回风立井规程.docx
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回风立井规程
麦地掌煤矿回风立井施工作业规程
第一章概况
第一节概述
一、概述
麦地掌煤矿回风立井位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交市邢家社乡陈家社村一带,属清徐详查勘探区和邢家社普查区的一部分。
行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖,北部局部属古交市邢家社乡管辖,南距清徐县城约10km处,矿区内有公路可直达太原、交城、清徐、等县市,交通便利。
其地理位置为:
东经:
112°14′00″~112°18′12″,北纬:
37°42′30″~37°45′45″。
麦地掌矿井由山西省太原市梗阳实业开发建设,属高瓦斯矿井,矿井设计生产能力1.2Mt/a,本矿井设计服务年限为56.0a。
回风立井井口标高+1408.000m;回风立井井筒设计净直径Φ7.0m,长度448.5m。
表土段59m,基岩段389.5m,井口坐标:
X=4178166.592,Y=19612014.172,H=1408m
二、井筒用途
回风立井主要担负矿井回风任务,并兼做安全出口。
三、位置及工程量
1、麦地掌矿井位于山西省清徐县马峪乡程家坪、麦地掌村及古交市邢家社乡陈家社村一带,南距清徐县城约10km,属清徐详查勘探区和邢家社普查区的一部分。
行政区划大部分属清徐县马峪乡管辖,北部局部属古交市邢家社乡管辖。
地理位置为:
东经112°14′00″~112°18′12″
北纬37°42′30″~37°45′45″
2、回风立井深度为448.5m,井筒净直径7m。
井颈段设计深度48m,钢筋砼支护,壁厚700mm,混凝土强度C30;掘进直径8.4m。
掘进断面55.34㎡,井身段设计深度为389.5m(不包括井底水窝),采素用砼支护,砼强度C25,壁厚500mm,掘进直径8.0m。
掘进断面50.24㎡。
3、临时锁口段工程量11.0m,定为M5砂浆砖墙支护,砖墙厚度500mm,掘进直径9.4m,掘进断面69.36㎡;安全出口和风硐设计图纸确定后,按设计图纸进行永久性锁口。
井筒设计2个壁座,壁座位于井口设计标高往下约54.4m处,壁座的高度为3.148m,深度为0.95m,用C30钢筋混凝土支护。
4、安全出口、风硐及马头门工程量及支护规格位置待定。
详见井筒特征表:
表1-1井筒技术特征表
序号
项目
单位
技术参数
1
井口坐标
X
m
X=4178166.592
Y
m
Y=19612014.172
Z
m
Z=+1408
2
井底标高
m
3
井筒深度
m
448.5
4
井筒净直径Ø
m
7
5
井筒净断面
m2
38.47
6
支护方式
及井壁厚度
井颈段
mm
钢筋砼700
井身段
素砼500
井筒连接处
mm
7
井壁砼标号
井筒表土段
C30
基岩段
C25
第二节编写依据
本规程编制依据如下:
1、《太原市梗阳实业集团有限公司麦地掌矿井施工组织设计说明书》
2、《麦地掌回风立井井筒结构剖、断面图》
3、《煤矿井巷工程施工规范》(GB50511-2010)。
4、《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2010)。
5、《混凝土工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)。
6、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)。
7、《混凝土质量控制标准》(GB50164-92)。
8、《煤炭建设工程质量技术资料管理规定与评级办法》(1999年版)。
9、《建井工程手册》(2003年版)。
10、《凿井工程图册》(1998年版)。
