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文檔簡介

1、.第一章 井田概況及地質(zhì)特征第一節(jié) 井田概況一. 交通位置蔣莊井田位于滕南礦區(qū)的中部,地跨滕州市和微山縣。井口北至滕州市25km,南距微山縣16km,東連青島、日照、連云港等國內(nèi)主要港口,西臨京杭大運河和南四湖,可連通淮河、長江等水系;陸路運輸經(jīng)礦區(qū)官柴鐵路專用線可北接兗新,南達(dá)隴海,104國道、京福高速公路縱貫?zāi)媳?,境?nèi)水陸交通極為便利。交通示意圖見圖1-1-1。二. 地形地勢井田內(nèi)地形平坦,地面標(biāo)高+33.37+48.37m,為一由東北向西南緩慢下沉的濱湖沖積平原。由于地勢低洼,近臨群湖,加之南四湖幾乎承受了整個魯西南各主要水系的來水,過去經(jīng)常湖水倒灌,內(nèi)澇成災(zāi),湖濱地區(qū)大片被淹。據(jù)記載,

2、一九五七年曾形成百年來罕見的特大洪水,湖水水位由+33.0m上漲到+37.01m。除西崗、歡城、柴里等地外,濱湖一帶大片被淹。南四湖流域面積5969km2,湖面1428km2,水深1-3m,昭陽湖??谒恼?959-1962年平均水位標(biāo)高+33.0m,最高為+37.01m(1957年),最低為+32.02m(1960年),湖底標(biāo)高一般為+30.0+32.0m。井田內(nèi)無大的河流,僅在井田西南部邊界外有舊運河流經(jīng),與昭陽湖連接。近年來,經(jīng)過大興水利,疏浚河道,沿河、湖兩岸修筑了防洪堤壩,設(shè)置了排澇設(shè)施,洪水災(zāi)害逐年減少,本區(qū)基本免受洪水威脅。三. 氣象及地震情況本區(qū)屬季風(fēng)型大陸性氣候。1. 風(fēng)向和

3、風(fēng)速春、夏多東風(fēng)及東南風(fēng);冬季多東北風(fēng)及西北風(fēng)。春季為多風(fēng)季節(jié),平均風(fēng)速2-3.5ms,最大風(fēng)速20ms。2. 氣溫歷年平均氣溫13.6,最低月平均4.4,最高月平均28.7。極限最低溫度21.8(1957年1月18日),極限最高溫度40.9(1955年7月)。3. 降雨量歷年平均降雨量758.7mm,最小降雨量為415.8mm(1983年),最大為1245.8mm(1964年),月最大降雨量為754.3mm(1957年7月),降雨多集中在7、8月份,日最大降雨量230mm(1974年8月1日)。年蒸發(fā)量平均為1988.2mm(1956-1975年)。冰凍期約3-4個月,最大積雪厚度0.19m

4、(1964年),最大凍土深度0.22m(1967年12月31日)。4. 地震烈度精查補(bǔ)充地質(zhì)勘探報告稱:“據(jù)1958年中國科學(xué)院公布本區(qū)為9度地震區(qū),另據(jù)滕州市601廠請地球物理研究所核定為7度地震區(qū)”。根據(jù)山東省地震局魯西南地震烈度劃分,該礦區(qū)地震基本烈度應(yīng)為7度。四. 礦區(qū)開發(fā)歷史滕南礦區(qū)已有40年的開發(fā)歷史,現(xiàn)在礦區(qū)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和正在建設(shè)的國有煤礦有以下礦井:柴里煤礦:年生產(chǎn)能力240萬t/a;田陳煤礦:1989年移交生產(chǎn)管理,設(shè)計年生產(chǎn)能力120萬t/a;付村煤礦:1998年試生產(chǎn),設(shè)計年生產(chǎn)能力120萬t/a;高莊煤礦:1998年移交生產(chǎn)管理,設(shè)計年生產(chǎn)能力90萬t/a,現(xiàn)擴(kuò)建為年生產(chǎn)

5、能力180萬t/a;此外,礦區(qū)內(nèi)還有地方生產(chǎn)礦井和省勞改局所經(jīng)辦生產(chǎn)礦井:歡城礦井、郭莊礦井、岱莊礦井、七五生建礦井、菜園礦井、崔莊礦井等。第二節(jié) 井田地質(zhì)特征滕縣煤田系以奧陶系石灰?guī)r為軸的背斜構(gòu)造(滕縣背斜)。滕南礦區(qū)居背斜南翼,為一斷裂發(fā)育的寬緩褶皺區(qū),本井田位于滕南礦區(qū)中部。一. 地層本區(qū)地層屬華北型沉積,以石炭二迭系為含煤地層,地層自老而新有奧陶、石炭、二迭、侏羅、第四系。按地層由老至新順序分述如下:奧陶系馬家溝群(O2):厚400-500米,為灰、灰白、青灰色層狀石灰?guī)r,致密質(zhì)純,偶含白色燧石,夾虎皮狀石灰?guī)r,含珠角石動物化石。為煤系地層基盤。石炭系(C):假整合于奧陶系之上,自下而

6、上分為本溪群(C2)和太原群(C3)。本溪群(C2)厚38-42m,由雜色泥巖、粘土巖和石灰?guī)r(2-4層)組成。底部為灰綠色鋁土泥巖、青灰、灰綠、紫紅等雜色泥巖組成,夾不穩(wěn)定的十五層灰?guī)r。中部為8.25-13.80m厚的十四層石灰?guī)r,分布普遍,層位穩(wěn)定,為主要標(biāo)志層之一。上部為雜色泥巖,夾粘土質(zhì)粉砂巖及不穩(wěn)定的第十三層石灰?guī)r。頂部以第十二層石灰?guī)r與太原群分界。太原群(C3)厚149-191m,一般為170m,由海陸交互相的泥巖、砂巖、薄層石灰?guī)r和少量粘土巖組成。含薄煤共16層,其中穩(wěn)定可采和局部可采煤層有16、12下二層;含石灰?guī)r共11層,其中第三、第十層石灰?guī)r巖層穩(wěn)定,為良好的標(biāo)志層。第十層

