煤矿开采实验指导书Word下载.docx
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九、预习与思考题
1、通风系统由哪些部分构成，各部分的主要功能是什么？
2、如何改变系统中工作面的风量和风向？
3、矿井为何要进行全矿井反风？
要求达到的反风风量是多少？
4、进行全矿井反风的方法有哪些？
为何矿井反风风量会少于正常状况下的通风风量？
十、实验报告要求
1、根据实验模型，绘制通风系统示意图，标志系统内风流流动的路线；
对系统的构成、各部分的功能和风流调节的方法进行阐述；
2、根据实验模型绘制通风系统反风装置的示意图，并说明正常通风状况下和反风时期风流流动的路线，以及反风操作的具体内容。
实验2采矿学实验
实验2.1井田开拓方式实验
掌握各种井田开拓方式，掌握巷道名称、位置、巷道间的联系及布置方式，建立起空间概念；
了解各种井底车场的布置方式；
能够根据模型绘制开拓巷道布置平面图和剖面图。
立井、斜井、平硐以及综合开拓开拓方式，各种井底车场形式。
三、实验原理、方法和手段
采用剖视方法表现井下开拓巷道布置的空间关系，通过模型展示各种井底车场的概念。
由老师解说，学生观摩。
四、实验组织运行要求
根据本实验的特点，采用集中授课形式。
五、实验条件
各种井田开拓方式的模型和各种井底车场的模型。
1．观看模型，听指导教师讲述；
2．自己对每个模型进行观察和描述，建立起空间概念。
七、思考题
1、立井开拓方式的特点，主要生产系统的运行路线？
2、斜井开拓方式的优缺点和适应条件。
3、井底车场的组成？
并说明调车过程。
八、实验报告
实验报告的内容主要包括实验预习、实验记录和实验报告三部分：
1、实验预习
在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。
2、实验记录
学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作和观察到的现象如实地记录下来。
3、实验报告
主要内容包括对实验中的现象、实验的关键点等进行整理、解释、分析总结，回答思考题。
学生选择一种开拓方式的模型，绘制平面图和剖面图，并说明各个生产系统，包括运煤、运料、提矸、通风、排水等；
选择一种井底车场模型，绘制调车线路图，并说明调车方式。
九、其它说明
学生要遵守实验室管理的相关规定，服从实验员指挥，注意实验安全。
实验2.2准备方式实验
一、试验内容
通过本实验的学习，使学生巩固课堂知识，了解和掌握井田采区、盘区和带区的巷道布置方式，建立其空间概念；
根据所观察的试验模型能够绘制出矿井采区、盘区和带区主要生产系统平面图和剖面图。
二、试验目的
熟悉和掌握矿井采区、盘区和带区主要生产系统及所需平巷的布置及层间联系方式。
三、试验原理、方法和手段
灯光、电动演示，并采用多种剖视方法表现井下采准巷道布置系统及空间关系，由老师演示、解说，学生观摩。
根据本实验的特点，采用集中授课形式。
1．缓倾斜近距离中厚煤层采区巷道布置模型；
2．近水平煤层石门盘区巷道布置模型；
3．近距离煤层联合布置采区模型。
六、试验步骤
1．参观模型；
2．对试验模型进行拆卸和拼装；
3．观察矿井采区、盘区和带区主要生产系统及所需平巷的布置及层间联系方式。
1、说明准备方式的涵义、要求及分类。
2、采区式准备方式的类型及应用。
3、盘区式准备方式的类型及应用
4、带区式准备方式的类型及应用
根据模型的参观，绘制矿井采区、盘区和带区主要生产系统平面图、立面图和剖面图，并提出矿井采区、盘区和带区巷道布置的改进方案。
实验2.3采煤方法实验
掌握走向、倾向长壁采煤方法，急倾斜煤层采煤方法以及房柱式采煤方法，能够建立其回采巷道布置的空间概念。
走向长壁采煤方法，倾向长壁采煤方法，急倾斜煤层采煤方法，房柱式采煤方法等。
采用剖视方法表现各种采煤方法巷道布置的空间关系，通过模型展示采煤工作面的生产过程。
各种采煤方法的模型。
3．针对每种采煤方法，理解其工艺流程。
1、走向长壁采煤方法的特点，主要生产系统的运行路线？
2、倾向长壁采煤方法的优缺点和适应条件。
3、房柱式采煤方法的通风系统和运输系统？
选择一种采煤方法的模型，绘制平面图，并说明各个生产系统，包括运煤、运料、提矸、通风、排水。
实验2.4采煤工艺实验
掌握普采、综采和综放采煤工艺的基本工序、辅助工序和设备配套，了解采煤工作面顶板支护方式及其时空关系。