11、《煤矿安全规程》(2011年版)、《山西省煤矿建设安全规定》、《矿山安全法》、《安全生产法》。
第二章地质构造及水文情况
第一节地质概况
一、地质构造情况
根据麦地掌煤矿B1地质钻探测井综合成果柱状图显示,钻孔位置距离进回风立井井口为0.2m,钻孔标高与回风立井井口标高相等。
井筒检查钻孔揭露地层从上至下、由新到老依次为二叠系下统山西组,石炭系上统太原组、石炭系中统本溪组,现简述如下:
1、主要地质构造
西山煤田位于祁吕贺山字型构造东翼及新华夏系的复合部位。
清交矿区处于西山煤田东南边缘,矿区总体为一走向北东、向北西倾斜的单斜构造,在此背景上发育着一系列褶曲和断裂构造。
本井田处于清交矿区东北角,井田构造总体表现为走向近南北,向西倾斜的单斜构造,局部受武家崖背斜、张家山向斜和峪道川向斜的影响,使地层走向发生了一些转折,地表地层倾角6~18°,向下至煤系倾角变缓为2~11°,井田内断层稀少,有陷落柱及滑坡等构造,井田内未见岩浆岩,总之,井田构造复杂程度属简单类。
2、褶曲
(1)武家崖背斜
位于井田东南部武家崖村一带,走向北东55~60°,北翼倾角10°,南翼6~8°,幅度约40m,走向长约1400m,与其南部张家山向斜为一组。
(2)张家山向斜
位于武家崖背斜以南张家山村一带,与武家崖背斜平行展布,北翼倾角10°左右,走向长约2000m。
(3)峪道川向斜
位于井田北部边界附近,与杜儿坪断层交叉,两翼倾角6~18°,轴部为刘家沟组地层。
(4)童子川向斜
位于井田西部,走向近南北,向东凸出,呈弧形展布,延展长度约2000m左右,东翼地层倾角较大10~15°左右,西翼地层较缓,5~9°,属两翼宽缓的不对称向斜。
(5)岳家湾背斜
位于井田西部边界附近,轴线走向N25°W,延展长度约1500m左右,西翼地层倾角8~10°,属两翼对称的宽缓背斜。
3、断层
(1)杜儿坪正断层(F1)
位于井田北部,走向北东53~55°,倾向北西,倾角75~79°,一般落差25~50m,井田内落差40~50m,井田内延展长度1.3km。
该断层构成官地矿和杜儿坪矿的井田边界,控制程度较高。
(2)F2正断层
位于杜儿坪正断层以南100~270m,与其大致平行延伸构成地垒,走向北东55°,倾向南东,倾角85°,落差10~15m,延展长度8km左右。
井田内延展长度1.5km,断层控制程度较高。
4、陷落柱
本井田在勘探过程中,地表发现两个陷落柱,陷落柱X1位于井田西北角,地表呈圆形出露,直径40m。
陷落柱X2位于井田东南角,地表呈椭圆形出露,长轴呈北西向,轴长50m,短轴呈北东向,轴长30m。
勘探过程中有两个钻孔遇陷落柱(4、8号孔),在补勘B2号孔中9号煤层下又遇陷落柱,说明本井田陷落柱较发育。
本井田东邻官地煤矿,在开采过程中证实本地区陷落柱较发育,且多数未塌陷到地表,单个陷落柱在平面上呈圆形或椭圆形,在剖面上呈倒锥形,对煤层的破坏直径一般50~100m。
据官地矿资料平均16个/km2陷落柱,陷落柱面积占开采面积的4.5%。
第二节煤层赋存特征
一、煤层
1、含煤性
井田主要含煤地层为山西组及太原组,含煤地层总厚135.68m,含煤13层,依次为02、03、1、2、3、4、6、7、8上、8、9、10、11号,煤层总厚为12.39m,含煤系数8.98%,其中2、6、8、9号煤层全井田或基本全井田稳定可采,02号煤层属局部可采的不稳定煤层,其余煤层均不可采,可采煤层总厚为10.14m,可采含煤系数7.47%。
太原组是井田内主要的含煤地层之一,总厚74.68m,含煤7层,依次为6、7、8上、8、9、10、11号,煤层总厚7.39m,含煤系数为10.00%。
其中6、8、9号煤层全井田或基本全井田稳定可采,可采煤层总厚6.65m,可采含煤系数8.90%。
其余煤层均不可采。
山西组是井田内另一主要含煤地层,总厚61.00m,含煤6层,依次为02、03、1、2、3、4号,煤层总厚4.80m,含煤系数为7.87%。
