采矿工程毕业设计新井设计.docx
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采矿工程毕业设计新井设计
2021年7月18日
学生：
吴佐香
指导教师：
张明清
专业：
采矿工程
第一章井田概况及建设条件
第一节井田概况
一、井田位置及交通
1、位置
贵州省普定县猴场乡XX煤矿处于贵州省普定县猴场乡管辖区内。
区范围由11个拐点圈定，呈不规则多边形。
其拐点坐标见表1－1。
表1-1XX煤矿扩大矿区范围拐点坐标表
拐点编号
1980西安坐标系
X
Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2、交通
XX煤矿位于普定县城北北东方向，矿区距普定县36公里，距安顺市52公里，距安顺电厂52公里，矿区有公路与普定～补郎～猴场乡村公路通达，交通较方便（见图1-1）。
图1-1交通位置图
二、地形地貌
地处云贵高原，向东、向南倾斜的斜坡地带，地势较高，属中切割中山地貌。
地形复杂，山峦重叠,坡度较陡。
平均海拔约1650m。
区内最高处为北面孟别北侧高山，海拔高大于1700m；最低处为南部孟登水库一带，海拔高约1520m，相对高差约200m。
三、气象
1、气候条件
矿区属亚热带季风气候，年平均气温14℃，极端最高气温33.4℃，极端最低气温-6.2℃；七月最热，平均气温为21.0℃，一月最冷，平均温度为4.6℃，年平均降雨量1588.2mm，降雨主要集中在5～8月份。
2、地表水
矿区范围内无大地表水体，在矿区外西北方向有一条小溪，发源矿区外西北部，溪水流入马儿坝水库（小型水库），然后流入南面的猛登水库（小型水库），在矿区西边有一条小溪，溪水流入南面的猛登水库（小型水库）。
在矿区外南西面有孟登水库（小型水库），孟登水库的水流入南面的三岔河，三岔河水再流入长江，属长江水系。
3、地震
区内无地震资料记载，近年来也未发生地震灾害。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001，1:
400万），本区地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度0.05g。
四、经济概况
当地居民以汉族为主，少量苗族杂居，人口稀少，集中居住在三十五公庄周围。
区内工业较落后,主要从事农业耕种,粮食作物主要种植玉米、土豆，少量水稻等，副业主要为家庭养殖业以饲养羊、猪、鸡为主，少量牛、马。
国家电网、电讯网均已实现村村通，用电、通讯有保障。
第二节矿井建设的资源条件
一、区域地层
区域含煤地层处于贵州上二叠统海陆交互相沉积，出露的地层有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、下第三系及第四系。
见表3－1。
表3－1区域地层简表
系
统
组
段
厚度（m）
第四系（Q）
0－20
下第三系（E）
<330
侏罗纪（J）
>463
三叠系（T）
上统（T3）
二桥组（T3）
146-295
中统（T2）
法郎组（T2f）
下段（T2f1）
99
关岭组（T2g）
上段（T2g3）
194-251
中段（T2g2）
306-316
下段（T2g1）
160.2
下统（T1）
永宁镇组
（T1yn）
第四段（T1yn4）
55-84
第三段（T1yn3）
127-207
第二段（T1yn2）
54-116
第一段（T1yn1）
158-217
大冶组（T1d）
上段（T1d2）
219-376
下段（T1d1）
40-158
二叠系（P）
上统（P3）
长兴组（P3c）
34-69
龙潭组（P3l）
156-378
峨眉山玄武岩组（P3β）
0-342
中统（P2）
茅口组（P2m）
上段（P2m2）
119-233
