煤矿开采技术设计说明书模板.docx
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煤矿开采技术设计说明书模板
煤矿开采技术设计
说明书
云南能源职业技术学院
毕业设计说明书
专
业:
煤矿开采技术
班
级:
采矿101
姓
名:
刘永伟
指导教师:
李鸿维
完成时间:
12月10日
、F.—
前言
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第一章矿井概况及地质特征
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第一节矿井概况
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第二节水文、地质特征
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第三节采区储量与生产能力
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第二章采区准备参数及方式
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第一节采区准备方式的确定
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第二节采区参数
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第三节采区巷道布置
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第四节巷道掘进
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第三章采煤方法
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第一节概述
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第二节生产系统
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第三节采煤工艺
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第四节回采工艺
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第四章顶板管理
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第一节支护设计
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第二节顶板管理
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第五章采区通风设计
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第一节采区瓦斯涌出量预测
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第二节采区通风
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第三节灾害预防及安全设备错误!
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第六章采区主要生产设备错误!
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第一节提升设备错误!
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第二节防尘设备错误!
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第三节通风设备错误!
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第四节排水设备错误!
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第七章劳动组织及安全经济指标错误!
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第一节劳动定员及劳动生产率错误!
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第二节矿井设计主要技术经济指标错误!
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心得体会错误!
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参考文献错误!
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、/.—
前言
富源以丰富的煤炭资源知名省内。
全县已探明的煤炭储量60多亿吨,远景储量200多亿吨,占云南省总储量的三分之一以上,全县储量面积800多平方公里,占县域总面积的四分之一强。
而分布在该矿区井田范围内的探明储量达1.28亿吨。
一、项目建设的必要性及可能性
近年来我省工农业发展较快,煤炭工业也得到长足发展,但由于多年的煤炭市场不景气,基本建设投入不足,导致煤炭行业的发展严重滞后,煤炭市场出现供不应求的局面,供求关系的矛盾日益突出。
特别是,全省经济出现恢复性增长,全省出现各个行业用煤短缺,电力用煤一直紧张、冶金用煤告急、化工用煤告急,严重影响了全省经济的发展。
因此,大力发展煤炭工业,充分发挥煤炭工业的基础地位,不拖全省经济发展的后腿已经刻不容缓。
由于全省各个行业的用煤需求不能得到较好的满足,作为我省发展”两烟”、云药、电力、磷化工、旅游等五大支柱产业和绿色经济强省的战略构想不能得到很好的落实,煤炭工业的落后已
经对上述产业的发展形成严重制约。
有鉴于此,必须大力发展煤炭
产业,有力支持全省经济发展,该煤矿的改扩建对地方经济的发展和缓解全省的用煤需求,支持上述产业的发展具有一定的意义。
二、编制本设计的依据
1、云南省一四三煤田地质队一九六七年九月提交的《富源县某矿区一井田精查地质勘探报告》,一九七六年三月提交的《富源县该矿区一井田精查补充地质勘探报告》。
2、该煤矿生产技术部一九九九年所作的《某煤矿二号矿井地质报告》。
3、云南省该煤矿二号矿井C17,C18煤层底板等高线图。
第一章矿井概况及地质特征
第一节矿井概况
一、矿区地理位置
矿井位于富源县城之北约7km处,隶属富源县。
矿井地理位
置坐标:
东经：
100°15’17〃~104°16’36〃
北纬：
25°43’11〃~25°44’57〃
矿井至富源县约7km,在富源与滇黔公路相接（滇黔公路为高速公路）,西至昆明200km,东到贵阳421km。
矿区专用铁路支线与滇黔二线的富源车站相接,仅6km,交通十分便捷（详见图1-1）。
*
mt
Btoi&iBi
图1-1该煤矿交通位置图
二、开发史及范围
该煤矿矿井于1987年12月20日开始建设，于1994年12月25日施工投产，1995年12月1日正式移交。
开采的是该矿区一井田的深部煤层，井田位于富源县城之北约7公里，属某矿区的南段，
井田呈一菱形断块，南起到刘家湾F1断层，北之打磨沟F16断层与二井田分界。
三、地形、地貌
井田地形为高山地形，水沟纵横分布，北高南底，一般标高在1900米左右，最高标高2076.6米，最低标高1758米，高差320米。
四、气候、地震
气候条件为亚热带季风气候气候,无地震。
五、交通情况
矿区内有富源-宣威。
洋场公路纵置井田南北，南与滇黔公路
相连，西至昆明237公里，东到贵阳421公里，至庆云矿区22公里，
交通方便。
第二节水文、地质特征
一、水文特征
1、气候地形及地表水特征
该矿二号井地表地形为低中山地形、西高东低,北高南低,最高处为Y口头山，高程1979米，最低处为外山口村，高程为1756米,高差223米,井口向东300米有煤炭湾小河,由北向南流入块择河,是一条在矿区内发源的季节性河流，雨季最大流量为4.184m3/秒，
旱季断流,属南盘江水系。
本区属温带季风型山区气候,历史记载的最低气温为-11C,
一月平均气温最低0.9C,夏季最高气温34.9C,七月平均最高气温25C,年平均气温138C。
每年5至10月为雨季，11月至次年的4月为旱季,年平均降雨量1100毫米,年蒸发量1900毫米。
最大风速24米/秒,夏季平均2.6米/秒,冬季平均4.0米/秒。
该矿二号井的行政区属云南省富源县中安镇迤山口办事处的管辖区内,所开采的资源也在该辖区内。
2、地层含、隔水性
本井的水文地质条件属简单偏中等,含水层有上复的卡以头组（Pk2）,主要岩性为灰绿色中厚层状的粉砂岩、细砂岩,含孔隙水及裂隙水,单位涌水量为0.135-0.000165公升/秒.米。
煤系地层中的灰色薄至中厚层状的粉砂岩,细砂岩含孔隙水及风化裂隙水,但由于煤系地质中的隔水层较多,因此含水性较弱。
涌水方式一般是从巷道中,采空区中渗出,大者沿裂隙发育地段呈线状流出。
