煤矿采区设计说明书（毕业论文）

算溪煤矿

11采区设计说明书

二○一三年二月

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目 录

第一章 矿井概况 ................................................................................................. 1

第一节 矿井交通位置、范围以及临近矿井的关系 ......................................... 1 第二节 矿井开拓部署概述 ............................................................................ 1

1、矿井储量 .......................................................................................... 1 2、生产能力及服务年限 ......................................................................... 2 3、开拓系统 .......................................................................................... 2 4、提升系统 .......................................................................................... 2 5、排水系统 .......................................................................................... 2 6、通风系统 .......................................................................................... 3 7、供电系统 .......................................................................................... 3 8、运输系统 .......................................................................................... 3 9、压风系统 .......................................................................................... 4 10、供水系统......................................................................................... 4 11、通讯系统......................................................................................... 4

12、照明系统......................................................................................... 4

第二章 采区地质情况 .......................................................................................... 4

第一节 采区位置、范围及其与临近采区的关系 ............................................. 4

第二节 煤层赋存情况及顶底板特征 .............................................................. 5

1、煤层赋存情况 ................................................................................... 5 2、顶底板特征 ....................................................................................... 5 3、煤类、煤质及用途 ............................................................................ 5 第二节 采区地质构造 ................................................................................... 6

1、采区地层 .......................................................................................... 6 2、地质构造 .......................................................................................... 8 第三节 瓦斯、煤尘、自燃发火等情况 ........................................................... 9

1、瓦斯 ................................................................................................. 9 2、煤尘 ................................................................................................. 9 3、自燃 ............................................................................................... 10 第五节 水文地质特征 ................................................................................. 10

1、含水层、隔水层： .......................................................................... 10

2、老窿对矿坑充水的影响 ................................................................... 10 3、断层的含水性与导水性 ....................................................................11

4、矿坑涌水量 ......................................................................................11

第三章 采区储量、生产能力和服务年限 ............................................................ 12

第一节 采区储量 ........................................................................................ 12 第二节 采区工作制度 ................................................................................. 12 第三节 采区生产能力的确定 ....................................................................... 12 第四节 采区服务年限 ................................................................................. 12 第四章 采区巷道布置 ........................................................................................ 13

第一节 采区主要参数的确定 ....................................................................... 13

1、采区斜长及走向长度 ....................................................................... 13 2、工作面长度、区段斜长及数目 ......................................................... 13

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第二节 采区巷道布置 ................................................................................. 13

1、巷道布置方案的选择 ....................................................................... 14 2、选定方案的布置方式 ....................................................................... 14 3、区段的布置 ..................................................................................... 16 4、采区车场设计 ................................................................................. 17 第三节 采区硐室布置及位置的选择 ............................................................ 18

1、确定煤仓的形式、容量及位置 ......................................................... 18

2、确定采区变电所的位置及形式 ......................................................... 18 3、确定采区轨道上山绞车房布置方式和位置 ....................................... 18 第四节 开采顺序及采掘工作面工程排队 ..................................................... 19

1、开采顺序 ........................................................................................ 19 2、采掘工作面工程排队 ....................................................................... 19 第五节 采区生产系统 ................................................................................. 20

1、提升运输系统及设备选型 ................................................................ 20

2、通风系统、方式、设施、风量以及通风能力 .................................... 23 3、供电系统及其变电所装机容量 ......................................................... 24 第六节 采区生产生产能力验算 ................................................................... 25

1、 采区同采工作面数目验算 .............................................................. 25 2、采区生产能力验算 .......................................................................... 25 3、采区回采率 ..................................................................................... 25 第七节 矿井主要安全技术措施 ................................................................... 25

1、预防瓦斯技术措施 .......................................................................... 25 2、防治水技术措施 .............................................................................. 27 3、防火措施 ........................................................................................ 29 4、防止顶板事故安全技术措施 ............................................................ 31 5、矿尘措施 ........................................................................................ 31 6、爆破安全技术措施 .......................................................................... 31

第五章 采煤方法 ............................................................................................... 33

第一节 采煤方法的选择 .............................................................................. 33

1、煤层赋存情况及开采技术条件 ......................................................... 33

2、采煤方法及工艺 .............................................................................. 33 第二节 工艺设计 ........................................................................................ 33

1、回采工作面落煤、装煤、运煤方式及设备台数型号 ......................... 33 2、工作面支护设计 .............................................................................. 35 3、放顶方法 ........................................................................................ 36 4、工作面特种支架布置及超前支护的方式和布置 ................................ 36 第三节 工作面劳动组织及技术经济指标 ..................................................... 38

1、工作面劳动组织 .............................................................................. 38 2、技术经济指标 ................................................................................. 40 第四节 保证工作面产量的安全措施 ............................................................ 40

1、初次来压和周期来压的措施 ............................................................ 40

2、提高煤质和采出率的措施 ................................................................ 41 3、工作面结束后安全技术措施 ............................................................ 41 4、避灾路线 ........................................................................................ 42

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第六章 采区主要技术经济指标 .......................................................................... 43

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第一章 矿井概况

第一节 矿井交通位置、范围以及临近矿井的关系

算溪煤矿位于冷水江市北偏东17KM，距新化县城约43KM。地理坐标东经111°28'16\～111°28'29\；北纬27°44'57\～27°50'00\ 。交通以公路为主，矿井有简易公路与冷水江市至温塘公路相接。湘黔铁路在冷水江矿区南端通过，交通运输方便。

