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煤矿实习报告

 

实习报告

 

 

2015年7月2日

 

目录

第一章矿区概述3

第一节矿区概述3

第二节外部条件4

第三节资源整合条件综合评述5

第二章井田开拓32

第一节概述34

第二节井筒位置的确定34

第三节开拓系统的综述141

第四节采区划分141

第五节井底车场及硐室141

第三章采煤方法和采区巷道布置39

第一节采煤方法39

第二节采区巷道及生产系统47

第三节巷道掘进49

 

第一章矿区概述

第一节矿区概述

一、交通位置

本矿区位于娄烦县城北赤土壑、辽庄、新舍科一线以北,行政区划隶属静游镇,其井田地理坐标为:

东经111°42′47″~111°45′24″,

北纬38°09′35″~38°11′52″。

该矿北距岚县县城约14km,南距娄烦县城约11km,东南距古交市约48km,乡级柏油路通过本井田,东距太(原)~岚(县)公路约4km。

交通比较方便。

交通位置详见图1-1-1。

二、地形、地势及河流

1、地形地貌

井田位于吕梁山脉的东麓,地表呈侵蚀中山地貌,井田内地势总体为北高南低,最高点位于井田西部边缘,标高为1384.0m,最低点位于井田东南角的龙泉河谷,标高为1215.2m,最大相对高差168.8m。

2、河流、水系

井田内河流不发育,黄土冲沟发育,主沟多沿北东向发育,支沟一般为北西向和南东向,井田南部有龙泉河自西向东流过,在雨季汇集沿途冲沟内洪水向东排入汾河,天旱时一般干涸。

三、气象及地震

本区属大陆性半干旱气候,夏季短而燥热,冬季长而寒冷。

平均年降雨量为464.3mm,雨水少,且降水量集中在7、8、9月份。

年蒸发量平均为1762.1mm,为降水量的近4倍。

年平均气温为8.3℃,最高气温为36.4℃,最低气温为-30.5℃,每年10月底结冰,翌年3月底解冻,冰冻期为160天以上。

最大冻土深度0.85~1.17m。

全年主导风向为东南风(夏季),其次为西北风(冬季),最大风速16m/s,平均风速为2.1m/s,风力一般为5级,最大可达8级。

根据山西省地震局资料,本区历史上未发生过强震,据GB18306-2001“中国地震动参数区划图”本区抗震设防烈度7度,地震加速度值为0.10g。

四、县区经济发展概况

区内地下资源丰富,有煤、铁、大理石、硅、钨、铜金、石灰岩、石膏等,工业基础薄弱,现有煤炭、铁矿、冶金、建材,农作物以土豆、莜麦、豆类为主。

第二节外部条件

一、外运条件分析

该矿北距岚县县城约14km,南距娄烦县城约11km,东南距古交市约48km,乡级柏油路通过本井田,东距太(原)~岚(县)公路约4km。

交通运输十分便利,外运条件较好。

二、电源、水源情况

(一)电源条件

珠烽矿采用10kV供电,2回路10kV电源分别引自马家岩矿区35kV变电站不同母线段。

选用导线:

LJG-300,线路长:

2×2.5km。

(二)水源条件

本矿井供水水源采用娄烦县静游镇辽庄村自来水,并已取得供水协议,生活用水供水量为200m3/d,可满足本矿地面生产、生活及消防用水需要。

三、场地征地情况

本矿矿井工业场地为利用原巨海煤矿工业场地,已有部分土地使用手续,新增用地及风井场地需要新购土地。

四、主要建筑材料供应情况

矿井所需钢材、木材、水泥、各种设备市场上能够满足建设需求;砖、石、砂及石灰等本地可满足需求;当地劳动力较充足;本次扩建各级政府大力支持该矿建设,因此矿井建设各种条件都比较好。

第三节资源整合条件综合评述

该矿经兼并重组后井田资源的开发具有下列优越条件:

一、采用综合机械化采煤方法,提高了机械化水平,扩大了生产能力。

二、合理利用原巨海矿工业场地,扩建矿井生产能力,用较少的投资,提高矿井经济效益和社会效益。

三、井田内煤层赋存稳定,储量丰富,顶底板条件较好,水文地质条件简单,有利于提高资源回收率。

四、外运条件、水源及电源等外部条件均已具备,均能满足生产需要。

综上所述,资源兼并重组后的山西煤炭运销集团珠烽煤业有限公司井田内资源可靠、地质条件简单、交通运输方便、矿井水源和电源可靠、工业场地征购地容易、产品煤市场需求旺盛,具备建设中型矿井的资源条件和外部协作配套条件。

第二章井田开拓

第一节概述

一、影响井田开拓开采的主要因素

本矿井设计开采的三层煤赋存稳定平缓,矿井为低瓦斯矿井,煤尘具有爆炸性,属自燃煤层;井田已发现三条断层和一个无陷落柱,无岩浆入侵现象,地质构造属简单类型;水文地质条件为较简单,开采技术条件较好。

井田内原各矿开采区主要集中在西南煤层露头的前部,已形成较大面积的采空区,整合后资源储量主要是东北部煤层深部。

所以井田原有的开采范围,采空区现状对开拓布置影响较小,地质构造及井田村庄是影响井田合理的开拓开采布置的主要因素。

二、矿井工业场地位置的选择

矿井开拓布置必须依据煤层赋存条件,地面地形地势条件,并考虑兼顾开采全井田的各个煤层,应尽可能减少井巷开拓工程量保证矿井合理开采和安全生产。

根据整合后的井田范围,井田位于吕梁山脉的东麓,地表呈侵蚀低山地貌,井田内地势总体为北高南低。

井田南部有龙泉河自西向东流过,龙泉河两岸河滩和两岸台地地势较低,地面较为平坦,适合布置工业场地;龙泉河以北地势逐渐变高,地面沟谷纵横,难以布置工业场地;再者矿井龙泉河以南资源已被小矿采矿破坏,可采资源主要集中在龙泉河以北,因此在龙泉河北岸布置工业场地是比较合理的。

经过现场勘查,确定辽庄村西侧井田的东南部5号拐点附近,原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场地和井田西部赤土壑村以东的台地两块场地地势较为开阔平坦,接近矿井储量中心,适合布置工业场地。

现将两场地的优缺点比较如下

方案一:

工业场地选择在龙泉河北岸、赤土壑村以东的台地上(原机械化升级改造初步设计选择工业场地)。

优点:

1、工业场地比较平坦,挖填方工程量较小;

2、工业场地位于井田南北向中央附近,便于井下开拓巷道布置开拓井田内的主要储量中心,即井田东北部的三角部分;

3、工业场地附近在井田范围内地势较高,不受龙泉河洪水威胁;

4、该场地已经获得环保部门批准。

缺点:

1、场地位置属基本农田,征地困难,场地平整工程量大。

2、场地位置处于煤层露头附近,有老窑开采多年,开采范围不详,老空区会对地面建筑产生影响,增加投资。

3、工业场地压煤量大。

4、地势较高,井筒长度长。

方案二:

工业场地选择在辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场地。

优点:

1、重发利用原巨海煤矿场地,减少新征地面积,且周边均为河滩荒地,征地容易;

2、地势较低,井筒长度短;

3、与村庄公用保护煤柱,场地压煤资源少;

4、地势平坦,场地平整工程量少。

缺点:

1、地势低,受龙泉河洪水威胁;

2、离村庄和高速公路距离短;

3、场地较为狭小。

综合比较,方案二较方案一有征地简单,地势平坦,场地压煤量小的优点,虽然有地势低,场地较为狭小的缺点,但只要适当填高场地,合理布置地面设施,做到地面功能分区集中、明确,就可解决这些问题。

虽然赤土壑村以东的台地上(原机械化升级改造初步设计选择工业场地)已经环保部门批准,但该场地一直未施工和办理相关用地手续,另外根据业主和娄烦县人民政府的要求,设计综合确定推荐方案二,即矿井工业场地的选择在辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场地。

第二节井筒位置的确定

一、井筒数目及用途

本次设计共布置三个井筒,包括主斜井、副斜井和回风立井,各井筒特征分述如下:

主斜井:

净宽5.0m,净断面16.32m2,钢筋混凝土砌碹/锚网喷支护,斜长472.9m,井筒装备一部带宽B=1000的大倾角强力带式输送机,担负全矿井的煤炭运输任务,架设一部架空乘人器,担负全矿井人员升降任务,敷设综合管线,并做为矿井的一个安全出口。