下段（P2m1）
230土
栖霞组（P2q）
62-195
梁山组（P2l）
23-168
石炭系（C）
上统（C3）
马平组（C3m）
0-99
中统（C2）
黄龙群（C2hn）
0-72
下统（C1）
摆佐组（C1b）
0-105
大塘组（C1d）
0-38
二、区域构造
区域位于扬子地台南西缘，黔北台隆—六盘水断陷与黔南断陷的部位，主要褶皱构造运动发生于燕山期，现今的构造形态与之密切相关，主要构造线方向为北东向。
该区域总体上受南北方向的挤压力，产生共轭剪切，而形成北东向褶皱和断裂。
矿区位于补郎向斜北东仰起转折端轴部地段。
补郎向斜：
位于区外南起普定干坝，向北东经普定县城、白岩、河头、雷公田、革坝至龙场。
从北东向南西穿过矿区，区内经过下寨、歪冲，延伸长度约5km，轴向北东30°~50°，枢纽由北东向南西倾斜，是一个由南西向北东收拢半封闭的向斜。
轴部地层南西向北东依次为：
中三叠统关岭组、下三叠统永宁镇组；两翼地层为下三叠统永宁镇组至下三叠统大冶组。
南东翼地层倾角16°~50°，北西翼地层倾角6°~35°。
第二节矿区地质
一、地层
XX煤矿位于补郎向斜北东仰起转折端轴部地段，矿区及附近出露地层由老至新有二叠系的茅口组（P2m）、峨眉山玄武岩组（P3β）、龙潭组（P3l），长兴组（P3c），三叠系大冶组（T1d）及第四系（Q），由老至新叙述如下：
1、茅口组（P2m）：
出露于矿区东部区外。
主要为浅灰色、深灰色中厚层状、厚层状灰岩，含白云质团块或白云岩，具缝合线构造，产腕足类、蜓等动物化石。
2、峨眉山玄武岩组（P3β）：
出露于矿区北部边缘，主要岩性为暗绿、灰绿色玄武质熔岩及玄武质火山角砾岩，间夹少量凝灰岩。
产腕足类及海百合化石。
102钻孔揭露厚度167.81米，与上覆龙潭组呈假整合接触。
3、龙潭组（P3l）
为矿区主要含煤地层，是一套海陆交互相多旋回沉积，旋回结构明显。
岩性由灰色、深灰色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩、泥灰岩、煤层及灰岩组成，具水平层理、波状层理、交错层理，产腕足类、瓣鳃类等动物化石，产大羽羊齿、鳞木等植物化石及植物化石碎片。
厚282.15～373.15m。
与下伏地层呈假整合接触。
4、长兴组（P3c）
位于矿区中部，为灰色至深灰色厚层硅质岩及燧石灰岩夹少量泥灰岩和钙质页岩，产含腕足类及瓣鳃类等动物化石。
厚53.68～79.44m。
与下伏地层呈整合接触。
5、大冶组（T1d）
区域上分3个岩性段，矿区内仅出露第一段，出露于矿区中部及南西翼外围，岩性为灰绿，灰黑色薄层至中厚层粘土岩夹钙质砂岩，厚度21.59～41.85m。
与下伏地层呈整合接触。
6、第四系（Q）
矿区内零星散布于河谷及低洼地带，由土黄，灰黄色粘土，砂土，碎石，砾石及砂砾石组成，厚3.00～17.69m。
第三节矿区构造
XX煤矿位于补郎向斜北东仰起转折端轴部地段，北部矿界边缘有马儿坝背斜。
在勘查过程中发现断层5条，其中F1断层为正断层，地面发育清楚；FJ102、F203、F303、F003断层为钻探发现，地表不清，其中FJ102、F203、F003为隐伏逆断层，F303为隐伏正断层。
1、断层
F1正断层，走向NW～SE，倾向NNE，断距110米，倾角72°，地表有地质观测点3个，在301号钻孔236.37-237.42米实见该断层，岩芯裂隙发育，见角砾岩充填及挤压滑面。
2、褶皱
（1）马儿坝背斜：
位于矿井北部，轴向NE～SW，NE向为仰起端，向SW倾伏。
（2）补郎向斜：
位于矿区中部，轴向NE～SW，NE向为仰起端，向SW倾伏。
由于矿区地处向背斜仰起端部位，该区域地层产状变化较大，岩层走向方位角由71°逐步转为245°，倾向由161°转为335°，倾角为10～65°。
从向斜倾角变化看，总体为向斜转折端倾角较缓，南北翼倾角约大。
