятиях рассматриваются геологические основы прогнозирования на твердые горючие полезные ископаемые; геологические и геофизические способы опробования месторождений угля; особенности методики разведки угольных месторождений по стадиям; своеобразие геолого-экономической оценки этих месторождений. Особенностью внеаудиторной самостоятельной работы является проработка ГОСТов на опробование углей, форм геологической, технической и нормативно-контрольной документации. По этому же курсу студент по материалам преддипломной практики выполняет курсовой проект, целью которого является приобретение навыков в составлении проекта на геологоразведочные работы.
Тема проекта увязывается с предполагаемым дипломным заданием, что позволяет в дальнейшем использовать полученные результаты в дипломном проекте. Изучив этот курс, студент должен знать принципы составления и содержание прогнозно-поисковых комплексов на уголь, способы отбора и обработки угольных проб, методику проведения оценочных работ для отдельных стадий геологоразведочного процесса и своеобразия геолого-экономической оценки угольных месторождений. В результате изучения курса студент должен уметь выделять перспективные участки на определенный промышленный тип угольных месторождений, разрабатывать прогнозно-поисковые комплексы для оцениваемых площадей, составлять схему обработки проб, обосновать систему разведочных работ для оцениваемого объекта, проводить оконтуривание и подсчет запасов, проводить геолого-экономическую оценку месторождения.
Завершающая дисциплина (собственно) геологического цикла - "Минерагения и составление прогнозных карт на уголь" - состоит из двух частей. В первой рассматриваются общие вопросы металлогенического анализа, минерагения главных типов структур земной коры, континентов, России и ближнего зарубежья. Вторая посвящена опыту, научным основам и методике составления карт прогноза угленосности и качества углей. На лабораторных занятиях студенты знакомятся с металлогеническими картами и картами прогноза угленосности, их легендами и методикой составления; самостоятельно составляют прогнозные карты на уголь по объектам их будущего дипломного проекта. Студент, изучивший дисциплину, должен знать металлогеническое районирование, эпохи и зоны; этапы, принципы и методы составления металлогенических и прогнозных карт; общую и региональную минерагению; содержание и методику составления карт прогноза угленосности и качества углей. Он должен уметь составлять легенды и макеты карт прогноза угленосности и качества углей, приводить в объяснительной записке к
ним характеристику зон угленосности и обоснование площадей, рекомендуемых для поисково-разведочных работ.
Дисциплина «Интерпретация геофизических данных» формирует у студентов знания об основах анализа геофизических материалов и об использовании последних при решении конкретных геологических задач применительно к угольным месторождениям. На лекциях студенты получают сведения о геофизических аномалиях для типовых объектов, качественной и количественной интерпретации геофизических данных. На практических занятиях решаются такие задачи, как анализ геофизических аномалий для заданных геологических условий; изучение рельефа коренных пород на основе количественной интерпретации результатов ВЭЗ; интерпретация аномалий над угленосными депрессиями и другие. Студент, изучивший дисциплину, должен знать особенности аномальных полей различных геофизических методов для характерных угольных объектов; задачи, решаемые каждым геофизическим методом, и условия его применения; приемы качественной интерпретации и методы количественной оценки геофизических данных; предполагаемый характер аномальных полей для заданной геологической обстановки. Он должен уметь оценивать особенности геологического строения участка по наблюденному геофизическому полю; выполнять количественную оценку параметров геологического объекта; определять круг задач для решения геофизическими методами в заданной геологической обстановке.
Для геологов-разведчиков угольных месторождений читается дисциплина «Технология переработки и обогащения угля», имеющая целью ознакомить их с методами обогащения углей, основным технологическим оборудованием, методами технологической оценки углей, требованиями к углям до и после обогащения. На лекциях студентов знакомят с терминологией дисциплины и технологическими показателями обогащения, классификацией методов обогащения углей; они получают представление об углеподготовке, гравитационном и флотационном обогащении углей; обезвоживании продуктов обогащения, обеспыливании и пылеулавливании, опробовании и контроле. На лабораторных занятиях студенты знакомятся с дроблением, ситовым и фракционным анализом угля, обогащением на отсадочной машине и на сотрясательном концентрационном столе. Прослушав данный курс, студент должен знать значение и место обогащения угля в схеме его переработки и использования; требования, предъявляемые к углям при их добыче и обогащении; методы обогащения углей и принципы действия применяемого при этом оборудования. В конечном счете он должен уметь оценивать обогатимость угля и знать требования к качеству обогащенного угля, используемого в металлургии, энергетике и химической промышленности.
Помимо рассмотренных дисциплин, в рамках общего курса «Геологические дисциплины по выбору», студентам угольной специализации предлагается три самостоятельных курса (см.таблицу). На занятиях по палеоботанике и споро-пыльцевому анализу (6 семестр) студенты знакомятся с основными этапами развития водной и наземной растительности, совпадающими с периодами накопления исходного материала каустобиолитов, получают представление о методике сборов ископаемых растений и об основных методах их изучения.
