华烨煤矿水文地质类型划分报告16.docx
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华烨煤矿水文地质类型划分报告16
附图目录
序号
图号
图名
比例尺
1
1-1
2号煤层充水性图
1:
5000
2
1-2
4号煤层充水性图
1:
5000
3
1-3
5号煤层充水性图
1:
5000
4
1-4
8、9号煤层充水性图
1:
5000
5
2
矿井综合水文地质图
1:
5000
6
3-3
Ⅰ-Ⅰ′水文地质剖面图
1:
5000
7
4
矿井综合水文地质柱状图
1:
500
8
历年矿井涌水量、年煤炭产量、年降水量曲线图
附件目录
1、《山西临县华烨煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》评审意见书
2、山西临县华烨煤业有限公司矿采矿许可证
[证号为C140000************4001]
3、中国煤炭地质总局173勘探队资质证书
前言
煤矿安全是矿山安全生产工作的重中之重，而水害事故是仅次于瓦斯爆炸的煤矿重大自然灾害，在煤矿重、特大事故中所占比重较大。
为此，国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局组织制定并颁发了《煤矿防治水规定》，规定中明确指出，所有煤矿应当对本单位的水文地质情况进行研究，编制矿井水文地质类型划分报告，并确定本单位的矿井水文地质类型，达到有针对性地做好矿井防治水工作的要求。
为深入贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发〔2010〕23号）、山西省人民政府《关于切实加强当前煤矿安全生产工作若干规定》（晋政发电[2010]5号）精神，按照国家安全监管总局和国家煤矿安监局下发的《煤矿防治水规定》和新修订的《煤矿安全规程》第二编第六章防治水部分（国家安全生产监督管理总局令第37号）、省煤炭厅《关于认真做好2011年全省煤矿安全生产工作的通知》（晋煤安发[2011]１号）、省煤炭厅《关于进一步加强生产矿井防治水工作的通知》（晋煤行发〔2011〕410号）文件要求，山西临县华烨煤业有限公司把煤矿防治水工作放在重要的位置上来抓，并做了一定的水文地质基础工作。
同时为了完善《山西临县华烨煤业有限公司扩建项目安全设施设计》评审过程中要求的内容，充分认识矿区水文地质条件，达到安全生产的目的，受山西临县华烨煤业有限公司的委托，我公司和中国煤炭地质总局173勘探队、山西临县华烨煤业有限公司共同承担了“山西临县华烨煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告”的编制任务。
经项目组全体人员的共同努力，于2011年5月3日按时提交报告初稿，6月5日，山西临县华烨煤业有限公司组织有关专家进行了审查，予以评审通过。
根据评审意见，报告作了相应的修改和补充完善，最终提交了本报告。
现本矿开采的各煤层，底板标均低于奥灰水水位，存在带压开采的问题。
因此承压水、老空水和煤系上部含水层水是本矿井水害防治的重点。
根据《煤矿防治水规定》，本次工作的主要任务是：
1、收集井田地质及水文地质资料，开展必要的野外水文地质调查，重点是井田及周边井、泉、水文钻孔和采空区情况的调查；
2、分析井田水文地质条件及含水层、隔水层分布规律及其主要含水层补、径、排条件；
3、评价矿井涌水量、大气降水量、地下水位间的关系和矿井涌水量与井田开拓、开采深度、采空面积、地表水补给量的关系；
4、结合矿井实测水文地质资料、井下防治水设施布置和采空区分布、积水情况等编制主要可采煤层充水性图；
5、根据矿井充水因素、涌水量、突出量、开采受水害影响程度和防治水工作难易程度划分2、4、5、8、9号煤层的水文地质类型；
6、按照现行国家标准、规范及水文地质类型划分结论，提出主要水害类型和防治水工作建议。
第一章概况
第一节矿井基本概况
山西临县华烨煤业有限公司属于机械化升级改造基建矿井，矿井设计规模21-90万吨/年。
