采矿工程专业的实验指导书

1、采矿与安全工程实验教学中心采矿工程实验指导书中国矿业大学（北京）采矿与安全工程实验教学中心目 录第一部分 矿山压力及其控制实验指导书1实验1 相似材料模拟试验1一、实验目的1二、原理说明1三、实验设备3四、实验内容5五、实验注意项6六、思考题6七、实验报告6实验2 矿压观测仪器仪表的使用6一、实验目的6二、原理说明6三、实验设备10四、实验内容12五、实验注意项16六、思考题16七、实验报告16第二部分 采矿方法与地下工程实验指导书17实验1 采矿方法与地下工程实验17一、实验目的17二、实验原理17三、实验设备17四、实验内容18五、实验注意项18六、思考题18七、实验报告18第三部分 充填

2、实验室实验指导书19实验1 充填材料性能实验19一、实验目的19二、原理说明19三、实验设备19四、实验内容19五、实验注意项20六、思考题20七、实验报告20实验2 充填料浆管道输送试验20一、实验目的20二、原理说明21三、实验设备21四、实验内容21五、实验注意项21六、思考题22七、实验报告22第四部分 煤矿开采实验室实验指导书23实验1 倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置23一、实验目的23二、原理说明23三、实验设备23四、实验内容23五、实验注意项23六、思考题24七、实验报告24实验2 近水平煤层开采24一、实验目的24二、原理说明24三、实验设备25四、实验内容25五、实验注意项

3、25六、思考题25七、实验报告26实验3 急倾斜煤层开采26一、实验目的26二、原理说明26三、实验设备26四、实验内容26五、实验注意项27六、思考题27七、实验报告27实验4 矿井开拓27一、实验目的28二、原理说明28三、实验设备28四、实验内容28五、实验注意项28六、思考题28七、实验报告29实验5 采煤工艺与矿井开发29一、实验目的29二、原理说明29三、实验设备29四、实验内容30五、实验注意项30六、思考题30七、实验报告30实验6 矿井开采和生产系统31一、实验目的31二、原理说明31三、实验设备31四、实验内容31五、实验注意项31六、思考题32七、实验报告32第五部分 工

4、业工程原理实验指导书33实验1 流程程序分析33一、实验目的33二、实验步骤33三、实验设备33四、实验内容33五、实验注意事项34六、实验报告要求35实验2 双手操作分析35一、实验目的35二、实验步骤35三、实验设备36四、实验内容36五、实验注意事项36六、实验报告要求37第六部分 工程CAD上机实验指导书38实验1 工程CAD上机实验38一、实验目的38二、实验步骤38三、实验设备38四、实验内容38五、实验注意事项39六、实验报告39第七部分 设施规划与物流分析实验指导书40实验1 设施规划与物流分析实验指导书40一、实验目的40二、实验原理40三、主要实验设备及仪器40四、实验内容

5、40五、生产线平衡与工位布置的实验内容与要求40六、思考题42七、实验报告42第八部分 生产计划与控制实验指导书43实验1 用Excel Solver解生产计划问题上机实验43一、实验目的43二、实验步骤43三、实验设备43四、实验内容43五、实验注意项44六、实验报告44第九部分 系统工程实验指导书45实验1 用项目管理软件编制和优化矿山项目进度计划45一、实验目的45二、实验步骤45三、实验设备45四、实验内容46五、实验注意项47六、实验报告47实验2 建立线性规划配采（煤）模型并上机解算47一、实验目的47二、实验步骤47三、实验设备48四、实验内容48五、实验注意事项48六、实验报告

6、49第十部分 工业企业财务管理实验指导书50实验1 成本计算的品种法实训50一、实验目的50二、实验步骤50三、实验设备50四、实验内容50五、实验注意事项59六、实验报告要求59第一部分 矿山压力及其控制实验指导书课时：2个学时 先修课程：煤矿开采学、岩土工程、矿山地质学实验1 相似材料模拟试验一、实验目的 掌握相似材料模拟实验的主要作用、主要方法 了解相似材料模拟试验的基本理论：三个相似定律 了解相似材料的组成：主料、骨料、胶结物等 了解影响相似材料强度的因素 掌握模拟岩层的非连续面（如断层、层理、节理等）的方法 了解相似材料模拟实验的基本步骤 了解相似材料模拟实验的观测、数据采集方法二、

7、原理说明相似材料模拟试验的基本理论：三个相似定律相似理论是研究模型与其代表的原型之间相似性质与规律的理论，由三个基本定律组成。相似第一定律：考察两个系统所发生的现象，如果在其所有对应的点上均满足以下两个条件，称此两现象为相似现象。条件1：相似现象的各对应物理量之比应当是常数，称为“相似常数”。具体矿压方面的应用，模型与原型应存在三个方面的相似：几何相似、运动相似、动力相似。条件2：凡属相似现象，都可以用同一个基本方程式描述，即模型与原型之间各对应量物理量成一定的比例关系。相似第二定律：认为约束两相似现象的基本物理方程可以用量纲分析的方法转换成用相似判据方程来表达的新方程，即转换成方程。两个相似

