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采矿工程专业实验指导书修订 一、实验目的本实验的目的是训练和培养学生对现代化矿井主要系统的立体概念，了解矿井生产在时间和空间上的配合关系，巩固课堂教学所学专业知识，进一步深入了解和掌握矿井主要系统和设备，从而提高学生理论联系实际，分析和解决实际问题的能力。 1、了解现代化矿井井下和地面系统概貌 2、掌握现代化矿井各主要系统 3、掌握现代化矿井机采工作面的布置及主要设备 4、了解机掘工作面工艺过程 5、了解现代化矿井的其他系统，如运矸、注浆等系统。 6、了解矿井各主要井巷的空间位置关系及其中的生产设备及运转情况。 二、实验设备 1、现代化矿井主要系统模拟实验台一套（声、光、电控制） 2、控制平台一部 三、实验步骤 1、接通电源，控制操纵平台各系统按钮，分别模拟运煤、通风、运矸等现代化矿井主要系统及其中主要设备的运转情况（彩灯分别显示各系统）。 2、接通电源，控制操纵平台中其他系统按钮，可分别模拟机掘面、机采面等的设备布置及采、掘工艺过程。 四、实验内容（一）井下主要系统 1、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。 22、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。 3、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。 4、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。 5、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。 （二）地面主要系统 1、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。 2、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。 五、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、井巷支护方式有哪些？ 34、现代化矿井有哪些主要系统？ 5、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。 实验二矿井开拓方式模拟 一、实验目的本实验的目的是帮助学生掌握矿井主要开拓巷道的空间配合关系，巩固课堂教学所学专业知识，使学生进一步深入了解矿井开拓系统，从而提高学生理论联系实际，分析和解决实际开拓问题的能力，主要包括以下几个方面 1、掌握平峒开拓方式的主要巷道布置和生产系统及主要设备 2、掌握斜井开拓方式的主要巷道布置和生产系统及主要设备 3、掌握立井开拓方式的主要巷道布置和生产系统及主要设备主要生产系统包括运煤系统、运料系统、通风系统（矿井通风系统及掘进通风系统）等。 主要设备包括提升设备、通风设备及设施、运输设备等。 二、实验设备平峒、斜井、立井开拓模拟实验台各一套（声、光、电控制） 三、实验步骤接通电源，控制各按钮，分别显示各模拟实验台的各种开拓方式的运煤、通风、运料等矿井生产系统及其中主要生产设备的运转情况（彩灯分别显示），形象地建立各种开拓方式的主要巷道空间布置关系、生产系统运转情况等。 四、实验结果1何为矿井开拓方式？分类如何？各类的一般应用条件。 2矿井开拓巷道包括哪些？3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。 4矿井提升方式、大巷运输方式有哪些？实验三采区巷道布置模拟 一、实验目的41了解走向长壁、倾斜长壁采区巷道布置方式；2了解缓及倾斜煤层采区巷道布置方式；3了解单一煤层和联合布置采区巷道布置方式。 