其中2号煤层属全井田稳定可采,02号煤层属局部可采的不稳定煤层,其余煤层均不可采,可采煤层总厚3.49m含煤系数5.72%。
2、可采煤层
井田内可采煤层有山西组的02、2号煤层及太原组的6、8、9号煤层,现将其分述如下:
(1)02号煤层
位于山西组上部,煤层厚0.00~2.00m,平均1.07m,井田内7号孔煤层厚度为零,最厚点在井田南部JJ-补1号孔处。
本层属不稳定局部可采煤层,结构简单,不含或含一层夹矸。
可采区主要位于井田中南部,可采面积约占井田面积的52%。
顶板多为泥岩,砂质泥岩、粉砂岩,局部为中粒砂岩;底板多为泥岩或砂质泥岩。
(2)2号煤层
位于山西组中部,上距K4砂岩25.87~37.65m,平均30.00m,煤层厚1.55~3.25m,平均2.42m,煤层厚度最小为井田东南部9号孔1.55m,最厚点为井田中部3号孔3.25m。
结构简单,一般不含夹矸,局部含1层夹矸,属全井田稳定的可采煤层。
顶板岩性为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩,局部为细粒砂岩;底板岩性为细粒砂岩、砂质泥岩。
(3)6号煤层
位于太原组上部,七里沟砂岩之上,L5灰岩之下,厚0.91~2.75m,平均1.88m,井田东部较厚,西部较薄,最薄点为井田西南部7号孔0.91m,最厚点为井田中部3号孔2.75m,结构较简单,含1~2层夹矸,属全井田稳定的可采煤层。
顶板为泥岩、泥灰岩、砂质泥岩;底板为泥岩、砂质泥岩、中粒砂岩。
(4)8号煤层
位于太原组下部,厚1.42~2.65m,平均2.21m,煤层厚度变化不大,最薄点为井田西南部7号孔1.42m,最厚点为井田中部3号孔2.65m,煤层结构简单,一般含1层夹矸,局部不含或含2~3层夹矸。
属全井田可采的稳定煤层。
顶板岩性多为炭质泥岩,局部为细粒砂岩;底板多为砂质泥岩,局部为细~中粒砂岩。
(5)9号煤层
位于太原组下部,厚0.00~4.79m,平均2.56m,井田内西北角2号孔相变为炭质泥岩,B1号孔变薄为0.25m,最厚点在井田北部B4号孔4.79m,结构简单,一般不含或含1~2层夹矸,顶板岩性为砂质泥岩、泥岩;底板岩性为泥岩、砂质泥岩,属全井田稳定的大部可采煤层。
第一节水文地质及瓦斯涌出情况
一、水文地质
麦地掌煤矿位于清交矿区东北部的白石沟西侧,井田内无常年性河流,较大的沟谷为井田西北部峪道川,为季节性河流,平时干涸,雨季时有洪水流过,向南经清徐县城流入汾河。
1、含水层
井田内有两种类型含水层,即砂岩裂隙含水层和石灰岩岩溶裂隙含水层。
现叙述如下:
(1)奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层
补充勘探施工的B1号钻孔揭露该地层141.48m,据清徐矿区详查资料奥陶系中统分上、下马家沟组和峰峰组,以上马家沟组及峰峰组石灰岩为主要含水层,含水结构以溶隙、溶孔为主。
奥灰在井田内处于深埋区。
据井田相邻小回沟井田上马家沟组与峰峰组混合抽水试验,其单位涌水量0.002L/s.m,渗透系数0.00365m/d。
含水层富水性弱。
水质类型属SO4·HCO3-Ca·Na。
另据井田南部5.8km处的鑫泰煤矿T3号孔,上马家沟组与峰峰组混合抽水试验,其单位涌水量0.00075L/s.m,渗透系数0.0065m/d,水位标高+821.73m,含水层富水性弱。
水质类型属SO4-Ca·K+Na型。
补充勘探在B1号钻孔中对奥陶系中统峰峰组及上马家沟组进行了混合稳定水位观测,其水位标高为+849.96m。
(2)石炭系上统太原组石灰岩、砂岩含水层
太原组以碎屑岩类夹石灰岩为主,为主要含煤地层之一,含水层主要为L1、K2、L4、L5石灰岩及间夹砂岩。
补充勘探施工的B2号钻孔对其进行了抽水试验,含水层厚度为24.60m,水位标高+1486.07m,单位涌水量0.001628L/s.m,渗透系数0.005149m/d。