8、系统的方程必须相同。该定律更加广泛地概括了两个系统的相似条件。相似第三定律：认为对于同类物理现象，如果单值量相似，而且由单值量所组成的相似判断在数值上相等，现象才互相相似。该定律解答了怎样才能使现象互相相似。所谓单值量是指单值条件下的物理量，而单值条件是将一个个别现象从同类现象中区分出来。亦即将现象的通解变成特解的具体条件。而单值条件包括：几何条件、介质条件、边界条件和初始条件、现象的各种物理量实质上都是由单值条件引出的。主导相似判据是指在系统中具有重要意义的物理常数和几何性质所组成的判据。依据相似理论，可以利用相似材料进行相似材料模拟实验研究。相似材料模型法的实质是：用与原型力学性质相似的材

9、料按照几何相似常数缩制成模型。相似材料模型依其相似程度的不同分为两种：一种是定性模型（也称为原理模拟或机制模拟）。主要目的是通过模型定性地判断原型中发生某种现象的本质或机理；或者通过若干模型了解某一因素对井下所产生的某种典型地压现象的影响。另一种是定量模型。要求主要的物理量都尽量满足相似常数与相似判据。根据定量模型相似理论，要使模型与实体原型相似，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。具体在矿山压力方面的应用，要保证模型和实体在以下三个方面相似。(1)几何相似：要求模型与原型各部分的尺寸应按同样的比例尺缩小或放大，保持几何形状相似，为此需满足长度比为常数，即满足：L

10、式中，L长度比；L广义长度；H实体；M模型。(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，即要求各对应点的速度、加速度、运动时间等都成一定比例。所以，要求时间比为常数，即满足：式中，时间比；实体运动时间；模型运动时间。(3)动力相似。要求模型和实体的所有作用力都相似。首先容重比为常数，即满足：式中，容重比； 实体材料容重；模型材料容重。在重力和内部应力作用下，岩石的变形和破坏过程中的主导相似准则为：各相似常数间满足下列关系：式中，分别为实体和模型的应力；应力相似常数。三、实验设备主要设备有三维相似模拟实验台、二维相似模拟实验台、散体相似模拟实验台等。直接顶岩层煤层模型架图1 散体相

11、似模拟实验台图2 二维相似模拟实验台（正面）图3 二维相似模拟实验台（背面，可见位移测量仪器）图4 三维相似模拟实验台（左侧为压力控制台）四、实验内容 相似材料模拟实验的主要用途、方法 相似材料模拟试验的原理 相似材料的组成 模拟岩层的非连续面（如断层、层理、节理等）的方法 相似材料模拟实验的基本步骤、数据采集方法实验基本步骤如下：1、散体放矿试验（1）试验材料的选择：按照几何相似的理论，应选择合理尺寸的散体颗粒，用以模拟放矿的过程。（2）散体模型的铺设：根据所模拟的原型，按照设计的相似比关系，铺设模型，包括需要放出的矿层及相应的顶板岩石。铺设过程中，应铺设一定数量的标志层，或布置标志点。（3

12、）放矿试验及数据采集：按照放矿试验的顺序进行放矿，主要纪录顶板岩石与矿层分界面的变化过程，了解伪顶、直接顶岩层破坏、垮落、冒落、运移的发展过程。试验过程中应进行相应的素描或使用数码相机采集影像数据。2、固体相似材料模拟试验（1）试验材料的选择：按照几何相似的理论，应选择合理的相似材料（包括骨料、胶结物等），确定合理的水灰比。（2）试验仪器的准备：根据需要观测的内容，准备相应的压力、位移传感器和水准、经委观测仪器。（3）模型的铺设：根据不同岩层的基本条件，按照对应的相似关系，由煤层底板、煤层、顶板岩层的顺序，依次铺设模型；铺设过程中，根据预先设计的方案，布置相应的传感器。（4）数据采集系统的连接

13、：由指导教师介绍数据采集系统与传感器的连接及使用方法。（5）模型开挖与数据采集：按照预先设计的程序，在模型中进行开挖工作；每步开挖后进行数据采集工作。五、实验注意项1）试验在实验室指导老师的帮助下完成，需要提前申请；2 ) 实验中注意保护测量仪器设备，防止损坏；3）使用完毕后要进行必要的清理维护。六、思考题1）影响相似材料强度的主要因素是什么？2）模拟岩层的非连续面的方法是什么？3）相似材料模拟实验数据采集方法是哪些？七、实验报告阐述相似材料模拟实验的主要用途、方法及原理，叙述相似材料的组成及实验步骤，记录实验结果。实验2 矿压观测仪器仪表的使用一、实验目的 了解现场矿压观测的主要内容 掌握现

