采矿工程专业实验报告

华北科技学院采矿丄程专业

综合性实验训练报告

教研室主任（签字）

实验中心主任（签字）

年 月 日

月 年 日

说明

本报告是专门为釆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，是我校釆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丄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。

实验采用教师集体抬导，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

18

岩石巷道炮掘参数确定

20

凿岩机的使用

21

工作面矿压观测仪器使用

22

巷道矿压观测仪器使用

26

工作面层面图绘制

29

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H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）、炮釆工作面及设备布 置模型、放顶煤液压支架模型、普釆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

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，应首先确定儿个布置建筑物、结构物的中心，使各建筑物、 结构物围绕这儿个中心来安排。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.圧风机房、机 修厂、材料库、坑木场、办公室、浴室、矿灯房等。

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，将煤炭和肝石从采煤匸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

通风系矗靂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

圧风系统的作用是利用空气圧缩机对空气加压，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.排肝与运料系统

矿井在建设和生产期间，山于掘进和回采，随时都要补充大量的材料，更换和维 修各种机电设备，并排出大量肝石。材料、设备、肝石的运输通过副井进行。

主要实验结果

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 ?画岀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）。

心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

矿井开拓方式模拟实验名称

实验指导教师 任课教师 课程名称

成绩

同组学生姓名

月 日演示性；实验类型：实验要求：必做；实验学时数： 学时；实

验时间————— ——

节一、实验目的 实验目的：

1掌握开拓分类及特征。

2掌握巷道层位关系及巷道连接。

3能够讲述各开拓方式主要生产系统。

实验方式：

采矿模型参观与演示。

实验装置及主要仪器设备

平嗣、斜井、立井开拓方式模拟实验台各一套（声、光、电控制）。

实验主要内容

平嗣开拓方式模拟

利用平嗣开拓方式模拟实验台，认清何为平嗣开拓方式，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。

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。

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？ 在一定的井田地质、开采技术条件下，矿井开拓巷道可

有多种布置方式，开拓巷道的布置方式通称为开拓方式。合 理的开拓方式，一般要在技术可行的多种开拓方式中进行技 术经济分析比较后，才能确定

一、井田开拓方式分类

井田开拓方式种类很多，一般可按下列特征分类。

:（一）按井筒（嗣）形式按井筒（嗣）形式可分为立井开拓、斜井开拓、平嗣 开拓、综合开拓。

（二） 按开采水平数目

按开采水平数目可分为：单水平开拓（井田内只设1个开釆水平）；多水平开拓 （井田内设2个及2个以上开采水平）。

（三） 按开采准备方式

按开采准备方式可分为上山式、上下山式及混合式。

（1） 上山式开采开采水平只开采上山阶段，阶段内一般采用采区式准备。

（2） 上下山式开釆开采水平分别开釆上山阶段及下山阶段，

阶段内采用采区式准备或带区式准备：近水平煤层，开采水 平分别开采井田上山部分及下山部分，采用盘区式或带区式 准备。

（3）上山及上下山混合式开釆上述方式的结合应用。

（四） 按开采水平大巷布置方式

（1）分煤层大巷，即在每个煤层设大巷；

（2） 集中大巷，在煤层群集中设置大巷，通过采区石门与

各煤层联系；

（3） 分组集中大巷，即对煤层群分组，分组中i殳集中大巷。

矿井开拓巷道包括哪些?

矿井提升方式、大巷运输方式有哪些？

五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

4

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

5

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。

实验主要内容

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

单一煤层和联合布置釆区巷道布置方式

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

主要实验结果

走向长壁和倾斜长壁采区巷道布置各有何特点？

采区巷道联合布置有何优越性?

3?倾斜长壁开采方法可有儿种工作面推进顺序？各适合什么条件?

画岀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）。

6

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

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；

讲述相似模拟在矿山中的应用；

3?学生根据研究的U的并结合实验原型的地质条件设计相似模拟方案；

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讣算；

学生根据制定实验方案和计算的配比号铺设实验模型；

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

相似理论讲解

（1） 儿何相似：

要求模型与实体儿何形状相似。因此，要求长度比a L为常数，B|J, aL = L/L 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。mh通 常模拟采场aL = 50—100,模拟巷道ciL=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at为常数，B|Jat=t/t , mh式中 t表示各对应点完成沿儿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a Y为常数，即a Y= Y /Y 。式中丫为容重。mh曲“ a

L , at , a 丫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a o=aL a y 其中o 对应点应力。

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，通过釆用河砂、碳酸钙和石膏等混合材料制作与现场实际地质条 件相似的人丄材料，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 与用岩相互作用关系等问题。实践证明，用它研究采动后地表及用岩变形、移动 和垮落过程及影响范圉是有效的。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，平面模型架的主体山槽钢和角钢 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a L, —般 长2?6m,高1.5?2?5m,宽0.1?0.25 m。

?实验原型的地质条件3

4.实验方案的设计

?模拟实验的主要相似常数5

?相似材料的配比计算5

?实验模型的铺设与粉刷

7.实验模型的开采过程

五、实验结果与分析1.采场上覆岩层的移动规律?

