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一号石门施工组织设计

 

前言

陕西彬长文家坡矿业有限公司文家坡矿建二期工程一号辅助运输石门由四川煤矿基本建设工程公司文家坡项目部承建。

为全面落实合同中提出的各项指标,确保合同工期及工程质量目标的实现,根据工程技术特征和我处综合施工能力,编制本施工组织设计,以指导工程施工。

一、编制原则

1、认真贯彻执行国家的各项建设方针和技术政策,在确保施工安全和工程质量以及合同所规定其它指标的前提下,科学合理地组织施工。

2、积极推广国内外先进技术和先进经验,优选施工方案,组织平行交叉作业,加快施工进度。

3、合理安排资源,优化劳动组织,有计划、有重点地组织人力和物力,确保各项经济技术指标的全面实现。

二、编制依据

1、陕西彬长矿业集团公司文家坡矿井及选煤厂石门及上仓巷开凿平、剖、断面图S1410-113-1(修1)

2、陕西彬长矿业集团煤化工分公司文家坡矿井田地质报告(部分)

3、文家坡矿井检1号、2号孔地质柱状图

4、《煤矿安全规程》(2011年版)

5、《煤矿建设安全规范》(AQ1083-2011)

6、《煤矿井巷工程施工规范》(GB50511-2010)

7、《煤矿井巷工程质量验收规范》(GB50213-2010)

8、《煤炭建设工程质量技术资料管理规定与评级办法》(煤规字<1999>第34号)等与本工程有关的国家及部颁现行各种技术规范、规程、规定。

1工程概况

1.1矿井简介

文家坡矿井由陕西彬长矿业集团有限公司投资兴建,矿址位于陕西省彬县,东南距西安150km,西北距长武县40km。

矿井由中煤西安设计工程有限责任公司设计,设计生产能力6.0Mt/a,设计服务年限90.7年。

1.2一号辅助运输石门主要内容

一号辅助运输石门施工是为了形成矿井皮带运输系统,设计立方量8168.2m³,起始轨面标高z=+538.063m(底板),结束标高Z=+440.091m(底板)。

一号辅助运输石门采用锚网索喷支护,支护参数为:

锚杆采用Ⅱ级螺纹钢筋,规格为Φ20×2700mm,间排距800mm×800mm,矩形排列方式布置,树脂药卷选用MSZ28/35型,每根锚杆使用2卷,MSK28/35型,每根锚杆使用1卷;锚杆托盘采用Q235钢,规格150×150×8mm。

钢筋网采用直径为6mm的Q235钢筋焊制,网格100×100mm,网规格1000*2000mm。

喷射混凝土强度等级C20,喷射时需添加BR-3型防水剂,抗渗标号P6,铺底混凝土强度等级C30.

锚索采用Φ17.8钢绞线,长度7300mm,使用MSZ28/80树脂药卷3卷,锚索托盘采用300×300×20mm钢板,间排距1600×2400mm。

一号辅助运输石门1个断面2-2断面,其特征如下:

硐室断面特征表

断面编号

支护

方式

围岩类别

断面积(m2)

支护厚度

掘进尺寸

基础

初次

二次

1-1

锚网喷

20.1

23.21

0.02

120

5640

4720

附图一号辅助运输石门平、断面示意图

1.3工程地质及水文地质

地面相对位置情况:

文家坡煤矿是由陕西彬长文家坡矿业公司投资兴建,矿址位于陕西省彬县,东南距西安150km,西北距长武县40km。

矿井由中煤西安设计工程有限责任公司设计,设计生产能力5.0Mt/a,设计服务年限90.7年。

井上下对照关系表

水平、采区

+540

工程名称

一号辅助运输石门

地面标高/m

+1189.450

井下轨面标高/m

+538.063m~+440.091m

地面的相对位置建筑物、小井及其他

本工作面地表位于文家坡煤矿工业广场的黄土塬,塬面大部为旱地和果园,无建筑物。

另有泾河南北流向穿过工作面西北部。

井下相对位置对掘进巷道的影响

本工作面井下位于副井井筒西部

临近采掘情况对掘进巷道的影响

邻近无开采采区,邻近巷道对本工作面掘进无影响。

1、煤层顶底板情况煤层顶底板情况表

7

633

细粒砂岩

灰白~灰绿色,较坚硬,成分以石英长石为主。

局部夹泥岩薄层

0.2~0.21

633.2

黑色。

黑色条痕,块状构造

0.15

633.35

泥岩

灰色~深灰色、团块状,质纯,致密,细腻,风化易碎,局部见煤线

0.32

633.67

细粒砂岩

浅灰色,较坚硬,成分以石英长石为主。

夹泥岩薄层,含黄铁矿结核

0.15~0.17

633.83

黑色。

黑色条痕,沥青光泽,块状构造

0.05

633.88

泥岩

灰色~深灰色、团块状,质纯,致密,细腻,风化易碎,局部见煤线

0.38~0.27

634.2

黑色。

黑色条痕,沥青光泽,块状构造

0.8

635.0

泥岩

灰色~深灰色、团块状,质纯,致密,上部含3层0.25m煤层

2.5

637.5

砂质泥岩

浅灰色,质杂,局部夹深灰色泥岩,含黄铁矿结核

3

640.5

泥岩

浅灰色,薄层状致密,细腻,风化易碎,含煤矸

1.5

645.5

细粒砂岩

成分以石英长石为主。

含少量暗色物质及云母碎片,含黄铁矿结核

0.65

646.15

泥岩

灰色~深灰色、团块状,质纯,致密,细腻,风化易碎,局部见煤线

0.55

646.7

细粒砂岩

灰色。

成分以石英长石为主。

含少量暗色物质及云母碎片,含黄铁矿结核

0.8

647.5

泥岩

浅灰色,薄层状致密,细腻,风化易碎,含煤矸

0.5

648

黑色。

黑色条痕,沥青光泽,块状构造

0.35

648.35

泥岩

浅灰色,薄层状致密,细腻,风化易碎,含黄铁矿结核

0.4

648.75

砂质泥岩

浅灰色,质杂,局部夹深灰色泥岩,含黄铁矿结核

0.55

649.3

黑色。

黑色条痕,沥青光泽,块状构造

1.5

650.8

泥岩

浅灰色,薄层状致密,细腻,风化易碎,含黄铁矿结核

3

653.8

细粒砂岩

灰色。

成分以石英长石为主。

含少量暗色物质及云母碎片,含黄铁矿结核

2、地质构造

彬长矿区位于鄂尔多斯盆地南部渭北北缘的彬县—黄陵坳褶带。

总体构造形态为中生界构成的NW缓倾的大型单斜构造。

在此单斜上产生一些宽缓而不连续的褶皱。

本井筒位置位于玉子向斜的南翼,彬县背斜的北翼,路家—小灵台背斜的东端伸入井田的西南部,轴向N78ºE,南翼倾角1~3º,北翼倾向4~8º,两翼跨度7~8公里。

在井检1号孔附近近水平。

井检1号孔附近没有发现断层,属岩层平缓、构造简单类型。

井田内断层罕见,但在东南部的水帘矿、火石咀矿、下沟矿的生产矿井见少量断距在1.2~6米的小断层。

施工中注意岩层走向变化。

根据矿供掘进地质说明书及预想剖面图,该硐室将主要揭露3煤。

顶部以砂质泥岩和泥岩为主,硐室底部为泥岩。

3、煤尘爆炸性及煤的自燃

根据地质精查报告显示,煤的自然等级为1-4,很易自燃—不自燃,部分样点为不自燃,煤尘具有爆炸性。

1.3.1水文地质

掘进工作面顶部距离上覆洛河组砂岩-裂隙含水层底板约117.20m。

其间有安定组、直罗组和延安组相对隔水层,工作面水文地质条件相对简单,岩层富水性较差,据钻孔抽水试验:

单位涌水量0.000046-0.10361/s·m,富水性微弱不均一,水质类型以SO4·C1-Na型为主,SO4-Na次之,矿化度3.60-18.20g/1,水温16-19℃.在构造发育处及砂岩段顶板局部会有淋水现象。

2施工准备工作

2.1现场施工条件

(1)工业场地:

生活办公区利用建设单位彩板房、公寓楼,不再重新建设生活办公区;在主井井口附近建设单位指定地点,建设生产临建设施。

(2)供电:

建设单位在工广内110kv变电所提供10kv电源接口并安装计量表,自行接至施工场地供电设施;井下永久变配电系统投入使用后,可自井下变电所接至施工场地供电设施。

供配电设备的运转及维护由产权方负责。

(3)供水:

主井临时水仓形成供水系统,敷设一趟Φ50×3mm水管做工作面的供水管。

(4)压风:

在地面安设两台DLG-250、一台DLG-132压风机,总供风量100m³/min,满足施工最大用风量53.4m3/min施工需要

(5)排水:

掘进时根据实际情况在迎头设一个临时水窝,迎头水用风泵排至临时铁制水箱内,然后使用电泵经排水管排至井下水仓,由临时卧泵排到井上。

(6)排矸:

前期施工矸石安排工广回填,按建设单位指定地点排放。

(7)通讯:

目前矿井已具备地面通讯能力,自行安装话机并承担话费,井上下通讯自备。

(8)材料:

施工现场周围有丰富的建筑材料,可满足工程施工需要。

(9)火工品管理:

火工品由建设单位负责购置、运输、库房管理,施工单位从火药库购买和使用,按采购价格、相关的购置及运输费用等确定价格,建设单位收取管理费。

2.2生产临建工程的设计与布置

为保证文家坡矿井矿建二期工程一号辅助运输石门施工顺利进行,根据工程需要,并结合实际情况,新建生产临建工程应满足公司《矿建项目施工组织标准化模式》的有关要求,已经形成的生产临建工程按照要求进行整改。

2.3临时建筑施工要求

(1)提升机房、压风机房、变电所均沿用现有临建工程。

(2)机修车间:

在材料库附近,要便于运输,靠近下风方向。

(3)混凝土搅拌站:

井口附近,尽量利用地势条件并留有足够的场地,以利于运输和材料堆积,注意供水、供电要求。

采用集中搅拌的形式,避免经常搬移。

(4)工业场地、料场要全部水泥硬化路面。

施工用临时道路要硬化,行车路宽不低于4m,其他不低于2m。

2.4主要施工设备外观颜色要求

所有施工设备,若为新购产品其外观涂色保持原厂颜色,若为使用一年以上的产品(室内电气设备使用三年以上),其外观主要部位涂色依据以下原则:

1、砼搅拌站

砼搅拌机机架、砼配料机机架、地脚螺栓涂黑色(色标:

RAL9017);砼搅拌机、砼配料机、螺旋输送机、水泥电子称机体涂浅橙黄色(色标:

RAL1028);

2、排水泵

泵体、电机主体涂绿色(色标:

RAL6024);底盘涂黑色(色标:

RAL9017);电机启动柜涂浅橙黄色(色标:

RAL1028);

3、空压机

空压机机体涂米绿色(色标:

RAL6024),空压机底盘、闸阀、逆止阀涂黑色(色标:

RAL9017);储气罐涂绿色(色标:

RAL6024);出风管路涂黄色(色标:

RAL1023);安全阀涂红色(色标:

RAL3020);

4、通风机

通风机主体涂绿色(色标:

RAL6024),通风机启动开关涂浅橙黄色(色标:

RAL1028)。

5、井下电气设备

高、低压隔爆开关、干式变压器和移动变电站,浅橙黄色(色标:

RAL1028);

6、井下运输设备

电机车机体涂浅橙黄色(色标:

RAL1028);车轮内表面涂黑色(色标:

RAL9017)。

7、井下掘进设备

p-90耙矸机装岩,机体涂刷浅橙黄色(色标RAL1028)油漆;履带各部件、星轮及铲板、铲斗内表面、挖斗内表面、刮板溜槽内表面涂刷黑色油漆(色标RAL9017)。

色标选取见中煤第五建设有限公司矿建项目施工组织标准化模式《油漆颜色标准》

3.施工方案的确定

3.1施工方案

一号辅助运输石门采用"三、八"制两掘一喷作业方式,普掘法施工,施工方向副井井底车场9—10段向一号辅助运输石门施工,巷道施工过程中遇巷道开门时,施工至开口5m深。

3.2通风方案

采用安设在井底车场北环线(四号交岔点与五号交岔点之间)的两台局部通风机(一台使用一台备用)、配合Ф800mm胶质风筒为井下掘进工作面供风。

局扇型号为FBD№8.0/2×45型局部通风机,。

进风:

主井→检修联络巷→井底车场号七交岔点→井底车场六号交岔点→井底车场东环线→井底车场五号交岔点→井底车场北环线(四号交岔点与五号交岔点间)→局部通风机(风筒)→一号辅助运输石门施工工作面迎头。

回风:

一号辅助运输石门施工工作面迎头→四号交叉点→三号交叉点→二号交岔点→2号辅助运输石门联巷→一号辅助运输石门重车线→副立井→风机(地面)。

附:

通风系统图

3.3施工防治水方案

(1)利用已经施工完毕的副井井底车场,尽快安装排水管路等形成排水系统。

(2)各单位工程开工前,由项目部技术组绘制单位工程预想地质平、剖面图,进行涌水量预测。

(3)因本工程地质资料不详细,施工中坚持“有掘必探、先探后掘”的原则,在施工前通过探放钻孔摸清地质和水文情况,在施工中收集实际揭露地层情况,及时修改地质预测资料,为施工提供可靠依据。

若钻探中工作面出水,视水量大小采取相应措施。

4.施工方法

一号辅助运输石门采用"三、八"制两掘一喷作业方式,普掘法施工:

其工艺流程

安全检查(顶板、瓦斯、工程质量、探头位置)→施工准备(看中腰线、洒水养护)→掘进班:

打眼→装药→放炮→通风验炮→敲帮问顶→使用液压支柱或前探梁支护→打锚杆眼安装锚杆挂网→收尾整理工程质量→喷浆班:

挂网→拌料→喷浆→出矸→清理机具→收尾整理工程质量→下一循环。

4.1普掘施工方法

4.1.1掘进

采用YT-28风动凿岩机打眼,Φ42mm“-”字型合金钢钻头,B22六角中空六角钢钎,全断面掘进或正台阶掘进,楔形掏槽,光面爆破。

爆破材料选用三级煤矿许用安全炸药、毫秒延期电雷管,KBF-200型发爆器起爆。

全断面布置6-10台YT—28型风动凿岩机。

台上负责拱部锚杆和上部炮眼的施工,台下负责帮部锚杆和下部炮眼的施工

钻眼爆破作业要严格按爆破设计施工,保证钻眼、装药、联线,放炮等各工序的质量,并根据岩石硬度等实际情况,及时调整爆破参数,提高爆破效果,确保巷道成型。

钻眼时,除掏槽眼以外的所有炮眼,眼底均要落到同一平面内,炮眼角度符合要求。

钻眼完成后,将炮眼内岩(煤)粉用压风吹净,然后按爆破图表要求进行装药,经检查无误后,方可进行联线,联线方式为串联,将每个雷管的脚线连在一起,并检查有无漏连,无误后与母线联接。

放炮前工作面附近所有的设备要进行掩护,人员撤离到安全地点躲避,起爆地点到爆破地点的距离必须在作业规程中具体规定。

本设计一一号辅助运输石门2-2断面为例进行炮眼布置图说明。

4.1.2出矸

装岩(煤)方式

1、使用p-90耙矸机装岩,1.5吨标准矿车运输。

在变平点后25米安设40kw绞车临时提升运输,满足工作面出矸与物料运输。

2、平巷采用电机车运输方式。

3、机车运行时必须时刻注意前方。

在机车运行的前方经过道岔、弯道、巷道口、风门、硐室出口时及时发出警号。

附图:

运输系统示意图

4.1.3支护

(1)临时支护(前探梁支护)

正常掘进过程中,均采用吊挂前探梁作为临时支护;巷道在穿煤层、过破碎带时临时支护可增设液压支柱。

(2)锚杆支护

工作面爆破后,及时进行前探梁临时支护,检查巷道开挖断面,符合设计要求后,采用锚杆钻机打锚杆眼,安装锚杆,锚杆形式及布置按设计要求。

(3)喷射砼支护

工作面锚杆支护完成后,立即进行初喷支护,喷砼紧跟工作面,以保证及时封闭围岩。

喷射砼前,应清洗岩面,喷射作业中严格控制水灰比,喷砼表面应平整,湿润光泽,初喷砼厚度30-50mm,喷射砼前埋设喷厚标志。

①喷射砼材料的选用

水泥采用普通硅酸盐水泥,砂为中粗砂,石子为5~10mm粒径坚硬碎石,速凝剂掺入量为水泥用量的3-5%(抗渗防水剂选型及添加参数以设计院变更为主),水清洁无杂质,喷射时需添加BR-3型防水剂,抗渗标号P6。