14、场所使用主要矿压观测仪器、仪表的使用方法二、原理说明1) 圆图压力记录仪的工作原理圆图压力记录仪是由测量机构和记录机构两部分组成，当被测介质进入测量机构的弹簧管后，使弹簧管自由端产生位移，经传送放大后，带动记录笔录，沿记录纸半径方向摆动，从而指示出压力值，并通过记录笔，在记录纸上做出记载，记录情况纸固定在托盘上，同钟表机构驱动，每24小时旋转一周，因此当记录笔在记录纸上所示压力值的同时，记录纸在圆周方向已指示出时间值。2) 压力传感器工作原理压力传感器工作原理：用于流体（液体、气体）压力测量。膜片与固定极板相互绝缘，形成一个电容；压力作用使得膜片产生变形；变形使得膜片与极板之间距离变化，从而导

15、致电容容量变化；测量电容容量，由电容压力曲线得到压力值。3) 声波探测原理巷道围岩松动圈测试采用北京智博联科技公司生产的U510非金属超声波探测仪。仪器应用于煤体（煤块）测试，通过对被测煤体（煤块）声波参数的测试，可以对煤体（煤块）内部结构进行分析，判断煤体（煤块）内部破坏情况。4) 位移计原理在相似模拟实验可以通过位移计（如图1所示）或在模拟试验台前方布设电子经纬仪进行测量。通常将位移计布设在重点研究位置，如巷道顶底板及两帮、采场上覆岩层（直接顶、老顶以及关键层）等。工作面的回采，巷道围岩以及采场上覆岩层会产生垂直或水平位移，此时布设在上述位置的位移计将会产生位移电信号，通过输入计算机输出位

16、移结果，此方法可进行实时监测，精确度高。通过布设电子经纬仪也可以对模型位置进行位移观测。通常随着采矿工作的进行，每隔一定时间对重点位置进行观测，通常由两人完成，一人观测一人记录。该方法的优点是能对多点和大位移进行观测，缺点是工作量大，精度稍低。设模型观测如图1所示，点C、D、E、F设在模型架的左右两侧的固定架上，这些点不受开采影响，相当于固定点。在地面的A点安设电子经纬仪，B点为电子经纬仪的中心位置，以B点垂直于模型的平面为基中平面，来观测点C、D、E、F的水平角和垂直角，并且测量出线段CD、CF的距离，CD=EF，DE=CF，以这些数据作为观测任意点G的起算数据。图1 模型观测示意图设AC、

17、AD和AF、AE在基中面的投影距离分别为L1和L2，L1和L2的水平夹角为。任意点G到A点的水平投影距离为L，L于L1的水平夹角为1，与L2的水平夹角为2，距CD边的水平投影距离为lx，距离C点的垂直距离为hx。为了便于观测和推导公式的方便，把该基中平面的投影平移到地面，现来推导水平位移和垂直位移的计算公式。图2 计算原理图如图2所示，若C、D点观测的垂直角分别为和，C、D点之间的垂直高度为H0，则有： (1-1) (1-2) (1-3)同理，若E、F点观测的垂直角分别为和，由于在设置固定点时要求C、F和D、E点须精确在同一水平上且间距都等于l，E、F点之间的垂直高度也为H0,所以有： (1-

18、4) (1-5)模型内任一点B，其水平角观测值为、，垂直角为，则根据三角正弦定理有： (1-6) ， (1-6)所以有任意点G距点A的水平距离lx为： (1-7)又 或 由此可得任意点G距离A的垂直距离为为： (1-8)通过观测计算模拟开采前B点的、，即可得到B点的下沉量和水平移动量： (1-9)根据上述分析可知，固定点C、D点和E、F点必须处于同一铅垂线上，且C、F点和D、E点处于同一水平高度上，所以设置固定点时，必须用经纬仪和水准仪进行布设，并精确量C、D点和E、F点之间的距离H0，以及C、F点和D、E点之间的距离l。设置好后，用经纬仪精确测定其竖直角、和以及水平角。三、实验设备1) 支架

19、工作阻力观测图3 圆图自记仪记录笔记录纸乳化液阀防爆壳图4 圆图自记仪面板2) 支承压力观测内注式外注式压力表图5 油压枕：用于巷道观测超前支承压力图6 应变片：用于相似模拟实验时应变、应力变化测量传感器接口压力盒传感器图7 压力传感器（压力盒）：用于相似模拟实验时观测压力变化3) 围岩松动圈测量图8 声波探测仪（左侧为主机，右侧为声波探头）：用于巷道围岩支护的现场观测4) 位移观测图9 位移计四、实验内容本实验演示各项仪器的操作使用方法。（1）圆图压力记录仪的使用方法 仪表适用于环境温度550oC相对湿度3090的无腐蚀性气体的场合； 仪表校验温度为205oC当使用温度偏离校验湿度10oC时

20、，允许增加差0.25； 仪表安装方式为墙装式，应距地面高约1.5米，以便读数与操作； 被测介质若有杂物时，仪表应加装附加一过滤网； 门锁开启与锁闭：钥匙按逆时针方向转动即为打开，上锁时按顺时针方向转动尘盖壳扣紧； 更换记录笔头：应手握笔架，用小螺丝刀插入笔架与笔头之间，然后轻轻将笔头翘起，将笔头从笔架上拔出，将新笔头插入圆孔即可，1只笔头可使用两年； 安装记录纸：旋出记录纸压螺母，将记录纸插入托纸盘的三个导纸压片内，使记录纸同心套入机芯时间输出轴，安装和略旋紧压纸螺母进行对时，对时时先把记录纸顺时针方向转到超过标准时间的1.52小时处，再逆时针方向转动使笔尖记录位置精确地对准记录纸0刻度，随后