采场上覆岩层垮落带、裂隙带和弯曲下沉带的分布特征?

3?采场上覆岩层裂隙的发育规律?

10

4.回采工作面前后支承压力的分布规律?

六、主要结论

七.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 支护设备使用

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

11

节

实验目的

实验装置及主要仪器设备

单体液压支柱、液压支架模型、锚杆、锚固剂、普采工作面及设备布置模型、综 采工作面及设备布置模型。

实验主要内容

1?液压单体支柱分类、原理、特点及适用条件。

液压支架分类、原理、特点及适用条件。

3?普通机械化釆煤工作面支护方式。

4.综合机械化采煤工作面支护方式。

四、主要实验结果

分析单体液压支柱特点及适用条件?

2?分析掩护式液压支架的特点及适用条件?

普通机械化采煤工作面支护方式（支护设备、布置方式）？

综合机械化采煤工作面支护方式（支护设备、布置方式）？

五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验指导教师

实验指导教师

实验名称 岩石单轴抗压强度测定 课程名称 任课教师

成绩 - 同组学生姓名

13

实验类型:验证性;实验要求:必做;实验学时数：2学时；实验时间 月 日 节

一、实验目的

实验装置及主要仪器设备 材料试验机、游标卡尺。

三、 实验原理

四、 实验主要内容

1 ?测试件尺寸(试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向量测，取算术平 均值)填入记录表内。

选择压力机度盘：一般应满足0.2P <P<0.8P。式中：P—预计最唤max大破 坏载荷，KN：

P—压力机度盘最大值，KN..

开动压力机，使其处于可用状态，将试件置于压力机承圧板中心，调整球形 坐，使试件上下受力均匀，0.5?l.OMPa的速度加载直至破坏。

五、 实验数据记录及结论

实验记录

(1)实验现象的描述：

15

15

（2）试验数据记：

岩石单向抗压强度测定记录表格 试件尺寸（mm）

14

试件 编号

岩石名称

长

宽

直 径

咼

试件 A面 积2） （mm

破坏 载荷P

N

抗压 强度？ cMPa

平均 抗压 强度

MPa

备 注

?主要实验结论2

五.心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

岩石的抗剪强度测定实验名称

实验指导教课程名称 任课教师

实验指导教

师

成绩

同组学生姓名

实验类型：验证性；实验要求：必做；实验学时数：2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

材料试验机、变角剪切夹具、游标卡尺。

三、 实验原理

实验主要内容

1、 实验机度盘的选择原则与抗压强度测定之盘选择原则相同。

2、 测量试件尺寸、选择剪切角度填入表内。

3、 把变角剪夹具选好角度，试件放上后即可以每秒0.5?l.OMPa的速度加载直至 破坏。

五、 实验数据记录及结论

实验记录

(1)实验现象描述：

16

(2)实验数据记录:

岩石剪切试验记录表

1F

岩石 名称

试件 含水 状态

试尺1 (I

剪切面 积2

(nim)

剪切 角度

(度)

^(N>

正应力

(MPa)

剪应力

(MPa)

备注

长

宽

?值。C、画强度曲线、求

c=

c=

量岀：

9=

■

主要实验结论

五-心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

17

实验名称 锚杆支护质量综合检测

实验指导教师课程名称 任课教师 成绩 - 同组学生姓名

实验指导教师

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

实验目的

实验装置及主要仪器设备

锚杆、锚杆拉力计、锚杆拉拔实验台。

三、 实验主要内容

取下千斤顶、手压泵、高压胶管上的防尘帽，并用清洁布擦净接头，防止污 物进入油路内，然后再使千斤顶、手压泵柱塞降至最低位置，然后把高压胶管两 端的接头插入千斤顶和手压泵的插孔内，并插好U型卡。

拧紧手压泵上卸载阀，再拧下贮液筒上的注油镖钉，向液筒中注入20# 机械或液压油，注满后拧紧注油螺钉。注意：第一次加油时应加满注液筒，连续 工作时一般不加注油，必要补充时不要过量加油，以免造成卸载后千斤顶不能复 位。