副斜井:

净宽5.0m,净断面17.32m2,钢筋混凝土砌碹/锚网喷支护,斜长354.2m,井筒铺设一条30kg/m单轨,担负全矿井的辅助运输任务,敷设综合管线,并做为矿井的一个安全出口。

回风立井:

井筒直径6.0m,混凝土砌碹,垂深325.0m,井筒内装备梯子间,担负全矿井的回风任务,敷设黄泥灌浆管路,并做为矿井的安全出口。

二、井壁结构

根据井田内各钻孔地质及水文地质资料预计,各井筒施工时所穿各岩层岩性良好,无流砂层、破碎岩层和强富水性含水层等不良地层,设计初步确定新建的主、副斜井和回风立井井筒表土段及基岩段均采用普通凿井法施工。

各井筒井壁结构详见图4-2-1、4-2-2、4-2-3、4-2-4、4-2-5。

井筒特征详见表4-2-6。

表4-2-1 井筒特征表

名称

特征

主斜井

副斜井

回风立井

井口

坐标

(m)

纬距X

西安80

4226830.9

4226858.9

4226986.9

北京54

4226941.8

4226907.0

4227035.0

经距Y

西安80

19564553.8

19564581.8

19565602.2

北京54

19564624.0

19564652.0

19565672.4

标高

(m)

井口

+1240.0

+1240.5

+1255.0

井底

+1070.5

+1100.0

+930.0

井筒倾角(°)

21

23

90

方位角(°)

122

122

井筒长度(m)

472.9

354.2

325.0

净断面(m2)

16.32

17.32

28.27

井筒净宽/直径(m)

5.0

5.0

6.0

支护方式

钢筋砼碹/锚网喷

钢筋砼碹/锚网喷

混凝土碹

支护厚度(mm)

400/150

400/150

800/400

井筒装备

带式输送机

单钩串车

梯子间

井筒用途

煤炭提升

安全出口

综合管线

辅助提升

安全出口

综合管线

回风

安全出口

黄泥灌浆

备注

新掘

新掘

新掘

第三节开拓系统的综述

1、开拓方式选择原则

(1)认真贯彻执行煤矿开采的有关方针、政策、法规、规范,以矿井资源开采条件为基础,合理开采。

(2)采用先进的采煤方法,提高资源回收率。

(3)保证产品质量,提高经济效益。

(4)以人为本、依靠科技进步、提高机械化水平、简化开拓系统。

(5)矿井的初期巷道布置及采区位置避开采空区和村庄。

2、开拓现状

井田内原各矿均集中在煤层浅部露头附近开采,远离新井田的储量中心,且断面小,布置不规范,支护差。

2006年以来各矿均已关闭,大部井口已经封闭和回填,部分井筒长期受水淹浸泡已经坍塌。

因此原各矿井筒无利用价值,本次设计均不予利用。

3、开拓方式方案比选

设计从表土层厚度、煤层埋藏深度、煤层产状以及井田水文地质条件等方面分析,本矿井工业场地附近煤层埋深一般在100~150m,适合于斜井开拓方式。

结合矿井井型、煤层赋存条件、井筒提升设备、井下开拓布置和回采面装备水平等因素,考虑了两个开拓方案进行技术经济比较,现分述如下:

方案一:

斜井开拓方式,详见图3-3-1、3-3-2、3-3-3。

利用辽庄村西侧原山西巨海国际经贸有限公司娄烦辽海煤矿工业场地,在工业场地北侧的山坡上新建主斜井和副斜井两个井筒,在工业场地东约1.0km的井田边界附近新建回风立井,整合前各矿井口全部关闭。

副斜井按确定的井口位置,以122°方位角向西北方向布置,倾角25°;副斜井至4号煤层布置一车场,并在+1100水平布置一水平车场,在一水平车场与4号煤轨道运输大巷连接处西侧布置一段平巷,在平巷内布置主变电所、主水泵房、水仓等硐室等。

主斜井按确定的井口位置,以122°方位角向西北方向布置,以倾角21°掘至4号煤层底板下,布置一下放式井底煤仓,主斜井井底布置井底清理撒煤巷道并与4号煤层轨道大巷相连。