山西省煤炭工业局以晋煤规发[2007]1828号文批复该矿机械化采煤升级改造可行性研究报告；山西省煤炭工业局以晋煤办基发[2008]63号文批复该矿机械化采煤升级改造初步设计；山西煤矿安全监察局以晋煤监安-字[2008]231号文批复该矿机械化采煤升级改造安全专篇；山西省环境保护局以晋环函[2007]529号文批复该矿机械化采煤升级改造环境影响报告书；山西省煤炭工业局以晋煤办基发[2008]978号文批准该矿机械化采煤升级改造工程开工建设。
山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件晋煤重组办发[2009]23号文《关于吕梁市临县煤矿企业兼并重组整合方案的批复》批准本矿为单独保留矿井，矿井能力90-120万吨/年。
依据山西省人民政府办公厅晋政发办[2009]100号文和山西省煤炭工业厅晋煤办基发[2009]83号文规定本矿属《重组整合方案》批复能力增加的在建矿井。
山西省国土资源厅于2007年5月10日换发了采矿许可证（证号为C1400002010011220054001）。
山西临县华烨煤业有限公司井田境界由以下5个拐点坐标连线圈定。
见井田境界拐点坐标（54坐标系）：
1．X=4167720Y=19488480
2．X=4167060Y=19489700
3．X=4167060Y=19490450
4．X=4170210Y=19491860
5．X=4170810Y=19490140
井田境界拐点坐标（80坐标系）：
1．X=4167671.5Y=19488409.5
2．X=4167011.5Y=19489629.51
3．X=4167011.5Y=19490379.51
4．X=4170161.53Y=19491789.51
5．X=4170761.53Y=19490069.5
开采深度：
由639.99米至499.99米标高。
井田南北长3.75km，东西宽2.38km，面积为6.971km2。
现为基建矿井。
一、井田开拓方案
山西临县华烨煤业有限公司是由原临县新民煤焦有限公司1号井（基建井）分立采矿权形成的，为21万t/a基建井。
2007年1月28号山西煤炭工业局以晋煤行发[2007]110号文件批准进行机械化升级改造，生产能力由21万t/a增加到90万t/a。
2007年5月10日山西省国土资源厅为该矿颁发了采矿许可证，批准开采2、3、4、5、6、8、9号煤层，井田面积6.971km2。
山西省煤炭工业局晋煤办基发[2008]6号文对该矿机械化采煤升级改造项目初步设计进行了批复。
山西省煤炭工业局晋煤办基发[2008]978号文件，对该矿机械化采煤升级改造项目开工建设进行了批复。
现为90万t/a改扩建矿井。
矿井采用斜立井开拓。
即在工业场地新掘主斜井、副立井，利用原主立井改造为回风立井。
现主斜井、副立井均已施工至井底，回风立井改造工程已完成，并在井田西北边界向北沿4号煤层新掘一组三条主要大巷。
主斜井倾角23°，净宽4.5m，斜长804m，已装备DTL100/2×280型钢绳芯深槽皮带输送机，JK2.0×1.5型单滚筒检修绞车已安装。
副立井净直径5.0m，垂深267m，已安装2JK2.5×1.5双滚筒绞车。
回风立井净直径4.3m，垂深210m。
FBCDZ-8-№24C型，功率2×220kW型主扇风机已安装。
本次兼并重组整合利用现有工业场地进行120万t/a生产能力矿井建设，本着尽可能利用已有设施，井筒和井下巷道的原则，并考虑矿井为高瓦斯矿井，机械化升级改造回风立井和集中回风大巷断面积偏小，风流超速，兼并重组整合矿井生产能力由90万t/a提升到120万t/a，4号煤层厚度平均为1.73m，一个工作面无法达产，所以在2号煤层配一个薄煤层高档普采工作面。
综合考虑以上因素，设计确定，利用现有主斜井做主斜井，利用现有副立井做副立井。
利用现有回风立井做为2号煤层的回风立井，在现有回风立井东侧50m处新掘一净直径6m的立井作为开采4、5、8、9号煤层的专用回风井。
在2号煤层补做集中回风大巷与2号煤采区回风大巷连通。
将原4号煤集中回风大巷改为集中进风大巷，在4号煤层新掘2条集中回风大巷，形成2号煤层和4号煤层的二个独立回风系统。
故本次兼并重组整合初步设计仍采用已完成的斜立混合开拓系统。
（一）井口数目和位置的选择
根据已完成的开拓系统，本次设计仍然采用原三个已有井筒和补打新回风立井共四个井筒。