4掌握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。 5掌握各种采区巷道方式及开采方法的适用条件。 6建立采区巷道系统的空间立体概念。 二、实验设备1走向长壁、倾斜长壁采区巷道布置方式模拟实验台一套（声、光、电控制）；2缓及倾斜煤层采区巷道布置方式模拟实验台一套（声、光、电控制） 三、实验步骤1接通电源、操纵各控制按钮，分别接通模拟实验台采区内各巷道及运煤、通风等主要生产系统（彩灯分别显示）。 2通过模拟剖示可了解各种采区内准备巷道的布置方式和空间相互位置关系。 四、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？画出各模拟实验台的采区主要巷道布置平面示意图。 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（画出相应模拟实验的平面示意图）？各适合什么条件？5矿山压力及其控制实验指导书实验一相似材料模拟 一、实验目的本实验的目的是训练和培养学生对相似模拟概念，使其具有一定的科研能力，了解矿井生产在时间和空间上的配合关系，巩固课堂教学所学专业知识，使学生进一步深入了解和掌握矿山压力及其控制，从而提高学生理论联系实际，分析和解决实际问题的能力，主要是以下几个方面1了解相似模拟的理论基础；2掌握相似模拟模型的设计方法；3了解相似模拟在矿山中的应用；4根据设计的方案，制作实验模型，并观察记录整个实验过程，分析实验现象和实验规律。 二、实验设备1相似模拟模型架2DQ-2.5电子式强力试验机3静态应变测试系统4试模若干5位移计、应变片、微型压力盒 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学生根据给定的实验条件设计采矿相似模拟方案；4根据方案制作实验模型，并观察记录整个实验过程，分析实验现象和实验规律。 四、实验内容6（一）理论基础欲使模型与实体相似，必须满足各对应量成一定比例关系及各对应量所组成的数学物理方程相同。 具体说来，要保证模型和实体下列三方面相似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L为常数，即，LL H/L M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L50100，模拟巷道L2050。 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t为常数，即t=t H/t M，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，使容重比为常数，即=H/M。 式中为容重。 由“L，t，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=L其中对应点应力。 （二）相似材料模型法这种方法借助于石膏或石蜡为胶结物的人工材料，参照现场实际条件，以不同配比装成平面或立体模型，研究回来工作面上覆岩层移动，岩体应力状态，支承压力及图岩与支架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L，一般长26m，高1.52.5m，宽0.10.25m。 五、相似材料模型制作、试验程序及注意事项如下1选定模型比例一般为1:50或l:100，使模型形状大小与实体几何相似。 2选定材料配比:常用的相似材料以石膏为胶结物，混入砂子、石灰和高岭土等。 其强度和容重要保证与实体力学相似。 3装料制作模型架设好模板后，将按配比搅匀的材料分层倒入模型架，然后耙平、7压紧，并在分层间用云母粉隔离。 装料前应做好充分准备，装填要求速度快，一次装完。 