最新煤矿开采毕业设计亮哥Word格式.docx
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职称
附4:
决议
毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议
年级专业学生学号学生姓名
该生于年月日进行毕业设计(论文)答辩
设计(论文)题目:
答辩委员会:
主任委员(组长)
委员(成员)
答辩学生向答辩委员会(小组)提交如下资料:
设计(论文)说明书共页
设计(论文)图纸共页
指导教师评阅意见
根据学生所提供的毕业设计(论文)材料和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)作出如下决议:
一、毕业设计(论文)的总评语
二、毕业设计(论文)的总评成绩:
毕业设计答辩委员会主席(组长)(签名)
委员(成员)(签名)
年月日
前言
本次设计是根据学院实训基地煤矿模型矿进行的毕业设计,包括矿井生产图纸和资料,进而对矿井进行的初步设计。
采矿工程毕业设计是采矿专业全部教学进程中的最后一个环节。
它是我们在完成本专业教学计划规定的学习内容之后,通过综合运用各学科的理论知识,根据某一矿井的实际情况,对其进行的系统化设计,这对提高我们理论分析和解决采矿工程技术问题的能力有着现实的实践意义,所以这也是采矿专业的核心。
设计是在我们搜集、整理和运用资料的基础上,通过贯彻执行《矿产资源法》、《煤炭法》、《煤炭工业技术政策》、《煤矿安全规程》、《煤炭工业矿业设计规范》之后,再进行井田开拓、准备方式及采煤方法的选择和矿山运输、提升、排水及通风的设计计算。
所有这些都能培养我们分析问题、解决问题的综合能力和撰写技术文件、绘制工程图件的基本技能。
衷心感谢院领导和采矿教研室的老师的帮助和辅导,尤其要感谢我的老师——杨雅茹,在这三个月里,正是他认真、耐心、详细的辅导,才使我能按时、按质的完成毕业设计。
由于本人知识水平和知识范围的限制,设计中难免有不当和错误之处,恳请批评指正。
摘要
本设计是根据学院实训基地煤矿模型矿进行的毕业设计。
设计的井田面积为41平方公里,矿井年产240万吨,井田内煤层赋层较深,倾角不大,平均厚3.83m,瓦斯涌出量相对较小,煤层有自然发火倾向,矿井涌水量一般。
设计采用立井两水平暗斜井延深开采的开拓方式,采用倾斜长壁采煤方法,综合机械化一次采全高的回采工艺,用全部跨落法处理采空区,主要对矿井开拓方式、准备方式、采煤方法进行了初步设计,对矿井运输、通风、排水等生产系统进行了设备选型计算,对矿井各个生产系统的生产过程进行了描述,并对矿井各个生产系统和各生产环节之间的相互联系和制约关系进行了有关说明。
在设计过程中,尽量采用先进的技术和设备,矿井全部实现机械化,采用先进技术和借鉴已实现高产高效现代化矿井的经验,实现一矿一面高产高效矿井从而达到良好的经济效益和社会效益。
关键词:
开拓方式准备方式采煤方法综合机械化高产高效
1模型概况
1.1矿井开拓方式综述
斜井与立井开拓的优缺点比较
斜井开拓与立井开拓相比,井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单,掘进速度快,井筒施工单价低,初期投资少;
地面工业建筑、井筒装备、井筒装备、井底车场及垌室都比立井简单,井筒延深施工方便,对生产干扰少,不易受底板含水层的威胁;
主提升胶带化有相当大的提升能力,可满足特大型矿井主提升的需要;
斜井井筒可作为安全出口,井下一旦发生透水事故等,人员可迅速从井筒撤离。
与立井开拓相比,斜井开拓的缺点是:
斜井井筒长,辅助提升能力小,提升深度有限;
通风路线长、阻力大,管线长度长;
斜井井筒通过富含水层、流砂层施工技术复杂。