第二节 矿井开拓部署概述 1、矿井储量

矿井工业储量：

根据矿井确定的范围、矿井生产精查地质报告及实际揭露情况计算：

Q?S?h?r/cosa

Q =194×2×1.4/cos20°=584.6万t

式中：Q——矿井地质储量；万t

S——井田投影面积；m2 r——煤的容重；r =1.4 t/m

a——煤层倾角(按平均倾角20°)；度 h——平均煤厚；m 矿井可采储量：

矿井可采储量是指矿井工业储量中可以采出的那部分储量。用工式

表示为：

Qk=(Q－P)×η=（584－16）×0.8=432.4万t

式中：Qk——矿井可采储量：万t ； Q——矿井地质储量；万t

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2、生产能力及服务年限

T= ZK /A×K

式中： K——储量备用系数取1.2；

ZK——可采储量，t；

T——计算服务年限，a；

A——年产量，t。

井型确定比较方案见下表1-1：

表1-1 比较方案 总储量 生产能力（万t） 服务年限（a） 规范标准（a） 9 48 432.4万吨 各省自定 15 29 经上表分析可得，年产9万t/a较接近设计要求，因此该矿井的井型定为9万t/a，服务年限48a，为小型矿井。

3、开拓系统

算溪煤矿采用斜井单水平上山开拓系统，斜井主要参数如下：

表1-2 主井井筒参数表

井口标井筒长 项目 落底 井口坐标 高 倾角（°） 度 井筒 m （m） m 主井 X=3080111.58 Y=37546591.95 +516 25 173 +271 用途 提煤、通风、运矸行人 4、提升系统

矿井设计生产能力9万t/a，矸石提升按年产量20%确定为9×0.2=1.1.8万吨，合计10.8万吨。井上绞车房采用JK-2.5/20提升机。矿井提升系统采用单钩串车提升，轨道上山绞车房选用JK-2.0/20提升机，配JR136-6型电动机，2.468kg/m 6×7 股（1+6）钢丝绳，天轮为TXG1600/14，矿车采用MG1.1-6A，一次提升7辆车，满足生产需要。

5、排水系统

矿井采用一级排水，将回风大巷、工作面、掘进头的水通过3?的坡度经上山、运输大巷水沟流入井底主副水仓；通过200D-43×7水泵经无缝钢管排出地面。其中管路布置方式为“三泵两管”，满足排水需要。

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6、通风系统

经技术比较，矿井通风系统采用中央并列式，地面风机房配置两套同等能力的轴流式风机，一台工作一台备用。风机工作方式为抽出式。

风井井筒采用斜井通风，参数见下表，通风路线见附图2。

表1-3 风井井筒参数表

图1-2风井井筒断面图

7、供电系统

矿井使用800米长ZLQ2-6型电缆将地面变电所6kv电源分两趟回路沿主井进入井下中央变电所的高压配电开关。经其它高压开关柜出线端沿+270运输大巷送往1131采区+330变电所，经6kv/690v变压器降压，转为690v电压输送至采区各个用电场所。

8、运输系统

运煤路线：

1131采煤工作面→1131溜子巷→1131运输巷→中部车场→轨道上山→下部车场→绕道→采区运输石门→+270运输大巷→井底车场→主井→地面。

材料路线：

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地面→主井→井底车场→+270运输大巷→采区运输石门→绕道→下部车场→轨道上山→上部车场→1131回风巷→1131采煤工作面。

9、压风系统

地面设置空压机站采用两级空气压缩（气体储存在风包里）用压气管道将压缩空气送入井下。沿大巷、上山至工作面、掘进头带动风动工具作业。

10、供水系统

地面设置蓄水池，通过供水管道将水送至井下各防尘、用水地点。

11、通讯系统

矿井行政管理与生产调度共设一台程控交换机，井下各主要硐室及工作面，掘进头，安装本质安全型按键电话分机，地面机房、办公室设按键电话分机，矿井至常宁市电信局设中继线2~3对，供矿井与上级或外单位联系。

12、照明系统

井下照明电压采用127V，选用BZX-2.5型矿用隔爆型照明综合保护装置，按《规程》要求，分别在井底车场、水泵房、中央变电所等主要硐室设置照明灯。 为便于行人和运输安全，本矿井在主要运输石门、运输大巷、轨道上山、区段平巷及工作面等处均设置照明灯。灯具选用DJS18/127L矿用本质安全型LED巷道照明灯，矿井主要巷道光线覆盖率70%以上。

第二章 采区地质情况

第一节 采区位置、范围及其与临近采区的关系

首采区位于井田的西翼，主采3煤层，走向长度约790米，倾斜长度约590米，采区上部边界+470米，下部边界+270米。东至12采区，西至井田边界，北至主井落底处，矿井其它地方都未进行开采，平均煤厚2.0米，回采面积约44万平方米，平均倾角20°，容重1.4t/m3，储量88万吨，地表为荒山、农田，无水库、河流等地表水源，对开采无影响。

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第二节 煤层赋存情况及顶底板特征 1、煤层赋存情况

算溪煤矿可采煤层为矿井范围内的3煤层。3煤层特征如下表：

表2-1 煤层特征表

煤层厚度（m） 煤层倾角° 项目 最小 最大 最小 最大 容重 夹矸厚度 夹矸层数 稳定程度 2（kg/m） （m） 煤层 平 均 平 均 3煤 1.6—2.6m 2m 15°—27° 20° 1.4 1~2 ≦0.15 较稳定 2、顶底板特征

测水组下段3煤层为本矿井唯一可采煤层，其顶、底板岩性为： ①伪顶：为碳质泥岩，黑色质软，发育不普遍，性脆易碎，回采时常随煤层一起垮落。厚度0～0.2m。

②直接顶：为灰黑色、薄层状泥灰岩或钙质泥岩，局部地裹为硅质灰岩。厚度0～4.6m，硬度一般4～7级，抗压性较强，不易垮落。

③老顶：为蓝灰色薄层状硅质灰岩及厚层状石灰岩，岩性稳定。 ④直接底：为灰褐色块状铝土岩，变化较大，结构致密，吸水性及膨胀性均较差，在生产巷道中极少见到有底鼓现象。

⑤老底：为灰白色厚层状石灰岩，抗压强度较大。

通过对矿井的顶底板岩层进行分类，小温矿井主采煤层顶板为Ⅲ级顶板。

3、煤类、煤质及用途

3煤层煤质化验结果如下表：

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煤层 3 Ad(%) 4.65-36.8/20.75 表2-3 3煤煤质化验结果表 Vdaf(%) St,d(%) Qgr,d(MPd(%) J/Kg) 6.08-130.35-2.19.82-30.001-0.06/9.169/0.72 3.91/27.049/0.9 .47 011