21、旋紧压纸螺母； 记录笔对记录纸的压力可以用记录笔上的滚花螺母调节，此压力不宜过大，以记录笔在刻度纸上能画出清晰的线条为准； 检查记录笔压力批示零位，如未对准零位，可先调节记录笔上的粗调零螺钉使其粗略对零；然后调节精调零螺钉精确对零； 仪器调节完毕，打开机芯电源形状有钟表走动声即开始记录工作，合上仪器盖并锁紧。（2）支承压力的测量方法主要有：油压枕单体支柱测量法和工作面前方煤壁埋设液压枕法。1) 压力传感器的铺设、安装方法 测站设置原则a) 测站设置范围应包括初次来压和23次周期来压的开采时期，便于对顶板活动来压规律的研究；b) 每个测站应能观测23次不同时期的周期来压，以便观测结果有一定的广度

22、；c) 各测站所观测的范围应有一定的连续性，以便研究规律的系统性；d) 统计性的观测在时间上和数量上要有足够的代表性。 测站布置图10为综采工作面超前支承压力观测测站布置示意图。图10 工作面超前支承压力观测测站布置示意图2） 压力传感器的数据采集、分析随着工作面的推进，工作面每推进一定距离对液压枕的读数进行一次观测，并做好记录，经过数据统计、处理得出工作面超前压力的变化。（3）声波探测围岩松动圈的方法1）钻进测量孔：可用普通煤帮锚杆钻机（煤电钻）钻进40mm钻孔。钻孔打在腰线位置，钻孔方位向下有一定的下扎角。孔深一般不小于3m。2）清孔与充水：将钻孔内煤粉、钻渣清理干净，通过测试探头配套的可

23、接长铜管将测试探头送入孔底，然后将充水管送入钻孔充水。3）测试过程：钻孔内充满水后，调整阀门，使钻孔内保持满水状态，然后缓慢均匀的拉动可接长铜杆，拉出探头。随探头拉出，每隔10cm读数一次。随着钻头在钻孔的位置不同，即距巷帮深度不同，由于煤体应力水平和受到的破坏程度不同，测试仪上的读数随之变化。图11 测孔布置平剖面图（4）现场巷道位移观测方法、主要观测仪器动态仪、离层仪1） 巷道表面收敛及收敛速度观测内容和目的巷道表面收敛观测包括巷道两帮收敛量及其收敛速度、顶板下沉量及其下沉速度等。根据测量结果，可以分析巷道周边相对位移变化速度、变化量及与工作面的位置关系、与掘巷时间的关系，可以得到周边的最

24、终位移，从而判断巷道的支护效果和围岩的稳定状况，为完善巷道支护参数提供依据。2）测量断面布置所测工作面回采巷道表面收敛及收敛速度各测站测量断面如图12所示。图12 巷道表面收敛测量断面图3) 测量参数根据监测目标，在每次观测时，使用钢圈尺都要测量各测点的AC、BD、AB和AD四个参数值并做好记录，并填写在表格一中。4）测点设置在每个测站内设置四个木桩基点，其中两个基点在顶板中点和底板中点，另外两个基点在两帮的拱肩上，8个测站共需木桩数量32个。每个测站内的4个木桩基点设置完成后，立即使用钢圈尺测量AC、BD、AB和AD初读数，同时将测量数据准确地填写在观测表4（巷道表面收敛及收敛速度观测表）上

25、，回采巷道测点设置和木桩尺寸见图13。图13 回采巷道测点设置及木桩基点尺寸图5）巷道表面收敛观测仪器用于巷道表面收敛量和收敛速度观测的仪器有：KHC测杆、测枪、DYS顶底板收敛速度仪。6）观测频度及要求测站距掘进头50m之内每天观测一次，其余每周观测一次；测站距回采工作面50m之内每天观测2次，其余每天观测一次。每次测量时除准确测量AC、BD、AB和AD数据外，还须按表2要求填写其它数据和内容。若巷道出现特殊情况，应及时汇报并素描巷道的状况。7）测量数据表格填写按照监测方法、观测频度及要求，认真做好测量工作并将测量结果填在预先制好的巷道表面收敛和收敛速度观测表（见表1）中。表1 巷道表面收敛

26、及收敛速度观测表时间： 年 月 日 班 时 分 距离： 参数测站号 ACBDABAD备注No.1No.2备注注：每次测量之前准确填写各测量值，同时准确填写测量时间及第一测站（相对于回采工作面）与回采工作面的距离。距离单位：m；测量参数单位：cm；班别：早、中、晚班。五、实验注意项1）实验完成后，应将仪器收好；2）尝试使用时不得损坏仪器。六、思考题1）声波探测原理是什么？2）压力传感器的铺设和安装方法是什么？3）什么是支架工作阻力？七、实验报告阐述现场矿压观测的主要内容及现场所使用主要矿压观测仪器、仪表的使用方法。第二部分 采矿方法与地下工程实验指导书实验1 采矿方法与地下工程实验课时：4个学时