主斜井净宽5.0m,净断面16.32m2,铺设一部带宽1000mm的大倾角带式输送机担负煤炭运输任务;副斜井净宽5.0m,净断面17.32m2,铺设单轨担负设备、材料、矸石等的辅助运输提升任务。

回风立井净直径6.0m,净断面28.27m2,担负全矿井的回风任务。

初期开采+1100一水平时,在4号煤层,沿井田东南边界东西方向布置胶带运输大巷(沿4号煤底板)、轨道运输大巷(沿4号煤底板)、回风大巷(沿4号煤顶板)三条开拓大巷,各大巷间距30m。

4号煤全井田在大巷北侧布置各工作面顺槽,工作面顺槽分别与大巷合理相连,形成完整的运输、通风、排水、供电及井下消防洒水系统。

4-1号煤层开拓利用4号煤回采工作面的顺槽在分叉线附近沿分叉线方向在4-1煤层布置两条巷道,利用该两条巷道并在北侧布置工作面开采4-1号煤层。

待4-1号煤开采完毕后再开采下部的4号煤层。

后期开采+1030二水平时主斜井、副斜井和回风立井均直接延伸至9号煤层,7、9号煤联合布置,在7号煤设置辅助水平,采用7、9号煤薄厚煤层配采生产的方式达产。

井下主运输均采用胶带输送机,大巷辅助运输均采用无极绳连续牵引矿车方式。

矿井采用分列式通风系统,主、副斜井进风,回风立井回风。

矿井通风方式为机械抽出式。

方案二:

斜井开拓方式与一方案相同采用斜井开拓,详见图3-3-4。

本方案工业场地位置选择、水平划分及井筒断面与方案一相同,仍在新工业场地新建主、副斜井,在井田西北边界中部新建回风立井。

不同的是副斜井按确定的井口位置,以195°方位角向东北方向布置,倾角25°。

副斜井落底至4号煤层,并在+950水平布置一平车场,在车场内布置主变电所、主水泵房、水仓等硐室。

主斜井按确定的井口位置,以195°方位角向东北方向布置,以倾角21°掘至4号煤层底板下,布置一下放式井底煤仓,主斜井井底布置井底清理撒煤巷道并与4号煤层轨道大巷相连。

初期开采+950一水平时,在4号煤层,沿井田中部南北方向布置胶带运输大巷(沿4号煤底板)、轨道运输大巷(沿4号煤底板)、回风大巷(沿4号煤顶板)三条开拓大巷,各大巷间距30m。

在井田北部沿东西方向布置胶带运输下山(沿4号煤底板)、辅助运输下山(沿4号煤底板)、回风下山(沿4号煤顶板)三条下山开拓大巷,各大巷间距30m,。

4号煤全井田共布置两个采区,各工作面顺槽,工作面顺槽分别与大巷相连,形成完整的运输、通风、排水、供电及井下消防洒水系统。

后期开采+900二水平时主斜井、回风立井直接延伸至二水平,副斜井以暗斜井方式延伸至二水平。

井下主运输均采用胶带输送机,大巷辅助运输均采用无极绳连续牵引车牵引矿车方式。

矿井采用分列式通风系统,主、副斜井进风,回风立井回风。

矿井通风方式为机械抽出式。

方案比较及选择:

上述两方案各有利弊,结合前面井筒比选内容,各方案优缺点详见下表4-3-1:

表4-3-1     方案技术比较表

优点

缺点

方案一

1、井筒比方案二少826.2m大巷开拓工程量比方案二少1300m;

2、开拓布置简单,运输转载少一个环节;

3、工作面长度在1km~2.5km之间,利于综采布置;

4、工业场地、井筒、大巷保护煤柱损失少;

1、工作面沿煤层倾向长壁布置;

2、4-1号煤层回采困难;

3、井下运输距离长。

方案二

1、工作面沿煤层走向长壁布置;

2、4-1号煤层可利用4号煤巷道回采;

1、井巷工程量较方案一多2.1Km;

2、开拓、运输环节较一方案多一个环节;