四个井筒位于井田中部，矿井工业广场内，主斜井、副立井、新回风立井，2号煤回风立井利用原回风立井，主斜井位于原回风立井西125m处，副立井位于回风立井北西265m处，主斜井、副立井距离90m，两个回风立井相距35m。
（二）水平划分的确定
井田范围内2号和4号、4号和5号煤层间距平均分别为24.03m和2.23m，5号和8号、8号和9号煤层间距平均分别为45.42m和11.78m。
2号煤层井田南部为可采区，2号煤层在井田北部煤层厚度为0.7m以下，为不可采区，本次设计仍在+605m标高设置第一水平联合开采4、5号煤层。
考虑2号和4号煤层间距为24.03m，2号煤层在第一水平之上设辅助水平开采，辅助水平标高为+628m，开采2号煤层。
以+528m标高设置第二水平，联合布置开采8号和9号煤层。
分别沿井田西部边界大体南北方向重叠布置一、二水平三条采区主要大巷。
辅助水平三条采区主要大巷在井田西部边界与一、二水平主要大巷重叠布置，利用一水平轨道大巷补打上山暗斜井与2号煤层二采区轨道大巷连通，利用一水平运输大巷补打进风行人斜巷与2号煤层二采区运输大巷连通。
在2号煤层回风立井底补打2号煤层集中回风巷通2号煤层二采区回风大巷，在4号煤层南上仓皮带巷中做通向2号煤层的溜煤眼与2号煤层二采区运输大巷连通。
全井田以两个水平、一个辅水平进行开拓。
主斜井、副立井、回风立井均不再延深，一、二水平大巷采用暗斜井的连接方式。
一、二水平、辅助水平共用一个井底煤仓。
（三）主要运输大巷及回风大巷的布置方式
根据开拓布置，本次变更设计主要大巷仍维持原改造设计的方案，即一水平三条主要大巷沿井田西部边界，大体南北方向布置，一、二采区运输大巷、回风大巷、轨道大巷均沿4号煤层布置。
辅助水平二采区三条大巷在井田西部与一水平二采区三条主要大巷重叠沿2号煤层布置，轨道巷采用暗斜井连接，运输巷采用溜煤眼、进风行人斜巷连接，回风巷与2号煤层集中回风大巷相通。
二水平采区三条主要大巷与一水平采区大巷重叠布置，采区运输大巷沿9号煤层布置，采区轨道大巷、采区回风大巷沿8号煤层布置。
（四）矿井各水平、煤层开采顺序
根据地质报告提供的资料，2号煤层厚度0.30-1.41m，平均厚度0.97m，属薄煤层，井田北部为不可采区。
另外在井田的中部，由于历史原因造成部分2号煤蹬空区。
2号煤层可采范围在井田南部，在中部靠近原主立井井底1000m范围内受4号煤采空区及村庄影响，只能进行探采。
设计中本着降低投资和缩短工期的原则，根据开拓布置，全井田划分为6个采区，即一水平一采区、二采区、4号煤层接替采区辅助水平二采区、二水平一采区、二采区。
第一水平在4、5号煤层中各布置两个采区和一个接替过渡采区，一采区布置在井田北侧（上部2号煤不可采区），二采区布置在井田南侧，接替过渡采区布置在井田中部工业场地东侧。
辅助水平在2号煤层中布置一个采区，位于井田南部。
第一水平接替采区利用第一水平一采区紧靠工业场地的工作面顺槽进行开采。
水平开采顺序辅助水平→一水平→二水平，煤层开采顺序2号煤层、4号煤层→5号煤层→8号煤层→9号煤层，采区开采顺序2号煤层二采区和4号煤层一采区→4号煤层接替采区→4号煤二采区→5号煤一采区→5号煤二采区→8号煤层一采区→9号煤层一采区→8号煤层二采区→9号煤层二采区。
工作面前进式布置，后退式开采。
二、井筒用途、布置及装备
根据开拓布置，达产时布置有四个井筒。
1、主斜井：
净宽4.5m，净高3.65m，倾角23°，净断面积14.6m2，斜长804m，装备B=1000大倾角胶带运输机和检修道，担负全矿井提煤、下放大件设备、检修和进风任务。
2、副立井：
净直径5.0m，净断面19.6m2，垂深267.5m，落底4号煤层。
装备双钩1T标准罐笼，担负矿井辅助提升任务，同时作为矿井的进风井，并设封闭式梯子间，作为矿井的一个安全出口。
3、2号煤层回风立井：
利用原回风立井，担负矿井2号煤层的回风任务，同时兼作另一个安全出口。
井筒净直径4.3m，净断面14.5m2，垂深210m。
装备梯子间。
4、新回风立井：
直径6.0m，净断面28.2m2，垂深231m，装备梯子间，为4、5、8、9号煤层开采服务。
为矿井的一个安全出口。
三、井底车场及硐室
1．井底车场
主斜井采用胶带输送机提升，运输大巷采用胶带输送机运煤，因此辅助运输的工作量不大，车场系统较为简单，主斜井下部通过联络斜巷，与一水平回风大巷勾通，通过甩车场与轨道大巷、运输大巷相连，运输支架等大件设备。