7、石灰?guī)r分上下兩層,中間夾有1m左右的黑色泥巖或鈣質(zhì)泥巖,上層1m左右,下層5m左右,是16煤層的頂板;第三層石灰?guī)r一般厚度為8m左右,致密堅硬,層位厚度穩(wěn)定,上距3下煤層一般為40m左右,是主要標(biāo)志層之一。二迭系(P):自下而上有山西組和石盒子組,整合于石炭系之上,山西組(P1)厚95-140m,一般為110m左右,本組與石炭太原群連續(xù)沉積,以第一層灰?guī)r上部之海相泥巖為界,以下為太原群,以上為山西組。山西組下部為過渡相沉積,上部為純陸相沉積,是本區(qū)重要含煤地層。中下部以淺灰、灰白色厚層狀中粒砂巖為主,夾粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖,共含煤三層,其中3上、3下為主要可采煤層。石盒子組最大殘厚2

8、29m,以雜色砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖、粉砂巖為主,屬純陸相沉積,頂部含煤1-4層(柴煤),厚0.2m左右,可以作為煤系地層的上部標(biāo)志。上侏羅統(tǒng)(J3):不整合于二迭系之上,最大殘厚353m,分上下兩部分。上部由灰、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖互層組成。下部一般為厚度80-190m的礫巖,間夾數(shù)層紫紅、紫灰色細(xì)砂巖、粉砂巖。礫巖成分為紫紅、灰綠、紫灰色灰?guī)r礫為主,滾園度較好,分選較差,礫徑一般為5-30mm,膠結(jié)物一般為鈣質(zhì),部分為鐵質(zhì)和泥質(zhì)膠結(jié),一般以礫巖覆蓋于石盒子組之上,部分塊段以砂巖與石盒子組地層接觸。第四系(Q):不整合于侏羅統(tǒng)地層之上,厚31.55-73.40m,平均50.45m,區(qū)內(nèi)分布東北薄

9、、西南厚,分上下兩組,上組頂部0.6-2.85m為覆蓋土層,其下為黃色、黃褐色粘土、砂質(zhì)粘土、砂姜結(jié)核砂質(zhì)粘土及3-4層砂礫層組成,下組由粘土、含砂姜結(jié)核粘土、粘土質(zhì)砂及砂礫層組成。二. 地質(zhì)構(gòu)造二水平為一斷裂發(fā)育、以地塹地壘為主要特征的寬緩褶皺區(qū),構(gòu)造屬中等-復(fù)雜類型。1. 褶皺二水平內(nèi)褶皺發(fā)育,褶皺軸向一般為北東,局部轉(zhuǎn)為北北東或北東東,兩翼巖層傾角一般為5°-10°,個別地段達(dá)15°左右,各褶曲都不同程度地受到斷層破壞,形態(tài)變得不明顯或不完整。井田主要褶曲由西向東有柴里向斜、孔莊背斜、張莊向斜、高崮堆向斜、尹家洼背斜、趙莊向斜等。井田內(nèi)主要褶曲特征見表1-2

10、-1。主要褶曲特征 表1-2-1順序褶曲名稱軸 向走向長度(km)1柴里向斜北東、北北東9.02孔莊背斜北、北北東9.13張莊向斜北東4.34房莊向斜北東東、北東1.45于橋背斜北東1.76高崮堆向斜北東2.67尹家洼背斜北東5.58趙莊向斜北東2.12. 斷層二水平內(nèi)斷層發(fā)育,將地層切割成一系列地塹地壘構(gòu)造。斷層大致可分為三組:北北東向正斷層組、近東西向的正斷層組和北東向逆斷層組,北北東向和近東西的正斷層為本井田的主要斷裂構(gòu)造。北北東向正斷層:密度大、切割深、傾角較陡,一般65°-75°,斷層帶大,常有分支現(xiàn)象,形成一系列相間排列的地塹、地壘構(gòu)造,屬于本組的斷層有徐莊、高

11、廟、王莊、杜廟、祝陳村、劉仙莊、官莊、曹莊、邢寨、尹家洼等斷層。近東西向的正斷層:也是井田內(nèi)主要斷層,構(gòu)成井田邊界,密度小、落差大,傾角65°-75°,南降北升,呈階梯狀排列,屬于本組的斷層有程樓、李集等斷層。北東向逆斷層:本組斷層較少,落差也小,與褶曲軸大致平行,傾角較緩,一般50°。屬于本組斷層有南荒、欒莊、房莊等斷層。井田內(nèi)主要斷層特征見表1-2-2。三. 煤層及煤質(zhì)二水平主要煤系為下二迭統(tǒng)山西組和上石炭統(tǒng)太原群,兩個主要煤系地層共含煤18層,山西組含煤2層,賦存于井田東部,即劉仙莊斷層、杜廟斷層及尹家洼斷層所圍成的塊段。其中3下煤層在分布范圍內(nèi)基本穩(wěn)定可采

12、,3上煤層在分布范圍內(nèi)大部可采,可采總厚度6.52m左右;太原群含煤16層,其中16煤層在全井田內(nèi)基本穩(wěn)定可采,12下煤層在井田內(nèi)局部可采,可采總厚度1.62m。各煤層結(jié)構(gòu)特點分述如下:1. 3上煤層煤層厚度0-9.25,一般4m左右,無夾石,結(jié)構(gòu)較簡單,屬于較穩(wěn)定煤層。2. 3下煤層該煤層層位穩(wěn)定,厚度0-5.18米,平均厚度2.52m左右,煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。主要斷層特征表 表1-2-2順序斷層名稱走向傾 向傾角走向長度(km)落差(m)一、北北東向正斷層組1徐莊斷層北北東北西西75°6.20-1252高廟斷層北北東南東東60°-70°7.20-2003王莊斷層北

13、北東北西西50°-70°5.00-904杜廟斷層近南北-北北東西75°5.670-1805劉仙莊斷層近南北東75°11.3110-2806尹家洼斷層北北東北西西75°4.590-1907祝陳村支斷層北北東北西西75°3.080-1008官莊斷層北北東南東東75°4.050±9曹莊斷層北北東北西西75°4.9100±10邢寨斷層北北東南東東75°4.5100±11祝陳村斷層北北東北西西75°0.550二、近東西向正斷層組12程樓斷層北北東南南東75°-78&