对井田内煤层埋藏不深,表土层不厚,水文地质情况简单,井筒不需特殊法施工的缓斜和倾斜煤层,一般可采用斜井开拓。
综上所述,本矿采用一对立井开拓。
1.2模型的矿井开拓方式概述和评价
1.2.1开拓方式选择
由于井田表土层较厚,但是煤层埋深很深,所以井筒施工方式采用立井开拓。
立井开拓的适应性很强,一般不受煤层倾角、厚度、瓦斯、水文等自然条件的限制。
立井的井筒短、提升能力大、对辅助提升特别有利。
对于煤层赋存较深、表土层厚、水文情况比较复杂、井筒需要特殊法施工或多水平开采急斜煤层的矿井,一般都应该采用立井开拓。
1.2.2影响立井开拓的主要因素分析
影响设计矿井开拓方式的主要因素包括精查地质报告、所确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲积层结构、地形以及水文地质条件等。
其中以煤层赋存深浅和冲积层的水文地质条件对开拓方式的影响最大。
1.3通风方式
1.3.1概述
矿井通风就是把地面新鲜空气送到井下,供井下工人呼吸,同时把井下有害气体排出,使有害气体的浓度降低到对人体无害的程度,保证井下有良好的工作环境。
矿井通风系统要符合下列要求。
⑴、每一个生产矿井,必须至少有两个能行人的通达地面的安全出口。
各个出口之间的距离不得小于30m。
如果采用中央式通风系统时,还要在井田境界附近设置安全出口。
井下每一个水平到上水平和每个采区至少都要有两个便于行人的安全出口,并同通到地面的安全出口相连通。
保证有一个井筒进新鲜空气,另一个井筒排出污浊的空气。
⑵、进风井口,必须布置在不受粉尘、灰土、有害和高温气体侵入的地方。
进风井筒冬季结冰,对工人身体健康、提升和其它设施有危害时,必须装设暖风设备,保持进风井口以下的空气温度在2℃以上。
进风井与出风井的设备地点必须地层稳定且有利于防洪。
总回风道不得作为主要行人道,矿井的回风流和主扇的噪音不得造成公害。
⑶、箕斗提升或装有皮带运输机的井筒不应兼作风井。
如果兼作风井使用时,必须遵守下列规定:
①箕斗提升兼作回风井时,井上下装、卸井塔都必须有完善的封闭措施,其漏风率不超过15%,并应有可靠的降尘设施,但装有皮带运输机的井筒不得兼作回风井;
②箕斗提升井或装有皮带运输机的井筒兼作进风井时,箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s;
装有皮带运输机的井筒中的风速不得超过4m/s,并都应有可靠的防尘措施,保证粉尘浓度符合工业卫生标准。
皮带运输机的井筒中还应装有专用的消防管路。
⑷、所有矿井都必须采用机械通风,主要扇风机(供全矿、一翼或一个分区使用)必须安装在地面。
同一井口不宜选用几台主扇并联运转,主扇要有符合要求的防爆门,反风设备和专用的供电线路。
⑸、每一个矿井必须有完整的独立的独立通风系统,不宜把两个可以独立通风的矿井合并一个通风系统,若有两个出风井,则自采区流到各个出风井的风流需保持独立;
各工作面的回风在进入采区回风道之前,各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通,下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开,在条件允许时,要尽量使总进风早分开,总回风晚汇合。
⑹、采用多台分区主扇通风时,为了保持联合运转的稳定性,总进风道的断面不宜过小,尽可能减少公共风路的风阻;
各分区主扇的回风流,中央主扇和每一翼主扇的回风流都必须严格隔开。
⑺、回采工作面的掘进工作面都应采用独立通风。
回采工作面和其相连接的掘进工作面,在布置独立通风有困难时,可采用串联通风,但必须符合《煤炭安全规程》第114条的有关规定。
⑻、井下火药库必须有单独的进风风流,回风风流必须直接引入矿井的总回风道或主要回风道,井下充电硐室必须有单独的风流通风,回风风流可以引入采区回风道中。