视密度 1.39 第二节 采区地质构造 1、采区地层

1. 1 地层

本区出露地层最新为中上石炭统壶天群，最老为石。现由新到老分述如下：

1.1.1、第四系（Q）

表土层、中上石炭统壶天群、下石炭统梓门桥组、下石炭统测水组、下石灰统石磴子组。

依据以往的地质成果，本矿区地层发育情况如下表：

矿区地层简表

系 组 段 杨家第四系 表土层 中上石炭 统壶天群 下石炭统 梓门桥组 下石炭统测水组 粉砂岩及石英砂 灰岩 砂质泥岩及石英 砂岩、泥质灰岩、130 135.00 石灰岩、白云岩 470.00 山区 粘土夹砂砾岩 5.00 岩性 厚度（米） 6

岩、泥岩、砂质泥岩及石英砂岩、砂质泥岩、煤、细砂岩

1.1.2、中上石炭统壶天群（C2+3ht）

以浅灰及肉红色隐晶～细晶质石灰岩、白云岩、白云质灰岩为主。底部岩性、颜色较杂，含丰富的蜒蝌化石，可见厚470.0m，大致可分为三段：上部：石灰岩为主，浅灰～深灰色泥晶，缓波状层理，中厚层状，中夹白云岩及燧石灰岩，产少量的希瓦格蜒蝌化石。

中部：白云岩、白云质灰岩为主，灰～浅灰色，层理不清，具不规则的裂隙，砂状断口，产少量的粒蜒。

下部：石灰岩为主，浅灰、灰白及肉红色，泥晶，水平层理。含燧石结核，底部角砾状灰岩，颜色较杂，产少量的希瓦格蜒蝌化石。与下伏地层合接触。

1.1.3下石炭统梓门桥组（C1z）

全层厚92～190.0m，一般为135m 。根据岩性的差异大致分为上、中下三段。

上段为灰至深灰色中厚层状之硅质灰岩泥质灰岩为主，泥晶至粉晶结构。含灰色燧石条带及团块，最顶部10m至30m左右，岩性变化大，颜色也复杂，有肉红、灰白、紫红色硅质灰岩或泥质灰岩，灰绿色钙持灰岩或含钙质泥岩。

中段为灰色、深灰色泥质灰岩、泥灰岩互层，中厚层状，泥晶至粉晶质结构，厚度较大。

下段以深灰色泥质灰岩为主，间夹石灰岩，靠上部含石膏一层。底部

下石灰统石磴子组 灰岩、泥岩 406 7

常为深灰色黑色钙质泥岩，地表风化后多呈黄绿色泥岩。本层顶部含群体珊瑚，底部富含水量腕足类，珊瑚类等动物化石，与下伏地层整合接触。

1.1.4、下石炭统测水组（C1c）

以碎屑岩为主，因有数层坚硬的石英砂岩，往往形成较陡峭的山峰。加之植物繁茂，形成了显著的地貌特征，本组地层厚94m～145m,一般厚130m，根据颜色、岩性及含煤情况，又可分为上、下两段。

（1）测水组上段以浅色岩性为主，由砂质泥岩、泥质灰岩、粉砂岩、石英砂岩组成。底部一般含煤一至二层（常为不可采煤层），其特征是：顶部有紫红色、灰绿色砂质泥岩区分梓门组和测水组，中部有厚度较大而稳定的泥质灰岩及含动物化石的黑色泥岩为标志，底部有灰绿色含粗鲕粒粉砂岩及灰白色石英砾岩，作为划分上下段的标志。该段地层分布甚广，出露良好，段厚58m～133m,一般厚80m。

（2）测水组下段为主要含煤段，以深色岩性为主，由砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩和煤层组成，含煤6层，其中3煤可采，其余不可采。段厚12.5m～58.0m,一般厚51.0m。

1.1.5、下石灰统石磴子组（C1s）

黑灰色，薄层状泥质岩，水平缓波状层理，充填枝状方解石脉，常夹黑色泥灰岩，含腕足类、珊瑚等动物化石。在顶部往往为黑色块状细腻的黄铁矿及腕足类、苔藓等化石的钙质泥岩，可见厚度406.0m。

1.2含煤地层：

本矿井测水组含煤3～4层，自上而下命名为上段煤、3煤层、5煤层、6煤层。上段煤、5煤层、6煤层一般不可采。3煤层为主采煤层。

3煤层位于测水组下段顶部，往往贴近分界砂岩，为主可采煤层，勘探时在矿井范围内施工1102孔，见煤真为1.76=2.58（0.36）0.82；在北部13线施工4孔，有3个被集云断层断失，一个厚度仅0.34m；东部施工的1103孔，见煤厚2.9m.煤层结构较简单，夹矸为炭质泥岩或泥岩。矿井中见煤厚度由0.1m～3.0m,一般厚2.0m，具夹矸。

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2、地质构造

区内构造主要由土地垭复向斜及8条性质不同的断层所构成。其中，断层在矿区东南部范围内、由于构造应力集中而较为密集，北部及西部稀疏。它们除少数外，大都切切割了贯穿矿区东西的向斜。现将褶曲、断层分述如下：

2．1、褶曲

土地垭向斜：该向斜是矿区内的主体构造。周长约25公里，宽1～4公里，西北--东南方向走向长约11公里。

向斜核部主要出露长兴灰岩，向斜中岩层走向大致与向斜轴向平行，产状一般较为正常，局部有倒转现象，倾角一般在40o～60o之间。

因在向斜形成的过程中，由于翼部各处岩层的力学性质有差异，以及受断层多次截切向斜时的影响，使两翼沿走向或倾向均局部呈现不同幅度的波状起伏，并形成一些小的次一级向、背斜构造。

2．2、断层

前述已查明的8条断层中，除F16 、F17正断层与F1、F15逆断层及F5

平推断层将矿区西南部切割为几个孤立的块段，影响了煤炭资源的合理开采与利用、并降低了矿区煤炭资源的经济价值以外，其它断层则因分布于矿区边缘地段或落差较小，对将来煤炭的开发和生产无较大的影响。