27、 服务课程：采矿概论A、采矿概论B、地下工程一、实验目的（1）通过复习采矿概论与地下工程的基础知识，对实验室内的现代化矿井仿真等系统进行学习，对采矿工程中的井巷工程、准备方式、开拓方式、采煤方法与工艺等基础知识进行系统学习。（2）学习应用EWM与SWM实验台进行建模的基本原理与实验过程。（3）学习应用CAD软件设计井巷断面图二、实验原理煤矿地质条件与生产条件及其复杂，部分系统与基础知识即使到现场进行实习也无法直接观测与学习到，因此，需要采用系统仿真模型，使学生对井上下生产系统有更直观的了解，有助于加深课堂上所学基础知识的印象。同时，由于井下工作面开采所造成的上覆围岩应力与位移的变化，只有在现场

28、借助观测仪器才可能取得，需要花费大量的人力物力，如果将工作面按照一定的比例缩小，在实验台上模拟，则应力与位移等变化量就可以方便地取得，学生通过学习建模、观测、数据处理等一系列完整的工作，可以对煤矿开采工作有更深入的理解。三、实验设备现代化矿井模拟系统；立井斜井综合开拓系统；条带开采模型；急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护支架采煤法模型；立井刀式环行井底车场模型；立井折返式底卸式矿车井底车场模型；近距离煤层群采区联合准备模型；立井多水平采区式划分开拓模型；EWM实验台，SWM实验台；数字矿山实验台。四、实验内容 1）学习现代化矿井仿真模拟系统，使学生对矿井现场有更直观的了解。 2）学习立井斜井综合开拓系统

29、模型、立井多水平采区式划分开拓模型，使学生对井下开拓系统、巷道布置有更直观的印象。3）学习立井刀式环行井底车场模型与立井折返式底卸式矿车井底车场模型。4）学习条带开采模型、急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护支架采煤法模型，使学生在掌握上述开采方法的同时，对矿井的通风系统、开拓系统、巷道布置、工作面开采过程有更深入的了解。5）学习EWM实验台与SWM实验台建模、数据观测的基本过程，学会对观测到的基础数据进行分析处理。五、实验注意项1）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。2）在EWM实验台与SWM实验台进行学习时，

30、应重点掌握数据的观测方法、测点布置原则、数据分析方法等。六、思考题 1）不同开拓方式与采煤方法的优缺点及适用条件是什么？ 2）实验模型中煤层的开挖顺序、时间不同时对最后的观测结果是否会有影响？七、实验报告 （1）根据仿真模型，绘制出采用条带开采、急倾斜煤层伪倾斜柔性掩护支架采煤法时的通风路线图。（2）对系统的构成、功能进行阐述。（3）写出EWM实验台的建模过程、观测方法与数据分析方法。第三部分 充填实验室实验指导书实验1 充填材料性能实验课时：2个学时 服务课程：露天与金属矿山开采一、实验目的通过学生动手实验，了解充填材料制备、养护和测试方法和过程。二、原理说明改变充填料浆的配合比组成，将直接

31、影响充填体的物理力学性能，而充填体的物理力学性能又将直接影响充填的效果。因此，合理确定充填材料配比组成、物理力学性能是充填采矿研究的重要组成部分。三、实验设备1) 激光粒度分析仪2) 水泥砂浆搅拌机3) 水泥胶砂流动度测定仪4) 水泥砂浆振实台5) 7.07cm7.07cm7.07cm模具6) 水泥混凝土标准养护箱7) 数字抗压实验机四、实验内容1) 利用激光粒度分析仪测定尾砂的粒级组成；2) 按一定的配合比关系，利用水泥砂浆搅拌机制备尾砂充填料浆，测定充填料浆的流动度；3) 利用7.07cm7.07cm7.07cm模具制成标准试块，置入水泥混凝土标准养护箱养护；4) 标准养护24h后脱模，继

32、续养护至规定龄期后测定单轴抗压强度；五、实验注意项激光粒度分析仪进行尾砂粒级组成测试为演示实验，由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，学生不得改变操作装置和仪器。其它注意事项包括：1) 充填料浆的搅拌、振实成型按GB/T劳取酬17671-1999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）进行。2) 脱模应非常小心，避免棱角脱落。3) 抗压强度试验时，受压面应是试件成型时的两个侧面。4) 抗压强度试验时，在整个加荷过程中以2400N/S200N/S的速率均匀加载直到破坏，记录试验结果。六、思考题 1）充填料浆由哪些组分构成？ 2）如何确定充填料浆的浓度？七、实验

