采矿工程专业实验报告.doc

华北科技学院采矿工程专业
综合性实验训练报告

姓名
学号
班级

教研室主任（签字） 年 月 日
实验中心主任(签字） 年 月 日

说 明

本报告是专门为采矿工程专业综合性实验训练编制的，作为相关课程的实验报告,同时作为生产实习、毕业实习报告的补充内容，是我校采矿工程特色专业建设的一项重要工作。所安排的实验主要以采矿工程专业基础课及专业课相关的实验为主，旨在让同学们充分利用实验室现有仪器和设备，在相关课程的学习过程中,按照课程教学大纲和实验大纲的要求认真地做实验，完成实验报告。在生产实习和毕业实习过程中专门抽出一段时间进行校内实习，逐步提高实验效果，为将来就业打下良好的基础.
实验采用教师集体指导，学生分组做实验的办法，同学们可以充分发挥自己的想象力，最大限度地开发实验室潜力，尽可能多做实验,同一个实验可以反复改变实验方法和手段，但必须注意安全，必须有教师在场监督。同学们如果有兴趣,可以另外开发，实验报告可以添加附页.
实验报告相关数据必须充分尊重事实，不得编写数据。
教师根据学生在实验过程中的表现和实验报告的撰写质量给出成绩,作为相关课程成绩和实习成绩的一部分.

目 录

现代化矿井主要系统模拟 1
矿井开拓方式模拟 3
采区巷道布置模拟 5
相似材料模拟 7
支护设备使用 11
岩石单轴抗压强度测定 13
岩石的抗剪强度测定 15
锚杆支护质量综合检测 17
岩石巷道炮掘参数确定 19
凿岩机的使用 20
工作面矿压观测仪器使用 21
巷道矿压观测仪器使用 25
工作面层面图绘制 28

实验名称 现代化矿井主要系统模拟
课程名称 任课教师 实验指导教师 成绩
同组学生姓名
实验类型：综合性;实验要求：必做；实验学时数： 学时;实验时间 月 日 节
一、实验目的

二、实验装置及主要仪器设备
现代化矿井主要系统模拟实验台一套(声、光、电控制）、炮采工作面及设备布置模型、放顶煤液压支架模型、普采工作面及设备布置模型，综采工作面设备布置模型。
三、实验主要内容
1．地面工业广场
矿井地面工业广场是用来布置各种地面生产系统和建筑物、结构物的。确定建筑物、结构物的位置时，应首先确定几个布置建筑物、结构物的中心，使各建筑物、结构物围绕这几个中心来安排。而中心是根据矿井地面生产系统中起决定作用的主要厂房、车库及运输干线来考虑的。一般都是以主井、副井及铁路装车站作为布置中心，然后考虑一些建筑物,如变电所、锅炉房、通风机房、压风机房、机修厂、材料库、坑木场、办公室、浴室、矿灯房等.
2．运输提升系统
矿井的运输提升系统包括主要运输提升系统和辅助运输提升系统。这两个系统的作用是利用各种运输和提升设备，将煤炭和矸石从采煤工作面运出并提到地面；同时，从地面将各种材料、设备、人员等运送到井下各工作地点。
3．通风系统
通风系统是利用各种通风设备和通风设施,不断地把地面的新鲜空气按着一定的路线、一定的风速、风量运送到井下各用风地点；同时把井下的乏风排至地面，并将井下各种有害气体稀释到《煤矿安全规程》所允许的浓度以下，以保证井下工作人员身心健康和设备的正常运转。通风还可以调节井下的温度等，改善并下工作环境。
4．供电系统
供电系统是利用各种设备和电缆，将地面变电所的高压电,按矿井用电设施的要求进行降压或变流后送到用电地点、以保证用电设备的正常运转.要求供电系统必须完善,且为双路供电.
5．排水系统
排水系统的作用是利用排水设备，将井下涌水排至地面，以维持矿井正常生产。要求排水系统必须有足够的排水能力和较高的运行可靠性。
6．压风系统
压风系统的作用是利用空气压缩机对空气加压,然后用风管供给井下各种风动工具,为其提供动力。要求矿井必须按设计配备足够的压风设备，建立压风系统。
7．排矸与运料系统
矿井在建设和生产期间，由于掘进和回采，随时都要补充大量的材料，更换和维修各种机电设备，并排出大量矸石。材料、设备、矸石的运输通过副井进行。
四、主要实验结果
1．你认为现代化矿井的标志是什么？

2．机采、机掘面主要有哪些设备？主要工艺过程如何？

3．现代化矿井有哪些主要系统?