在生产过程中，向斜内现未发现次级小褶皱和断层，但由于受向斜构造的影响，局部地段出现煤层变薄带，产状变化大，对煤层开采有一定影响。
根据构造复杂程度分类构造为中等类型。
第四节岩浆岩
矿区内峨眉山玄武岩组属火山喷发基性岩，该玄武岩组为龙潭组含煤地层的沉积基底，对含煤地层的沉积岩性、岩相及含煤性等无影响，对含煤地层无破坏作用。
第四章煤层
第一节含煤性
区内主要含煤地层为龙潭组，地层总厚282.15～373.15m，一般厚为315.28m，含煤14～25层，一般为16层。
煤层总厚10.16～25.25m，平均15.52m，含煤系数4.92%。
含可采及局部可采煤层5层，煤层总厚3.54～14.36m，平均7.05m，可采含煤系数2.23%。
可采煤层发育特征详见表4-1。
表4-1煤层及煤层间距情况统计表
煤层编号
间距（m）
全层厚度（m）
夹石层数
采用厚度（m）
可采情况
可靠
程度
结构复杂
程度
稳定
程度
B1
12.70～24.23
17.17（7）
0
0.25～2.13
1.11（7）
0～3
0
0.24～1.80
0.87（7）
全区可采
可靠
中等
较稳定
99.37～136.83
114.15（6）
13
0.30～4.79
1.65（9）
0～3
1
0.27～1.95
1.09（9）
大部可采
可靠
中等
较稳定
8.95～23.78
13.31（10）
14
0.81～3.53
1.59（10）
0～2
0
0.76～2.50
1.29（10）
全区可采
可靠
中等
稳定
10.38～15.03
12.47（10）
15
0.54～4.74
1.69（10）
0～1
0
0.42～2.37
1.35（10）
大部可采
可靠
中等
较稳定
50.20～98.29
74.78（10）
18
0.46～3.60
1.20（10）
0～3
0
0.40～1.44
0.83（10）
局部可采
可靠
中等
较稳定
4.69～7.79
5.84（10）
B7
注：
最小值～最大值
平均值（采用工程点数）
区内可采煤层为0、13、14、15、18号5层。
现将区内可采煤层分述如下：
一、0号煤层
位于龙潭组顶部，上距标一（B1）12.70～24.23m，平均17.17m左右，下距标二10.34～15.72m，平均12.80m左右。
全区可采，总面积0.88km2，可采面积0.88km2，可采指数为100％。
煤层全层厚度0.38～2.13m，平均厚度为1.11m；采用厚度0.24～1.80m，平均采用厚度0.87m。
结构较简单，含夹石0～3层，一般0～1层，岩性为炭质泥岩或泥岩，属全区可采较稳定煤层。
煤层由北至南逐渐增厚。
顶板岩性：
以泥质岩粉砂、粉砂质泥岩为主。
底板岩性：
以粉砂质泥岩、泥质岩粉砂、泥岩为主。
二、13号煤层
13号煤层上距标四5.51～16.18m，平均9.07m左右，下距14号煤层8.95～20.59m，平均15.21m左右。
总面积1.55km2，可采面积1.39km2，可采指数为90％，煤层全层厚度0.30～4.79m，平均厚度为1.65m；采用厚度0.27～1.95m，平均采用厚度1.09m。
结构较简单，含夹石0～3层，一般0～1层，岩性为炭质泥岩、泥岩或粉砂质泥岩，属大部可采较稳定煤层。
煤层厚度>1.3米的主要分布在矿区中部，成条带状。
顶板岩性：
以泥质岩粉砂、粉砂质泥岩为主，局部为粉砂岩。
底板岩性：
以粉砂质泥岩、泥质岩粉砂、泥岩为主。
三、14号煤层
14号煤层上距13号煤层8.95～20.59m，平均15.21m左右，下距标五5.95～7.24m，平均6.69m左右。
总面积1.74km2，可采面积1.74km2，可采指数为100％，煤层全层厚度0.81～3.53m，平均厚度为1.59m；采用厚度0.76～2.50m，平均采用厚度1.29m。
