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1、采矿工程专业课实验指导书采矿工程实验室2008 年 10 月目 录第一章 采矿学实验指导 501 学生实验守则 502 前言 51.1 采煤方法模型实验（一） 61.1.1 目的和要求 61.1.2 实验教学模型 61.1.3 作业与思考 71.2 采煤方法模型实验（二） 81.2.1 目的和要求 81.2.2 实验教学模型 81.2.3.作业与思考 81.3 矿井开拓模型实验 91.3.1 目的和要求 91.3.2 实验教学模型 91.3.3 作业与思考 101.4 其它采矿方法模型实验 121.4.1.目的和要求 121.4.2. 实验教学模型 121.4.3 作业与思考 121.5. 现
2、代化矿井系统模拟实验 141.5.1.目的和要求 141.5.2 实验教学模型 141.5.3、实验方法 141.5.4 作业与思考 14第二章矿山压力测试技术实验 150.1 学生实验守则 152.1 矿压观测仪器仪表的演示实验 152.1.1 实验目的及要求 152.1.2 矿压观测仪器仪表原理、构造和使用方法 152.1.3、回答问题 182.2 测力计的标定实验 192.2.2 实验目的 192.3 实验设备和仪器 192.2.4 实验原理 192.2.5 实验结果处理 222.2.6 回答问题 232.3 岩石声波传播速度测试实验 242.3.1、实验目的 242.3.2、实验仪器、
3、工具、材料 242.3.3、实验原理 242.3.4、实验步骤 252.3.5 结果整理 262.3.6 问题思考 272.4 光弹性实验及观测技术 282.4.1 实验目的及要求 282.4.2、实验仪器、设备 282.4.3、实验原理 282.4.4 实验步骤 292.4.5 补充说明 31第三章矿山压力及其控制实验 320.1 学生实验守则 323.1 单体支柱工作性能实验 323.1.1 实验目的 323.1.2 实验设备、材料及工具 323.1.3 实验步骤 333.2 相似材料的配比试验 353.2.1、实验目的 353.2.2 实验设备、材料及工具 353.2.3 实验步骤 35
4、3.2.4.实验要求 37第四章 岩体工程力学实验 3801 前 言 380.2 学生实验守则 380.3 煤和岩石物理力学性质测定的采样一般规定 394.1 岩石单轴压缩实验 424.1.1、实验目的： 424.1.2 实验设备、仪器和材料 424.1.3 石试件的规格、加工精度、数量及含水状态 424.1.4 电阻应变片的粘贴 434.1.5 实验步骤 434.1.6 实验结果 444.1.7、思考问题 464.2 岩石抗拉强度测定 474.2.1 实验目的： 474.2.2 实验设备和量具 474.2.3 试件的规格、加工精度、数量及含水状态 474.2.4 实验步骤 474.2.5 实
5、验结果 484.2.6、回答问题 484.3 岩石点荷载强度实验 504.3.1 实验目的： 504.3.2 实验设备、仪器 504.3.3 岩石试件的规格、加工精度、数量及含水状态 504.3.4、实验步骤 504.3.5 岩石点荷载强度测定结果计算 514.3.6.单项抗压强度、单向抗拉强度的换算 514.4 岩石的三轴压缩实验 544.4.1 实验目的： 544.4.2 实验设备、仪器和材料 544.4.3 石试件的规格、加工精度、数量及含水状态 544.4.3 实验步骤。 544.4.4 实验结果计算与整理 554.5 伺服试验机演示实验 584.5.1 实验目的： 584.5.2 试