14、#176;6.550-13013李集斷層近東西南75°2.590-190三、北東向逆斷層組14南荒斷層北東北西45°1.50-3515欒莊斷層北東北西45°2.20-2516房莊斷層北東北西45°-54°4.80-1001716-1斷層北東北西45°0.935-601819-2斷層北東北西45°-54°2.50-803. 12下煤層該煤層位于太原群中部,厚度0-2.05m,一般為0.79m左右,層位尚穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,屬比較穩(wěn)定的局部可采煤層。該煤層在井田中部因受一北東向古河床相砂巖沖刷而出現(xiàn)無煤塊段,另在井田東北角

15、有一塊不可采區(qū)。4. 16煤層該煤層位于太原群下部,厚度0.15-1.92m,一般為0.83m左右,煤層層位穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡單,為太原群主要可采煤層。16煤層局部含炭質(zhì)石英砂巖夾層,最大厚度0.37米,但分布范圍極小,僅在個別鉆孔發(fā)現(xiàn)。16煤層除在井田北部、東北部出現(xiàn)局部不可采外,其余均可采。5. 煤層對比3上、3下煤層位于山西組下部,屬過渡相沉積,兩煤層具有尖滅及局部沖刷現(xiàn)象,3上煤下距3下煤層一般為30m左右,上距石盒子組底部礫砂巖一般為57.09m左右,3下煤層下距主要標(biāo)志層第三層石灰?guī)r一般為40m左右。太原群煤層為海陸交互相沉積,12下煤層上距3下煤層77-162m,平均99m,12下煤層

16、間接底板為第八層灰?guī)r,下距第九層灰?guī)r13-18m。16煤層的直接頂板為第十層石灰?guī)r,上距12下煤層45-67m,平均間距54m??刹擅簩犹卣饕姳?-2-3。煤質(zhì):二水平內(nèi)各煤層的成因類型屬陸植煤類,變質(zhì)程度為低-中變質(zhì)階段的煙煤,工業(yè)牌號3上、3下煤層為1/3焦煤,12下煤層為氣-肥煤,16煤層為肥煤。煤巖特征:3上、3下一般為亮暗-暗亮型,12下煤層為暗亮-亮煤型,16煤層為亮煤型,煤質(zhì)特征見表1-2-4??刹擅簩犹卣鞅?1-2-3煤層編號煤層厚度兩極/平均厚度(m)層間距(m)穩(wěn)定性煤層結(jié)構(gòu)3上0-9.254.00±較穩(wěn)定簡單3下0-5.182.52±30穩(wěn)定較復(fù)雜12

17、下0-2.050.79±99較穩(wěn)定簡單160.15-1.920.83±54穩(wěn)定簡單四. 瓦斯、煤塵和煤的自然發(fā)火傾向1. 瓦斯. 鉆孔瓦斯測定結(jié)果據(jù)勘探鉆孔煤層瓦斯測定資料,3上、3下、12下、16煤層均為氮氣帶,CH4、CO2含量較低(CH4含量均小于1cm3/g)。鉆孔瓦斯測定資料見表1-2-5。鉆孔瓦斯測定資料 表1-2-5煤層鉆孔(個)瓦斯含量(cm3/g)瓦斯成分()CH4Co2CH4CO2N23上10.0380.010.5050.13499.3613下100-0.76760.0008-3.25530-23.000.134-45.9851.49-98.8312下1

18、0.0060.1250.8931.8681640.065-0.16690.001-1.57941.00-1.750.184-21.4177.20-97.57. 煤礦瓦斯鑒定情況蔣莊煤礦歷年3上、3下煤層瓦斯鑒定等級均屬低瓦斯礦井,歷年礦井瓦斯鑒定結(jié)果見表1-2-6。歷年礦井瓦斯鑒定結(jié)果 表1-2-6測定時間批復(fù)時間平均絕對涌出量(m3/min)平均相對涌出量(m3/t)CH4Co2CH4Co219897月15日5.774.6519907月24日2.481.7419917月13日2.831.1919927月14日3.421.2019937月13日3.651.1419947月16日4.011.64

19、19957月15日4.511.1919967月26日5.251.3819977月14日5.731.3619987月14日4.751.2319997月23日5.1891.1020007月4日4.951.0620017月6日5.4321.132. 煤塵爆炸性根據(jù)煤芯樣及井下開采煤層測定結(jié)果,煤塵均有爆炸危險,見表1-2-7。煤塵爆炸性測定成果一覽表 表1-2-7煤層鉆孔(個)煤塵爆炸火焰長度(mm)巖粉量()爆炸結(jié)論3上4450-70065-75有爆炸危險3下720-75045-75有爆炸危險12下2600-85070-75有爆炸危險16450-90070-80有爆炸危險1997年10月煤炭科學(xué)總

20、院重慶分院對蔣莊煤礦3煤層進(jìn)行了化驗,結(jié)果表明:3上煤層煤塵爆炸指數(shù)為41.54,3下煤層煤塵爆炸指數(shù)為44.34。見表1-2-8。3. 煤的自燃據(jù)原礦井精查地質(zhì)報告提供的鑒定資料,除3下煤層外,各煤層均有不同程度的自然發(fā)火傾向,見表1-2-9。3上、3下煤層煤塵爆炸性鑒定表 表1-2-8采樣煤層采樣日期1997年6月鑒定日期1997.7.10工業(yè)分析爆炸性試驗爆炸性結(jié)果水分灰分揮發(fā)分火焰長度(mm)抑制煤塵爆炸最低巖分量原煤精煤3上1.589.2737.0341.54740095有爆炸性3下1.099.7539.5344.34740095有爆炸性煤層自燃傾向鑒定表 表1-2-9煤層鉆孔(個)

21、(°C)自然發(fā)火結(jié)論(等級)3上216有可能自然發(fā)火的(3)3下27-11不自然發(fā)火的(4)12下212-50有可能自然發(fā)火的(3)容易自然發(fā)火的(1)16319-28有可能自然發(fā)火的(3)自然發(fā)火的(2)礦井生產(chǎn)以來,對3上、3下煤層實際取樣鑒定分析,3上、3下煤層均有自然發(fā)火傾向,屬自燃煤層。1998年10月,經(jīng)西安礦業(yè)學(xué)院礦山應(yīng)用技術(shù)研究所對3上、3下煤層進(jìn)行自然發(fā)火摸擬試驗,在25起始溫度時,3上煤層最短自然發(fā)火期為43天,3下煤層最短自然發(fā)火期為34天。4. 地溫本井田上侏羅統(tǒng)以上非含煤地層地溫梯度最低,平均1.65°C/100m;3上、3下煤層以上的含煤地層為中