3-将锚杆接头紧拧到测试锚杆末端，再套上支承筒和千斤顶，（使千斤顶活 塞伸出朝内）最后拧紧螺母。

将手压泵上卸载阀拧紧，然后均匀地上下摇动手压泵杆，使千斤顶加压 并注意压力表读数，达到要求数值后停止加压。

检测完毕后，应慢慢地松开卸载阀，以免损坏压力表，待指针归零。千 斤顶活塞全部缩回，再把各部件从锚杆上卸下，卸下高压胶管，套上防尘帽。

6?贮油筒内的过滤网在用一段时间后应卸下用干净的煤油清洗。以免过滤18

网堵塞影响油路畅通。

7.根据读取的压力表示值P,根据结构原理中F=S*P/98计算出锚杆锚固力 F

例：若压力表示值P=40Mpa

则锚杆固力 F=S*P=58.31 C m2*40Mpa/98=23.8 吨

四、主要实验结果

仔细观察各种锚杆，记录其外貌特征、材质、尺寸等，分析各种锚杆适用条 件及应用范圉？

如何设计锚杆的支护密度、锚杆长度、支护角度?

3?亲自动手操作锚杆拉拔实验，掌握锚杆拉拔实验原理，并记录统汁实验数据, 根据实验原理和实验数据，分析锚杆的作用机理。

心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验指导教师实验名称 岩石巷道炮掘参数确定 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

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

岩巷、煤巷、半煤岩巷炮眼布置光电模型、电爆网络连接方式模型图、现代化矿

井声光电模型；

三、 实验主要内容

1 ?演示并说明岩巷、煤巷、半煤岩巷中各类炮眼布置及特点，重点说明掏槽眼 的布置及各类炮眼的作用；

用模型图说明电爆网络连接方式。重点说明各类连接方式的特点及操作 过程；重点说明三种并联方式及各自特点、区别；重点说明两种混联的组成及连 接过程；

针对电控模型说明掘进机的截割过程、掘进特点、机械化掘进生产线的 组成、生产过程、机械化掘进的应用条件。

四、 主要实验结果

绘制炮掘丄作面各类炮眼布置三视图（图附于背面）。

20

绘制三类电爆网络连接方式示意图（共五种）（图附于背面）。

3?绘图说明机械化掘进生产作业线的组成（图附于背面）。

五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称凿岩机的使用

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：2学时；实验时间 月 日 节

一、实验H的

实验装置及主要仪器设备 风动凿岩机

实验装置及仪器设备的使用

风动凿岩机工作原理

风动凿岩机使用技术

3 ?注意事项

五、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称工作面矿压观测仪器使用

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：2学时；实验时间 月 日 节

一、实验目的

实验装置及主要仪器设备

DSJ多功能顶板动态（下沉）监测报警仪、数显顶板动态下沉报警仪、圆盘压力自 记仪、数显顶（底）板下沉监测仪、综采记录仪。

实验装置及仪器设备的使用

1. DSJ多功能顶板动态（下沉）监测报警仪的使用

（1）工作原理

（2）操作步骤

（3）实验记录数据的管理

(4)注意事项

2?数显顶板动态下沉报警仪的使用

(1)工作原理

(2)操作步骤

(3)实验记录数据的管理

）注意

事项（4

板下沉监测仪的使用底）3.数显顶

（ 工

作原理⑴

）操作步骤（2

）实验记录数据的

管理（3.

24

24

24

24

意事项(

?圆盘压力自记仪的使用4

(1)工作原理

4）注

）操作步骤（

）操作步骤（2

）注意

事项（3

?综采记录仪的使用5 工作原理（1）

2）操作步骤

3 （）

注意事项

25

四、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

26

26

26

26

巷道矿压观测仪器使用实验名称

实验指导教师 任课教师 课程名称

成绩

同组学生姓名

日 2学时；实验时间 月综合性；实验类型：实验要求：必做; 实验学时数： 节实验目的

二、实验装置及主要仪器设备钻孔应力检测仪、数显收敛计.锚杆锚索应力监 测记录仪。三、实验装置及仪器设备的使用?锚杆拉力计的使用1 工作原理（1）

（2）

（2）操作步骤

（2）

（2）操作步骤

3）实验记录数据

的管理（

）注意

事项（4

2.数显收敛计的使

用 ）工

作原理（1

2）操

作步骤（

（3）实验记录数据的管理

(4)注意事项

3.锚杆锚索应力监测记录仪的使用

(1)工作原理

(2)操作步骤

(3)注意事项

四、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

实验名称丄作面层面图绘制

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：2学时；实验时间 月 日 节

实验目的

二、 实验装置及主要仪器设备

三、 实验原理

四、实验主要内容

仁 本次实验的内容是用AutoCAD绘图工作面层面图。

2、可在图书馆或相关专业书中选择丄作面层面图，对照相关资料进行工作面层 面图的绘制。

3、实验步骤、图形布局、图层安排等要自行设计。

五、实验步骤

六、心得体会及对本次实验的建议与设想（可另加附页）

31

31

31

31

30