副立井通过井底车场与轨道大巷相连，运输人员、矸石、材料及其它设备。
副井井底车场为刀把环形车场，已建成使用。
2．井底车场主要硐室
本矿井下硐室有：
一水平副立井井底附近有等候室、医疗室、消防材料库、火药发放硐室，主斜井井底附近有井底煤仓、水泵房、变电所等，已建成。
辅助水平在2号煤轨道斜巷上部2号煤二采区运输巷与轨道巷之间建有辅助水平消防材料库。
第一水平、辅助水平共用一个煤仓，净直径5m，净断面19.6m2，垂深20.1m，有效容积400m3。
辅助水平掘溜煤眼与4号煤南上仓运输大巷连通。
井底水仓由主、副仓组成，长度175m，有效容积900m3，采用人工配调度绞车清理。
第二节位置交通
山西临县华烨煤业有限公司位于位于临县林家坪镇滴水局村南，北距临县县城57km，行政区划属临县高家山乡管辖，其地理坐标为北纬37°38′05″—37°40′07″，东经110°52′11″—110°54′27″。
该矿临近有离（石）—碛（口）公路通过，矿区距离石市区30km，于离石市区附近与临（县）—太（原）干线公路连接，至离石市西南3km交口可与孝柳铁路交接，交通运输极为便利。
第三节地形地貌
井田位于吕梁山区，为典型的黄土高原地貌，地表切割强烈，沟谷纵横，梁峁绵延，地形十分复杂。
总的地势为东高西低，地形最高点位于井田东部高家山村北山梁，标高1074.81m，地形最低点为西北边界处沟谷，标高798.00m，最大相对高差276.81m。
第四节水文和气象
一、水文
井田内各沟谷除北部较大沟谷有微小泉流外，其余沟谷平时基本无水，只有雨季时，才汇集洪水，展转向西流入湫水河，然后向西南汇入黄河，属黄河流域湫水河水系。
二、气象
本区属温带大陆性气候，四季分明，昼夜温差大，一般春季多风，夏季炎热，秋季云高气爽，冬季寒冷干燥，据临县气象站资料，各项气象要素如下：
气温：
年平均气温8.8℃，1月最低，平均为-7.6℃，极值为-24.8℃；7月最高，平均为22.60℃，极值为37℃，平均相差30.2℃。
降水量与蒸发量：
历年平均降水量为519.3mm。
最大降水量为7月份，平均为129.9mm。
最小为12月份，平均为3.6mm。
日最大降水量在1970年8月9日，为162.5mm。
雨量多集中于7、8、9月份，占全年降水量的63%。
蒸发量最大在6月份，平均为362.3mm，年平均蒸发量为2141.9mm。
霜期、雪期和冻土期：
初霜期为10月中旬，平均无霜期194天。
初雪期为11月下旬，终雪期为翌年3月底，一次最大积雪厚度为14cm。
30cm处最早冻结时间为11月26日，最晚解冻期为翌年4月1日。
区内最大冻土厚度111cm。
风向和风速：
风向多为西北风，风速每年平均2.5m/s，最大月平均3.1m/s（3—5月），最小月平均2.2m/s（8月）。
第五节地震
根据中华人民共和国国家标准GB18306-2001，本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。
第六节矿井涌水量及排水设计能力
一、4号煤层的矿井涌水量及预算
该公司现开采山西组4号煤层，矿井设计生产能力21万t/a，实际生产能力9万t/a，井下涌水量为240—500m3/d。
现采用富水系数比拟法对矿井将来生产能力达到120万t/a时的涌水量预算如下：
将来该矿井生产能力提升到120万t/a时，矿井涌水量如下:
①一般涌水量为：
Q=K1P=240/（90000/330）×1200000/330=3200m3/d。
②最大涌水量为：
Q=K2P=500/（90000/330）×1200000/330=6666.7m3/d。
二、8、9号煤层的矿井涌水量及预算
据钻孔揭露，8、9号煤层间隔仅为11.78m的泥岩、砂质泥岩地层，故视开采8、9号煤层时的矿井涌水量大致相同。
由于本矿井还未开采8、9号煤层，现依据邻矿新民煤矿矿井涌水量预算本井田开采8、9号煤层时的矿井涌水量。
新民煤矿现开采太原组9号煤层，实际生产能力15万t/a，井下涌水量为250—480m3/d。
现采用富水系数比拟法对本矿井将来开采9号煤层生产能力达到120万t/a时的涌水量预算如下（供参考）：
将来该矿井开采9号煤层生产能力提升到120万t/a时，矿井涌水量如下:
（一）矿井正常涌水量