При изучении дисциплины "Формализованный анализ геологических данных" (7 семестр) студенты знакомятся с применением ЭВМ для исследования полевой и аналитической информации. Самостоятельно обрабатывают массивы геологических данных по имеющимся программам, проводят интерпретацию результатов.
Целью преподавания дисциплины «Сопутствующие полезные ископаемые угольных месторождений» является создание у студентов представления об угольных объектах как комплексных месторождениях, содержащих помимо угля целую гамму твердых, жидких и газообразных ископаемых. Рассматриваются разновидности, принципы изучения, направления использования сопутствующих ископаемых; требования, предъявляемые к ним промышленностью. Значительное внимание уделяется также изучению и использованию вторичных материальных ресурсов угольной промышленности.
В помощь студенту при изучении всех выше рассмотренных дисциплин, непосредственно касающихся твердых горючих ископаемых, на кафедре ГМПИ имеются тиражированные на ротапринте программы и методические разработки, в том числе три учебных пособия. В них, помимо вопросов общего характера, разобран порядок изучения конкретных вопросов и объектов, приведен развернутый перечень литературы для углубленного изучения отдельных проблем угольной геологии.
Производственные практики являются органической частью процесса подготовки специалистов. Не останавливаясь на целях, задачах и содержании практик (во многом общих для разных специализаций специальности 08.01), отметим лишь, что геологи-угольщики проходят эти практики в регионах, где ведутся поисковые и разведочные работы на уголь: на Урале, в Северном и Центральном Казахстане, на юге Западной и Восточной Сибири, в республике Саха - Якутия и на Дальнем Востоке, с геологическими организациями которых у кафедры ГМПИ имеются традиционные связи.
Завершается процесс подготовки геологов-угольщиков написанием ими дипломного проекта (или дипломной работы). Темой проекта являются, как правило, поисковые, поисково-оценочные или разведочные работы на угольном объекте. Содержание и структура отдельных разделов проекта, в общем, те же, что и у студентов других специализаций. Поэтому приведем здесь, в качестве примеров,
лишь некоторые названия специальных вопросоз проектов (или дипломных работ): микрокомпонентный состав и петрографические типы углей месторождения (участка, пласта); литолого-фациальный состав угленосной толщи; циклическое строение угленосной толщи (угольных пяастоз); корреляция угольных пластов (угленосной толщи); гранулометрический состав песчано-алевритовых пород.
Особо остановимся на последовательности и преемственности читаемых курсов, проиллюстрированных на рисунке (не указаны связи для курса «Формализованный анализ геологических данных», практически имеющего «сквозное» значение для всех читаемых курсов). Достаточно отчетливо выделяются два направления, условно названные нами углегеояогическим-углеразведочным и вещественно-технологическим. Они изучаются параллельно, имея определенную взаимосвязь. Главное здесь - наличие четкой логически-смысловой последовательности, курсов, соответствующей общей структуре такой специфической отрасли знаний, как угольная геология. Еще одним, очень важным выводом является возможность адаптации предложенной схемы применительно к многоуровневой подготовке специалистов, что следует из рисунка (нижняя часть). Кроме того, подготовка магистров может в сжатом виде повторить предложенную схему в течение 1-2 лет после окончания бакалавриата.
Направлен и я полгоговки
М
а
Углвполо-гичвскав —
угл*разв*-Аочное
I 1
Вещестбенно
гахмомгц-ческа*
С
лм
спи (пут
X
б А К АЛ А йРИАТ много* р овне вая
ДМЛЛ. СПЕЦИАЛИСТ ПОДГОТОВКА
Структура подготовки геологов-углеразведчиков
Дисциплины (см.табл.): ЛФА - литолого-фациальный анализ, ОФ -осадочные формации, ПТ - промышленные типы угольных месторождений, ЛМ - лабораторные методы исследования, ГХ -геохимия ископаемых углей, ШГ - шахтная геология, РМ - разведка твердых горючих полезных ископаемых, МГ - минерагения и составление прогнозных карт на уголь, ГФ - интерпретация геофизических данных, ОУ - технология переработки и обогащения угля, СП - палеоботаника и споро-пыльцевой анализ, СУ -сопутствующие полезные ископаемые угольных месторождений
Многолетний опыт учебно-методической работы, информация о быстрой адаптации выпускников на предприятиях и в организациях угольной отрасли, другие данные позволяют нам считать, что осуществляемая подготовка специалистов отвечает предъявляемым к ним требованиям. Выработанная, достаточно четкая и последовательная система этой подготовки может с успехом использоваться при составлении новых учебных планов в условиях многоуровневой структуры высшего образования.