与此同时，按计划装入观测仪器，如电阻应变仪。 4加载准备采动模型采深模拟主要靠回采工作面上覆岩层自重，如不足，还可用杠杆和千斤项加载。 与此同时，用有机玻璃维护好模型，以防采动后模拟岩层流失。 并安置好岩层移动测点等，为观测作好一切准备。 5采动观测记录按观测目的或开掘出巷道，或按确定截深连续或间隔回来煤层，形成工作面。 与此同时进行观测和拍照。 围岩位移可用网格法、千分表、电阻应变仪、定时照相等方法测定。 支架压力和岩体应力可直接用液压测力计或通过围岩变形和应变间接的测定。 在采动观测记录过程中，要注意湿度、温度，以及模拟工艺的影响。 应保证模型上出现的矿压显现与实体上发生的矿压显现近似。 图1图2图1图2 六、实验结果1根据给定的条件，设计得到采矿相似模型设计方案。 2相似材料模型制作、试验程序及注意那些事项？3在加压过程中，记录得到的应力应变数据，并描述实验模型的变化情况。 4根据实验数据和实验现象，分析反映的矿山压力显现规律。 实验二支护设备使用 一、实验目的1了解几种主要的几种仪器的使用情况。 2掌握单体支柱，液压支架的特点83掌握各仪器的适用条件 二、实验设备1.金属摩擦单体支柱，液压单体支柱；2.液压支架模型；3锚杆，锚固剂；4机械工作面及设备布置；5综采工作面及设备布置。 6收敛计 三、实验步骤通过各种仪器的演示使学生能今后对现场工作有一定的适应能力。 四、实验内容（一）金属摩擦单体支柱，液压单体支柱。 向学生讲述各支柱的类型和使用特点。 （二）液压支架模型 1、将气泵与模拟支架连接； 2、接通气泵电源； 3、待气泵不再震动，用手板动各个控制柄，并讲述原理。 （三）ADL-2.5型金属测杆 1、讲述该仪器的使用原理 2、如何应用。 （四）锚杆拉力计 1、简单介绍使用原理 2、如何应用（五）收敛计的使用 五、实验结果1请分析掩护式液压支架的特点？2比较金属摩擦单体支柱和液压单体支柱的使用特点。 3你认为目前有那些仪器，谈谈你的看法，今后发展那些仪器有前景？9矿山岩体力学实验指导书试验一岩石单轴抗压强度测定 一、试验目的1熟悉实验室试件的制备（试件的采集、钻取、切割、打磨）过程；2掌握测试岩石单轴抗压强度所使用的实验仪器设备、测试原理、试验步骤与方法；3培养独立分析实验现象、处理试验数据、评价试验结果的能力。 二、实验室试件的制备1试验样品的采集根据研究的要求和目的，在现场采集试验样品时，要遵循下列原则 （1）所采集样品要具有所研究对象的代表性。 在研究对象的范围内，要对所研究的岩体进行全面考察，要搞清楚该区域内起到控制作用的岩石种类，哪种岩石是我所需要重点研究的对象，然后根据该种岩石在该区域内的分布规律，在不同地点的不同部位采集具有代表性的样品和足够的样品数量； （2）在采集样品时要尽最大可能不要破坏所采集样品的原有结构。 采集样品时，一般采用人工手段获得大块的试验样品，回实验室后再使用取岩芯钻取得试验岩芯试样，或采用取岩芯钻直接获取所需样品的岩芯试样； （3）所取岩石试样在运输、存储过程中，要采取适当措施对所取试样进行保护。 根据试验目的，对所测试的试验参数的影响因素要进行分析，再对那些测试该参数具有重要影响的因素，采取适当措施进行控制，保证所测参数具有普适性。 2试件的制备从现场采得试验样品后，要根据国家或国际测试该参数的试验标准或试验规则，对试验样品进行加工、处理，制出试验所需要的标准试件。 三、仪器设备材料试验机、游标卡尺。 四、标准试件规格10采用直接为50mm的圆柱体，高径比为21；也可采用5050100mm的长方体。 五、试验原理将已制备好的标准试件的两端抹一些黄油，置于材料试验机承压板中心，调整球形座，使试件上下受力均匀，开动压力机，对试件进行加载，加载速率应控制在0.51.0MPa/s，直至试件破坏，记录试件破坏时的最大压力P（N），然后根据试验前测量试件的直径计算其横截面积A（mm2），则试件的抗压强度为cPA=对该种岩石重复做上述试验35次，求出该岩石的平均抗压强度值。 