22、梯度,為2.30°C/100m;3上、3下煤層以下為高梯度,為2.35°C/100m。平均地溫梯度約為2.32°C/100m,開采-320水平3上、3下煤層不會有高溫?zé)岷Πl(fā)生。開采-450水平3上、3下煤層,特別是開采太原組16煤層,垂深達(dá)到500m左右,地溫在30°C左右。5. 地壓中、新生代以來,本井田沉降幅度較大,巨厚的中、新生界地層覆蓋在石炭二疊系含煤地層之上。含煤地層的地壓為大地靜壓力場型,壓力主要來自上覆地層的重力。礦壓顯現(xiàn)除與原始地層重力、構(gòu)造應(yīng)力有關(guān)外,還與煤層頂板巖性及其組合密切相關(guān)。井田內(nèi)斷層性質(zhì)多為張扭性,大型斷層兩側(cè)常伴生許多條中

23、、小型斷層,形成斷層組。在斷層附近,裂隙發(fā)育、巖層破碎,易產(chǎn)生應(yīng)力異常。五. 可采煤層頂?shù)装?. 3上煤層直接頂板巖性一般為泥巖、砂質(zhì)泥巖,向上常有較厚的細(xì)中砂巖,部分地段頂板為中、細(xì)粒砂巖,砂巖單向抗壓強(qiáng)度在干燥狀態(tài)下為60.2×106pa,飽和吸水狀態(tài)下平均為41.0×106pa;砂質(zhì)泥巖單向抗壓強(qiáng)度干燥狀態(tài)下平均為45.4×106pa,屬中等冒落-難冒落頂板。底板多為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖,厚度一般1.07-4.55m。2. 3下煤層3下煤層大部地段頂板為淺灰白色細(xì)、中砂巖,厚度一般為20-30m,其堅固性大于3上煤層頂板砂巖,屬中等冒落-極難冒落的頂板,14線以

24、北部分地段及以南的大部分地段有泥巖偽頂,其厚度多在0.5m以下,有時增至2-5m或更大,形成直接頂,容易冒落。底板為炭質(zhì)或砂質(zhì)泥巖,向下漸變?yōu)榉凵皫r、砂泥巖互層,一般3-5m。3. 12下煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖,向上漸變?yōu)榉凵皫r、細(xì)砂巖,厚5-7m,堅固性較差,屬冒落-中等冒落性頂板,底板為粘土泥巖、泥巖,向下為石灰?guī)r(八灰)或砂巖。4. 16煤層頂板為第十層石灰?guī)r,厚3.38-9.40m,一般為5m左右,層位穩(wěn)定,巖性堅固,單向抗壓強(qiáng)度干燥狀態(tài)下平均為160×106pa,飽和吸水狀態(tài)下平均為146×106pa,屬極難冒落頂板,有時有泥巖偽頂,厚0.1m左右,隨采隨落,底

25、板為泥巖或粘土巖,厚度多在1m之內(nèi),向下變?yōu)樯皫r。六. 其他有益礦產(chǎn)據(jù)煤芯樣測定結(jié)果,各煤層鎵含量均有部分點達(dá)一般工業(yè)要求(0.003-0.005);其中以3下煤層達(dá)一般工業(yè)要求的較多,鍺、釩含量均未達(dá)一般工業(yè)要求。煤層頂?shù)装逯?,鍺的含量僅17煤和18下煤層頂板達(dá)一般工業(yè)要求(20PPM/g)。七. 水文地質(zhì)對二水平開采有影響的含水層主要有(1)第四系沖積層、(2)上侏羅統(tǒng)下部礫巖層、(3)石盒子組底部砂巖、(4)煤系地層中的3煤頂部砂巖層、(5)第三層石灰?guī)r、(6)第十層石灰?guī)r、(7)第十四層石灰?guī)r、(8)奧灰等,二水平內(nèi)斷層導(dǎo)水性弱,水文地質(zhì)條件屬簡單-中等類型。1. 含水層. 第四系砂礫

26、層第四系厚73.40-31.55m,平均50.54m,根據(jù)顏色、巖性及含水性分為上、下兩組,分界深度23.03-37.40m,上組平均厚28.89m,一般含砂層或砂礫層3層,厚度為9m左右,其中第3層厚度大,作為上下組的分界層。本組砂礫層富水性強(qiáng),局部承壓,單位涌水量為1.449L/s.m,水位標(biāo)高+38.34m,水質(zhì)重碳酸鹽-鈣鈉型,礦化度0.312g/L,水質(zhì)良好。下組平均厚21.65m,夾砂層2-3層,厚度7.13m,富水性較上組弱,單位涌水量0.00816L/s.m,水位標(biāo)高+37.03m,水質(zhì)為重碳酸、硫酸鹽-鈣鈉型,礦化度0.386g/L。. 上侏羅統(tǒng)礫巖一般厚80m左右,以石英巖

27、、石灰?guī)r礫為主,鈣質(zhì)、泥巖膠結(jié),具溶洞和裂隙,-100m水平以上發(fā)育,單位涌水量2.245L/s.m,地下水逕流條件較好,動水量充沛,富水性強(qiáng),水位標(biāo)高+36.3-+36.9m,屬裂隙溶洞承壓水,第四系砂巖水是補(bǔ)給的主要來源,在正常地段礫巖層下距3上煤層101.1-314.9m,在開采后的冒落裂隙帶高度之外,但個別地段因斷層切割關(guān)系使礫巖與煤層間距縮小,可能導(dǎo)致礦井涌水量增加。. 石盒子組底部砂巖一般厚10米左右,巖性為中-細(xì)粒砂巖,屬裂隙承壓含水層,現(xiàn)井下該含水層出水點最大涌水量達(dá)到50m3/h,此含水層下距3上煤層平均為57.09m,3上煤層開采后導(dǎo)水裂隙帶高度有可能達(dá)到該層,應(yīng)引起重視。