威胁矿井安全生产的水文因素主要是上部的小窑水,因为在二号井的上部为已报废的该矿一号井,两井之间有许多巷道及采空区相连通,在一号井的上部为乡镇煤矿及许多当前已停采的小窑,这些煤窑在不同的煤层,不同的部位与该矿一号井相通,虽经多次封闭,但小窑为了自身的利益,想方设法与该矿一号井沟通,便于其通风排水,因此在雨季,地表水部分流入小窑,小窑又流入一号井,一号井的水部分又流入二号井,客观上造成水文情况复杂。
二、地质特征
（一）、井田地质情况
1、井田地质情况
在矿井范围内地层呈单斜构造,走向北东40°,倾向南东,倾角10°—17°。
在井田边界断层Fl附近，倾角最大达35°。
矿井内中小型构造发育,属构造复杂型的井田。
2、地层
该矿二号井接揭露的地层由新到老为:
卡以头组（P2K）:
位于煤系地层上部,厚约120m,以灰绿色粉砂岩、细砂岩为主,夹粉砂质泥岩及泥岩,局部夹紫红色泥岩及粉砂质泥岩。
龙潭煤组（P2L）:
又称宣威组。
地层总厚度223m。
岩性为灰色中厚层状细砂岩,薄至中厚层状粉砂岩,菱铁质粉砂岩,泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩等。
3、含煤地层
含煤地层为二迭系龙潭组，煤系地层厚222m,含煤55〜58层,含煤总厚25m,含煤率为11.3%,其中可采C1、C6、C9、
Ci7、Cis共5层，可采煤层总厚度一般为6.15m,含煤率为2.8%。
4、构造
经该矿一号井开采和该矿二号井一水平揭露,在二号井内的大中型断层,部分已控制清楚,深部由于钻探工程较少,控制程度较低。
5、井田范围内可采煤层
井田内可采煤层为C17、C18,现分述如下:
C17煤层，厚度0.84—1.79m;距Co煤层90m,一般含2-3层夹矸,局部为单一结构,夹矸为灰色泥岩。
伪顶为厚0.2m的灰色泥质粉砂岩。
直接顶为厚2m的灰色中厚层状泥质粉砂岩。
伪顶弧形裂隙发育,易垮落。
Cis煤层，厚度0.79—1.72m,距Ci7煤层11m,为复杂结构煤层，含1—5层夹矸,大部分含4层夹矸,上部的二层夹矸为灰色泥岩,下部为黑棕色隐晶质高岭石泥岩。
伪顶为厚0.2m的灰色泥岩,直接顶为厚3m的中厚层状粉砂岩。
6、开采技术条件
煤层顶底板多为砂岩、粘土岩、页岩、粉砂岩等。
由于多
数煤层间距较小，一般无老顶，直接顶厚为10m左右，煤层顶部一般有0.03~0.05m伪顶，随采随落，直接顶初次垮落步距为8m左右,随工作面推进直接顶随采随落。
（二）、邻区地质及水文地质情况
该采区位于二号井深部，在采区的最南边，由于F1断层的影响伴生了一个较小的向斜构造，地层走向一般北东350左右，倾向南东，倾角140—200,在F1断层附近最大达360左右。
水文地质：
该采区属于是深部开采，采区主要涌水量来源有：
一是上部采空区积水向下渗透，二是上部的小煤窑在不同的部位与二号井相通，因此在雨季，地表水流入小窑，小窑水又向下渗透。
造成在雨季时涌水量增大。
（三）、采区地层
201、202采区的煤系地层属二迭系上统龙潭煤组的Ci7、
Ci8、C9、C6煤层，Ci7煤层与Ci8煤层层间距约为12米至16米C17煤层与C9煤层层间距约为90米至100米,C9煤层与C6煤层层间距约15米至17米。
龙潭煤组地层下起上二迭世娥眉山玄武岩顶界,上至三迭世卡以头组底界，地层总厚180米至223米。
（四）、煤层特征
本采区开采的煤层属于上二迭统龙潭煤组第三段的C17、C18
煤层,其特征如下
Ci7煤层：
煤层厚度约1.56米，井田浅部、中部较厚，向深部有变薄趋势,大部分为单一结构,有时下部有泥岩夹矸一层,煤层结构呈1.10（0.12）0.34米,井田中部夹矸增厚,煤层出现分叉,其下分层多不可采。
Ci8煤层：
煤层厚度约1.50米，煤层结构比较复杂，为0.14（0.09）0.41（0.06）0.25（0.57）0.46（0.07）0.09（0.10）0.13米,按其结构可划分为上下两个层段,上段一般厚约0.94米;顶、底部各有泥岩夹矸一层,上下段之间为泥岩,一般厚0.57米,最大为2.67米。
下段一般厚约0.82米,下部常有泥岩夹矸两层。
一般说来下分层厚度变化大、稳定性差,结构复杂。
（五）、煤层顶底板岩性及层间距
1、煤层顶底板岩性
C17煤层,伪顶厚0.2米的灰色泥岩或灰色粉砂质泥岩,直接顶厚2米,为灰色中厚层状泥质粉砂岩,直接底厚0.4米,为灰色泥岩,呈硬塑状,伪顶弧形裂隙发育,易垮落。
老底为灰色中厚层状泥质粉砂岩。
C18煤层,伪顶厚0.2米的灰色泥岩,直接顶厚3米,为灰色中厚层状粉砂岩,直接底为浅灰色至灰色薄层状粉砂质泥岩,厚度为0.2米至0.5米;老底为灰色中厚层状泥质粉砂岩。
2、层间距
C17煤层至C18煤层层间距为10米。
第二节米区储量与生产能力
米区储量
煤层名称
工业储量
/万t
煤的损失量/万t
采出率
/%
可采储量/万t
厚度损失
其它损失
名称或地点
八、、
数量
C17
135.414
保护煤柱
20.313
6.894
0.97
115.101
C18