水质类型HCO3·SO4-Ca。
抽水试验结果表明含水层富水性弱。
(3)二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层
山西组以碎屑岩为主,含水层主要为2号煤顶板以上砂岩,补充勘探施工的B2号钻孔对山西组以上进行了混合抽水试验,含水层厚度为22.95m,水位标高+1493.74m,单位涌水量0.008095L/s.m,渗透系数0.028m/d。
水质类型HCO3·CO3-K+Na。
抽水试验结果表明含水层富水性弱。
2、隔水层
9号煤层至奥陶系顶面之间的岩层,厚60m左右,以泥质岩类为主,具有较好的隔水性能,对奥灰水可起到隔水作用,为良好的隔水层。
石炭、二叠系含水层之间的岩层,可视为隔水层。
3、陷落柱的导水性
本井田在勘探施工过程中有两个钻孔(4、8号)遇陷落柱,在钻进过程中井液消耗量均小于0.06m3/h,说明本井田陷落柱导水性差。
4、井田水文地质条件评述
井田内地形、植被条件不利于大气降水入渗。
主要对煤矿床充水的含水层富水性弱。
井田内断层稀少,陷落柱规模小,对岩层破坏程度小,含水层之间水力联系微弱或无联系。
一般来说,井田水文地质条件简单。
本井田上组煤以顶板砂岩裂隙含水层充水为主,据井田水文地质资料,主要充水含水层富水性弱,井田构造简单,根据规范,本井田上组煤的水文地质勘探类型属二类一型。
本井田下组煤以顶板岩溶裂隙含水层充水为主,据井田水文地质资料,主要含水层(L1、K2、L4、L5)富水性弱,据规范本井田下组煤的水文地质勘探类型属三类一型。
5、充水因素
井田内地表水体主要为西北部峪道川,为季节性河流。
在此地段2号煤层埋深大于550m,对煤层开采没有影响。
井田主要可采煤层为02、2、6、8、9号煤,02、2号煤层位于山西组顶部和中部,以其上覆的砂岩含水层为主要充水含水层。
6、8、9号煤位于太原组,以其上覆的石灰岩为主要充水含水层。
煤系上覆含水层距煤层较远,一般不对煤矿床充水。
煤系下伏奥灰含水层其水位标高+849.96m,02号煤层底板的最低标高为+840m,低于奥灰水位9.96m,02号煤层底板距奥灰面间距为180.47m,经计算奥灰突水系数为0.012Mpa/m;2号煤层底板的最低标高为+800m,低于奥灰水位49.96m,2号煤层底板距奥灰面间距为157.46m,经计算突水系数为0.015Mpa/m;6号煤层底板的最低标高为+759m,低于奥灰水位90.96m,6号煤层底板距奥灰面间距为107.56m,经计算突水系数为0.022Mpa/m;8号煤层底板的最低标高为+729m,低于奥灰水位120.96m,8号煤层底板距奥灰面间距为73.87m,经计算突水系数为0.034Mpa/m;9号煤层底板的最低标高为+690m,低于奥灰水位159.96m,由于9号煤层底板与奥灰之间60m左右隔水层的存在,经计算奥灰水突水系数为0.050Mpa/m。
由此可见各煤层突水系数均小于底板受构造破坏块段突水系数0.06Mpa/m,因此奥灰水对煤层开采影响不大,但在有断层、陷落柱存在的地段,要注意奥灰突水问题。
6、矿井涌水量
本井田构造简单,地层平缓,首采煤层为井田内2号煤层,本次预算先期开采地段内2号煤层顶板直接充水含水层对矿井涌水量影响不大。
根据地质报告,本矿井初期开采2号煤层时,矿井正常涌水量为80m3/h。
地质报告没有提供矿井最大涌水量,设计考虑井下消防洒水等因素,矿井正常涌水量按100m3/h,最大涌水量按200m3/h进行排水设备选型计算。
二、瓦斯
(1)瓦斯
据井田外围调查资料,浅部生产矿井多数为高瓦斯矿井,少数为低瓦斯矿井。
上煤组矿井瓦斯涌出3.60~37.44m3/t,下煤组矿井瓦斯涌出12.25~77.48m3/t,下煤组大于上煤组。
据清徐煤管局对碾底煤矿瓦斯鉴定结果,属高瓦斯矿井。