算溪煤矿处于向斜的西南翼尾端，在斜截向斜的F15断裂影响范围内。F15断裂走向北西～南东，倾向南西，倾角65 o～80 o，落差40～50米，为逆断层性质。但矿山范围内次级褶皱、断裂形迹不发育。构造复杂程度为简单～中等复杂类型。

第三节 瓦斯、煤尘、自燃发火等情况 1、瓦斯

根据湘煤行[2010]9号文，确定为高瓦斯矿井，瓦斯绝对涌出量为

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0.88m3/min，瓦斯相对涌出量为12.63m3/t；属高瓦斯矿井。

2、煤尘

根据湘煤行[2010]9号文，矿井开采的3煤层无煤尘爆炸危险性。

3、自燃

根据鉴定结果，3煤层属不易自燃煤层。

第五节 水文地质特征

矿山范围内山体坡度平缓，无明显的地表径流存在，大气降水除部分浸入井下外，余者多为山塘储集或流入临近河流。

1、含水层、隔水层：

第四系残积坡积层：

分布于低凹平原和沟谷两侧，主要为风化岩层碎屑，砂质粘土、砂砾、卵石等组成。厚度0～19.45m。透水性较强，泉水多在冲沟及山破脚地带呈下降泉出露，泉水标高＋221.8～112.6m，流量一般为0.1～0.97公升/秒，含水性较弱，流量受季节控制，地下水主要补给来源为大气降水。

梓门桥组、测水组砂岩：

主要含水层为中粒砂岩、中厚层状砂砾岩等构成。砾岩分选不良，砾径一般为3～8公分，具棱角及半磨圆状，砾石成分以灰岩及燧石灰岩为主，多为硅质胶结。一般下段岩层富水性比上段岩层强，钻孔穿该层段多发现漏涌水现象，泉水多沿山坡脚地带呈下降泉出露，泉流量0.0154～0.905公升/秒，出露标高＋255.0～＋133.13m。地下水为含水性中等孔隙、裂隙层间受压水。

2、老窿对矿坑充水的影响

矿井范围无煤层出露，但老窿不少见，以开采3煤层为主，为季节性

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小窑。巷道主要充水来源为大气降水、煤层顶板的石英砂岩水，以及临近小窑的老窿水。由于煤窑巷年久，大部分倒塌或充填，不同程度均有积水或溢水，开采过程中应加以防范。在开采浅部煤层时，必须坚持有疑必探，先探后掘的探索放水原则。

3、断层的含水性与导水性

井田内断层较为发育，由于断裂构造造成各含水层直接接触，沟通了各含水层间的水力联系，断层破碎带又是地下水联系活动较为发育的地段,在接近井田边界时坚持先探后掘,因此对矿井开采的影响不是很大。矿井内的小断层不会成为导水的渠道，对开采不会构成威胁。

4、矿坑涌水量

根据2《湖南省新化县冷水江矿区杨家山区段韩家山井田算溪煤矿资源储量报告》提供的数据资料，矿井+330m水平正常涌水量为30m3/h,最大涌水量为45m3/h.

综上所述，算溪矿矿井水文地质条件属简单类型。

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图4-5 区段运输、回风巷净断面图

4、采区车场设计

上部车场：

根据绞车房的布置以及区段回风巷的位置选定上部车场为逆向平车场.其优点是摘钩挂钩操作方便安全,管理容易风门漏风少.缺点是岩巷掘进费用高,矿车反向运行,调车时间长,运输能力小。

回风大巷

回 绞车房风轨上道

山区段回风巷上山

顶板绕道

图4-6采区上部车场示意图

中部车场：

采用单钩单侧绕道式甩车场。起坡类型为：单道起坡。布置方式：采用斜面路线二次回转方式，其优点是：交岔点短，工程量小，易于维护。缺点：提升牵引角大，不利于操车，调车时间长，推车劳动量大。

回轨 风道上上 区段溜子平巷山山

区段运输平巷 充电硐室

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图4-7 采区中部车场示意图

下部车场：

采用顶板绕道车场。

轨回 道风上上

山山

绕道图4-8采区下部车场示意图

第三节 采区硐室布置及位置的选择 1、确定煤仓的形式、容量及位置

由于采区采用双煤上山布置，又因产量不大，轨道上山执行运煤的任务，采用间隔运输系统完全可以满足年产量的需要。故采区无井底煤仓。

2、确定采区变电所的位置及形式

采区变电所位于+330标高的轨道上山和回风上山之间的联络巷中，用“—”式布置。

3、确定采区轨道上山绞车房布置方式和位置

采区轨道上山布置在采区走向中央位置的煤层中。详见表4-3、图4-3及图4-4。

绞车房位于第一区段+470标高位置，距离1131回风巷37米。绞车房布置形式见下图：

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图4-9绞车房布置图 ①—钢丝绳通道 ②—电动机壁仓 ③—风道

第四节 开采顺序及采掘工作面工程排队 1、开采顺序

水平：本矿井为单水平开采，无水平开采顺序。

区段：本矿井以东翼采区为首采区，区段开采顺序是由上至下的下行式开采顺序。区段两翼工作面，每翼工作面用后退式开采，靠近轨道上山一侧的工作面先投产。

采区开采顺序：11采区→12采区。

区段开采顺序：11采区一区段→11采区二区段→三区段等。 工作面开采顺序为：1131工作面→1132→1133→1134等。

2、采掘工作面工程排队

采区巷道掘进总米数?①确定采掘比：采区掘进率=采区采出煤量（吨）8200980000?0.0084m/t

= 84 m/万t

②掘进组数的确定：即确定采掘工作面的比例关系，计算方法如下： N=

tstj?9.764?2.4

式中：N——采掘工作面数目比例

ts——回采工作面采煤时间（月）；ts?——掘进工作面所需时间（月）；tjLV?3501.6?28?0.8?9.76

?4

tjL1?L2?L3V1?350?350?500300

V1——煤巷掘进速度； 米/月 L1——区段运输巷长度；米 L2——区段回风巷长度；米

L3——联络巷与其它临时巷之和；取500米

根据计算煤掘队需3队可以满足要求。由于该矿井的石巷掘进不多，安排1个岩掘队就可以满足要求。

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第五节 采区生产系统 1、提升运输系统及设备选型

采区情况：

设计年产量：9万t/a 轨道上山斜长Ls：585m 轨道上山倾角α=20°

采区矸石运输量：按年产量的20％确定→9×20％=1.8万t 年运输量：9+1.8=10.8万t/a

按矿井生产能力选用1吨固定式矿车，即MG1.1-6A型，名义货载量M=1t，自身质量M=592公斤。

初步选用提升速度Vm=3.7米/秒，计算一次提升循环时间Tx=2×（3.3+23.33+5.4+151.2+5.4+22+5+20）=471.2s，计算过程如图示：