6、验系统简介： 584.5.3 系统功能： 584.5.4 控制方式： 584.5.5 系统组成： 584.5.6 系统附件： 594.5.7 伺服控制原理： 59第一章 采矿学实验01 学生实验守则一、每次实验前必须做好复习和预习。复习的内容为教科书上有关本次实验的教学内容；预习内容包括仔细阅读实验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。二、经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。对实验指导教师提出的检查性问题，应能回答，否则不得进行实验。三、实验时态度应严肃认真，严格按教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验，每台设备应按操作则进行，以免损坏设备或造成事故。四、实验结束后，应在规定时间内提交
7、实验报告。实验报告必须独立完成。书写、计算、制图要求公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。实验成绩是期终考核成绩的一部分。五、如实验结果未能达到要求或因故未做实验者，应申请补做实验，实验室同意后，在指定日期内进行补做。02 前言采矿模型实验课是采矿专业学生在学习专业课采矿学课程时必不可少的重要教学环节。对巩固同学客堂所学理论知识，增加生产实践知识，帮助同学建立矿井空间概念，进行工程素质的基本训练等起着重要作用，其效果好坏将直接影响上述课程学习。为了使采矿实验模型课收到较好的效果，我们编写了这本指导书，其作用是使同学们对每次模型课的内容、要达到的目的、要求等能在课前及时预习，并根据要求作练习，以达
8、到实验课的预期目的。为了帮助同学进一步理解理论教学和采矿实验课教学内容，每次采矿实验课后附有一定量的作业题，根据题的难易程度，每类型为两道题，其中一道为较容易作的题，第二道难度稍高，在使用这些习题时，可以根据学生学习程度选作。 本指导书中作业题大致有四中类型，其一是对所给图以确切命名；其二是根据模型作其平面图和剖面图；其三是根据所给之平面图作指定位置的剖面图，或根据所给之剖面图作该剖面图之平面图；其四是根据所给之图名及原始条件设计平面图和剖面图。本指导书可供采矿工程专业在上采矿模型实验课时参考使用。在使用本指导书中的习题时，要采用下述统一符号：1.1 采煤方法模型实验（一）1.1.1 目的和要
9、求本次模型课的内容主要是学习单一煤层走向长壁采煤法和煤层群的采区巷道布置。通过这次模型课的学习，结合课堂理论教学，了解掌握采区巷道布置的各种方式和回采工艺的各种类型，使同学们头脑里建立起采煤方法的空间概念。1.1.2 实验教学模型1) 单一煤层上山采区巷道布置；2) 近距离煤层联合采区巷道布置；3) 单一煤层倾斜长壁巷道布置；4) 多煤层倾斜长壁巷道布置；5) 单一厚煤层（倾斜分层）采区巷道布置；煤 巷斜 井井田分界线区段分界线运矸方向乏风方向风 桥风 门岩巷（投影巷道）采区分界线运煤方向空车方向溜煤眼立 井阶段分界线新风方向运料方向1.1.3 作业与思考1. 结合课堂教学，参考教材中有关附图
10、，将以上模型与课本附图相比较。复习采区巷道布置类型和各种回采工艺过程，并寻求模型与附图的差异，并将自己发现的问题简要写在模型课作业纸上；2. 根据模型作图：a) 绘出第 1 号模型单一煤层上山采区巷道布置平、剖面图（可按 1：31：5绘制） ，并在图中标出巷道名称及生产系统；b) 给出第 2 号模型近距离煤层联合布置采区的平、剖面图，要求同 1；c) 给第 2 号模型近距离煤层以确切的命名。3根据下列条件作图：下面所给出的是采区巷道布置平、剖面图中的一个，请补画另一个。a) 大巷布置在底板岩石中，上山在下层煤中，煤层倾角 10的近距离煤层联合采区巷道布置平面图，求作剖面图：并在平面图中标出生产
11、系统，见附图（1-1） ；b) 煤层赋存稳定，采区走向长 1000m，依其剖面图求作平面图，并标注生产系统，见附图（1-2） ；c) 煤层赋存稳定，采区走向长 2000m，依其剖面图求作平面图，并标注生产系统，见附图（1-3） ；4.根据下列条件设计采区巷道平剖面图。a) 采区走向长 2000m，倾斜长 850m，含两层煤 m1和 m2，其厚分别为 2.1m 和3.5m，层间距为 10m。要求两层煤联合开采，上山布置在 m2底板岩石中，不设岩石集中巷。在图中标注巷道名称及主要生产系统。下煤层 m2底板等高线如图 1-4 所示；b) 采区走向长 1800m，倾斜长 800m，含一层煤 m1，其厚