井田煤层埋深大,属高瓦斯矿井。
据井田内钻孔02、2、6、8、9号煤层瓦斯含量及瓦斯成分见表1-2-2。
表1-2-2 可采煤层瓦斯含量、成分情况表
煤层号
甲烷含量
(mL/g.r)
瓦斯自然成分(%)
CH4
CO2
N2
C2~C8
02
0.91~4.14
2.53
(2)
33.70~50.05
41.88
(2)
1.48~2.57
2.03
(2)
43.05~64.81
53.93
(2)
0~4.332
2.166
(2)
2
1.07~8.95
3.99(6)
38.94~88.42
62.51(6)
0~24.37
7.60(6)
11.58~47.48
29.17(6)
0~2.620
0.763(6)
6
1.32~3.64
2.48
(2)
36.77~49.59
43.18
(2)
1.11~17.03
9.07
(2)
32.43~61.84
47.14
(2)
0.28~0.950
0.620
(2)
8
0.97~13.41
7.15(6)
42.98~88.14
62.22(6)
0~4.19
2.24(6)
9.35~52.83
35.16(6)
0~1.080
0.760(6)
9
11.39
(1)
59.17
(1)
3.17
(1)
37.61
(1)
0.052
(1)
02号煤层甲烷含量0.91~4.14mL/g.r,平均2.53mL/g.r。
瓦斯成分CH433.70~50.05%,平均41.88%;CO21.48~2.57%,平均2.03%;N243.05~64.81%,平均53.93%;C2-C80~4.332%,平均2.166%。
属氮气~沼气带。
2号煤层甲烷含量1.07~8.95mL/g.r,平均3.99mL/g.r。
瓦斯成分CH438.94~88.42%,平均62.51%;CO20~24.37%,平均7.60%;N211.58~47.48%,平均29.17%;C2-C80~2.62%,平均0.0763。
属氮气~沼气带及沼气带。
6号煤层甲烷含量1.32~3.64mL/g.r,平均2.48mL/g.r。
瓦斯成分CH436.77~49.59%,平均43.18%;CO21.11~17.03%,平均9.07%;N232.43~61.84%,平均47.14%;C2-C80.28~0.95%,平均0.62%。
属氮气~沼气带。
8号煤层甲烷含量0.97~13.41mL/g.r,平均7.15mL/g.r。
瓦斯成分CH442.98~88.14%,平均62.22%;CO20~4.19%,平均2.24%;N29.35~52.83%,平均35.16%;C2-C80~1.08%,平均0.760%。
属氮气~沼气带及沼气带。
9号煤层甲烷含量11.39mL/g.r。
瓦斯成分CH459.17%;CO23.17%;N237.61%;C2-C80.052%。
属氮气~沼气带。
据生产矿井及钻孔瓦斯含量资料,本井田建井后,矿井瓦斯涌出应大于10m3/t,属高瓦斯矿井。
建议煤层开采时,高度重视井下瓦斯监测。
根据山西省煤炭工业局综合测试中心编制完成的《太原市梗阳实业有限公司麦地掌煤矿02、2号煤层瓦斯涌出量预测报告》(通过评审并已备案),矿井瓦斯涌出量见表1-2-3,根据瓦斯涌出量预测报告,本矿井为高瓦斯矿井。
表1-2-3矿井瓦斯涌出量预测结果表
阶段
煤层
日产量
(t/d)
瓦斯涌出量
合计
生产盘区(m3/t)
已采盘区
系数
相对涌出量(m3/t)
绝对涌出量
(m3/min)
前期
21盘区(2号)
3636
18.35
1.45
26.61
67.19
中期
22盘区(2号)
3636
21.95
1.45
35.50
89.64
23盘区(02号)
32.09
1.45
后期
23盘区(2号)
3636
18.35
1.45
26.61
67.19
(2)煤尘