六、测定步骤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。 2选择压力机度盘一般应满足0.2PPmax0.8P。 式中Pmax预计最大破坏载荷，KN；P压力机度盘最大值，KN。 3开动压力机，使其处于可用状态，将试件置于压力机承压板中心，调整球形坐，使试件上下受力均匀，0.51.0MPa的速度加载直至破坏。 七、试验记录将试验过程中所测得的各参数数据记入下表中岩石单向抗压强度测定记录表格试件编号岩石名称试件含水状态试件尺寸（mm）试件面积A（mm2）破坏载荷P N抗压强度cMPa平均抗压强度MPa备注长宽直径高11试验二岩石抗剪强度测定 一、试验目的1掌握实验室试件的制备（试件的采集、切割、打磨），以及熟悉测试岩石抗剪强度所使用的实验仪器设备、测试原理与试验方法。 2培养独立分析实验现象、处理试验数据、评价试验结果的能力。 3掌握绘制岩石强度曲线方法，求岩石内摩擦角与凝聚力C的方法 二、实验室试件的制备试验样品的采集原则与方法以及试件的制备同试验一。 三、仪器设备材料试验机、变角剪切夹具、游标卡尺。 四、试件规格标准试件采用505050mm。 五、试验原理将已制备好的标准试件与变角剪夹具安放好，置于材料试验机承压板中心，调整球形座，使夹具上下受力均匀，开动压力机，对试件进行加载，加载速率应控制在0.51.0MPa/s，直至试件破坏，记录试件破坏时的最大压力P（N），然后根据试验前测量试件的直径计算其横截面积A（mm2），则试件的正应力和剪切强度强度为cos PA=sin PA=对该种岩石重复做上述试验35次，求出该岩石的平均剪切强度值以及C，?值。 六、试验步骤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0.51.0MPa的速度加载直至破坏。 七、测定结果的计算1将试验过程中所测得的各参数数据记入下表中岩石剪切试验记录表12岩石试件编号岩石名称试件含水状态试件尺寸（mm）剪切面积（mm2）剪切角度（度）破坏载荷（N）正应力（MPa）剪应力（MPa）备注长宽2画强度曲线、求C、?值。 量出C=?=13实验三锚杆支护质量综合检测 一、实验目的1掌握检测锚杆支护质量的方法，了解几种锚杆在巷道支护中的作用、布置方式、支护密度确定原则。 2掌握检测锚杆支护效果的方法，了解几种锚杆在巷道支护中的作用机理。 二、实验仪器及用具锚杆、锚杆拉力计、锚杆拉拔实验台； 三、实验步骤1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。 2拧紧手压泵上卸载阀，再拧下贮液筒上的注油镙钉，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。 4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。 5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=58.31C*40Mpa/98=23.8吨 四、实验结果141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围。 2掌握检测锚杆支护效果的方法，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，并记录统计实验数据，根据实验原理和实验数据，分析锚杆的作用机理。 15井巷工程实验指导书实验一岩石巷道炮掘参数确定 一、实验目的1通过课程实验，更加深对该课程教学内容的理解，培养学生的实践动手能力。 