1.3.2选择矿井的通风方式
①抽出采空区瓦斯涌出量减少,比较安全;
压入式主扇使井下风流处于正压状态,当主式使井下风流处于负压状态,当一旦主扇因故停止运转时,井下的风流压力提高,有可能使扇停转时,风流压力降低,有可能使采空区瓦斯涌出量增加。
所以本矿选择抽出式通风。
②、选择矿井通风方式
本井田煤层倾角不大,赋存稳定,回风井位于南北边界。
通风方式为中央分列式,中央进风,两翼回风。
由于本井田倾向较长,采用这种通风方式,大大减少了通风阻力,减少了漏风量,安全性好。
对于瓦斯、自然发火的管理工作是较有利的,且工业广场没有主扇噪音的影响。
1.4采煤方法:
本矿的煤层赋存条件简单稳定,地质特征简单,参照实际经验,并遵循以下原则:
(1)煤炭资源损失少,采用正规采煤方法;
(2)安全劳动条件好;
(3)尽可能采用机械化采煤,达到工作面高产高效;
(4)材料消耗少,生产成本低;
(5)便于生产管理。
这里只是对第一个投产采区(一采区)作详细设计,其它采区只是做简单说明,本井田共分采区4个,编号分别为一,二,三,四采区。
二1煤层赋存稳定,顶底板条件好的中,厚煤层,厚度平均3.5m,煤层倾角7~20°
,井田内储量丰富,地质条件好,采用综采走向长壁采煤法一次采全高技术开采。
2矿井开拓系统
2.1井筒概述
井硐形式、数目及其配置
⑴.井硐形式选择
由于吕家坨矿区地势平坦,表土层较厚,流沙层较多井筒需要特殊凿岩法施工,从而确定采用立井开拓方式。
立井开拓井筒短,提升速度快,提升能力大,通风有效断面大,能够满足矿井通风的需要。
⑵井筒数目
因为井田走向长度不大,且为低瓦斯矿井,前面已经确定采用立井开拓方式,故只需开凿一对提升井筒和一个风井即可。
后期可以在下一水平的上方东西边界开设一个风井用于第二水平的回风。
⑶井筒位置选择
根据井田地形和地质条件,从首先满足第一水平的开采,缩短贯通距离,减少井巷工程量考虑,将主、副井筒设置在井田走向的中央处。
该处的地质构造清楚、简单、开采条件好。
井筒特征
在矿井开拓方式确定以后,还应对矿井主要井筒(包括主井、副井、风井)的横断面布置形式、井筒装备、井筒断面尺寸、井筒支护材料等特征进行说明。
2.1.1主井
主井主要用于提煤。
井筒直径6.5.0m,采用1对32t多绳摩擦式提煤箕斗进行煤炭提升。
支护材料:
基岩段采用单层砼结构,冻结段采用双层砼结构;
井壁厚度400mm,充填混泥土50mm井筒装备有钢丝绳罐道。
主井井筒断面布置如下
2.1.2副井
副井主要用于升降人员、设备、材料及提升矸石等,并兼作通风、排水。
为防止断绳事故,设有防坠器。
井筒净直径8米,采用混凝土支护,充填混泥土50mm,井筒壁厚500mm,采用1.5吨矿车双层四车普通罐笼。
井筒内还设有玻璃钢梯子间,并敷设有排水管、消防洒水管、压风管、动力电缆和信号电缆。
井筒断面布置如下:
井壁的支护材料及井壁厚度:
为了防止井筒围岩风化及承受地压,保证井筒的形状,必需对井筒进行支护。
根据井壁厚度经验数据选择井壁的支护材料为混凝土支护,以节约原材料、降低成本、保证安全生产、加快建井速度为依据,结合本矿井筒断面尺寸。
设计本矿主井井壁厚度为400mm,副井井壁厚度为500mm,风井井壁厚度为400mm。
井筒深度:
井筒深度除自井口至开采水平的井筒长度外,还需要加井窝的深度。
井窝深度:
箕斗井为清理井底撒煤,平台下再设≥4m井底水窝。
故一般井筒需要开挖到井底车场水平以下30-40m。
如井底装载硐室设于开采水平以上时,可以不设水窝。
2.1.3矿井提升叙述
该矿井设计井型为240万吨/年,考虑设置一对井筒进行提升,即主井和副井进行提升。
主井采用箕斗提升,主要负责提煤;
副井采用罐笼提升,负责提矸、下料、升降设备和人员等各种辅助提升
