煤矿开采实验指导书.docx

1、煤矿开采实验指导书实 验 指 导 书（矿业系）矿业工程系2010-11实验1 矿井通风系统工作原理及全矿井反风演示一、实验目的1、通过矿井通风系统模型运行的动态演示，认识通风系统的构成，功能和原理，了解各部分的工作方式。2、通过模型操作，了解全矿井反风的工作原理、操作和过程。二、实验内容通过矿井通风综合模拟实验装置演示矿井通风系统工作原理及全矿井反风方法。三、仪器设备通风参数综合试验台四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段1、矿井通风系统工作原理演示通风系统主要由主要通风机、通风巷道和通风设施构成，主要通风提供系统通风的动力；通风巷道构成井下风流流动的通道，并承担相应的采掘工作任务；通风设施

2、完成对井下风流进行调节控制的作用，实现风流的按需分配。2、全矿井反风演示全矿井反风是为了防治矿井主要进风区域火灾扩大而采取的必要通风控制措施。煤矿安全规程规定，矿井通风系统必须具有全矿井反风的功能，且反风风量不小于正常通风量的40%。矿井反风主要有两种方法，一是风机反转反风，即通过调整风机叶片的角度或将电机反转使得风流由扩散器反向流入矿井，实现矿井反风；第二种方式是不改变通风机的运转方式，通过事先修建好的反风巷道和快速调节装置，使风流通过反风道流入井下，从而改变井下风流的方向。六、实验步骤1、矿井通风系统工作原理演示讲解模型通风系统的构成和各部分的功能；调节装置的作用；2、全矿井反风演示讲解通

3、风系统反风装置的构成、反风操作及效果观察;七、实验结果处理无八、实验注意事项本实验为演示实验，教师和实验室人员进行操作，学生以观察和记录为主。实验应按操作说明进行，未经许可，学生不得改变模型上的装置和仪器。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

4、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 井田开拓方式实验一、实验目的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。二、实验内容立井、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

5、场的模型。 六、实验步骤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

6、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

7、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。 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。七、思考题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 八、实验报告实验报告的内容主要

8、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。 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2.3 采煤方法实验一、实验目的掌握走向、倾向长壁采煤方法，急倾

9、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。二、实验内容走向长壁采煤方法，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。三、实验原理、方法和手段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。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、实验条件各种采煤方法的模型。六、实验步骤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。3针对每种采煤方法，理解其工艺流程。七、思考题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、

10、房柱式采煤方法的通风系统和运输系统？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。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。九、其它说明学生要遵守实验室管理

11、的相关规定，服从实验员指挥，注意实验安全。实验2.4 采煤工艺实验一、实验目的掌握普采、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。二、实验内容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。三、实验原理、方法和手段通过模型展示采煤工作面的工艺过程。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、实验条件各种采煤工艺模型。六、实验步骤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

12、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。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。选择一种采煤工艺

13、的模型，绘制平面布置图（包括必要的剖面图）。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2.5 现代化矿井仿真系统模拟一、实验目的通过本实验的学习，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。二、实验内容矿井地面工业广场、开拓方式、准备方式、采煤方法及井下各大生产系统等。三、实验原理、方法和手段综采工作面、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

14、置系统及空间关系。由老师演示、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、实验条件现代化矿井仿真模拟系统一套。六、实验步骤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。七、思考题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。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

15、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，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。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3.1 QJZ系列隔爆兼

16、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

17、（样表格式如下）型 号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A QJZ-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

18、，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1 QJZ-400/1140（660）起动器的技术数据及型号含义技术数据额定电压，v1140/660额定电流，A300极限分断能力，A4500隔离开关分断

19、能力，A2400过流整定范围，A10 320机械寿命，次100万操作频率，次/h300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

20、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

21、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1 QJZ-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

22、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

23、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 熔断器3FU - 保护器A8脚 - 保护器A8与A9脚间的内部

24、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：36V交流绕组上端 - 熔断器3FU - 隔离开关辅助触点QS - 触点KO-4 - 接触器线圈KM - 36V交流绕组下端。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。

25、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、

26、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U115%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

27、电释放，其主触点KM断开，电动机停止运行。图2 QJZ-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50 K时闭锁；电压

28、为660V,对地绝缘电阻小于22K时动作,大于28 K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

29、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）12额定电流（0430A）3003短路倍数（010倍）84本机地址（031）25波特率（0-2.4kbps/1-4.8kbps/2-9.6kbps/3-19.2kbps）16是否近控（0-否/1-是）17是否单台（0-否/1-是）1实验3.2 矿用隔爆型低压自动馈电开关一、实验目的与要求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。二、实验设备 自动馈电开关若干台；三、实验内容与步骤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）型 号外壳结构顶 部右 侧左 侧正 面底 部接线柱标 志位 置