该实验要求学生理解掏槽眼作用及原理，了解各类掏槽方法及特点；重点掌握巷道掘进中各类炮眼位置、作用及布置，并了解电爆网络的联接方法及巷道掘进的施工过程；2掌握钻眼爆破的基本原理，并初步具有选择爆破参数和支护参数能力；3掌握根据巷道用途、围岩性质等进行巷道掘进设计的方法；4了解机械化掘进及生产线；5掌握各类掘进方法的应用条件及掘进效果。 二、实验模型及用具1岩巷、煤巷、半煤岩巷炮眼布置光电模型；2电爆网络连接方式模型图；3现代化矿井声光电模型； 三、实验过程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；2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。 3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、实验结果1绘制炮掘工作面各类炮眼布置三视图；2绘制三类电爆网络连接方式示意图（共七种）；3绘图说明机械化掘进生产作业线的组成。 16实验二凿岩机的使用 一、实验目的1掌握凿岩机的分类情况及适用条件；2掌握凿岩机的工作原理；3掌握凿岩机的使用技术4掌握凿岩机使用注意事项 二、实验仪器及用具风动凿岩机 三、实验内容1结合凿岩机实物，讲解凿岩机的分类及其适用条件。 2结合凿岩机实物，分析凿岩机的工作原理。 3风动凿岩机的使用技术。 4使用凿岩机的注意事项。 四、实验结果1凿岩机的分类情况及适用条件？2风动凿岩机的工作原理？3风动凿岩机的使用技术及注意事项？17矿压观测与顶板灾害防治实验指导书实验一工作面矿压观测仪器使用 一、实验目的1通过课程实验，加深对该课程教学内容的理解，培养学生的实践动手能力。 2了解工作面矿压观测各种仪器的工作原理。 3掌握工作面矿压观测仪器的使用方法及注意事项。 二、实验仪器表1工作面压力监测仪器序号仪器名称型号备注1压力计KSE-II-22压力盒CDW-603钢弦测力仪KSE-III-R4钢弦测力仪KSE-II5支架压力无线采集仪CDW-60C6支架压力自记仪CDW-60R7矿用本安型数字压力计YHY60（B）8圆盘压力自记仪KY-xx压力自动记录仪YZJ-60型表2工作面位移监测仪器序号仪器名称型号备注1顶板动态仪KY-822数显KY-82动态仪KY-823数显顶（底）板下沉监测仪ADS4DSJ多功能顶板动态（下沉）监测报警仪DSJ-25数显顶板动态下沉报警仪ADS（DDJ-2.5） 三、实验原理1.压力计（KSE-II-2型）原理支柱或支架的集中载荷通过压力枕两面的刚性传力板传递给压力枕，被转变为压力枕18的液体压力，经压力频率转换器转换为钢弦振动的频率信号，该频率信号由数字显示仪处理并显示出被测集中载荷力值。 由传力板、压力枕、导压管、压力频率转换器和电缆等组成（图1）。 图1压力传感器结构示意图1包裹体2上、下传力板3导压管4压力-频率转换器5电缆2.支架压力自记仪（CDW-60R）原理该系统由压力记录仪分机、数据采集器、数据处理系统（适配器和计算机）三部分组成，如图2所示。 图2AJYL-1型液压支架压力记录仪工作流程示意图在压力记录仪分机上有两路压力测孔，可分别和液压柱的腔体连接，通过记录仪分机的传感设备监测记录支柱的压力变化，并将数据保存在分机的存储器内。 一个工作面内可根据测线的多少布置若干台分机，对所选测线处的支架压力变化进行监测记录。 数据采集器是一个可移动的携带设备，由测量人员携带到井下将记录仪分机所记录的数据通过红外无线的方式逐一传输到采集器内。 采集器采集到数据后被带到井上，通过红外无线通讯方式，将数据传输给适配器。 适配器则以有线方式将数据传输到计算机，通过计算机对数据进行处理、保存、分析、显示、打印。 193.圆盘压力自记仪（KY-200）原理如图3所示，该仪器由测量和记录两大部分组成。 被测高压液体进入测量机构的弹簧管后，使其自由端产生弹性位移，经传动杠杆放大后带动记录笔，沿圆盘记录纸半径方向摆动，从而指示出压力值，并记录在记录纸上。 