提升为主井和副井提升,地面井故应采用立井多绳摩擦式提升机,副井筒也采用多绳摩擦式提升机进行提升。
矿井提升设计的主要依据和原始资料
该矿井设计生产能力为每年240万吨,年运输矸石48万t,井下运输大巷中采用3t底卸式矿车运煤,辅助运输通过1t固定式矿车、平板车和材料车来完成。
煤的散体容重为1.43t/m3,矿井工作制度为:
一年工作日为330天,每天净提升时间16小时,每天3班作业,每班工作8小时。
选择提升容器规格尺寸:
根据Q值及煤的松散容重即可选用16t标准箕斗,根据表中斗箱有效容积,计算一次实际提升量,根据箕斗实际提升量,选择JDS-16/150×
4型多绳摩擦式16t箕斗。
箕斗有效容积17.6m3,自重15t。
2、副立井提升容器的确定
副立井主要担负提升人员、材料、设备、矸石的任务。
根据辅助运输设备和井下矸石量,初步选择罐笼型号为GDS-1.5K×
4/195×
4型1.5t矿车双层四车罐笼,其自重为17t。
要求最大班工人下井时间一般不超过40min,最大班净作业时间,一般不超过6h(包括提人、材料、矸石…),其中升降工人时间,按工人下井时间的1.6~1.8倍,升降其它人员时间,按升降工人的20%,提升矸石按日出矸量的50%;
升降坑木、支架按日需量的50%。
3、提升钢丝绳的选择计算
立井多绳摩擦式提升,宜采用同向捻的提升钢丝绳。
根据所选提升容器查表得箕斗全高为15.6m,罐笼全高为10m。
按《煤矿安全规程》第397条表6规定,取v=6m/s时,过卷高度取10m,即Hg=10m。
根据主导轮直径为4.0m查表可知H2x=5m,且主导轮半径为R=2.0m。
《煤矿安全规程》规定当钢丝绳悬垂长度
不大于1200m时,按下列公式计算ma:
专为升降物料时:
ma=7.2-0.0005
人员和物料混合提升时:
ma=9.2-0.0005
同时鉴于我国立井多采用抗拉强度为1550N/mm2和1700N/mm2两种钢丝绳,不妨取钢丝绳的公称抗拉强度
=1700N/mm2=1700×
106Pa。
查表并计算可得钢丝绳密度为9350Kg/m3。
根据计算出的P值,主井提升钢丝绳决定选用绳6×
7股(1+6+12)绳纤维芯,直径为37mm的钢丝绳,其参考质量为487.10Kg/100m,钢丝破断拉力总和为876000N。
副井提升钢丝绳决定选用绳6×
19股(1+6+12)绳纤维芯,直径为45.0mm的钢丝绳,其参考质量为571.70Kg/100m,钢丝破断拉力总和为1025000N。
⑷验算钢丝绳的安全系数钢丝绳的安全系数均能满足《煤矿安全规程》的要求。
4、多绳摩擦式提升机的选择
提升机的选择是在确定主导轮直径口和钢丝绳最大净张力差Fe后,查提升机特征表确定的。
⑴主导轮直径
根据《安全规程》规定,摩擦式提升机的主导轮直径D与钢丝绳直径d之比应符合下列要求:
有导向轮时:
D≥90d
对箕斗井:
D/d=4000/37=108>
90
对罐笼井:
D/d=4000/40=100>
所以主导轮直径选D=4.0m,主、副井均能满足《安全规程》的要求。
钢丝绳最大静张力Ff的计算,对于等重尾绳及轻尾绳提升系统的Ff。
箕斗提升时:
Ff=〔Q2+Q+np(Hk′+Ht)+nqHH〕×
gN
=〔20600+15000+4×
4.5×
(33.1+690)+4×
13.3〕×
9.8
=479kN
罐笼提升时:
Ff=〔Q2+2(G+G0)+np(Hk′+Ht)+n1qHH〕gN
=〔17000+2×
(6000+947)+4×
5.6×
(22.805+690)+4×
14.5〕×
=462.4kN
⑶钢丝绳作用在主导轮上的最大静张力差Fc
Fc=〔Q+︱ΔHt︳〕g
=(20600+0)×
=202kN
Fc=〔4G+(ΔH+1)〕g
=(4×
6000+1)×
=235kN
式中:
Δ——提升钢丝绳与平衡尾绳总单位质量之差,对于等重尾绳的提升系统Δ=0,上式中Δ取其绝对值;
5、电动机容量选择
本部分内容,不进行运的学和动力学的计算,只进行近似计算:
=3184Kw
根据计算功率选定提升机型号为:
JKM-4./4(I),其性能特征如下:
主导轮直径4.0m,导向轮直径3.0m,钢丝绳最大净张力差为230KN,钢丝绳允许最大直径为39.5mm,最大提升速度14m/s,减速器的速比7.35,最大扭距为570KN/m,电动机功率为3000Kw,最大允许功率计算值为720Kw,电动机转数为630r/min,最大转数750r/min,传动方式为单电机传动。
2.2井底车场
井底车场是连接矿井主要提升井简和井下主要运输巷道的一组巷道和硐室的总称。
它联系着井简提升和井下运输两大生产环节,为提煤、提矸石、下物料、通风、排水、供电和升降人员等各项工作任务。
它是井下运输的总枢纽。
设计依据:
设计矿井基本概况:
矿井设计生产能力为2.4Mt/a,年工作日330天,日提升时间16小时,矸石系数为20%。
主井采用16t箕斗,副井采用罐笼提升。
大巷运输设备的型号及外形尺寸
设计要求:
井底车场富裕通过能力,一般大于矿井设计生产能力的30%。
设计井底车场时,应考虑增产的可能性。
尽可能地提高井底车场的机械化水平,简化调车作业。
应考虑主、副井筒之间的施工时短路贯通。
在确定井筒位置和水平标高时,要注意井底车场所处的围岩情况及岩层的含水情况,一般应避开破碎带或强含水层。
对于大型矿井或高瓦斯含量矿井在确定井底车场型式时,应尽量减少交岔点的数量和减少跨度,并考虑施工和维护方便。
井底车场布置应紧凑,应注意节省工程量。
2.2.1设计基本参数
主井净直径6.5.0m,装备有一对16t箕斗,副井净直径8.0m,装备一对1.5t双层四车罐笼。
井下辅助运输采用3t固定式矿车(掘进煤列车由37辆矿车组成),煤矸混合列车由28辆矿车组成,其中煤车9辆,矸石车19辆。
井底车场设1t翻车机处理掘进煤。
矸石辆占矿井产量的20%,由副井提升。
掘进煤辆占5%,由翻车机翻入井底煤仓从主井提升。
1、副井井底车场:
井底车场沿煤层底板布置,拱形结构,巷道内敷设600mm双轨道,采用锚喷支护,其他采用单轨布置。
2、主井井底车场:
井底车场沿煤层底板布置,拱形结构,巷道内敷设胶带运输机,采用锚喷支护支护。
3、轨道大巷:
沿煤层底板布置,巷道敷设600mm道轨,1t固定式矿车运输,采用锚喷支护。
4、运输大巷:
沿煤层底板布置,巷道内布置胶带输送机,采用锚喷支护。
5、区段巷道:
沿煤层布置,运输巷道敷设胶带输送机,回风巷道敷设600mm道轨,采用用锚网支护方式。
2.2.1.1井底车场硐室
1.主井系统硐室
井底煤仓:
井下煤仓上接卸载站硐室,下连箕斗装载硐室。
通常为一条较宽的倾斜巷道,其中分成两个隔间,一个用以存煤,另一个为人行通道。
近年来,也有些矿井采用了垂直式煤仓。
容量按提升设备2个小时的提升量取值,850t。
箕斗装载硐室:
其内安设箕斗装载设备,将煤仓之煤按定量装入箕斗。
本硐室上接煤仓,并与立井井简直接相连,一般情况下位于井底车场水平之下。
主井清理撤煤硐室及斜巷:
箕斗装裁时,部分煤炭撤落到井底。
为了清理需设置清理撤煤硐室,其中安设提升绞车,并经清理斜巷将矿车或小箕斗送入井底。
清出的煤炭提升至运输水平,然后由矿车经副井底部运至地面。
4主井井底小水泵房:
为了清理撤煤和防止箕斗装载设备被水淹没,必须及时排除井底积水。
通常在清底设备之下或其附近,于井筒一侧开一小泵房,安设两台水泵,一台工作,一台备用。
井底积水排入井底车场巷道的水沟中,再流入水仓。
2.副井系统硐室
马头门:
它是副井井简与车场巷道相连接的部分。
材料、设备和人员都要通过它进出罐笼。