3、工业场地、井筒、大巷保护煤柱损失大。

通过上表比较,方案一虽然有运输距离长,工作面沿倾向的缺点,但具有工程量省,场地压煤资源少等优点。

故设计根据以上比选结果,推荐方案一。

4、水平划分

考虑到本井田4、7、9号煤层间距及赋存特点,设计将三层煤分设两个水平。

第一水平即+1100m水平,开采4号煤层;第二水平即+1030m水平,开采7、9号煤层。

第四节采区划分

根据矿井的开采现状,全井田共分为三个采区,即每层煤为一个采区(4-1号煤含于4号煤层)。

矿井采用自上而下的分层开采方式,采区接替顺序为:

4号煤一采区→4(4-1)号煤二采区→7、9号煤一采区。

采区接续详见表4-4-2。

表4-4-2 采区接续表

采区名称

开采

水平

设计可采资源/储量(Mt)

设计生

产能力

(Mt/a)

服务年限(a)

接续计划(a)

10

20

30

40

4号煤一采区

9.522

1.2

5.7

4(4-1)号煤二采区

8.432

1.2

5.0

7号煤一采区、9号煤一采区

4.893

1.2

24.4

第五节井底车场及硐室

一、井底车场

依据井田开拓部署,设计初期在一水平4号煤设置一车场,车场采用甩车场形式,车场水平标高+1100m,车场总长度64.2m。

井底车场内设高低道,高道存车线长度为35.0m,低道存车线长度为33.6m,采用调度绞车牵引及人力推车相结合的调车方式,车场通过能力能满足辅助运输的要求。

车场布置形式详见图3-5-1。

二、硐室

1、硐室名称及位置

根据生产和安全需要,在井下设有主变电所、主排水泵房、水仓、井底煤仓、井下消防材料库、采区水泵房、采区变电所等硐室。

2、水仓

根据主排水泵房位置,设计将水仓布置在一水平甩车场西北侧运输大巷内。

主、副水仓平行布置,净断面6.2m2,有效长度250m,有效容积1500m3,满足安全规程要求。

3、井底煤仓

井底煤层采用下放式煤仓,净直径6.0m,有效高度30.0m,有效容量800t,可满足生产要求。

4、其它硐室

消防材料库布置在井底车场东侧、轨道运输大巷北侧,采用锚网喷支护方式。

采区水泵房、采区变电所布置在回风立井西侧,采用锚喷支护方式;采区水仓容量600t,可满足生产要求。

三、井底车场巷道和硐室支护

井下主变电所、主排水泵房、水仓等硐室均采用半圆拱断面,采用C20混凝土砌碹支护;、井底煤仓采用C25钢筋混凝土支护方式;井底车场、消防材料库、采区变电所、采区泵房等硐室均采用锚网喷支护方式。

井底车场巷道及硐室工程量见表4-5-1。

表4-5-1  井底车场巷道及硐室工程量表

巷道及硐室名称

煤岩

支护形式

长度

(m)

净断面

(m2)

掘进体积(m3)

备注

巷道

硐室

1

一水平井底车场

锚网喷

64.3

17.32

1280

2

主变电所

混凝土砌碹

30

11.88

800

3

主排水泵房

混凝土砌碹

30

13.5

900

4

井下消防材料库

锚网喷

25

10.5

300

5

井底主、副水仓

混凝土砌碹

300

6.2

2000

6

管子道

混凝土砌碹

35

6.2

300

7

井底煤仓

混凝土砌碹

30

28.3

1000

8

人车等候室

混凝土砌碹

60

28.3

600

合计

第三章采煤方法和采区巷道布置

第一节采煤方法

一、采煤方法选择

1、煤层条件及开采技术条件

初期开采的4号煤厚1.60~8.47m,平均6.48m,倾角5°~18°,为全井田稳定可采厚煤层,结构较简单。

4-1号煤厚3.35~4.5m,平均厚3.88m,为赋存区稳定可采中厚煤层,结构较简单。

顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩,局部为砂岩或炭质泥岩;底板为砂质泥岩或中砂岩。

井田内各煤层煤尘均有爆炸危险性,均属自燃煤层,为低瓦斯矿井。

2、采煤方法选择

根据珠烽煤矿煤层赋存条件,目前国内成熟的开采技术,可供选择的采煤方法有:

分层综采和综采放顶煤两种采煤方法,各采煤方法优缺点如下:

(1)采用分层开采,其顶分层破碎顶板与煤壁的控制将会带来生产和安全管理上的问题和困难,将会使煤炭生产难以实现高产高效低成本的生产目标。

(2)采用高产高效的综采放顶煤开采工艺在技术和经济上都是完全合理的。

可以实现高产高效、安全、低成本的生产目标。

同时也是珠烽煤矿4号煤层采煤方法的最佳选择。

因此根据煤层的赋存条件设计确定采用综采放顶煤方法开采4号煤层,4号煤层与4-1号煤层分叉处煤层厚度1.65~3.65m,可利用4号煤采煤设备采用一次采全高和放顶煤结合的采煤方法。

后期开采的9号煤层,厚度8.50~14.27m,平均11.16m,也采用放顶煤采煤方法;7号煤层厚度0.72~1.63m,平均1.24m,可采用薄煤层一次采全高采煤方法;与4-1号煤煤厚3.35~4.5m,平均厚3.88m,可利用4号煤采煤设备采用一次采全高和放顶煤结合的采煤方法。

3、4号煤层冒放性分析

(1)煤层强度

煤层强度是影响顶煤冒放性的关键因素。

一般认为煤层岩石硬度系数小于3,抗压强度小于20MPa时顶煤冒放性较好。

本井田4号煤层较软,抗压强度为6.26MPa,内生裂隙较发育,因此有利于顶煤的冒放。

(2)煤层厚度

综采放顶煤实践证明,综放一次采出的煤层厚度以5~12m为宜。

放顶煤厚度太小,易发生超前冒顶,放顶煤时不易控制,易引起窜矸,原煤含矸率增大;放顶煤厚度过大,破坏不充分,顶煤放出率降低。

理论研究证明综放开采的最大临界厚度为12.5~13.0m,最小临界厚度为4.5~5.0m。

(3)煤层结构

煤层中单层夹矸厚度不大于0.30m,岩石硬度系数小于3,顶煤中夹矸厚度占煤层厚度的比例小于10%~15%时,顶煤冒放性好,否则,应采取预破碎措施。

4号煤层结构简单,含0~5层夹矸,夹矸薄,因此4号煤层结构对放顶煤无不利影响。

(4)顶板条件

影响煤层冒放性的煤层顶板包含直接顶和老顶两部分,直接顶对顶煤压裂无直接影响,但直接顶能够随采随冒并具有一定的厚度是综放开采顶煤破碎冒落后顺利放出的基本条件,否则不利用顶煤回收。

因此,无论从矿压角度还是从顶煤放出率来考虑,都希望直接顶的最小厚度能达到充满采出煤厚的空间。

4号煤层顶板岩性砂质泥岩、粉砂岩,局部为砂岩或炭质泥岩,容易冒落,且厚度适中。

经冒放性分析,4号煤层具有较好的冒放性。

综合上述分析,本矿井的煤层赋存及开采技术条件符合《煤矿安全规程的有关规定。

二、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型

1、主要设备选型

根据工作面长度及采高,结合矿井开采技术条件,确定矿井用放顶煤液压支架支护,综采放顶煤工艺,综采工作面的采、装、运、支工序全部机械化。

根据煤层采高及该地区采煤机械使用情况,主要采煤机械配备如下:

从目前综采的发展趋势看,设计高产高效的综采面要求加大工作面的长度,加大截深,选用能切割硬煤的特大功率采煤机,提高采煤的切割速度,相应要求提高移架速度,与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配,加强端头支护,采用长距离顺槽胶带输送机。

针对上述要求,对于综采系统设计考虑了以下原则:

①机械设备的选择首先满足技术先进,生产可靠,提高综采设备的开机率,达到高产高效。

同时各设备间要相互配套,保证运输畅通,并增加运输环节的缓冲能力,以期达到采运平衡,最大限度地发挥综采优势。

②为综采工作面创造快速连续开采的条件,加大工作面推进长度,减少搬家次数,并保证快速搬家。

同时做到采准工作快,增大巷道断面特别是顺槽断面,利用顶板完整,煤层坚硬的条件,采用锚喷方式支护,以提高掘进速度,保证工作面的接替要求。

③对辅助运输系统,要求系统简单、环

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