V。a。2a(m/s )0.30.5559.62151.2-0.512.695.422220.33.75520tL(m)1.6723.3312.69t(s)3.3923.335.4图4-10 提升时间计算图

1、按矿井年产量的要求，计算一次提升的串车数。 N=

An?c?af3600?br?bh?m1?Tx=

90000?1.2?1.23600?330?10?1?471.2=5.14（辆）

式中：N—— 一次提升的串车数

C——提升工作不均衡系数；1.2 af——设备富裕系数 br—— 一年工作日

bk——日净提升时间；10 h

m1—— 每个矿车载重；取1吨。

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Tx—— 一次提升循环时间取471.2s

2、按连接器弧度校验串车数(辆) N=

60000?m1?m?1?g?sin??592?f1cos??`

=

60000?900??10??sin25?0.015cos25?=11

为提升留一定的余地，确定选取串车数N=7辆 每米钢丝绳质量为： mp=

n?m1?m?1??sin??f1cos??11?10?6

?Bma?L0?sin??f2cos??=

7?900?592??sin20??0.015cos20??11?155011?638.7?sin20??0.2cos20??=2.8 kg/m

其中Lo=25+585+1.5×7×2+7+0.75×1=638.7m

选用钢丝绳为：绳6×7股（1+6）绳纤维芯钢丝绳。其主要技术数据为： 钢丝绳每米质量mp=2.834kg/m 钢丝绳直径d=28mm 钢丝直径б=3mm

钢丝绳抗拉强度бB=1550MPa

全部钢丝破断力的总和：Qp=459500N 验算钢丝绳安全系数： ma=

QPn?m1?mz1?g?sin??f1cos???mpgL0?sin??f2cos?? =

4595007??900?592??10??sin20??0.015cos20???2.468?10?638.7??sin20??0.2cos20?? =11＞9 以上所选钢丝绳符合要求。 提升机的选择：

按《安全规程》规定，斜井井上提升机的滚茼直径为：D≥60d=60?26=1560mm滚筒直径暂选为2m。 滚筒宽度B： B=（

L?30k?DP+n+n?）(d+ε)=(

585?25?302???2.026+3+4)(26+3)=1661.7(mm)

式中：L= LD+Ls=585+25=610m K——滚筒缠绕层数；2

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行“一炮三检”制度。

⑤加强瓦斯引爆火源的管理 1、防止明火

1）禁止在井口房、通风机房周围20以内使用明火、吸烟或用火炉取暖。 2）严禁携带烟草、点火物品和穿化纤衣服入井；严禁携带易燃品入井，必须带入井下的易燃品要经矿技术负责人批准。 3）井下禁止使用电炉或灯泡取暖。

4）不得在井下和井口房内从事电焊作业。如必需在井下主要硐室、主要进风道和井口房内从事电焊、气焊和使用喷灯焊接时，每次都必须制定安全措施，报矿长批准，并遵守《规程》有关规定。回风巷不准进行施焊作业。

5）严禁在井下存放汽油、煤油、变压器油等。 2、防止炮火

1）严格火药、放炮管理，井下严禁使用产生火焰的爆破器材和爆破工艺。 2）瓦斯矿井要按矿井瓦斯等级选用煤矿许用炸药和雷管。不合格或变质的炸药雷管不准使用。

3）炮眼深度和装药量要符合“作业规程”规定；炮眼黄泥装填要满、要实，防止放炮打筒，坚持使用水炮泥。

4）禁止使用明接头或裸露的放炮母线；放炮母线与放炮器的联结牢固，防止产生电火花；放炮尽量在入风流中启动放炮器。 5）禁止放明炮、糊炮。

6）严格执行“一炮三检”制度。 3、防止电火

1）瓦斯矿井必须采用矿用安全型、防爆型和安全火花型的电器设备。对电器设备的防爆性能要定期、经常检查，不符合要求的要及时更换和修理；否则，不准使用。

2）井口和井下电气设备须有防雷和防短路装置；采取有效措施防治井下杂散电流。

3）所有电缆接头不准有鸡爪子、羊尾巴和明接头。 4）修理开关、接线盒等不准带电作业。

5）局扇开关要设风电闭锁、瓦斯电闭锁装置、检漏装置等。

6）发放的矿灯要符合要求；严禁在井下拆开、敲打和撞击灯头和灯盒。

2、防治水技术措施

①技术措施

1、工程技术人员应根据已有水文地质资料和已揭露的现场情况对采掘工作面推进方向的水文地质条件进行深入分析、预测与判断，为掘进施工综合防治水，提供经常性的工作导向和依据。

2、改革采煤方法，实行计划留煤，尽可能通过煤柱作用，延缓采空区冒落，以避免因采空区冒落，顶板长兴水渗入，加剧工作面压力，危及作业人员安全，同时防止大面积丢煤，出现生产被动状态。

3、严格控制各水平底板运输巷的掘进层位，严防巷道误穿3煤其及底板茅口灰岩强含水层，在正常掘进过程中，技术人员、现场管理人员、工作

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面作业人员要密切注意岩层产状的变化，发现断层、裂隙及岩层纹乱、岩石性错位等构造变化情况，应立即停止作业，并向领导汇报，经分析研究并采取可靠的技术预防措施后，方可恢复施工。 ②探水作业措施