12、度为 4m。要求上山布置在 m3底板岩石中，不设岩石集中巷。煤层 m3底板等高线如图 1-5 所示1.2 采煤方法模型实验（二）1.2.1 目的和要求本次模型课由两个内容：一是近水平煤层盘区巷道联合布置方式；其二是急倾斜煤层的采煤方法。通过这次模型课的学习，结合课堂理论教学，了解掌握采区巷道布置的各种方式和回采工艺的各种类型，使同学们头脑里建立起来采煤方法的空间概念。1.2.2 实验教学模型1. 盘区巷道布置；2. 倾斜煤层采区巷道布置；3. 急倾斜倒台阶采煤法巷道布置；4. 机械化矿井生产系统；5. 综采工作面及其设备布置；6. 自移式液压支架模型（支撑、掩护和支掩式三种） ；7. 单体液压
13、支柱模型（内注式和外注式） ；1.2.3.作业与思考1.结合课堂教学，参考教材中有关附图，将以上模型与课本附图相比较。复习采区巷道布置类型和各种回采工艺过程，并寻求模型与附图的差异，并将自己发现的问题简要写在模型课作业纸上；2.根据模型作图：a) 绘出第 1 号模型石门盘区巷道布置平、剖面图（可按 1：31：5 绘制） ，并在图中标出巷道名称及生产系统；b) 给出第 2 号模型倾斜煤层采区巷道布置采区的平、剖面图，要求同 1） ；c) 给出第 3 号模型急倾斜煤层采区巷道布置采区的平、剖面图，要求同 1） ；3.简述机械化矿井生产系统。1.3 矿井开拓模型实验1.3.1 目的和要求本次模型课主
14、要是为了了解矿井的各种开拓方式，结合课堂教学内容，弄清各种巷道的作用及其相互间的联系和交岔关系；弄清各种井底车场的布置方式、调车方式及各种调室设置，建立矿井开拓的空间概念，为今后的学习和工作打下良好的基础。1.3.2 实验教学模型1. 斜井片盘开拓（开拓单层煤） ；2. 斜井片盘开拓（开拓两层煤） ；3. 斜井多水平分区式开拓4. 立井单水平分区式开拓；5. 立井多水平分区式开拓；6. 立井-主要留井（煤层群开拓方式） ；7. 立井-主要石门（煤层群开拓方式） ；8. 全矿井通风与安全综合示意模型；9. 走向平硐开拓10. 垂直平硐开拓；11. 井底车场；a) 立井卧式环形车场；b) 立井立式
15、环形车场；c) 立井刀把式车场；d) 立井斜式环形车场；e) 立井大巷皮带运输井底车场；f) 斜井梭式车场（底卸式） ；g) 底卸式矿车卸载原理；h) 斜井平车场；i) 斜井甩车场。1.3.3 作业与思考1.结合课堂教学，参考教材中有关附图，对照以上模型，复习开拓方式、开拓系统，寻求附图与模型的差异，并将自己发现的问题简要写在模型课作业纸上。2. 绘图a) 绘出第 2 号模型片盘斜井开拓的开拓平、剖面图；b) 绘出第 5 号模型立井多水平分区式开拓的平、剖面图；注意：以上两模型之平、剖面图可大致按 1：31：5 的比例绘出，并使平、剖面图相互对应，在平面图中标出相应的剖面位置；图中开拓、准备及
16、回采巷道均用双线表示；并对图中巷道进行标号，强巷道名称标注在图下面；在图中标注矿井的运煤、通风、运料等主要生产系统、并标注通风设施，如风门，风桥等；画图时采用前述图例。3 根据以下条件将平、剖面图补画完整并设计矿井通风设施形式及位置，并最终设计出通风系统1）下面所给开拓平、剖面图内容不全，结合所学内容及平、剖面图将这些图补画完整，并设计矿井通风设施形式及位置，并最终设计出矿井通风系统。见附图 2-1 和 2-2。2）附图 2-3 和 2-4 分别为矿井开拓平、剖面图的一部分，求作另一部分，并设计矿井通风设施形式及位置，并最终设计出矿井通风系统。4 根据下面所给条件作矿井开拓平、剖面图，在图中标注巷道名称、矿井通风设施、矿井通风及其他生产系统，并要一切说出井巷的掘进顺序。1）作出立井单水平分带式开拓之平、剖面图，煤层底板等高线如图 2-5 所示，原始条件如下：表土层后 150m，井田走向长