②喷砼干料的拌制与输送

喷射砼用料在井上按配比要求经搅拌机搅拌均匀后装入矿车,运送至井下工作面喷射。

③砼喷射

喷浆机布置于掘进工作面后15-30m。

喷射砼干料经矿车运至喷射机旁,人工用铁锨将干料送入喷射机,并在喷射机处均匀加入速凝剂。

喷射砼开机顺序为开风→开水→开喷射机→上料→喷射

喷射机工作风压控制在0.4-0.5Mpa之间。

喷射机停机顺序为,待喷射干料全部喷出后→停喷射机→停水→停风。

④复喷砼成型

在初喷砼支护后及时按设计要求进行二次复喷砼成型,喷至设计要求厚度,施工方法同初喷砼,要求成型巷道砼表面平整,无明显凹凸。

普掘施工设备及工具配备情况表

序号

设备工具名称

型号规格

功率

单位

数量

备注

1

耙矸机

p-90

2

备用一台

2

喷浆机

FY-5

5.5KW

1

备用一台

3

风钻

YT-28

15

备用3台

4

锚杆机

MQCT-120

2

备用1台

5

风动油泵

1

6

除尘风机

1

7

风镐

4

4.3相关巷道施工方法

巷道施工视岩层稳定情况及硐室设计尺寸,采用全断面掘进法、分层法或导硐法掘进,锚(网)喷初次支护,巷道全部掘进。

对于设计永久支护为锚(网)喷支护的巷道,应在施工过程中一次成巷。

当围岩较稳定时采用全断面掘进;当围岩条件较差或巷道设计断面较大时,采用分层或导硐法掘进,由上而下进行分层掘进或采取沿巷道断面中间导硐或两侧导硐。

4.4巷道过煤层及穿破碎地层施工措施

巷道穿过煤层施工措施

巷道施工揭露煤层时,采取如下施工措施。

①加强巷道实测地质剖面的编录及钻孔资料的比对工作,准确预报煤层距工作面距离。

②准确测定煤层和瓦斯赋存的基本参数,当巷道施工至距煤层10m时,停止掘进,保证通风量,加强瓦检工作。

施工三个探煤钻孔,查明煤层和瓦斯赋存情况。

③根据瓦斯压力大小,确定揭煤施工方法,当瓦斯压力小于0.74Mpa时,采取放震动炮方法揭开煤层,如果瓦斯压力大于0.74Mpa,则采取瓦斯排放等措施,达到要求后,再采取放震动炮的办法揭开煤层。

④井下各种机电设备必须防爆。

⑤采用煤矿许用安全炸药和毫秒延期电雷管进行爆破。

⑥缩短掘支段长,加强临时支护。

(2)巷道穿破碎地层施工措施

巷道在穿过不稳定的破碎岩层时,为了加快施工进度,保证施工质量,确保施工安全,应根据岩层情况,分别采取如下措施:

①缩小循环进尺,增加周边眼数量,缩小其间距及抵抗线,减少装药量。

②对围岩松软、严重破碎或具有膨胀性的地段,考虑增加金属拱形支架支护。

5工程施工辅助系统

5.1提升系统

一号辅助运输石门40kw调度绞车能力计算

使用1台40kw型调度绞车,同时拉2辆1.5吨矿车。

40kw绞车提升能力计算:

40kw绞车牵引力为2.5吨,最大坡度为3.5º,钢丝绳直径为18.5,钢丝绳总长度为500m。

m≤F-PLc(sinα+f2cosα)/sinα+f1cosα

qc——矿车自重,取970kg;

α——轨道倾角,取3.5º;

f1——矿车运行阻力系数,取0.015;

f2——钢丝绳运行阻力系数,取0.2;

F——绞车牵引力,2.5t;

P——钢丝绳单位长度的质量,1.218Kg/m;

Lc——钢丝绳最大倾斜长度500m;

ω1——矿车运行阻力系数,取0.05;

q——装矸重量,取1800kg。

经计算得:

提升重量为m≤9229.872kg

2辆矸石车的重量为2(970+1800)=5540kg

所以,此绞车可以提升2辆矸石车

5.2排水系统

掘进时根据实际情况在迎头设一个临时水窝,迎头水用风泵排至临时铁制水箱内,然后使用电泵经排水管排至井下水仓,由临时卧泵排到井上。

5.3压风系统

5.3.1用风量统计

在井下安设两台DLG-250、一台DLG-132压风机,总供风量100m³/min,满足施工最大用风量53.4m3/min施工需要。

风动设备用风统计表-63

设备名称

型号

单台耗风量

m3/min

台数

同时性

系数

总耗风量

m3/min

凿岩机

YT-28

3.5

12

0.7

29.4

喷浆机

Z-VII

8

4

0.5

16

风泵

BQF-50/25

4

8

0.25

8

合计

53.4

5.4供水系统

主井临时水仓形成供水系统,敷设一趟Φ50×3mm水管做工作面的供水管。

5.5运输系统

配备p-90耙矸机装岩,40kw调度绞车斜巷运输。

1.5吨矿车出矸,平巷使用电机车运输。

排矸系统:

工作面→一号辅助运输石门上仓斜巷→上仓斜巷施工措施巷→副井西井底车场(西)→副井→地面→翻矸仓。

5.6供电系统

5.6.1地面供电系统

地面6KV变电站双回路供电满足施工需要。

5.6.2井下供电系统

1、由地面临时变电所至井下临时变电所经主井井筒敷设一条3×70做井下临时变电所供电电源。

2由地面变电所至井下临时变电所经副井井筒敷设一条3×95做井下临时变电所供电电源。

后附:

井下临时变电所供电系统图。

主井临时变电所服务期间为临时泵房,临时局扇,工作面供电,依据此工作负荷计算供电电缆。

5.6.3供电电缆验算

(1)供电负荷统计功率因数COSφ取0.8

A、4台挖掘式装载机功率79台、同时使用系数取k=0.5

SB=∑PBk/cosφ=55×4×0.5÷0.8=198kvA

B、4台风机功率60kw/台、同时使用系数取k=1

SF=∑PFk/cosφ=60×4×1÷0.8=300kvA

C、8台喷浆机功率5.5kw/台、同时使用系数取k=0.5

SP=∑PPk/cosφ=5.5×8×0.5÷0.8=28kvA

D、最大用水时使用两台100DM100-8泵排水,功率450kw/台,同时使用系数0.8。

SS=∑PSk/cosφ=450×2×0.8÷0.8=900kvA

E、其他用电设施70kw、同时使用系数取k=0.4

Sq=∑PQk/cosφ=70×0.4÷0.8=35kvA

合计负荷为;

Sh=SB+SF+SP+SS+Sq

=198+300+28+900+35=1461kvA

(2)井底临时变电所电源电缆的选择

I=QZ÷√3U

=1461×103÷(1.732×6000)=141(A)

按经济密度选择电缆截面;同时工作电缆根数n为1,下井主电缆年运行小时按3000-5000计算,选用铜芯电缆时经济电流密度J取2.25时,电缆的截面A为;

A=I÷(nJ)=141÷2.25=63mm²

根据现场实际情况和其它考虑因素,选用两条MYJV42-3×70做为供电电缆,一条电缆正常供电,一条备用。

5.7通风系统

采用安设在井底车场北环线(四号交岔点与五号交岔点之间)的两台局部通风机(一台使用一台备用)、配合Ф800mm胶质风筒为井下掘进工作面供风。

局扇型号为FBD№8.0/2×45型局部通风机,工作面掘进时通风路线如下

进风:

主井→检修联络巷→井底车场号七交岔点→井底车场六号交岔点→井底车场东环线→井底车场五号交岔点→井底车场北环线(四号交岔点与五号交岔点间)→局部通风机(风筒)→一号辅助运输石门施工工作面迎头。

回风:

一号辅助运输石门施工工作面迎头→四号交叉点→三号交叉点→二号交岔点→2号辅助运输石门联巷→一号辅助运输石门重车线→副立井→风机(地面)。

附:

通风系统图

一、掘进工作面风量计算

(1)掘进工作面风量计算

①按瓦斯(二氧化碳)涌出量计算:

Q掘=100×k×q掘=100×1×2=200m3/min

式中:

100—单位瓦斯涌出量配风量m3/min,以回风流瓦斯浓度1%的换算值。

q掘—掘进工作面瓦斯(二

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