28、. 3煤頂部砂巖包括3上、3下煤層頂部砂巖,其厚度在7.0-50.0m之間,平均37m左右,砂巖具有裂隙,多為方解石充填,在斷層帶附近,張裂隙發(fā)育,并有小孔洞,單位涌水量0.210-0.398L/s.m,是開采3煤時礦井涌水的主要來源,但補(bǔ)給條件不良,易于疏干。. 第三層石灰?guī)r深灰色,厚層狀、純質(zhì),厚5.6-10.27m,平均8m,上距3下煤層平均40m,富水性強(qiáng)而不均一,屬溶洞裂隙水,單位涌水量為0.00179L/s.m,水位標(biāo)高+33.07-42.80m,含水不均一是由于裂隙溶洞發(fā)育不均所致,其規(guī)律是淺部比深部較發(fā)育。. 第十層石灰?guī)r淺-深灰色石灰?guī)r,致密,厚3.38-9.40m,平均厚5

29、.0m,含裂隙承壓水,單位涌水量0.000908-0.0145L/s.m,水位標(biāo)高+36.0-39.0m,水質(zhì)為硫酸鹽-鈉型,礦化度3.248-3.572g/L,十灰是16煤層的直接頂板,是開采16煤的主要充水水源,但補(bǔ)給條件不良,含水性弱,對開采影響不大。. 第十四層石灰?guī)r位于煤系地層底部,16煤之下45m左右,層厚8.25-13.8m,平均厚11.0m,質(zhì)純,含裂隙承壓水,單位涌水量0.0000448-0.116L/s.m,水位標(biāo)高+32.85+42.61m。. 奧陶系灰?guī)r青灰、灰白色厚層狀石灰?guī)r,淺部裂隙溶洞發(fā)育,富水性強(qiáng),單位涌水量0.000125-1.612L/s.m,水位標(biāo)高+37

30、.34+43.19m,水質(zhì)為硫酸鹽、氯化物-鈣鈉型,礦化度8.828-4.9g/L。上述各含水層間均有粉砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖等隔水層相隔,一般無水力聯(lián)系。正常地段內(nèi),各含水層與煤層的距離見表1-2-10。各含水層與煤層的距離表 1-2-10煤層與含水層間距(m)礫巖至石盒子組底板砂巖石盒子組底板砂巖至3上煤層3下煤層至三灰三灰至12下煤層12下煤至十灰16煤至十四灰十四灰至奧灰最大131.858.4157.076.065.054.019.0最小8.2555.7829.034.031.028.015.0平均76.757.0940±59.041.028.017.02. 隔水層. 第四系隔

31、水層上組:頂部0.60-2.85m為覆蓋土層,其下為黃色、黃褐色粘土、砂質(zhì)粘土、砂姜結(jié)核砂質(zhì)粘土。下組:由粘土、含砂姜結(jié)核粘土組成。上下組粘土層總厚度平均約34m。第四系隔水層具有良好的隔水性能,即使受采動影響,地表水也無向下滲透現(xiàn)象。. 太原組粘土巖三灰至十下灰之間主要由粘土巖與含水微弱的粉砂巖和薄層石灰?guī)r組成,隔水性良好。其中12下煤層上距三灰59.00m左右,下距十下灰約45.00m,這些隔水層對于12下煤層的開采十分有利。. 本溪組粘土巖十二灰至十四灰之間以粘土巖為主,間夾細(xì)砂巖,十四灰與奧灰之間為雜色粘土巖、鐵質(zhì)泥巖、粘土巖、G層粘土巖。對于阻隔奧陶系石灰?guī)r水上升、減少奧灰水對礦井安

32、全生產(chǎn)的威脅起到重要作用。3. 斷層導(dǎo)水性. 主要含水層的水力聯(lián)系本井田煤系中主要含水層有3上、3下煤層頂板砂巖、三灰、十下灰、十四灰。在正常情況下,各含水層之間無水力聯(lián)系,但由于本井田斷層比較發(fā)育致使不含水層與含水層對口接觸或間距縮短而發(fā)生水力聯(lián)系。二水平內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷層發(fā)育,由于斷層作用地層發(fā)生錯動,使本來沒有水力聯(lián)系的含水層對口接觸或間距大大縮小致使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化。斷層的導(dǎo)水性與斷層上、下兩盤對口接觸的巖性、斷層帶充填物成份、膠結(jié)程度等有關(guān),因此巷道穿斷層時應(yīng)注意分析斷層兩盤巖性,當(dāng)穿含水層對口接觸的斷層時,要作好防水準(zhǔn)備,導(dǎo)水性好的斷層有尹家洼、劉仙莊、高廟等斷層,井田內(nèi)根據(jù)斷

33、層大小導(dǎo)水性強(qiáng)弱已分別留出了不同寬度的防水煤柱,以防突水。開采太原群煤層時,由于斷層關(guān)系,使煤層在多處與奧陶系灰?guī)r對口接觸,為防止突水,應(yīng)留設(shè)防水煤柱。4. 礦井涌水量預(yù)計蔣莊煤礦自普查勘探至精補(bǔ)勘探階段,井田范圍內(nèi)施工的專門水文地質(zhì)鉆孔不多,各主要含水層水文資料不夠齊全。現(xiàn)根據(jù)精補(bǔ)勘探資料、該礦補(bǔ)充勘探水文地質(zhì)資料及已開采資料和相鄰礦井的水文地質(zhì)資料,對該礦的涌水量進(jìn)行預(yù)計。Q總=Q3煤頂砂+Q三灰+Q石盒子組砂礫巖+Q十灰+Q太原組砂巖+Q井筒=239+25+50+96+203+5=319m3/h(1).一、二水平同時開采時的礦井涌水量預(yù)計:隨著蔣莊煤礦生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)展,一水平3上、3下

34、煤層實際開采范圍不斷減少,而二水平下組煤層的開采范圍則不斷加大。按一、二水平的產(chǎn)量比為2:1時,一水平計劃采區(qū)的面積為2411025m2,二水平計劃采區(qū)的面積為2400000m2。. 一水平涌水量預(yù)計:3上、3下煤層開采時頂板砂巖的礦井涌水量預(yù)計根據(jù)各水文孔滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.118m/d,一水平含水層水位標(biāo)高H=260m,S=260m,含水層平均厚度m=37m,計劃采區(qū)2411025m2,其“大井”半徑r0為: 排水時影響半徑R0為:代入(5-1)式得:第三層石灰?guī)r涌水量預(yù)計:目前井下三灰涌水量20-30m3/h,取25m3/h。一水平涌水量預(yù)計:Q一水平=Q3煤頂砂+Q三灰+Q石盒子