33、报告根据一定的配合比制备充填料浆，记录充填料浆的流动度和一定龄期的抗压强度，并根据测试结果优化充填料浆的组成。实验2 充填料浆管道输送试验课时：2个学时 服务课程：露天与金属矿山开采一、实验目的充填料浆管道输送是一种建设快、工效高、成本低、劳动强度低和易于实现机械化和自动化的充填工艺。结合各矿山的具体情况，因地制宜地找到一种低成本、高强度，又适于管道输送的胶结充填材料，是实现充填的前提。由于充填物料的复杂性，进行管道输送系统的设计仅仅依靠理论计算会产生较大的误差，管道输送的各种参数都必须通过大量的管道输送试验来确定，这就需要管道输送试验室。通过管道输送试验以确定充填料浆的最佳输送、最佳临界流速

34、和最佳输送阻力等参数。二、原理说明浆体管道输送中最主要的参数是最佳输送浓度、最佳临界流速、最佳输送阻力等，主要受固体颗粒物料的物理性质、浆体流态、流型、流动性质、黏性、管径等因素的影响。在目前情况下，只能借助于试验方法加以确定。三、实验设备1) 强力灰浆搅拌机2) 浓浆泵（螺杆泵）3) 智能差压变送器4) 电磁流量计四、实验内容1) 环管试验多为一次性配料，由人工给料。人工给料就是按照预定的配合比，依照搅拌筒面积所换算的液面高度，预先加入筒内，再将水泥和砂分别称量后加水并搅拌制成砂浆。2) 采用泵压输送，利用螺杆泵产生的压力对砂浆进行管路输送，泵的转速或压力必须即时可变，通过电磁流量计记录砂浆

35、在管道中的流速（流量）。3) 砂浆在管路中运动的阻力用智能差压变送器自动进行测量。五、实验注意项1) 所有准备工作完成，经实验指导教师或实验员检验后方可开动设备。2) 实验中注意保护测量仪器，防止损坏；3) 在使用的前1天由实验员或指导教师对输送管道进行检查，以保障设备正常使用。4) 试验结束后，用清水清洗设备，直到干净。六、思考题1) 如何确定充填料浆的最佳输送浓度？2) 如何进行充填料浆输送阻力计算？七、实验报告实验完成后分组提交实验报告。1) 浓度记录。根据配合比，换算充填料浆的浓度。2) 流量与流速测量。记录单位时间的流量，并计算流速。3) 压差测量。记录单位输送管道长度上的压力差降。

36、实验完成后分组提交实验报告。第四部分 煤矿开采实验室实验指导书实验1 倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置课时：2个学时 服务课程：煤矿开采学 一、实验目的介绍倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置的特点，借助模型使学生对倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置有更为直观的认识，从而能独立完成类似煤层巷道的设计。二、原理说明倾斜分层采煤法巷道布置和煤层群巷道布置是类似的，只不过倾斜采煤法是在采区内布置运输上山和轨道上山，将厚煤层分层通过运输上山和轨道上山系统来实现开采；煤层群一般是在最下层煤（岩石）中布置运输上山和轨道上山，将上部煤层通过最下面布置的运输上山和轨道上山来实现开采。三、实验设备倾斜分层采煤法、煤层群巷道

37、布置模型。四、实验内容1）讲解模型中巷道布置的特点；2）讲解模型中系统的通风、运煤、运料线路；3）启动模型，演示通风、运煤、运料线路。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。开启和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开通风模型控制台电源； 3）关闭通风模型控制台电源；4）打开运煤模型控制台电源；5）关闭运煤模型控制台电源；6）打开运料模型控制台电源；7）关闭运料模型控制台电源；8）关闭模型系统控制台。六、思考题1）倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置与单

38、一煤层开采巷道布置有何区别？2）倾斜分层采煤法巷道布置和煤层群巷道布置主要适用于哪些煤层？3）区段分层平巷与集中平巷的联系方式种类，说明其应用条件？七、实验报告根据实验模型，徒手绘制倾斜分层采煤法、煤层群巷道布置平面图和剖面图，并对各个巷道名称加以标注。实验2 近水平煤层开采课时：1个学时 服务课程：煤矿开采学一、实验目的介绍近水平煤层开采的特点，借助模型使学生对近水平煤层开采巷道布置有更为直观的认识，掌握近水平开采的特点，从而能独立完成类似煤层开采方案的设计。二、原理说明近水平煤层是倾角小于8的煤层，开采近水平煤层的采区，习惯上称为盘区。盘区巷道布置类型主要有上（下）山盘区和石门盘区。根据盘

39、区内可采煤层数目的多少及层间距大小，又分为单层布置盘区和联合布置盘区。三、实验设备近水平煤层开采模型。四、实验内容1）讲解近水平煤层开采盘区巷道布置特点；2）讲解近水平煤层开采模型中巷道布置的特点；3）讲解近水平煤层开采模型中生产系统中的通风、运煤、运料线路；4）启动模型，演示通风、运煤、运料线路及硐室与通风构筑物。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。开启和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开通风模型控制台电源； 3）关闭通风模型控制台电源；