1、遇到下列情况时，必须进行探水作业：

2、巷道掘进接近钻孔或地质资料标明构造位置时； 3、掘进中接近积水区，有透水征兆，如： 4、煤壁或顶板渗出水珠，或煤层松软发潮。 5、顶板淋水或底板涌水。

6、垱头空气变冷或因水蒸气而发生雾气。 7、有嘶嘶水叫声（水头压力大时会出现）。

8、采掘工作面接近地质资料标明的构造区域或实际遇到资料未反映的断层、岩壁、裂隙，需要继续向前推进时。 9、遇其它有疑虑和没有把握的情况。 ③探水方法

1、采用物探方法进行超前探测

运用西方煤科院物探所成熟的直流电法超前探测技术对有突水预兆和可疑地点进行超前探测，摸清采掘工作面前方80～100m范围内煤岩构造及其水体的总体情况。

2、采用钻探方法进行超前细探

在采用物探方法摸清工作面前方总体情况的基础上，对异常地点，进行超前探钻，以探测工作面前方详细情况，有关钻探的具体要求如下： a、探水钻孔布置

煤岩巷中探水钻孔均布置为三个孔，煤巷探钻孔深一般为25m ，超前探水距为10m，岩巷探钻孔深一般为50 m，超前探水距为20m，钻孔呈现扇 形布置，孔间距为0.5m，边眼与中眼的夹角为10°左右，水平钻进，孔径为50mm。

b、探放水施工安全注意事项： ⒈探水工作面附近支架应加固，并背好顶帮，以免压力水冲垮煤壁和支架。 ⒉探水工作面使用局扇供风，严禁无风作业。 ⒊清理好巷道，保证安全撤退路线畅通无阻。

⒋挖好排水沟，使水流畅通，在巷道的下帮准备好一定 容量的临时水仓和排水设备。

⒌在探水地点要设电话，在与探水地点有关的区域亦应设置通讯系统，这样探水工作面一旦发生透水而无法控制时，可立即通知附近人员迅速撤离。

⒍探水人员与其他人员都要熟悉避灾路线，一旦出现险情，立即沿避灾路线撤退。

⒎打探水钻时，如发现煤岩变松或钻杆向外流水时，必须立即停止打钻（不得移动或拨出钻杆），并报告值班矿长或调度室，等候处理。

⒏坚持“有疑必探，先探后掘”的原则，切实保障矿井安全，作业地点遇透水预兆时，应停止作业，撤出人员，向矿里汇报，坚持按探水措施作业，严禁超掘，探水作业时，矿领导班子和技术人员要现场把关、严密观察。

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所有作业人员应熟知透水预兆和防治水知识，保持高度的警觉和安全防范意识。

⒐在探水作业过程中，要搞好通风，设备防爆及电缆保护工作，防止发生有害气体聚集、电气失爆及触电伤人等事故。作业人员必须随身配带好自救器，瓦斯检查员每班必须在开钻前、钻进中和停钻时进行不少于3次的工作面有害气体检测，发现有害气体超限，应立即停止钻进，并撤出人员进行处理。 ④ 疏排措施

1、各水平泵房水泵司机应严格遵守劳动纪律，紧守岗位，坚持在现场交接班，应熟练掌握水泵性能和操作要领，所有水泵均能做到随时启动，随时上水，发现问题，及时汇报处理，确保设备经常处于完好状态。

2、出水点至水仓及各水平仓间，沿线应布置水色或用管道、水泵转排，要保持水流畅通，避免巷道集水，加强管道维护，避免管路漏水。

3、定期进行全矿井排水系统联合运转试验，保证所有水泵随时同时启动，同时上水。

4、定期清理水仓，防止污泥淤塞，经常保持水仓容量能够满足容纳8小时正常涌水量的要求。

5、严格按照规程规定，建造水仓、泵房，配备排水设备设施，满足矿井透水时强排的能力要求，新水平开拓时，必须先建立足够能力的强排水系统。在已探明有透水危险的水平或采区掘进或采煤，应按规程规定设置水闸门，同时就水闸门的操作、维护、保养进行全员性的专门培训和演练，使作业人员熟练掌握有关知识和要领，确保其作用的有效发挥。

6、备足疏排水设备设施及其器材，作好物资上的应急准备，保证备用电源随时能够可靠投入，供电容量满足满负荷启动和运转要求。

7、如井下突水量超出矿井排水能力，水泵司机、现场值班人员应立即向矿领导汇报，并迅速集中井下所有人员作好撤退准备，与此同时，在能够绝对保证全部人员安全撤离的前提下，最大限度地抢运出井下机电设备设施。

8、排除井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷前，必须有矿山救护队检查水面上的空气成分，发现有害气体，必须及时采取措施进行处理。只有当有害气体浓度降至允许范围以下时，方可进行排水作业。

9、在排除井筒和下山的积水以及恢复被淹井巷过程中，应加强对工作面有害气体的监控，严防水封有害气体突然涌出，要加强通风，保证足够的通风能力能迅速吹散有害气体。所有作业人员应随身配带自救器，并作好应急防范准备。 ⑤堵水措施

井下突水经强排恢复后，以突水地点采取打混凝土墙或注浆等措施进行封堵，具体操作按有关专业措施的规定执行。

3、防火措施

矿井防火是安全管理的一个主要内容，为了确保矿井安全生产，预防火灾事故的发生，特制定如下安全措施： ①地面防火措施

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1、地面各主要作业场所完善消防管理系统，配备消防器材，如绞车房、配电所、矿灯房、抽风机房、主机和坑木场等地方必须配备1—2台干粉灭火器。

2、在工业广场内矸石山附近建消防水池一个，水池容水保持80m3以上。 3、主、付井口20m范围内严禁烟头和用火炉电炉明火取暖。

4、在工业广场内要设消防材料库，并将消防材料储存的材料、工具的品种和数量登记造册，定期检查和更换，材料工具不得挪作他用。 5、地面炸药库周围或刺网，并配置2台干粉灭火器。