普通机械化采煤工艺、综合机械化采煤工艺、综采放顶煤工艺。
通过模型展示采煤工作面的工艺过程。
各种采煤工艺模型。
2．自己对每个模型进行观察和描述，建立起工艺流程概念。
3．针对每种采煤工艺，理解其工艺流程和设备配套。
七、思考题·
1、普通机械化采煤的特点，工作面设备有哪些？
支护方式及其使用条件？
2、综合机械化采煤工艺的特点，设备配套，进刀方式，移架方式等。
3、综放工艺流程，放煤支架类型，放煤方式，放煤步距等。
选择一种采煤工艺的模型，绘制平面布置图（包括必要的剖面图）。
实验2.5现代化矿井仿真系统模拟
通过本实验的学习，使学生巩固课堂知识，全面了解现代化矿井的地面地下生产系统，理解煤炭的生产流程，了解和掌握煤矿开拓的主要方式、采区巷道布置以及采煤方法，了解矿井运输、通风、辅助运输等主要生产系统，能够建立起巷道布置的空间概念等。
矿井地面工业广场、开拓方式、准备方式、采煤方法及井下各大生产系统等。
综采工作面、综掘工作面及矿井主要生产系统灯光、电动演示，并采用多种剖视方法表现井下开拓、采准及回采巷道布置系统及空间关系。
由老师演示、解说，学生观摩。
现代化矿井仿真模拟系统一套。
1、由教师介绍现代化矿井仿真模拟系统；
2、电动演示综采、综掘及主副井提升系统等；
3、光流演示通风、瓦斯抽放、煤流、运料和排水系统。
4、学生自己对每个模型运行步骤进行观察和描述，建立整个矿井空间的、系统的概念。
1、地面工业广场由哪些内容组成，并对地面生产系统进行说明。
2、矿井井巷分哪几类？
并举例说明。
3、矿井主要生产系统有哪些？
画出运输、通风及排水系统示意图。
主要内容包括对实验中的现象、实验的关键点等进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出自己的看法。
选择一种开拓方法下的模型，绘制平面图，并描述矿井建设的开拓、准备和回采的各个环节，以及各个生产系统的组成和运行路线。
实验3.1QJZ系列隔爆兼本质安全型真空电磁启动器
一、实验目的与要求
1、掌握电磁启动器的构造及闭锁装置；
2、理解电磁启动器的控制原理；
3、结合设备原理图分析电磁启动器的功能实现。
二、实验设备
隔爆兼本质安全型真空电磁启动器若干台；
三、实验内容与步骤
1、观察电磁启动器的外部结构并完成实验内容（样表格式如下）
型号
外
壳
结
构
顶部
右侧
左侧
正面
底部
接
线
柱
标志
位置
用途
接线嘴数
主回路
控制回路
2、观察电磁启动器的闭锁装置并完成实验内容（样表格式如下）
步骤
观察结果
结论
停止按钮按下，
观察隔离开关能否转动。
隔离开关置“合”位，
观察外盖能否打开。
打开外盖，
观察隔离开关能否合上。
3、观察电磁启动器内部结构并完成实验内容（样表格式如下）
电气元件
绝缘板正面
绝缘板背面
四、思考题
1、真空电磁启动器有什么特点？
2、结合附录A，说明真空电磁启动器如何实现控制功能？
3、真空电磁启动器设置有哪些保护？
附录AQJZ-400/1140（660）电磁启动器
随着我国煤矿采掘综合机械化的发展，大功率的采掘设备不断出现，660V采区供电系统已经不能满足生产用电需要。
为此，采区供电电压由660V提高到1140V，QJZ-1140型矿用兼本质安全型真空电磁启动器在煤矿井下开始使用。
1、用途及技术性能
QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所，用在交流频率为50Hz，额定工作电压为1140v或660v的供电线路中，对三相鼠笼型感应电动机进行起动、停止和反转控制。
同时对电动机及有关的线路进行保护。
启动器具有单台近控、单台远控、多台近控、多台远控等控制方式，多台控制方式为程序联锁控制；
具有过载、短路、断相、漏电闭锁、过电压、欠电压、三相电流不平衡保护；
具有保护功能自检测试、系统自检、网络通信等功能；
具有电源、通信状态、运行、过载预警、故障等指示灯和液晶屏信号指示。
表1简要介绍该起动器的技术数据及型号含义。
表1QJZ-400/1140（660）起动器的技术数据及型号含义
技术数据
额定电压，v
1140/660
额定电流，A
300
极限分断能力，A
4500
隔离开关分断能力，A
2400
过流整定范围，A
10～320
机械寿命，次
100万
操作频率，次/h
型号含义
2、外形结构与壳内组件
QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器外形如图1所示。
起动器结构分为方形隔爆外壳和芯架小车两部分。
隔爆外壳分为上空腔（接线空腔）和下空腔（主空腔），它们是两个独立的隔爆部分。
启动器前门为快开门结构，门上装有启动、停止/测试、上翻/复位、下翻/复位、设置五个按钮。
还装有一个液晶显示观察孔，用于了解启动器的运行状态、运行数据、故障种类及参数设置等。
隔离开关手柄装在隔爆外壳的右侧，具有正-停止-反三个位置，可在电动机停止时隔离电源和换向。
隔离开关与接触器间，通过隔离开关的辅助常开触点实现电气联锁，防止带负荷分、合隔离开关。
但在紧急情况下，如接触器主触点粘连时，允许隔离开关分断负荷电路。
隔离开关与前门设有机械闭锁，保证只有隔离开关在停的位置时，前门方可打开；
前门打开后，不能操作隔离开关。
启动器的主腔内装有芯架小车，电气元件均安装在芯架小车上，启动器前门打开后，芯架小车可沿导轨拉出，以方便安装和检修。
芯架小车与箱体采用接插件实现电气连接。
内部元件分为四部分安装：
外壳装配部分、壳上芯板装配部分、折页式芯板装配部分和前门装配部分。
（1）外壳装配部分：
主空腔右侧装有HGZ-400/1140A型真空隔离换向开关，可在起动器的正面操作。
在操作手把的上方装有停止按钮，停止按钮和隔离开关之间有可靠的机械闭锁，即只有按下停止按钮，才能转动换向开关手把。
在换向开关的上方装有电流互感器组，在上、下空腔隔板间装有过压保护装置。
接线空腔内装有动力线和控制线接线柱。
图1QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器
（2）壳上芯板装配部分：
主要装有CJZ-400、1140真空接触器、控制变压器、熔断器等。
CJZ–400/1140真空接触器的吸合线圈为直流线圈。
（3）折页式装配部分：
为了便于检修和维护，折页式芯板上安装了大部分控制和保护元件、零部件及各种电子插件，松开其固定螺丝，芯板可以经折页转动并拉出壳体。
（4）前门装配部分：
主要装有起动按钮、复位按钮、转换开关和指示元件。
前门和换向开关手把间有可靠的机械闭锁，当转动换向开关手把时闭锁螺杆将前门锁住，前门不能打开，只有将螺杆拧进去，前门才能打开，此时换向开关手把不能转动，保证了开门一定是在断电状态。
3、工作原理
启动器的电气原理接线如图2所示，其控制和保护电路由电源变压器TC提供工作电源。
电源变压器有三个副绕组，分别输出12V、36V和36V/21V电压。
其中12V绕组提供控制板电源；
独立36V绕组提供继电器及接触器线圈回路的工作电源；
36V/21V复合绕组提供智能保护器的工作电源。
1）控制原理
（1）启动前的准备工作：
闭合隔离开关QS，TC一次侧绕组得电，系统开始自检，除电源指示灯PWR和通信指示灯COM之外的其余指示灯被闪亮，液晶屏显示“系统自检”字样。
自检完毕，指示灯熄灭，绿色电源指示灯PWR被点亮，液晶屏显示“欢迎使用”字样，此时系统处于待命状态。
需要改变电动机控制方式时，在待命状态下用“上/复位、下/复位、设置”三个按钮进行参数设定，并将控制方式选择开关SA置于相应的位置。
控制和保护电路有电后，控制板中2K继电器得电吸合串接在绝缘检测回路中的辅助触点2K。
通过A7引脚，智能保护器内部的绝缘检测漏电闭锁保护线路开始对电网对地绝缘电阻进行检测。
如果电网对地绝缘电阻RJ正常（1140V电网中，RJ<
44K欧姆），智能保护器闭合A8与A9引脚间的内部连接，为启动电动机做准备。
（2）单台远控：
单台控制时，将控制方式选择开关SA置于“远控”位置，同时将“是否近控”项参数设置为0，将“是否单台”项参数设置为1。
启动时，按下远方启动按钮2SB，控制板中的继电器1K和1s延时继电器KT均得电。
继电器1K得电，将进行下列动作：
控制板中辅助触点1K-1断开，引发继电器2K失电，打开串接于绝缘检测回路中的辅助触点2K，断开电网对地绝缘检测回路。
延时继电器KT延时1s后，将进行下列动作：
闭合触点KT-1，接通如下中间继电器KO控制回路：
36V交流绕组上端->
熔断器3FU->
保护器A8脚->
->
保护器A8与A9脚间的内部连接->
保护器A9脚->
本地停止按钮1SB-stop->
控制板选择开关SA->
远方停止按钮2SB-stop->