35、組砂巖+Q井筒=190+25+50+5=270m3/h. 二水平涌水量預(yù)計:二水平計劃采區(qū)面積2420000m2,其“大井”半徑r0為:排水時影響半徑R0為:代入(5-1)式得:第十層石灰?guī)r涌水量預(yù)計:根據(jù)各水文孔滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.198m/d含水層水位標(biāo)高H=390m,S=390m含水層平均厚度m=5m蔣莊煤礦二水平計劃采區(qū)面積2400000m2,其“大井”半徑r0為: 排水時影響半徑R0為:代入(5-1)式得:太原組砂巖的礦井涌水量預(yù)計:根據(jù)臨區(qū)各水文孔太原組砂巖滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.02m/d含水層水位標(biāo)高H=390m,S=390m含水層平均厚度m=24m蔣莊煤礦二水平計劃采

36、區(qū)面積2400000m2,其“大井”半徑r0為: 排水時影響半徑R0為:代入(5-1)式得:二水平涌水量預(yù)計:Q二水平=Q3煤頂砂+Q十灰+Q太原組砂巖=217+44+36=297m3/h綜合以上礦井涌水量預(yù)計結(jié)果,蔣莊煤礦一、二水平同時開采時礦井涌水量為:Q總=Q一水平+Q二水平 =270+297=567m3/h(2).二水平開采時礦井涌水量預(yù)計:3上、3下煤層開采時頂板砂巖的礦井涌水量預(yù)計:根據(jù)一水平各水文孔滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.118m/d含水層水位標(biāo)高H=390m,S=390m含水層平均厚度m=37m蔣莊煤礦二水平計劃采區(qū)面積5495000m2,其“大井”半徑r0為:排水時影響半徑

37、R0為:代入(5-1)式得:第三層石灰?guī)r涌水量預(yù)計:目前井下三灰涌水量20-30m3/h,取25m3/h。第十層石灰?guī)r涌水量預(yù)計:根據(jù)各水文孔滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.198m/d含水層水位標(biāo)高H=390m,S=390m含水層平均厚度m=5m蔣莊煤礦二水平計劃采區(qū)面積5495000m2,其“大井”半徑r0為:排水時影響半徑R0為:代入(5-1)式得:太原組砂巖的礦井涌水量預(yù)計:根據(jù)臨區(qū)各水文孔太原組砂巖滲透系數(shù)加權(quán)平均,K=0.02m/d含水層水位標(biāo)高H=390m,S=390m含水層平均厚度m=24m蔣莊煤礦二水平計劃采區(qū)面積5495000m2,其“大井”半徑r0為:排水時影響半徑R0為:代入

38、(5-1)式得:蔣莊煤礦開采二水平時礦井涌水量:Q總=Q3煤頂砂+Q三灰+Q十灰+Q太原組砂巖=264+25+54+49=392m3/h第三節(jié) 井田開拓一. 井田開拓方式本井田開拓方式為立井開拓。二. 水平劃分和水平標(biāo)高本井田以山西組和太原群兩煤組分別設(shè)水平開采。第一水平標(biāo)高為-320m,開采山西組3上、3下兩煤層。第二水平標(biāo)高擬定為450m,開拓太原群12下、16煤層及井田東南部劉仙莊斷層和尹家洼斷層之間的山西組3上、3下兩煤層。三. 大巷布置第一水平布置有軌道和皮帶兩條運輸大巷,均位于3下煤層底板巖石中,貫穿井田南北。第一水平回風(fēng)大巷布置在運輸大巷的西側(cè),與運輸大巷的距離為300-600m

39、,標(biāo)高為250m,巷道亦處于3下煤層底板巖石中,隨著運輸大巷向南北兩翼延伸,回風(fēng)大巷降低標(biāo)高至280m左右,沿3下煤層布置,與運輸大巷平行相距30-40m。2000年緊靠北翼回風(fēng)大巷西側(cè),開拓了北翼輔助回風(fēng)巷,與北翼回風(fēng)大巷并聯(lián)共同擔(dān)負(fù)礦井北翼回風(fēng)。四. 一水平采區(qū)劃分礦井一水平原設(shè)計共劃分11個采區(qū),其中北翼6個,分別為:北二、北四、北六、北八、北十、北十二采區(qū);南翼5個,分別為:南一、南三、南五、南七、南九采區(qū)。后來由于井田邊界和采區(qū)重新劃分,北四采區(qū)劃歸北八采區(qū)開采,北六采區(qū)保留部分塊段,一水平只剩10個采區(qū)。五. 井田開采順序按照先近后遠(yuǎn)的原則,分南北兩翼對稱回采。六. 井筒礦井移交生

40、產(chǎn)時共設(shè)主井、副井和中央風(fēng)井3個井筒,井筒裝備見圖1-3-1、1-3-2、1-3-3,其特征見表1-3-1。主井凈直徑4.5m,裝備一對12t多繩箕斗,擔(dān)負(fù)全礦井原煤提升。副井凈直徑6.5m,裝備一對1t雙層四車加寬型罐籠,擔(dān)負(fù)全礦井人員、材料、設(shè)備升降及矸石提升,并兼做進(jìn)風(fēng)井。井筒內(nèi)布置有梯子間,排水管三路,壓風(fēng)管、供水管各一路,還布置有動力電纜、通訊、信號電纜、安全監(jiān)測線、束管等。中央風(fēng)井凈直徑5.5m,作全礦井回風(fēng)之用,井筒內(nèi)布置有梯子間。礦井南七采區(qū)開拓后,由于中央風(fēng)井不能滿足通風(fēng)需要,于2002年新建南風(fēng)井并投入使用。井筒凈直徑4.5m,布置有梯子間和一路供水管路,井筒裝備見圖1-3