6、炸药库周围30m范围严禁烟火，炸药库内严禁使用电灯或矿灯矿明，只能使用带绝缘套的矿灯。

7、发放和领有及送运爆炸材料人员必须穿棉布和抗静电衣服。 8、炸药库、配电所等场所要建立避雷装置。 ②井下防火措施

1、所有入井人员严禁携带烟草和点火物品，严禁穿化纤衣服。 2、主要井巷及硐室尽量采用砌碹支护或阻燃材料支护。

3、各主要作业场所应完善消防系统，配备足够的消防器材，主要硐室如绞车房、水泵房等地主要配备干粉灭火器和砂箱。

4、井下严禁使用可燃性电缆和可燃性风筒，电缆接头须作用硫化冷补或采用接线盒。

5、电气设备必须完好，严禁失爆，并经常检查，发现失爆现象应立即处理和更换。

6、电源线、水泵、局扇、电煤（岩）钻等电缆必须按要求悬挂好，严防撞破漏电。

7、电煤（岩）钻必须采用综合保护。

8、正确选择和安装电气设备，防止短路和过负荷，以免产生火花，发生事故。

9、值班电工要熟悉作业区域内的供电系统，停送电必须按操作规程的规定程序操作。

10、加强电工培训，提高队伍素质，确保安装质量和维护质量，禁止带电作业和带电搬运电气设备。

11、加强对电气设备的检查和维护，防止过负荷、短路引起火灾。 12、三大保护齐全，按规定定期检查。

13、保证通风设施完好可靠，及时提出通出试验的报告和设备检查报告。 14、放炮母线不得有明接头，必须使用水泥炮，并装满炮眼，严禁放糊泡，放炮只能采用起爆器起爆。

15、加强通风管理，防止瓦斯积聚，采掘工作面和回风巷道风流中瓦斯浓度符合《规程》要求，各处风门必须经常关闭，防止风流短路。

16、加强巷道贯通和采空区、老巷的瓦斯管理，消灭瓦斯积聚和瓦斯超限现象。

17、严禁使用失爆矿灯和在井下擅自拆开灯头换灯泡。

18、井下和井口附近不得从事电焊、气割等工作，如必须进行时，则必须制定专门安全措施，并报矿长批准。

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4、防止顶板事故安全技术措施

① 回采工作面顶板管理安全技术措施

1、回采工作面必须编制作业规程、操作规程和安全规程。北翼巷道式采煤必须制订专门安全技术措施，报市主管部门批准。

2、回采工作面必须按作业规程的规定及时支护，严禁空顶作业。所有支架必须架设牢固，并有防倒柱措施。

3、回采工作面遇顶底板软或破碎，过断层、老窑、煤柱或冒顶区必须制定安全措施。

4、严格执行“敲帮问顶”制度。回采工作面初次放顶和收尾时，必须制定专门安全技术措施并认真贯彻执行。

5、采煤工作面必须及时回柱放顶，控顶距超过作业规程规定时严禁采煤。放顶前必须维护好上下安全出口，保证畅通无阻，放顶人员必须站在安全地点，并指定有经验的人员观察顶板，严禁锤打斧砍放顶。 ②掘进工作面顶板管理安全技术措施

1、掘进工作面必须编制作业规程，操作规程和安全规程。严禁空顶作业。靠近掘进工作面10m巷道，爆破前必须加固支护。

2、在松软的煤岩层及地质破碎带掘进时，必须采取前探支护或其它加强支护的措施。

3、掘进巷道在揭露老窑、断层、地质破碎带和老巷等前，必须制定探查老窑、断层、地质破碎带和老巷的安全技术措施。

4、在坚硬和稳定的煤、岩中掘进巷道不支护时，必须制定安全措施。并定期检查巷道顶帮岩石，发现风化，松动应及时支护。

5、矿尘措施

1、矿井井下应铺设消防、洒水、除尘管网，并设专人负责维修管理。 2、掘进工作面选用湿式作业机具，掘进井巷和硐室时，必须采取湿式钻眼，冲洗井壁岩帮，使用水炮泥，爆破喷雾，装岩洒水和净化风流等综合防尘措施。

3、开采有爆炸危险的煤层时，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施及管理制度。

4、及时清除巷道中的浮尘，清扫或冲洗沉积煤尘，定期撒布岩粉。 5、采区回风巷设置声控洒水装置，清除风流中的粉尘，在采区运输、回风石门及回采工作面下方巷中装载点设有手动控制洒水装置。 6、工作面爆破，使用水炮泥，防止煤尘飞扬。

7、定期测定井下各作业点粉尘浓度，对超标工作面粉尘浓度应及时采取降低措施。

6、爆破安全技术措施

①严格火药、放炮管理，井下严禁使用产生火焰的爆破器材和爆破工艺。

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炸药、雷管运送应分装、分运、分放。

②瓦斯矿井要按矿井瓦斯等级选用煤矿安全许用炸药，不合格或变质的炸药不准使用。

③炮眼深度和装药量要符合“作业规程”规定；炮眼黄泥装填要满、要实，防止放炮打筒，坚持使用水炮泥。

④禁止使用明接头或裸露的放炮母线；放炮母线与放炮器的联结牢固，防止产生电火花；放炮应在入风流中启动放炮器。 ⑤禁止祼露放炮。

⑥瞎炮处理应严格按照《煤矿安全规程》的要求进行。 ⒈由于连线不良造成的拒爆，可重新连线起爆。

⒉在距拒爆炮眼30m以外另打与拒爆炮眼平行的新炮眼，重新装药起爆. ⒊禁用镐刨或从炮眼中取出原放置的起爆药卷或从起爆药中拉出电雷管。 ⒋处理拒爆的炮眼爆炸后，爆破工必须详细检查炸东川的煤、矸，收集未爆的电雷管。