结构较简单，含夹石0～2层，一般0～1层，岩性为炭质泥岩、泥岩或粉砂质泥岩，属全区可采稳定煤层。
煤层厚度>1.3米的主要分布在矿区西南及南部，北薄南厚。
顶板岩性：
以泥质岩粉砂、粉砂质泥岩为主，局部为细砂岩。
底板岩性：
以粉砂质泥岩、泥质岩粉砂、泥岩为主，局部为粉砂岩。
四、15号煤层
15号煤层上距标五0.50～1.38m，平均0.87m左右，下距标六2.63～4.26m，平均3.50m左右。
总面积1.85km2，可采面积1.79km2，可采指数为97％，煤层全层厚度0.54～4.74m，平均厚度为1.69m；采用厚度0.42～2.37m，平均采用厚度1.35m。
结构较简单，含夹石0～1层，一般0层，岩性为炭质泥岩，属大部可采较稳定煤层。
煤层厚度>1.3米的主要分布在矿区中部，成条带状。
顶板岩性：
以泥质岩粉砂、粉砂质泥岩为主。
底板岩性：
以粉砂质泥岩、泥质岩粉砂为主，局部为粉砂岩。
五、18号煤层
18号煤层上距标六53.65～85.61m，平均73.15m左右，下距标七4.69～7.79m，平均5.84m左右。
总面积1.96km2，可采面积1.17km2，可采指数为60％，煤层全层厚度0.46～3.60m，平均厚度为1.20m；采用厚度0.40～1.44m，平均采用厚度0.83m。
结构较简单，含夹石0～3层，一般0层，岩性为泥岩，属局部可采较稳定煤层。
煤层断层北部厚，南部薄。
顶板岩性：
以泥质岩粉砂、粉砂质泥岩为主，局部为炭质泥岩。
底板岩性：
以粉砂质泥岩、泥质岩粉砂、泥岩为主，局部为细砂岩。
第四节煤层稳定性评述
煤层稳定程度划分为稳定煤层、较稳定煤层、不稳定煤层、极不稳定煤层四类，区内煤层的稳定性评价以定性评价为主，定量评价为辅。
区内主要可采煤层稳定性评价结果为：
14号煤层为稳定煤层，0、13、15、18号煤层为较稳定煤层。
第五章煤质
一、第一节煤的物理性质和煤岩类型
一、煤的物理性质
区内煤的颜色为黑色，粉粒状为主，次为块及碎块状；各煤层结构主要为线理～细条带状；似金属光泽为主，少量沥青光泽；断口主要为参差状，少量平坦状或贝壳状；内生裂隙较发育，充填细脉状方解石；含微粒状、球粒状、细粒状黄铁矿，部分黄铁矿呈莓粒状集合体，结核状产出，少量充填胞腔。
可采煤层0、13、14、15、18号煤层真相对密度（TRD）及视相对密度（ARD）见表5-1。
表5-1可采煤层视相对密度、真相对密度表
煤层
密度（t/m3）
0
13
14
15
18
视相对密度
真相对密度
第三节煤的工艺性能
一、煤的发热量
根据《煤炭质量分级（发热量）》（GB/T15224.3—2004）标准，区内0、14、15号煤层属于高热值煤（HQ），13、18号煤层均属于中热值煤（MQ）。
区内干燥基低位发热量（Qnet,d）为：
0号煤层为21.61～28.28MJ/Kg,平均为25.36MJ/Kg；13号煤层为20.21～26.85MJ/Kg，平均为22.28MJ/Kg；14号煤层为20.07～28.73MJ/Kg，平均为26.00MJ/Kg；15号煤层为21.48～31.59MJ/Kg，平均为25.89MJ/Kg；18号煤层为19.56～28.59MJ/Kg，平均为24.22MJ/Kg。
十一、煤的可选性
1、煤的浮煤回收率
区内各钻孔煤芯煤样均作了浮煤回收率测试，结果见附表和煤质特征表，从二表可以看出，可采煤层浮煤回收率为32.45％（13号煤）～47.02％（15号煤），平均值为40.38％，理论浮煤回收率13、18号煤层为低等，0、14、15号煤层为中等。
2、煤的简易可选性
13煤层13-0.5mm产率89.87%，灰分19.48%，硫分2.67%。
15煤层13-0.5mm产率89.55%，灰分14.35%，硫分4.33%