41、-4,其特征見表1-3-1。七. 井底車場形式斜式環(huán)行車場。八. 采煤方法第一水平采用綜采和高檔普采兩種回采工藝,全部陷落法管理頂板。第四節(jié) 主要生產(chǎn)系統(tǒng)1. 煤流系統(tǒng)該礦煤流運輸方式為膠帶運輸機(jī)運輸,采煤工作面膠帶運輸機(jī)裝備有SD-800/2×40、SDJ-1000/2×75、SSJ-1000/2×125三種型號。各采區(qū)運輸巷裝備SSJ-1000/2×125、DT-1000/2×132型膠帶運輸機(jī)共4部,運輸能力為800 t/h。南北兩翼運輸大巷各裝備DX-1000型強(qiáng)力膠帶運輸機(jī)2部,運輸能力為1000t/h,分別進(jìn)入井底1、2號煤倉。裝載

42、硐室裝備TD-75型膠帶運輸機(jī)2部,運輸能力均為450t/h。2002年礦井運輸系統(tǒng)能力核定為270萬t/a。2. 輔助運輸系統(tǒng)該礦采區(qū)輔助運輸形式為小絞車軌道運輸,所裝備小絞車有JD-11.4、JD-25、JD-40、JD-55四種型號,軌道為18kg/m型;大巷輔助運輸形式為架線式電機(jī)車軌道運輸,所裝備電機(jī)車為ZK10-6/550型(機(jī)車粘著重量為10t),軌道為24kg/m型。2002年礦井輔助運輸系統(tǒng)能力核定為270萬t/a。3. 通風(fēng)系統(tǒng)南一、南三及北翼采區(qū):新鮮風(fēng)流:由主副井筒經(jīng)320m水平井底車場南北翼運輸大巷采區(qū)軌道上(下)山工作面順槽回采工作面乏風(fēng)風(fēng)流:回采工作面工作面順槽采

43、區(qū)回風(fēng)上(下)山總回風(fēng)巷中央風(fēng)井排至地面南五、南七、南九采區(qū):新鮮風(fēng)流:由主副井筒經(jīng)320m水平井底車場南翼運輸大巷采區(qū)軌道上(下)山工作面順槽回采工作面。乏風(fēng)風(fēng)流:回采工作面工作面順槽采區(qū)回風(fēng)上(下)山240m南總回南風(fēng)井排出地面。4. 主提升系統(tǒng)(1) 主井提升設(shè)備主井提升設(shè)備擔(dān)負(fù)全礦井提煤任務(wù),原一水平(-320水平)為立井塔式摩擦輪提升,裝備JKM3.25×4()型摩擦輪絞車,采用PLC電控,主要參數(shù)如下:提升機(jī)JKM3.25×4() 1臺電機(jī)YR143/46-12 Pe800kW2臺減速箱ZGD2R-140 i10.51臺提升容器JDG-12/110×4

44、2只主繩6(37)-33-1665-I-鍍-左(右)同4根尾繩18×19-51-140-I-鍍-不旋轉(zhuǎn)-左(右)2根提升速度7.97m/s裝載口標(biāo)高-359.718m卸載口標(biāo)高53.00m提升高度422.3m作業(yè)制度為350d/a,18h/d,提升不均勻系數(shù)為1.1。主井提升能力2002年核定為240萬t/a。(2) 副井提升設(shè)備副井提升設(shè)備擔(dān)負(fù)礦井提矸、提料或提人任務(wù),原一水平為立井塔式摩擦輪提升,裝備JKM3.25×4()型摩擦輪絞車,采用PLC電控,主要參數(shù)如下:提升機(jī)JKM3.24×4()1臺電機(jī)YR800-200/17301臺減速箱ZHD2R-14 i=

45、7.351臺提升容器1噸雙層四車加寬型罐籠1對主繩6(37)-31-1720-特-鍍4根尾繩6(37)-47.5-1665-鍍2根提升速度6.83m/s井口標(biāo)高40.00m井底標(biāo)高-320.00m提升高度363.00m礦井作業(yè)制度為350d/a、5h/班,提升能力2002年核定為240萬ta。5. 排水系統(tǒng)該礦井一水平設(shè)計為一級排水,中央泵房位于副井井筒西側(cè),與中央變電所相連,裝備情況如下:水泵KD450-60×7Qe=450m3/h4臺電機(jī)JSQ1510-4Pe=850kW4臺排水管3253趟水倉5900m3(三環(huán)合計)3環(huán)四臺水泵二臺工作、一臺備用、一臺檢修,工作水泵及工作管路的

46、總能力為900m3/h。一水平涌水經(jīng)南北翼大巷流入320m水倉,由主排水泵房經(jīng)排水管路排至地面,排水管路經(jīng)管子道并沿副井井筒敷設(shè)。2002年礦井生產(chǎn)能力核定排水系統(tǒng)能力為300萬ta。6. 壓風(fēng)系統(tǒng)該礦井壓風(fēng)系統(tǒng)為地面壓風(fēng)機(jī)房集中供風(fēng),地面壓風(fēng)機(jī)房(距副井約150m)裝備L860/7型空氣壓縮機(jī)5臺,一趟219管路經(jīng)副井井筒入井,南北大巷供風(fēng)主管路均為219mm管路一趟。空壓機(jī)主要參數(shù)如下:排氣量Qe:60m³/min實際排氣量(平均):53.4m³/min一級排氣壓力:0.8MPa儲氣罐壓力:0.9MPa電機(jī)功率:350kW礦井耗風(fēng)量:105m³/min7. 供

47、電系統(tǒng)該礦供電電源電壓等級為35kV,兩回路電源分別來自仙莊110kV變電所和蔣莊礦熱電廠35kV變電所。主供電源為蔣礦線,架空線路為LGJ-185型;備用電源為仙莊線,架空線路為LGJ-185型。地面變電所裝設(shè)SLF7-10000/38.5、38.5/6.3型電力變壓器兩臺,容量為10000kVA,1臺運行、1臺備用。下井線路為4回路YJV29-6000 3×95電纜線路,供至-320中央變電所,礦井最大負(fù)荷9840kVA,礦井最小負(fù)荷6240kVA,礦井平均負(fù)荷7960kVA,2002年礦井核定供電系統(tǒng)能力為266萬ta。第二章 二水平開采范圍與生產(chǎn)能力第一節(jié) 二水平延深的必要性