在火山矿精查勘探中,对火山矿三、四坑工作面测定了4个煤尘点,其含量均大于国家规定的10mg/m3标准,上述4个样的煤尘爆炸指数为12.77~18.96%,均大于10%。
另外,相邻官地矿2、6、8号煤的煤尘爆炸指数为19.88%、18.12%、14.56%。
据以上资料分析,本井田的煤尘爆炸指数亦应大于10%,各煤层均为有爆炸性。
据本次补充勘探B2、B4号孔采样作煤尘爆炸性试验,结果表明各煤层的煤尘均有爆炸性(见表1-2-4),样品由山西省煤炭地质研究所测试。
表1-2-4 煤尘爆炸性试验结果表
孔号
煤层
煤尘爆炸性
火焰长度(mm)
加岩粉量(%)
爆炸性
B2
2
40
60
有
6
10
30
有
8
10
35
有
9
10
30
有
B4
2
40
60
有
6
30
50
有
8
25
45
有
9
15
35
有
(3)煤的自燃
据官地矿测定煤的自燃时间为4~6月,煤的自燃倾向等级为不自燃或不易自燃。
据本次补充勘探B3、B4号孔采样作煤层自燃倾向性鉴定,其结果见表1-2-5,样品由山西省煤炭地质研究所测试。
表1-2-5 煤层自燃倾向性鉴定情况表
孔号
煤层
吸氧量(cm3/g)
自燃倾向性等级
自燃倾向性
B3
2
0.72
Ⅰ类
容易自燃
6
0.88
Ⅱ类
自燃
8
0.60
Ⅱ类
自燃
9
0.87
Ⅲ类
不易自燃
B4
2
0.72
Ⅰ类
容易自然
6
0.81
Ⅲ类
不易自燃
8
0.93
Ⅲ类
不易自燃
9
0.84
Ⅲ类
不易自燃
(4)地温
补充勘探在B1号孔中进行了简易测温工作,根据测温成果,B1号孔2号煤层的井底温度是23.2℃,最下一层可采煤层9号煤的井底温度是26.0℃,小于一级高温区31℃,地温梯度1.44℃/100m,属地温正常区。
另据井田南部5.8km处鑫泰煤矿T3号简易测温成果,2号煤层的井底温度是22.0℃,最下一层可采煤层9号煤的井底温度是22.4℃,地温梯度2.20℃/100m,属地温正常区。
第三章井筒支护说明
一、永久支护
1、井壁
表土段井壁设计为双层钢筋混凝土支护,壁厚700mm,砼强度C30;基岩段井壁设计为素混凝土支护,壁厚500mm,砼强度C25。
2、主要支护材料
水泥:
由甲方提供的卦山水泥厂生产的标号为P.O42.5复合硅酸盐水泥。
黄砂:
由当地提供的水洗中、粗砂。
碎石:
当地生产,粒径2~30mm。
水:
质地纯净的当地饮用水。
钢筋:
由甲方提供的φ20mmⅡ螺纹钢筋。
在井口附近设置砂石料场,水泥要放在专门的水泥库中,库底满铺100mm厚的半圆木,水泥堆放要整齐,并离开墙200mm以上,潮湿结块的水泥严禁使用。
3、支护质量及要求
井筒净半径:
3500mm,半径允许偏差0~+50mm。
井壁厚度:
局部厚度允许偏差-50mm。
表面质量:
无明显裂缝,每平米范围内蜂窝、孔洞、露筋等不得超过两处。
壁后充填:
充填基本饱满密实,无明显空帮现象。
接茬:
最大处允许偏差≤30mm。
表面平整度:
最大处允许偏差≤5mm。
模板半径:
允许偏差10~+30mm。
模板到岩面距离:
允许偏差-50mm。
基岩掘进:
井筒掘进半径允许偏差-30~+150mm。
二、临时支护
在井筒施工过程中,若遇松散、破碎岩层地带,可缩小掘进段高或采用锚网喷、井圈背板临时支护,为保证井壁质量和施工安全,采取的施工技术措施应及时与建设单位、监理单位及设计院协商并编制详细可行的施工安全技术措施,审批后严格执行。
第四章施工工艺
第一节施工方法
一、施工方案
1、临时锁口:
井筒0—-9.5m临时锁口段为M5砂浆砖墙支护,锁口施工采用挖掘机全断面挖土一次性掘挖5米,剩余4.5米采用人工挖土,如遇坚硬岩石则采用放松动炮施工,掘挖至9.5米后,人工清底整平,开始砌筑临时锁口砖墙;若遇松软土层地带,可缩小掘进段高“短掘短砌”或采用锚网喷、井圈背板等临时支
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