控制板中延时触点KT-1–>
控制方式选择开关SA->
KO线圈->
36V交流绕组下端。
中间继电器KO得电，将进行以下动作：
闭合触点KO-5实现自保，闭合触点KO-4，接通如下接触器KM控制回路：
隔离开关辅助触点QS->
触点KO-4->
接触器线圈KM->
接触器KM线圈得电，将进行以下动作：
闭合主触点KM，使电动机启动；
断开辅助触点KM-1，增加主回路与保护器间的断点，以加强绝缘，防止主回路高压串入综合保护器。
电动机正常运行时，白色运行指示灯RUN亮，液晶屏显示当前电压、电流值，表明系统正常运行。
停止电动机运转时，按下远方停止按钮2SB-stop或本地停止按钮1SB-stop，中间继电器KO失电释放，断开触点KO-4，从而断开接触器KM线圈供电回路，KM线圈失电释放，断开主触点KM，电动机停止运行。
（3）单台近控：
单台近控时，将控制方式选择开关SA置于“近控”位置，同时将“是否近控”参数项设置为1，将“是否单台”参数项设置为1。
启动时，按下起动器本身的启动按钮1SB，停止时按下停止按钮1SB-stop即可,控制原理与远方控制基本类似，此处不再赘述。
2）保护原理
（1）保护装置的动作：
过载、短路、断相、三相不平衡信号由电流互感器TA输出至保护器引脚A4、A5和A6，保护器将引脚电流值与相应整定值对比,判断是否发生相应故障，如下面所述。
若发生过载，保护装置按整定的延时时间延时动作；
若发生短路，保护装置瞬时动作；
若电网发生断一相的故障，则断相电流为0，其余两相电流不为0，保护延时10s动作；
当一相电流<
0.6
或>
1.6
，其余两相电流为
时，视为不平衡，保护延时15s动作。
当电网电压U>
115%
时，过电压保护动作；
当电网电压U<
%75
时，欠压保护动作。
当发生过压保护或欠压故障时，保护装置延时20s动作。
以上任何一种保护动作后，接于保护器A8、A9端子的保护出口继电器触点断开，中间继电器KO失电释放，接触器KM线圈失电释放，其主触点KM断开，电动机停止运行。
图2QJZ-400/1140（660）智能型矿用隔爆兼本质安全型电磁启动器原理图
发生故障后，停止运行的电动机不能立即启动运行，需要操作人员根据启动器屏幕提示，查明故障原因并进行处理。
故障排除后，操作人员按压“上/复位”或“下/复位”按钮解除系统闭锁，电动机方可启动运行。
接触器主触点KM处于分断状态时，若负载线路绝缘电阻降到允许值以下，则漏电闭锁保护瞬时动作，其出口继电器触点断开，中间继电器KO无电，起到漏电闭锁作用；
当负载线路绝缘电阻恢复正常后，方可解除闭锁。
（对漏电闭锁保护，电压为1140V，对地绝缘电阻小于44Kk
时动作,大于50K
时闭锁；
电压为660V,对地绝缘电阻小于22K
时动作,大于28K
时解锁。
）
（2）保护装置的指示信号：
发生过电压、欠电压、过载、断相、三相不平衡故障时、红色指示灯FLT闪亮，同时液晶屏显示延时倒计时秒数；
延时完毕，红色故障指示灯转为常亮，并且保护装置动作，此时液晶屏显示故障种类。
发生过载时，黄色过载预警指示灯OVE每秒闪亮一次。
发生短路故障时，保护装置动作，红色指示灯FLT常亮，液晶屏显示“系统短路”。
（3）保护装置参数查询与设置
a、参数查询：
“上/复位、下/复位”按钮为翻页按钮。
当反复按压“上/复位”按钮时，可在液晶屏上依次看到“电压等级、额定电流、短路倍数、本机地址、波特率、是否近控、是否单台”7个参数。
按压“下/复位”按钮时，查看顺序与上述相反。
b、参数设置：
待命状态下，可以进行参数修改，方法见操作手册。
参数设置情况见表2。
表2启动器的参数设定
序号
参数设定范围
出厂设定值
1
电压等级（0-660v/1-1140v）
2
额定电流（0～430A）
3
短路倍数（0～10倍）
8
4
本机地址（0～31）
5
波特率（0-2.4kbps/1-4.8kbps/2-9.6kbps/3-19.2kbps）
6
是否近控（0-否/1-是）
7
是否单台（0-否/1-是）
实验3.2矿用隔爆型低压自动馈电开关
1、掌握馈电开关的构造及闭锁装置；
2、理解馈电开关的控制原理；
3、结合设备原理图分析馈电开关的功能实现。
自动馈电开关若干台；
1、观察自动馈电开关的外部结构并完成实验内容（样表格式如下）
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