记录纸固定在托纸盘上，由钟表机构驱动，每24h旋转一周，因此，记录纸上记录的信息能够反映压力p与时间t的关系。 图3YTL-610型圆图压力自记仪a-外形图；b-测量结构简图1-调整螺丝；2-滚花螺母；3-圆盘形记录纸；4-高压管接头； 5、 6、7-杠杆；8-弹簧管；9-高压液体；10-记录笔A、B-杠杆4.顶板动态仪（KY-82）原理KY-82型顶板动态仪（图4）是一种普及型、机械式、灵敏度高、量程大的位移计。 主要用于测量采煤工作面和巷道顶底板移近量及移近速度，是监测巷道和硐室稳定性、研究顶板活动规律、支承压力分布规律以及进行采场来压预测预报的常用仪器。 KY-82型顶底板动态仪分辨率为0.01mm，最大量程为200mm，与接长杆配合使用，测量高度可达3m。 图4-7b为接长杆结构示意图，它是顶板动态仪的组成部分之一。 当测量高度较大时，可将接长杆与动态仪用连接螺母连成一体。 20图4KY-82型顶板动态仪结构示意图1-顶盖；2-万向接头；3-压杆；4-密封盖；5-压力弹簧；6-万向接头；7-齿条；8-微读数刻度盘；9-指针；10-刻度套管；11-有机玻璃罩管；12-底锥；13-粗读数游标；14-连接螺母；15-内管；16-卡夹套；17-卡夹；18-外管；19-带孔铁杆5.数显KY-82动态仪原理数显顶板动态仪采用标准精密容栅数字显示作为位移传感器，简单新颖的立式机械结构，如图5。 通过连接杆立于底板和顶板之间，定期观察记录顶板下沉量或计算下沉速度，为顶板支护提供可靠的依据。 仪器测量范围为0150mm，最小显示值0.01mm，精度0.03。 21图5数显顶板动态仪 四、使用方法1.压力计（KSE-II-2型）使用方法（a）检查压力计工作是否正常与钻孔应力计相同，用钢弦测力仪主机测试压力计。 将测量电缆的插头插入数字显示仪“测量”插孔内，另一端的屏蔽线与传感器的电缆屏蔽线（公共端）连接，其余二芯线分别对应相连接（安装后测量时，也同样连接）。 把钢弦测力仪主机电源开关置于“开”位置，主机应清晰、稳定地显示出压力频率转换器钢弦振动的频率f0值（有1hz的量化误差），且能听到钢弦振动的声音。 若主机显示的频率数字不稳定（数字变化大），也听不到钢弦振动的声音，属工作不正常。 换接另几台压力计，若工作正常，则前一台压力计有故障，不要安装。 若仍不正常，则显示仪可能存在故障。 （b）测量并记录每台待安装的压力计的初始频率f0值压力计与主机的连接方法如上，待主机显示的数字稳定后，记录该初始频率f0值（无载荷时的频率值）。 （c）在支柱下面的安装压力计只能测量垂直或接近垂直于压力枕平面方向的力，所以安装时应注意保持传感器垂直。 如图6，要求安装压力枕的基底和支柱的下端面尽量的平整，避免大的偏载影响测量准确性。 22图6压力传感器在支柱下在安装示意图1支柱2压力枕上、下传力板3压力枕4压力-频率转换器5测量电缆6导压管7基座2.支架压力自记仪（CDW-60R）使用方法 （1）工作阻力监测工作面支架的高压油管快速插头插入支架压力记录仪的钢弦式传感器接口，并用“U”型卡锁住。 对于四柱式支架，一般前柱高压油管接入钢弦式传感器1，后柱接入钢弦式传感器2。 对于两柱式支架，一般左柱高压油管接入钢弦式传感器1，右柱接入钢弦式传感器2。 （2）供电和总线接口供电和总线接口采用与采动应力通讯分站相同的专用连接插座，由于支架压力记录仪在工作面连接电缆经常被拉伸、扭曲，因此采用铠装抗拉电缆，电缆两端配接专用接头，插入支架压力记录仪的总线接口，并用“U”型卡锁住。 （3）工作面中部供电由于1台KDW22型隔爆兼本安电源最多只能给4台支架压力记录仪供电，因此系统配置超过4台记录仪时，需要在工作面中部另外配置电源进行供电。 