13煤层简易可选性试验结果在-1.50g/cm3低密度级时，浮煤产率为81.84%。
当假定浮煤灰分为10.0%时,理论分选密度为1.55g/cm3,扣除沉矸后的δ±0.1含量为86.62%，可选性等级为“极难选”。
15煤层简易可选性试验结果在-1.50g/cm3低密度级时，浮煤产率为70.66%。
当假定浮煤灰分为10.0%时,理论分选密度为1.91g/cm3,扣除低密度物后的δ±0.1含量为6.81%，可选性等级为“易选”。
第四节煤类
区内可采煤层浮煤干燥无灰基挥发分含量为6.25%（18号煤层）～9.26%（18号煤层）平均含量为7.17%，小于10%，由此确定本区各煤层为无烟煤（WY）；又依据区内浮煤干燥无灰基氢含量为3.05%（0号煤层）～3.58%（13号煤层）平均含量为3.39%，大于3%，本区0、13、14、15、18号煤层均为无烟煤三号（WY3）。
第五节煤的风化和氧化
根据开采老窑调查，本区内煤层风化深度一般在30m内,风化后煤层呈粉状,煤质较差。
第六节煤的工业用途评价
本区0、13、14、15、18号煤层均为无烟煤三号（WY3）。
区内可采煤层0、14、15、18号均属于中灰煤，13号煤层属于高灰煤；0、13、14、15、18号煤层均属于高硫煤；0、14、15号煤层属于高热值煤（HQ），13、18号煤层属于中热值煤（MQ）；区内可采煤层均属于特低挥发分（LV）、低磷分（P-2）、特低氯（CL-1）煤。
依据区内煤层煤质特征，各煤层具有广泛用途，可用于动力用煤，民用煤，火力发电，一般工业锅炉用煤，气化用煤，可作冶金喷吹燃料，经洗选后可制碳素材料或制造电石及深加工，煤矸石可考虑作水泥、低温烧制地板砖等。
由于该矿区各煤层硫分主要为黄铁矿硫，为较易脱除煤，在开采利用方面可对煤进行洗选脱硫，以降低煤中硫分含量，达到合理利用资源，可避免对资源的浪费，并减少煤燃烧后所产生的二氧化硫对大气的污染和对锅炉、管道的腐蚀。
第六章水文地质
二、第一节区域水文地质概况
区域属长江流域乌江水系，三岔河支流。
矿区位于补郎向斜汇水构造的补给径流区地下水由北东向南西径流。
区域水文地质图见6-1。
除第四系外，地层岩性主要由可溶岩和非可溶岩两大类组成：
二叠系的龙潭组属非可溶岩类，富水性弱；二叠系的峨眉山玄武岩组属非可溶岩类，为相对隔水层；二叠系长兴组、三叠系的大冶组、永宁镇组为可溶岩类，溶蚀裂隙发育，富水性中等至强，区域地层水文地质特征见表6-1。
表6-1区域地层水文地质特征表
地下水类型
含水岩组及代号
岩性
厚度
（m）
富水性指标
富水性
类
亚类
钻孔单孔出水量（m3/d）
水点流量常见值（l/s）
地下水径流模数（l/s.km2）
碳酸盐岩岩溶水
碳酸盐岩裂隙溶洞水
茅口组
（P3m）
灰岩
224-687
最大1822
177.8-262.9
7.46
强
永宁镇组
（T1yn）
灰岩、白云岩夹泥岩
406-717
246-1158
62.25-297.94
3.73
强中
大冶组
（T1d）
灰岩、泥灰岩、页岩
483-544
46.18-68.61
2.82
强中
基岩裂隙水
玄武岩孔洞裂隙水
峨嵋山玄武岩组
（P3β）
玄武岩
0-342
0.2-4
0.93
弱
构造裂隙水
龙潭、大隆、长兴组（P2）
砂岩、泥岩、页岩夹泥灰岩及煤层
318-591
2.14-78.22
1.2-2.14
1.54
弱中
松散岩类孔隙水
第四系
（Q）
粘土、亚粘土、砂砾层
0-33
0.05-0.2
弱
图6-1区域水文地质图（1：
200000）
三、第二节矿区水文地质条件
一、水文地质条件概况
该区属中山地形，向斜两翼高轴部低，以侵蚀切割地貌为主，区内无大的河流,主要发育呈树枝状的沟溪水,均为雨源性溪沟，雨季暴涨，矿区南三岔河为矿区最低侵蚀基准面，标高约+1080m。