40、4）打开运煤模型控制台电源；5）关闭运煤模型控制台电源；6）打开运料模型控制台电源；7）关闭运料模型控制台电源；8）关闭模型系统控制台。六、思考题1）近水平煤层巷道布置的特点。2）开采近水平煤层的盘区有几种类型，说说各自的优缺点及使用条件。3）说说石门盘区布置的优缺点？七、实验报告根据实验模型，徒手绘制近水平煤层巷道布置平面图和剖面图，并对各个巷道名称加以标注。实验3 急倾斜煤层开采课时：1个学时 服务课程：煤矿开采学一、实验目的介绍急倾斜煤层开采的特点，借助模型使学生对急倾斜煤层开采巷道布置有更为直观的认识，掌握急倾斜煤层开采的特点，从而能独立完成类似煤层开采方案的设计。二、原理说明煤层的倾

41、角大于45的称之为急倾斜煤层。急倾斜煤层在开采是冒落的直接顶不可能在原地停留而向下滑落，在采空区中沿倾斜形成不同充填特征，下部填满，上部悬空。在急倾斜煤层的开采过程中，机械化程度和生产技术经济指标方面还有待进一步改善。三、实验设备急倾斜煤层开采模型。四、实验内容1）介绍急倾斜煤层的主要特点；2）介绍急倾斜煤层开采的几种方法；3）讲解急倾斜煤层开采模型特点及模型中的通风、运煤、运料线路；4）启动模型，演示通风、运煤、运料线路。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。开启

42、和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开通风模型控制台电源； 3）关闭通风模型控制台电源；4）打开运煤模型控制台电源；5）关闭运煤模型控制台电源；6）打开运料模型控制台电源；7）关闭运料模型控制台电源；8）关闭模型系统控制台。六、思考题1）急倾斜煤层开采有哪些主要特点？2）我国急倾斜煤层采煤法有哪几种？各适用于何种条件？七、实验报告根据实验模型，徒手绘制急倾斜煤层巷道布置平面图和剖面图，并对各个巷道名称加以标注。实验4 矿井开拓课时：2个学时 服务课程：煤矿开采学；采煤概论一、实验目的矿井开拓是在某一井田范围内，为了采煤从地面向地下开掘一系列巷道进入煤体，简历矿井提升、运输

43、、通风、排水和动力供应等生产系统。通过介绍矿井开拓方式和分类，让学生初步掌握在何种条件下选择合理的开拓方式，使其技术上可行，经济上合理。二、原理说明矿井开拓方式的选择，不仅要考虑煤的埋藏深度，井筒形式、数目及配置，开采水平数目和位置，大巷井底车场，通风、运输、供电等，而且还要考虑技术上可行，经济上合理。要选择矿井开拓方式，必须经过技术、经济等的比较，方可确定。三、实验设备实验室矿井开拓模型四、实验内容1）介绍开拓方式分类；2）介绍开拓确定原则；3）介绍立井、斜井、平硐和综合开拓的基本特征；2）介绍模型中的开拓方式与开拓巷道布置。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答

44、疑和进行操作，学生以观察、询问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。六、思考题1）试述开拓方式分类及确定原则？2）简述井筒（硐）形式的比较与选择。3）说说立井、斜井、平硐和综合开拓的基本特征。七、实验报告根据实验模型，徒手绘制模型开拓方式布置平面图和剖面图，并对各个巷道名称加以标注。实验5 采煤工艺与矿井开发课时：2个学时 使用课程：煤矿开采学、矿业工程、采矿概论 、煤炭开发与综合利用、煤矿地质基础与采矿工程一、实验目的介绍采煤工艺中采、装、运、支、处等各工序和矿井开拓方式，使学生对采煤工艺和矿井的地面工业广场与开拓方式有一定的掌握，从而满足所从事专业中对煤炭

45、开采工艺和矿井建设知识的需求。二、原理说明采煤工艺主要是采、装、运、支、处五个工序，而五个工序必须在时间和空间上相互配合，方可进行。矿井建设中地面主要的工程是地面工业广场的布置，包括井塔、办公楼、机修厂、材料库、福利楼等设施。矿井开拓方式按井筒（硐）分为立井开拓、斜井开拓、平硐开拓和综合开拓；按开采水平分为单水平开拓和多水平开拓；按开采准备方式分为上山式开采、上下山式开采和上山及上下山混合式开采；按开采水平大巷布置方式分为分煤层大巷、集中大巷和分组集中大巷布置。三、实验设备实验室现代化矿井模型，各类工作面模型，支护设备模型。四、实验内容1）介绍各种采煤工艺及特点；2）介绍地面工业广场的布置和矿

46、井开拓方式及使用条件特点；3）讲解模型中工作面的工艺方式，设备布置及各工序之间的关系；4）启动模型，演示采煤工艺过程和通风、运煤、运料线路。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。开启和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开工作面模型控制台电源； 3）关闭工作面模型控制台电源；4）打开运输系统控制台电源；5）关闭运输系统控制台电源；6）打开矿井提升系统控制台电源；7）关闭矿井提升系统控制台电源；8）关闭模型系统控制台。六、思考题1）什么是采煤工艺，