4．画出该现代化矿井模拟实验台中运煤、通风系统平面示意图（将图纸附背面)。

五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称 矿井开拓方式模拟
课程名称 任课教师 实验指导教师 成绩
同组学生姓名
实验类型：演示性；实验要求：必做;实验学时数: 学时;实验时间 月 日 节
一、实验目的

二、实验装置及主要仪器设备
平硐、斜井、立井开拓方式模拟实验台各一套(声、光、电控制）。
三、实验主要内容
1．平硐开拓方式模拟
利用平硐开拓方式模拟实验台，认清何为平硐开拓方式，分析其适用条件，利用实验台的声、光、电等控制效果，演示其开拓系统、通风系统及运输提升系统。
2．斜井开拓方式模拟
利用斜井开拓方式模拟实验台，认清何为斜井开拓方式，分析其适用条件，利用实验台的声、光、电等控制效果，演示其开拓系统、通风系统及运输提升系统。
3．立井开拓方式模拟
利用立井开拓方式模拟实验台，认清何为立井开拓方式，分析其适用条件,利用实验台的声、光、电等控制效果，演示其开拓系统、通风系统及运输提升系统。
四、主要实验结果
1．何为矿井开拓方式？如何分类?各类的一般应用条件?

2．矿井开拓巷道包括哪些？

3．矿井提升方式、大巷运输方式有哪些？

4．分别画出平硐、斜井、立井开拓方式模拟实验台的主要开拓巷道平面布置示意图（将图纸附于背面）。
五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称 采区巷道布置模拟
课程名称 任课教师 实验指导教师 成绩
同组学生姓名
实验类型:演示性;实验要求:必做；实验学时数： 学时；实验时间 月 日 节
一、实验目的

二、实验装置及主要仪器设备
现代化矿井主要系统模拟实验台一套(声、光、电控制）、炮采工作面及设备布置模拟实验台、普采工作面及设备布置模拟实验台、综采工作面设备布置模拟实验台。
三、实验主要内容
1．走向长壁采区巷道布置方式
2．倾斜长壁采区巷道布置方式
3．单一煤层和联合布置采区巷道布置方式
4．各种采区巷道布置方式的工作面布置特点和各种开采方法的主要生产系统
四、主要实验结果
1．走向长壁和倾斜长壁采区巷道布置各有何特点？

2．采区巷道联合布置有何优越性？

3．倾斜长壁开采方法可有几种工作面推进顺序？各适合什么条件?

4．画出走向长壁和倾斜长壁采区巷道布置模拟实验台的平面示意图（将图纸附于背面）.
五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称 相似材料模拟
课程名称 任课教师 实验指导教师 成绩
同组学生姓名
实验类型：设计性；实验要求：必做;实验学时数： 学时；实验时间 月 日 节
一、实验目的

二、实验装置及主要仪器设备
相似模拟模型架、DQ-2.5电子式强力试验机、静态应变测试系统、位移计、应变片、微型压力盒、相似模拟数据采集系统、千斤顶。
三、实验步骤
1．向学生讲述相似模拟的发展方向及应用；
2．讲述相似模拟在矿山中的应用；
3．学生根据研究的目的并结合实验原型的地质条件设计相似模拟方案；
4．学生根据制定的方案确定主要相似常数并进行相似材料的配比计算；
4．学生根据制定实验方案和计算的配比号铺设实验模型;
5．通过采用拍摄照片和手写记录相结合的方式，观察记录整个实验过程，分析实验现象和实验规律.
四、实验主要内容
1．相似理论讲解
（1）几何相似：
要求模型与实体几何形状相似.因此，要求长度比αL为常数,即,αL＝LH /LM为常数.式中：L表示广义长度，脚标H表示实体，M表示模型，下同。通常模拟采场αL＝50—100，模拟巷道αL＝20—50.
(2)运动相似：
要求模型与实体所有各对应点的运动情况相似。即要求备对应点的速度、加速度、运动时间等都成一定比例。因此，要求时间比αt为常数，即αt= tH / tM ，式中t表示各对应点完成沿几何相似的轨迹运动所需时间。
（3)动力相似：
要求模型与实体的所有作用力都相似。矿山压力主要考虑覆岩自重，因此，要求重力相似,使容重比αγ为常数，即αγ= γH /γM 。式中γ为容重.
由“αL ,αt ，αγ依各对应量间所组成的物理方程式，还可推得位移、应变、应力等其它比例关系,例如，应力比为ασ=αL αγ
其中σ——对应点应力。
2．相似材料模型法
所谓相似材料模型法，是指根据现场实际地质条件，依据相似理论确定主要相似常数和配比号，通过采用河砂、碳酸钙和石膏等混合材料制作与现场实际地质条件相似的人工材料,在实验模型架上铺设平面应变或平面应力模型。研究回来工作面上覆岩层移动规律、裂隙发育规律、工作面前后支承压力分布规律以及支架与围岩相互作用关系等问题.实践证明，用它研究采动后地表及围岩变形、移动和垮落过程及影响范围是有效的.研究采空区及回采空间上覆岩层破坏特征的模型照片如图1所示.
相似材料是装在模型架上试验的。如图2所示，平面模型架的主体由槽钢和角钢或角铁组成，架子两边上有孔，用以固定模扳。架子尺寸主要取决于αL，一般长2~6m，高1。5～2.5m，宽0.1～0。25 m.

图1 图2
3．实验原型的地质条件

4．实验方案的设计

5．模拟实验的主要相似常数

5．相似材料的配比计算