矿区内地表大部分为第四系覆盖，大气降水通过基岩风化裂隙、构造裂隙及孔隙补给地下水，沿裂隙、孔隙呈脉状、网状及分散状径流，以侵蚀下降泉方式排泄于冲沟洼地，地下水、地表水的流向主要受地形和地质构造控制。
矿区中部呈带状地表则由碳酸盐岩覆盖，以岩溶地貌为主,大气降水通过溶隙、落水洞、溶斗等形式迅速补给地下水，以裂隙流及管道流的形式径流，以岩溶大泉或泉群的形式排泄于深切冲沟中，地表水、地下水流向主要受岩性和区域最低侵蚀基准面的控制。
矿区中上部呈带状含煤地层大面积裸露地表，由于煤层埋藏垂深普遍小于500m，当开采发生塌陷裂隙后，大气降雨渗入，这对矿区充水的因素影响将特别突出和严重。
二、地表水特征
矿区范围内无大地表水体，在矿区外西北方向有一条小溪，溪水流入马儿坝水库（小型水库），然后流入南面的猛登水库（小型水库），在矿区西边有一条小溪，溪水流入南面的猛登水库（小型水库）。
在矿区外南西面有孟登水库（小型水库）。
三、地下水特征
按地下水的埋藏类型分，本单元发育有潜水和承压水。
根据含水层相对埋藏位置、岩性条件、富水性等，可以认为，含水层T1d、P3c、P3l属于补郎向斜轴部地层中的地下水具有承压性质。
地下水接受大气降雨的补给后，以泉、井等形式向地表排泄。
（一）岩层富水性特征
本区出露的地层由老至新分别为茅口组（P2m），峨眉山玄武岩组（P3ß），龙潭组（P3l），长兴组（P3c），大冶组（T1d），第四系（Q）。
现将各地层的富水性分述如下：
1、茅口组（P2m）
出露于矿区北部及外围一带广泛分布，岩性为中～厚层状石灰岩，厚度不详，含岩溶管道水。
富水性强。
2、峨眉山玄武岩组（P3ß）
出露于矿区北部。
岩性主要由暗绿、灰绿色块状玄武岩熔岩及玄武质火山角砾岩，间夹少量凝灰岩，为相对隔水层。
富水性弱。
3、龙潭组（P3l）
出露于矿区中部，呈带状分布。
岩性主要由灰色、深灰色薄层至中厚层状泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩、灰岩、泥质灰岩、煤层等组成。
调查泉点4个，泉水流量0-1.488l/s；揭露的13个钻孔，仅在202、301、303孔在该层中发现有冲洗液漏失；据303号钻孔对该层段进行抽水试验，结果为：
涌水量0.0067l/s，单位涌水量为0.00014l/s.m，渗透系数为0.0006m/d，水位降深46.35m，恢复水位标高为1487.53m，分层静止水位为1490.13m。
本层段含岩溶裂隙水，富水性弱。
4、长兴组（P3c）
地表分布于矿区中下部，呈条带状分布。
岩性主要由灰、深灰色中厚层至厚层状灰岩、泥质灰岩，偶夹砂岩、泥岩。
溶蚀裂隙发育，调查泉点1个，泉水流量1.102-7.699l/s；揭露的5个钻孔中有1个发现有冲洗液漏失；据203号钻孔对该段进行抽水试验，结果为：
涌水量0.027l/s，单位涌水量为0.0056l/s.m，渗透系数为0.0085m/d，水位降深48.38m，恢复水位标高为1530.59m,分层静止水位为1535.09m。
本层导水性中等，富水性中等。
为岩溶裂隙含水层。
5、大冶组（T1d）
出露于矿区中西部及外围。
岩性以灰色、灰绿色薄至中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩为主。
调查泉点1个，泉水流量0.033-1.699l/s；含浅部风化裂隙水，流量季节性变化明显，富水性弱。
6、第四系（Q）
零星分布于低凹洼地、岩溶谷地、岩溶洼地等。
厚度一般小于10m，岩性以坡积、残积冲积的基岩风化物为主。
结构松散，未胶结，透水性较好，富水性弱。
（二）断层富水性
区内地表仅发育一条断层F1，为正断层，走向NW～SE，倾向NNE，断距110米，倾角72°，断层带上无泉
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