在马头门附近为便于矿车进出罐笼,要安设推车机、阻车器等设备。
中央变电所:
中央变电所硐室是全矿井下电力总配电站,为了节约输入,输出电缆线,配电均衡,安装维护方便和便于提供新鲜风流等目的,宜将变电所置于副井与井底车场连接的附近。
变电所必须采用不燃性材料支护,如选用混凝土或料石砌碹,条件许可也可采用不燃性锚喷支护。
硐室必须设置易关闭的既防水又防火的密闭门,门内可设向外开的铁珊门,但不能妨碍门的关闭。
从硐室出口防火门起5米内的巷道应砌碹或用其它不然性材料支护。
变电所的地平,应比副井重车线侧的硐室通道与车场巷连接点处的标高高出0.5米。
硐室不应有滴水现象,电缆沟应设一定坡度,以便将积水随时排除室外。
中央变电所应根据规定,设置灭火器材,如配备灭火设备和充足的沙箱,为此在硐室设计尺寸时,应留出相应的位置。
中央水泵房:
水泵房硐室是井下主要硐室之一,能否正常安全运行关系重大,故水泵房硐室位置的选择应考虑以下因素:
管线敷设最短,不仅节约管线电缆,而且管道阻力和电压降最小。
一旦井下发生水患,人员,设备便于撤出,或便于下放排水设备,增加排水能力,迅速排除事故,恢复生产。
要求具有良好的通风条件
根据以上要求,硐室位置应选在井底车场与副井连接处附近空车线一侧,以便于设备运输,与中央变电所硐室组成联合硐室,即使有特殊原因也要尽可能靠近副井。
中央水泵房硐室必须采用不燃性材料支护,如砌料石或混凝土碹,在坚固的岩层中也可是用锚喷支护,但不得有淋水。
出口通道处需设置向外开启的能防水防火的密闭门。
从硐室出口密闭门起5米内的巷道,应砌碹或采用其它不燃性材料支护。
泵房硐室的地平应高出通道与车场连接处地板0.5米,设有流水坡,以防硐室积水。
水泵工作的总能力应满足20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。
井底水仓:
井底水仓是按照矿井正常涌水量计算的,《煤矿安全规程》规定,当矿井正常涌水量在1000立方米/小时以下,主要水仓有效容积能容纳8小时的正常涌水量。
同时主要水仓的有效容积不得小于四小时的矿井正常涌水量。
矿井主要水仓必须含有内水仓和外水仓,当一个水仓清理时,另一个水仓能正常使用,特殊情况应设多条水仓。
据上述可知,本矿正常涌水量618立方米/小时,小于1000立方米/小时。
故其容量:
V=Q·
8
V——水仓容积,立方米
Q——矿井正常涌水量,立方米/小时
V=4944立方米
本矿井水仓断面为半圆拱形,用混凝土砌碹,考虑到支架间隙亦可储水,水仓净断面应乘以1.2的系数。
为使淤泥易于沉淀和清理,水仓向配水仓方向设立反坡,其坡度常为1‰~2‰,在水仓最低点既清理斜巷底部附近应设积水窝,在清理水仓时能将积水排出,以方便清理工作。
等候室:
在副井井筒附近应设置等候室,作为工人候跟休息的场所。
等候室多和工具房相邻,以便于工人领取工具。
3.其他硐室
其他硐室主要有:
调度室、电机车库及电机车修理间、防火门硐室、火药库等。
各硐室的具体位置见井底车场平面布置图所示。
3采区巷道布置
布置采区巷道是为了把回采工作面与主要开拓巷道联系起来。
构成运输、通风、动力供应、材料供应等系统。
保证工作面联续不断的生产。
3.1采区形式
3.1.1开采顺序
《安全规程》规定:
突出矿井、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井高瓦斯区域的采煤工作面,不得采用前进式采煤方法。
在井田范围内,带区的开采顺序为后退式,即从井田东西两翼向井田中央推进的方式。
在带区内优先开采离井筒近的条带,矿井投产快,可以节约初期投资。
然后再在带区内进行跳采,跳采方式巷道掘进工程量少。
3.1.2保证年产量
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