48、蔣莊煤礦設(shè)計年生產(chǎn)能力150萬t/a,于1989年6月24日正式投產(chǎn),截止2003年累計生產(chǎn)原煤2589萬噸。一水平的10個采區(qū),現(xiàn)已動用5個,其中2004年內(nèi)南一、北二、南三3個采區(qū)開采結(jié)束,北八、南七成為礦井的主力采區(qū),南九采區(qū)現(xiàn)正在開拓,尚未開拓的南五、北六采區(qū)儲量較少,北十、北十二采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,村莊壓煤量大,開拓工程量相當(dāng)大,開采效益有待進(jìn)一步進(jìn)行綜合比較分析。從一水平實際揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況看,復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦井原精查地質(zhì)報告,礦井南翼、北翼均揭露落差大于20m的斷層,在精查地質(zhì)報告中沒有控制,給礦井的開采布置和儲量利用造成極大影響,致使一水平剩余經(jīng)濟(jì)可采儲量大大減少。經(jīng)測算,截

49、止2003年底,一水平剩余經(jīng)濟(jì)可采儲量僅為1401萬噸,預(yù)計2009年一水平即開采結(jié)束,因此二水平延深已迫在眉睫,否則將會出現(xiàn)礦井水平接續(xù)脫節(jié)和產(chǎn)量臺階式下降的嚴(yán)重局面。從煤質(zhì)方面分析,二水平主要開采石炭系太原群12下和16煤層,均為中灰、中硫至富硫煤,經(jīng)洗選后,其硫分仍偏高,只能用作化工用煤和動力燃料,市場銷路偏窄,經(jīng)濟(jì)效益不高,但若及早開采,通過與一水平3上、3下層煤的合理配洗或采用脫硫新工藝,充分發(fā)揮其成焦率高,結(jié)焦性好的特性,可生產(chǎn)出適合市場銷路的煤種。這樣既可實現(xiàn)煤層厚薄配采,煤種配伍的目標(biāo),又能提高礦井的整體效益,防止礦井產(chǎn)量出現(xiàn)臺階式下降,效益出現(xiàn)嚴(yán)重滑坡,影響礦井穩(wěn)定,因此二水

50、平延深已勢在必行。第二節(jié) 二水平開采范圍及儲量一. 二水平的境界、尺寸和面積根據(jù)煤層賦存與地質(zhì)構(gòu)造狀況,二水平山西組3煤境界為:北以劉仙莊斷層、田陳礦井T7勘探線為界,南以李集斷層與付村井田相鄰,西以劉仙莊斷層、杜廟斷層為界,東及東南以尹家洼斷層與田陳礦井和岱莊井田相鄰,南北長約8.75 km,東西寬約1.46km,面積約12.8km2。二水平太原群12下、16煤層境界與井田境界一致,據(jù)國土資源部2000年12月18日頒發(fā)的采礦許可證,其境界由26個座標(biāo)點圈定,二水平南北長約8.0km,東西寬4.57km,面積約為36.6km2。二. 儲量計算方法按1986年全國礦產(chǎn)儲量委員會頒發(fā)煤炭資源地質(zhì)

51、勘探規(guī)范規(guī)定,儲量分為能利用儲量和暫不能利用儲量兩大類,能利用儲量包括正常塊段儲量和村莊壓煤儲量,其計算標(biāo)準(zhǔn)為最低可采厚度0.7m,最高灰分不超過40。暫不能利用儲量包括工廣、巷道煤柱及損失量、邊界煤柱、斷層煤柱等。可采儲量:為能利用儲量乘以可采系數(shù)所得之儲量。可采系數(shù):正常塊段采用75,村莊下壓煤采用35。煤柱留設(shè):工業(yè)廣場煤柱依(78)煤設(shè)字453號文,南北風(fēng)井煤柱按估算留設(shè),邊界煤柱按單側(cè)30m留設(shè),斷層煤柱以落差大小和水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度按下表留設(shè):斷層煤柱留設(shè)表 表2-2-1斷層落差(m)斷層上、下盤煤柱留設(shè)寬度(m)山西組太原群大于50305020-502030小于20不留不留各煤

52、層計算容重表: 表2-2-2煤層別3上3下12下16平均容量(t/m3)1.331.311.391.28三. 儲量在山東省滕縣煤田(南部)蔣莊煤礦礦產(chǎn)資源儲量核實報告的基礎(chǔ)上,二水平資源儲量匯總見表2-2-3。四. 二水平儲量計算與山東省滕縣煤田(南部)蔣莊煤礦礦產(chǎn)資源儲量核實報告的區(qū)別1. 儲量核實報告對煤層厚度0.60-0.69m的儲量733萬噸未納入儲量總數(shù)中,此次二水平儲量匯總表中作為暫不能利用儲量列出。2. 儲量核實報告中把硫分大于2的儲量列入暫不能利用儲量,由于水平接續(xù)需要及煤炭資源形勢分析,此次二水平儲量匯總表中作為能利用儲量列出。3. 井田內(nèi)北十、北十二采區(qū)山西組3煤因其埋藏較

53、深及水平開采現(xiàn)狀,其儲量納入二水平較合適,現(xiàn)已列入二水平儲量表中。第三節(jié) 二水平生產(chǎn)能力和服務(wù)年限一. 礦井工作制度設(shè)計礦井年工作日為300d,每天凈提升時間14h,每天三班作業(yè),其中兩班采煤,一班準(zhǔn)備,每班工作時間8h。二. 二水平生產(chǎn)能力根據(jù)二水平儲量、煤層賦存、開采技術(shù)條件及與一水平配采等因素,設(shè)計推薦二水平生產(chǎn)能力為100萬t/a,各生產(chǎn)系統(tǒng)能力相匹配。三. 服務(wù)年限根據(jù)二水平生產(chǎn)能力和二水平可采儲量二水平服務(wù)年限17.4a第三章 二水平開拓準(zhǔn)備第一節(jié) 水平延深方案的選擇一. 二水平標(biāo)高第二水平開采太原群12下和16兩煤層,煤層賦存深度多在300m至500m之間。根據(jù)煤層賦存特點,設(shè)計經(jīng)過分析比較,確定第二水平標(biāo)高為450m。其特點為:1. 運輸大巷或運輸

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