47、各工序之间的顺序有何联系。2）采煤工艺参数如何确定？支架，采煤机的工作方式如何选择？3）矿井开拓按类型分为哪几种。地面工业广场的布置如何更加合理？4）立井、斜井、平硐和综合开拓如何选择，进行简单说明。七、实验报告根据实验模型，徒手绘制模型中的工作面设备布置图，并对各个设备名称加以标注。实验6 矿井开采和生产系统课时：2个学时 使用课程：矿业工程、采矿概论 、煤炭开发与综合利用、煤矿地质基础与开采方法一、实验目的目的使学生初步了解和掌握煤矿地下开采方法的基本知识和生产系统等，掌握矿山地下生产的基本知识，煤炭生产各环节的设计方法和工艺流程，同时也应对矿山压力和安全生产有一基本了解，以满足学生今后从

48、事专业工作的需要。二、原理说明煤矿地下主要采煤方法有走向长壁采煤法、倾斜长壁采煤法、放顶煤采煤法、倾斜分层长壁采煤法、刀柱采煤法等多种。而矿井的主要生产系统主要有运煤系统、通风系统、运料排矸系统和排水系统。结合模型，对几种采煤方法进行直观的认识，就采区的巷道布置和生产系统、矿山压力、采场的回采工艺等做一说明。三、实验设备实验室现代化矿井模型四、实验内容1）讲解模型中几种采煤方法；2）讲解模型中各采煤方法的通风、运煤、运料线路；3）介绍模型中各采煤方法巷道布置特点4）启动模型，演示通风、运煤、运料线路。五、实验注意项本实验主要是讲解和演示的结合，教师和实验室人员负责答疑和进行操作，学生以观察、询

49、问为主。实验应按操作说明进行，未经许可学生不得操作试验模型上的装置和仪器。开启和关闭模型应按下列顺序进行：1）启动模型系统控制台；2）打开通风模型控制台电源； 3）关闭通风模型控制台电源；4）打开运煤模型控制台电源；5）关闭运煤模型控制台电源；6）打开运料模型控制台电源；7）关闭运料模型控制台电源；8）关闭模型系统控制台。六、思考题1）我国常用的主要采煤方法有哪几种？2）试述走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤的各自特点？3）说说矿井的主要生产系统。七、实验报告根据实验模型，徒手绘制模型巷道的采区巷道布置平面图，并对各个巷道名称加以标注。第五部分 工业工程原理实验指导书实验1 流程程序分析课时：4学时

50、 服务课程：工业工程原理一、实验目的（1）学会用程序分析符号，画出流程程序图及线路图；（2）学会用“5W1H”提问技术发掘问题，用“ECRS”原则来改进程序。二、实验步骤1）选择某一生产或工作流程程序为对象；2）在已准备好的流程程序表格上绘制其流程程序图；3）在平面布置图上绘制线路图；4）用“5W1H”提问技术和“ECRS”原则来改进程序；5）在“取消、合并、重排、简化”原则上建立新的流程程序；6）画出新方案的流程程序图及线路图。三、实验设备1流程程序标准表格；2硬纸板；3铅笔和橡皮。四、实验内容 选择好某一加工或工作流程并绘制完成流程程序图和线路图后，按照下列内容进行考察、提问：1基本原则：

51、（1）减少工序数；（2）安排最佳的顺序；（3）使各工序尽可能经济化；（4）减少搬运；（5）如果有利，设法合并工序；（6）找出最经济的移动方法；（7）尽可能地减少在制品的贮存；（8）在最佳位置设置尽可能少的控制点；2考虑下列因素有无工序可以省略：（1）不需要的工序；（2）使用新设备；（3）改变操作或贮存的位置；（4）改变工作顺序；（5）改变产品设计；（6）改变定购材料的规格；3针对下列各点考虑，有哪些工序可以合并：（1）工作场所、位置；（2）设备；（3）产品设计；（4）原材料、零组件规格；4若重新编排工序，是否能使移动距离缩短。5有哪些工序能够简化。五、实验注意事项1要用流程程序图和线路图配合记

52、录；2对各个程序内容用“5W1H”提问技术进行考察、分析，从而达到发现问题的目的；3在发掘问题的基础上，应用取消、合并、重排、简化四大原则来建立新的程序。六、实验报告要求1选择此流程作为研究对象的依据是什么？2进行流程程序分析的实施步骤应写出。3原方案与改进方案的流程程序图。4原方案与改进方案的线路图。5经济效益的核算。包括：（1）方法上有何改进；（2）费用上有何减少（人、财、物折合人民币多少）；（3）劳动强度上有无降低；（4）管理上有无改进；（5）员工是否欢迎。实验2 双手操作分析课时：4学时 服务课程：工业工程原理一、实验目的（1）学会绘制双手操作图；（2）学会对双手操作图所记录的现状进行分析。二、实验步骤1）选择一用手工进行的具有高度重复性的装配工作；2）观察工作情况，熟悉工作过程；3）绘制工作地布置简图，标明各种零件、工具、设备的相互位置；4）观察、记录，绘制双手操作图；5）对所记录内容进行考察、分析；6）根据“ECRS”原则进行改进；7）绘制改进后的双手操作程序图；8）统计其成果。三、实验设备1摄像机；2液压泵； 3操作工作台；