152.312
煤柱及支护
30.464
7.368
0.95
121.848
表1-3-1
煤质：
煤层灰分一般为22.5~31.9%,硫份为0.28~0.71%,34.64~38.24%,含磷量为0.08~0.03%,分析基弹筒发热量为5588~6414卡/g,焦油率为9~11%,灰熔点1290~1435C,胶质厚度11~18.5mm。
煤种以1/3焦煤为主。
二、采区生产能力及服务年限
（一）、矿井工作制度
矿井工作制度设计采用”三八”工作制（两班采煤，一班准备,每班净工作时间为8小时）,矿井设计年工作日为300天。
（二）、服务年限
该矿井生产能力15万t/a
该采区设计服务年限T为：
T=Zn/（AXK）
=222.68/（15X.3）
=11.4（a）
式中：
T——矿井服务年限，a;
Zn矿井可采储量，万t;
A矿井设计生产能力，万t/a;
K――储量备用系数。
根据以上计算，开采范围内的储量按15万t/a计算可服务
11.4a
第二章采区准备参数及方式第一节米区准备方式的确定
一、米区布置方案
从本采区的煤层赋存情况来看，由于煤层的倾角14°,能够采用走向长壁开采；该采区的两层煤之间的距离在10米左右，采用集中上山布置巷道进行开采，减少了井下巷道的工作量，可节省大量的人力和物力；C18煤层底板为砂岩，属于中等稳定的岩层，将运输和轨道两条上山布置在上面，具有很大的可行性。
二、米区准备方式的确定
遵循的原则：
（1）有利于合理集中生产，保证采区有合理的生产能
力和增产潜力
（2）力求技术先进、经济合理，尽量简化巷道系统，减少巷道掘进和维护工作量，减少设备占用率和生产成本费用，便于采区和工作面正常交替;
（3）安全生产条件好，符合《煤矿安全规程》的有关规定
（4）煤炭损失少，有利于提咼资源米取率。
综上所述，采区的准备方式确定为上山双翼采区集中上山联合
布置的准备方式。
第二节采区参数
一、采区走向长度的确定
根据本矿的具体情况，由于受地质因素影响这一采区走向长不
均匀，走向长268m-1112m之间。
二、确定区段斜长及区段数目
由于设计的采区的走向长不均匀，倾斜也不均匀出现三角状
工作面走向长度和倾斜长度受到一定的影响。
结合实际情况工作
面长度定为80m,巷道的掘进采用双巷掘进，所有区段的斜长为
90m。
将划分为3个区段进行回采。
三、煤柱尺寸—
由于采区内区段间的开采顺序采用下行式；煤层间的开采顺序
也采用下行式。
主要开拓巷道均布置在18号煤层的底板中，采区边界留20m煤柱,区段间留10m煤柱。
另外,除电厂、铝厂等建筑下面留设煤柱外,其它均不留煤柱。
四、区段无煤柱护巷区段无煤柱护巷可采用沿空留巷或沿空掘巷:
（一）沿空留巷:
一般适用于开采缓斜和倾斜、厚度为2m以下的薄及中厚煤层,这样的方法与留煤柱护巷比能够减少保护煤柱的损失量,而且能够减少平巷的掘进工程量。
沿空留巷时区段的布置主要采用的是后退式沿空留巷的方式:
先掘出分段运输巷到采区边界,工作面后退式回采,回采后在沿空留出平巷作为下区段的回风巷。
这种方式,可克服前进式回采时前方煤层赋存情况不明和留巷影响工作面端头采煤等缺点,但要增加平巷的掘进工程量。
（二）沿空掘巷:
就是沿着已采工作面的采空区边缘掘进区段平巷,这种方法利用采空区边缘压力小的特点,沿着上覆岩层已垮落稳定的采空区边缘掘进,有利于区段平巷在掘进和生产期间的维护。
多用于开采缓斜和倾斜的中厚煤层和厚煤层。
沿空掘巷虽然没有减少区段的数目,可是不留或少留保护煤柱,减少了采区内煤炭的损失量。
又由于巷道布置在采空区的边缘,这样巷道的维护相对要简单许多。
由于沿空掘巷的巷道受压较小,对支护的要求不如沿空留巷严格,一般梯形火属支架、木支架均可用。
经过上面的论述,该矿采区的区段平巷采用沿空留巷布置的方式,而且每一个区段留10m的区段保护煤柱。
第二节米区巷道布置
一、采区上（下）山的布置
本采区采用集中上山进行联合布置开采，在+1525水平大巷开
掘采区下部车场和采区上山，采区上山布置于C18煤层内，经过采区溜煤眼和采区中部车场与C17煤层联系，C18煤层的区段运输巷
直接和运输上山相连。
二、区段平巷的布置_
区段平巷布置方式有单巷布置和双巷布置两种方式。
本采区采用双巷布置，即一条区段回风平巷和一条运输平巷，C18煤层内的
工作面掘进区段运输平巷的同时，掘出下区段回风平巷，巷道之间
用联络巷连接。
三、联络巷道的布置_
C17煤层工作面回风巷和回风井（之间有一段煤层C18回风巷）之间采用石门连接，C18煤层区段运输平巷和溜煤眼相连接。
在一采区内只布置开切眼、工作面运输顺槽、工作面回风顺
槽、经过运输石门和回风石门与主（回风、畐U）斜井相连接，主要开拓巷道布置在18号煤层中，并在两层煤层中布置运输回风平巷。
四、采区车场
本采区车场设计包括下部车场、中部车场。
其中，采区下部