首先从设备列车或移动变电站引出127V交流电，接入工作面中部隔爆兼本安电源，然后电源直流输出端通过三通接线盒接入系统。 （4）支架压力记录仪上电后滚动显示钢弦传感器1和2的工作阻力值，相应方向的红色指示灯闪亮， 1、2传感器的数值分别显示10秒，然后切换。 若支架压力记录仪的液晶显示器不显示，红色指示灯不亮，应首先检查接线是否正确，总线接口连接是否牢固，然后再检查供电电源的电压值是否正确。 （5）支架压力记录仪的钢弦传感器 1、2都接入高压油管并锁住后，记录仪的液晶显示器不显示对应的工作阻力值，应检查高压油管的快速接头连接是否正确。 233.圆盘压力自记仪（KY-200）使用方法 （1）按动表门右侧按钮，打开表门。 （2）安装记录墨水。 用两个孔的瓶，一个孔为透气，一个孔中插入带有毛细孔管的不锈钢管，并在记录纸上垫一纸片。 先用手堵住瓶塞上的通气孔，在挤压墨水瓶，重复数次，至到记录笔尖出现墨水，并排除塑料管中的气体。 一动垫在记录纸上的纸片，纸片应划有清晰线条。 记录墨水瓶的位置根据瓶中墨水多少而定，当墨水较多时，墨水瓶应往下调，反之则往上调，以免产生漏水和断水现象。 （3）按顺时针方向上紧发条，铺好记录纸，压紧旋钮（左螺纹），将记录纸插入托纸盘的三个导纸槽内，铺放平整后略拧紧旋钮，逆时针方向转动记录纸，使记录笔对准时间刻度，随后旋紧记录纸的压紧旋钮，按下抬笔架。 （4）调节记录笔上的调整螺母，使笔尖对准零位。 （5）记录笔对记录纸的压力可用记录笔上的滚花螺母调节。 此压力不宜过大，以记录笔在全刻度内画出清晰线条为准。 4.顶板动态仪（KY-82）使用方法 （1）测量时，动态仪安设在顶底板测量基点间，依靠压力弹簧固定； （2）粗读数或较大读数由粗读数游标指示，从刻度套管上读出，每一小格2mm； （3）微读数由指针指示，从微读数刻度盘上读出，刻度盘上每一小格为0.01mm； （4）顶底板相对移近时，作用力通过压杆压缩压力弹簧并推动齿条，齿条再推动齿轮带动指针顺时针方向转动，于是读数增大。 前后两次读数的差值为此段时间内的顶底板移近量，差值与此段时间间隔的比值即为顶底板移近速度。 5.数显KY-82动态仪使用方法 （1）SKY数显顶板动态测量仪垂直放置在待测量的顶板之间，顶板动态测量仪下端可用接长杆置于底板，上端可用接长杆顶住顶板； （2）待整机安装好后，检查各环节是否接触可靠。 尤其注意，传感器内拉簧必须在张紧状态； （3）仪器安装调整好后，按下“ON”键打开电源开关，将显示值置零。 例如容栅数显示值为0.00mm，几小时或几天后再次观察记录下容栅数显示值为20.35mm，这说明顶板在几小时或几天后下沉20.35mm。 （4）观察顶板下降时，仪器初始位置清零后在仪器工作状态下不要随意置零，保证以后准确计算顶板下沉量。 24 （5）仪器不用时，应按下“OFF”键关闭仪器电源，从而延长仪器电池使用时间。 五、实验结果1圆盘压力自记仪如何使用及注意的问题？2支架压力自记仪原理及使用方法？3数显顶板动态下沉报警仪原理、使用方法？4.工作面矿压观测应重点关注那些指标？25实验二巷道矿压观测仪器使用 一、实验目的1通过课程实验，加深对该课程教学内容的理解，培养学生的实践动手能力。 2了解巷道矿压观测各种仪器的工作原理。 3掌握巷道矿压观测各种仪器使用方法及在巷道中的布置方式。 二、实验仪器表1巷道应力监测仪器序号仪器名称型号备注1底板比压仪DBY3200/DZD40-A2测力锚杆CM-xx钻孔应力计及传感器KSE-II-1/YHY60A-24锚杆/锚索测力计及传感器KSE-II-4/YHY60A-15矿用本安型手持采集器FCH32/0.26KBJ红外通讯适配器KBJ-60-111表2巷道变形监测仪器序号仪器名称型号备注1顶板离层指示仪KJ212数显收敛计JSS30A型3巷道松动圈测定仪型 三、实验原理1.底板比压仪原理底板比压测试是对工作面煤层底板进行破坏性测试，通过数据分析，计算出底板的压强。 