⒌在拒爆的爆眼处理完毕以前，严禁在该地进行与处理拒爆无关的工作。 ⒍严格执行“一炮三检”制度。

⒎严格炸药、雷管领退、登记制度。

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第五章 采煤方法

第一节 采煤方法的选择 1、煤层赋存情况及开采技术条件

1．1，煤层直接底板为灰黑色粉砂岩、砂岩互层，含菱铁质条带及结核；老底为坚硬致密的茅口灰岩，厚度 >300m。

1．2，煤层直接顶板主要为细砂岩与粉砂岩互层，产植物碎片，平均厚16m；

1．3，顶底板岩石物理力学试验结果如下表：

岩石物理力学试验结果表

岩石名称 石英砂岩 粉砂岩 抗压强度 Kg/cm 941--1398 539--576 2抗剪强度 Kg/cm 193--201 86 2普氏系数 12 6 2、采煤方法及工艺

3煤均厚2m，根据我国目前煤矿开采的技术条件和本矿煤层的赋存条件以及经济技术指标，决定采用单一走向长壁式采煤法采煤，放炮落煤、全部垮落法放顶。矿井设计生产能力为9万吨/年，1个回采工作面生产。

由于本矿井的平均煤层厚度为2.0米，小断层发育，矿井设计生产能力为9万吨/年，综合考虑各方面因素，采用炮采工艺较为合适。

第二节 工艺设计

工艺设计内容包括回采工作面落煤、装煤、运煤及顶板管理方法；设备选用、工作面支护设计、放顶方式及劳动组织等。

1、回采工作面落煤、装煤、运煤方式及设备台数型号

落煤方式：

工作面采用爆破落煤法落煤（炮眼布置及参数见下图5—1）。

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爆破要求

采用对眼布置，炮眼间距1m，排距1.2m，要根据煤壁和顶板情况灵活打眼、装药，填足炮泥。做到不轰烂顶板，不崩倒棚子，不冲翻刮板机，有95%的煤被崩松，煤的自装率高，尽量使煤不抛入采空区，降低炸药、雷管消耗率。

图5-1工作面炮眼布置图

表5-1爆破参数表 角度 名称 数目 深度 水平 垂直 卷/眼 kg/眼 顶眼 90 底眼 90 合计 180 小计 13.5 20.25 33.75 装药量 封泥 雷 管 联线 起爆 段 方式 顺序 备 注 水炮泥 袋 别 1 填满 1 2 2 1 75 15 1 75 20 1 0.15 2 串联 工作面分三1 段爆破 1.5 0.225 1 装煤方式：

以放炮自装与人工装煤相结合。 运煤方式： 工作面、溜子巷用SGWD-22型刮板运输机运煤到区段运输巷后通过转载机装至一吨矿车经轨道上山运出。 设备台数及型号

表5-3 设备材料配备表

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名称 型号 电动机功率 单位 数量 备注 按面长90米、最大控顶距所需支护材料计算 工作面一台 溜子巷一台 液压支柱 铰接顶梁 DZ25-25/100 HDJA-800 根 根 643 643 刮板输送机 电煤钻 液压泵站 发爆器 SGWD-22 Mz-12 RB-100/100 MFB-100 22KW 1.2KW 22KW 台 台 套 台 2 2 根据实际情况各设1 1 备工具可另行增加 2、工作面支护设计

工作面支护设计包括计算支护密度n、排距a、柱距b、支柱和顶梁选型。 ①支护密度

3煤顶板为黑页岩混砂质页岩，属中等稳定顶板。根据各类直接顶所需要的支护密度经验数据表分析，为支护可靠，选用I类直接顶的上限密度1.785根/㎡作为工作面的支护密度。

表5-4 直接顶支护密度经验表： I类（不稳定） 直接顶类别 I≤4m 支护密度上限 支护密度下限 2.25 2.08 4m＜I≤8m 1.785 1.43 1.43 1.25 1.25 1.04 Ⅱ类（中等稳定） Ⅲ类（稳定） ②排距（a）

为满足工作面通风、运输、行人及堆放材料的需要，排距一般为0.8~0.9，最大≦1.0。结合选用的顶梁长度及工作面进尺，决定取a=0.8m ③柱距（b） b=

1an?10.8?1.785?0.7m

式中：n=支护密度倒数 ④支柱选型

工作面采用单体液压支柱配金属铰接顶梁的走向棚子支护方式。故支柱选用单体铝合金液压支柱。采区煤层的采高范围是1.6~2.6m，均厚

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2.0m，选用DZ25-25/100型液压支柱合适。 其参数为：

最大支撑高度：2500mm 最小支撑高度：1700mm 额定工作阻力：250kn

重量：55kg 直径：100mm

为支柱在工作中能安全可靠的工作，支柱应留有50mm的备用量，即支柱工作支撑力区间为[2450,1750]mm ⑤顶梁选型

为配合工作面进尺需要（一班进0.8m），选用HDJA-800型金属铰接顶梁合适。

其参数为： 梁长：800mm 重量：22kg

3、放顶方法

工作面采用走向棚子支护顶板，全部跨落法处理采空区，五三控顶（见五回二）。

铰接走向梁棚最大控顶距为5×0.8+0.2=4.2m，最小控顶距为3×0.8+0.2=2.6m

4、工作面特种支架布置及超前支护的方式和布置

工作面特种支架布置

工作面特种支架是指在放顶前用来切断顶板和加强支护的支架。常用的工作面特种支架有：密集柱、丛柱、木垛、抬棚、戗棚。现就常用几种特种支架的作用、布置方式、适用条件、布置要求进行说明： ⑴密集柱

作用：切顶、挡矸

布置形式：单排密集、双排密集、当班支密集、予支密集 适用条件：

①工作面基本柱间距≥0.7m时应设架设密集柱 ②单排多用于稳定、中等稳定及以下的顶板 ③双排多用于坚硬难冒的顶板

④当班支密集多用于煤层倾角＜30°的条件 ⑤予支密集多用于煤层倾角＞30°的条件 要求：

①密集柱与基本柱同类型同型号

②每隔3~5m留1个宽度不小于500mm的安全出口，方便行人运料 ③密集柱与基本柱上下成直线布置，初撑力要达到《规程》要求 ④当班支密集超前放顶点15m支设

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