车场设置有装车站、绕道、煤仓等。
根据装车站的地点，该下部车场属于大巷装车式；根据轨道上山的绕道位置，该下部车场为顶
板绕道式车场。
采区中部车场单石门及溜煤眼布置的中部车场。
五、采区硐室「
米区硐室包括米区煤仓、米区绞车房和米区变电所。
米区内
在上山最下部的水平集中大巷上方布置采区煤仓，采区煤仓往上
20米的两条巷道之间布置采区变电所，绞车房安设在轨道上山的
尽头。
六、采区主要巷道断面的确定
根据通风、运输等要求采区上山、区段平巷等的断面并列表2-3
1
表2-3-1米区主要巷道断面、支护形式表
序号
巷道名称
断面形状
支护形式
断面积（怦）
巷道长
（m）
条数
（条）
工程量
（m3）
1
水平运输大巷
梯形
料石砌碹
11
320
1
3520
2
运输上山
梯形
U型钢支架
6.4
900
1
5760
3
轨道上山
梯形
U型钢支架
6.4
910
1
5824
4
采区下部车场
半圆拱
工字钢
5.5
90
1
495
5
采区中部车场
半圆拱
工字钢
5.5j
30
1
165
6
区段运输平巷
半圆拱
工字钢
P5.5[
350
2
P3850
7
区段回风平巷
半圆拱
工字钢
5.5
355
2
3905
8
区段石门
半圆拱
r料石砌碹
r5.51
45
4
r990
9
联络巷
梯形
工字钢
5.5
20
8
880
10
区段回风大巷
梯形
工字钢
10
250
2
5000
11
其它硐室
料石砌碹
18
100
2
3600
第四节巷道掘进
一、巷道断面和支护方式
根据矿井煤层围岩条件和各类巷道的用途、服务时间,并参照矿井实际生产经验。
确定服务时间较长的井底车场、石门、水平运输大巷、水平回风大巷采用半圆拱形断面,料石砌碹支护;对于各工作面进风斜巷、回风斜巷、联络巷等采用梯形断面,金属支架支护;采煤工作面开切眼采用矩形断面,木支架支护。
各巷道断面大小和所使用的支护材料见上表。
二、掘进工作面数和掘进设备配备矿井投产采区移交生产时共配备了四个掘进工作面,分别为2182工作面进风斜巷掘进头;+1955m回风大巷掘进工作面;+1860m西翼回风大巷掘进工作面;2182工作面回风斜巷均采用钻爆法掘进。
各掘进工作面主要配备KZG—12型隔爆振动钻一台,ZMS－12A型湿式煤电钻一台,BKY65-4X型局扇一台。
+1700m回风大巷掘进工作面还配备了TXU－75A型安全钻机一台。
三、矿井生产时的采掘比和矸石率
矿井生产时采掘比为1:
2;预计矸石量为矿井原煤产量的10％,
即矿井矸石量预计为15kt/a。
四、移交生产时的井巷工程量和三个煤量
矿井移交生产时井巷工程量为6245.5m,其中岩巷1650.5m,半煤岩巷为4365.0m,煤巷为230.0m。
掘进率41.6m/kt。
见井巷工程量汇总表（表3）。
矿井移交投产采区生产时的三个煤量及可采期如下
可采期9.5a
可采期1.62a
可采期9.1个月
开拓煤量1868.8kt
准备煤量242.65kt
回采煤量168.45kt
表3井巷工程量汇总表
序
号
工程名称
长度（m）
掘进体积（m3）
岩巷
半煤巷
煤巷
小计
岩巷
半煤
岩巷
煤巷
小计
1
井筒
789.0
789.0
5111.4
5111.4
2
井底车场及硐室
453.5
453.5
3733.2
3733.2
3
盘区
408.0
4365.0
230.0
5003.
2259.0
22944.0
736.0
25939.0
4
合计
1650.5
4365.0
230.0
6245.5
11103.6
22944.0
736.0
34783.6
第三章采煤方法
第一节概述
一、采煤工作面位置及开采范围
矿井移交生产采区的布置本着”先近后远、先易后难;多布置煤巷,少布置岩巷”的原则。
采区设计年生产能力为150kt／a,由于采区可采煤层薄,因此,采区达产时,各布置一个对拉采煤工作面来保证煤矿150kt／a的年生产能力。
矿井移交投产采区为:
①
+1525m水平的采煤工作面为2171工作面;②+1860m水平的采煤工作面为2172工作面。
具体布置详见图
二、采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的联系本采区与相连采区经过运输石门相连,本采区两个采煤工作面的水平运输大巷和采区回风大巷为原相邻已采采区共用,采区所需材料、采出的煤、运出得矸石都是从大庆二号井,相邻已采采区的所需监测设备同本采区监测总站相连。
本采区所属C17、C18煤层与C9、C6煤层同属于二迭系上统龙潭煤组C17煤层与C9煤层层间距约为90米到100米。
第二节生产系统
运煤系统
Ci7号煤层中2171工作面和21
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