煤层底板的破坏有一个从量变到质变的过程，底板在承受支柱载荷时，底板产生弹性变形，当支柱工作阻力增大，底板弹性变形随之增大，达到弹性变形极限后，底板就发生脆性变形，发生底板脆断。 底板破坏与支柱突然压入底板是同时发生的突变现象，这现象可通过支柱载荷与钻底量关系曲线上存在峰状反应出来（图1a）。 这个峰值载荷即为底板的极限抗压强度或承载能力P z。 还有的底板承载后出现较显著的塑性变形，其特征是支柱载荷与钻底量曲线上没有明显峰值（图1b），对于这种情况，应结合顶板管理上的需要，26在顶板下沉量允许值内以载荷P z钻底量h zd曲线曲率变化较显著的点作为底板极限承载力的标准。 工程中表现塑性变形的一类底板较多。 图1支架载荷与钻底量关系DZD-40A型比压仪（图2）。 它由单体液压支柱、手压注液加压泵、单体柱定位座及 40、 60、 80、130mm四个压模组成。 使用时，根据底板硬度情况选择压模。 这种比压仪较适合、类底板测量。 图2底板比压仪工作示意图2.测力锚杆原理测力锚杆是用于煤矿井下巷道围岩应力检测的测试仪器，是分析巷道围岩内部应力作用的最有效的检测手段。 它采用了金属应变测量技术和数字计算机技术，将两种技术融为一体，形成了一种兼经济性、数字化、智能化为一体传感变送器。 测力锚杆分五个观测段，设五组传感器，分别测量岩体内部不同位置作用于锚杆的应力情况。 由于采用了计算机技术，大大简化了锚杆的输出结构和检测过程，提高了使用可靠性。 配合FCH32/0.2矿27用本安型手持采集器和CMSS数据处理软件包，可实现快速、自动测量和高效、准确地的数据分析。 测力锚杆的电原理图一所示。 在锚杆全长上设56段，设56组传感器，传感器的输出信号由计算机控制检测、输出，结构如图 3、系统如图4所示。 图3测力锚杆结构示意图图4系统示意图3.钻孔应力计原理煤、岩体钻孔内应力变化，通过压力枕两面的包裹体传递到充液膨胀起来的压力枕，被转变为压力枕内液体压力，该压力经导压管再传递到压力频率转换器，把压力变成相应的钢弦振动的频率信号，经钢弦测力仪主机处理并显示出煤、岩体钻孔内应力的变化量。 由包裹体、压力枕、安装插头、导压管、压力频率转换器、注油嘴和电缆等组成。 如图5所示。 图5压力传感器结构示意图1包裹体2压力枕3安装插头4导压管5压力-频率转换器6注油嘴7电缆284.锚杆/锚索测力计原理锚杆或锚索（单束）的轴向张拉力通过锚具作用于压力枕刚性外传力板上，进而转变为压力枕的液体压力，该压力经压力频率转换器被转换为钢弦振动的频率信号，经处理后，换算被测锚杆或锚索张拉力值。 结构由传力板、压力枕、导压管、压力频率转换器和电缆等组成。 如图6所示。 图6压力传感器结构示意图1导压管2压力-频率转换器3电缆4内传力板5导力板6外传力板5.数显收敛计原理收敛计是利用机械传递位移的方法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移计的两次读数差。 如图7所示，当用挂钩连接两基准点A、B予埋件时，通过调节螺母，改变收敛计机体长度可产生对钢尺的恒定张力，从而保证量测的准确性及可比性机体长度的改变量，由数显电路测出。 当A、B两点间随时间发生相对位移时，在不同时间内所测读数的不同，其差值就是A、B两点间的相对位移值。 当两点的相对位移值超过数显位移计有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。 图7收敛计结构收敛计由 （1）钩、 （2）尺架、 （3）调节螺母、 （4）外壳、 （5）塑料盖、 （6）显示窗29口、 （7）张力窗口、 （8）联尺架、 （9）尺卡、 （10）尺孔销、 （11）带孔钢尺等部件组成，见图7。 6.巷道松动圈测定仪原理松动圈测试实质上是应用超声波在不同介质中传播速度不同，来预测围岩的破坏情况。 测试