Q=K1P=250/（150000/330）×1200000/330=2000m3/d。
（二）矿井最大涌水量
Q=K2P=480/（150000/330）×1200000/330=3840m3/d。
二、矿井排水设备及排水能力设计
本矿井采用单水平开采一级排水系统，在主斜井井底设有井底水仓及主排水泵房，将所有矿井涌水由主排水泵经管路沿主斜井排至地面矿井水处理站。
现回风立井已安装3台D85-45×7水泵，配用电机功率132KW。
本次兼并重组设计将主水泵房设于主斜井井底车场附近，由于水量的增加，现有水泵不能满足本次设计的要求，需更换为MD280-43×9型水泵。
矿井涌水经主水泵房，沿主斜井井筒敷设管路至地面“井下水处理站”。
1、排水系统
选用3台MD280-43×9型水泵，正常涌水时，其中1台工作，1台备用，1台检修。
配用YB2-450M2-4型电动机（450KW，10KV）。
最大涌水时，2台工作，1台备用。
排水管选用φ273×9型无缝钢管2趟，1趟工作，1趟备用，沿主斜井敷设。
在泵房内及井筒中均采用法兰连接。
水泵采用无底阀排水。
开泵前采用ZPBD型气、水两用喷射泵抽出吸水管和泵内空气，喷射泵以排水管路中的压力水为能源，同时以消防洒水管中的水为备用能源。
为便于设备安装和检修，在泵房内设有固定起重梁。
2、配电控制
主水泵为10kV电源直供，电源引自井下中央变电所10kV不同母线段，采用一对一供电方式。
主水泵的控制设在井下中央变电所内,泵房内设与主变电所间的联系信号。
三、4号煤采区临时排水设备
在4号煤集中轨道下山设4号煤采区水泵房，采区水经4号煤一采区轨道大巷敷设的排水管路，排至主斜井井底主排水泵房水仓。
（一）设计依据
矿井正常涌水量Qk=133.3m3/h，矿井最大涌水量Qmax=278m3/h。
排水管路长度：
Lj=1971m，排水垂高约Hs=90m。
（二）设备选型计算
1、水泵选型计算
水泵所必须的排水能力：
正常涌水量时QB′=
=160m3/h
最大涌水量时QBmax′=
=333.6m3/h
设计说明书根据水泵所必须的排水能力，选用MD155-30×7型离心水泵三台，一台工作，一台备用，一台检修。
2、吸、排水管路选择
（1）按经济流速选择排水管、吸水管管径
=0.158m
选择排水管管径：
Φ194×6；吸水管管径：
Φ219×6；
管中流速：
排水管Vp=1.79m/s；吸水管Vx=1.37m/s；
（2）管路壁厚计算：
根据公式：
则排水管计算壁厚为δ1＝0.478cm，吸水管计算壁厚为δ2＝0.25cm
沿大巷敷设两趟排水管路，一趟工作，一趟备用。
（3）水泵运行工况点确定
管网阻力系数：
R=0.002914，后期考虑管路淤积，阻力增加，Rm=0.004953。
水泵特性曲线及管网阻力曲线见图6-3-3。
水泵运行工况点：
初期：
Q=180m3/hH=189.4mη=0.72
后期：
Q=153m3/hH=210.9mη=0.74
（4）水泵吸水高度计算
根据公式：
，
其中，Pa―安装地点的大气压力；
Pv―安装地点实际水温饱和蒸汽压力；
γ―矿井水密度；
△hs―吸水管阻力损失；
［△h］―水泵必需汽蚀余量。
则，水泵吸水高度初期：
Hs初=3.8m
后期：
Hs后=4.61m
（5）水泵排水能力
正常涌水量时，初期和后期均为一台运行，初期排水时间10.7h，后期排水时间12.55h；最大涌水量时，初期和后期均为两台水泵运行，初期排水时间11.1h，后期排水时间13.02h。
（6）电动机选择计算
电动机计算功率：
初期N1＝132kW，后期N2＝121kW。
选用YB2-315M2-4矿用隔爆电动机，电动机技术参数如下：
额定电压0.66kV，额定功率160kW，额定转速1480r/min。
四、2号煤层采区
在2号煤层二采区轨道大巷设2号煤层采区水泵房。
2号煤正常涌水量40m3/h，最大涌水量80m3/h，排水管长度1100m，排水高度25m，选用3台MD85-45×2型水泵，配用电机功率37kW，660V，排水管选用φ133×4无缝钢管。
第二章以往地质及水文地质工作评述
第一节以往地质工作概述
井田位于河东煤田三交详查区南部边缘，该矿及周边以往进行过的地质工作主要有：
一、以往勘探工作
1、1959年山西煤田地质勘探148队进行了临县三交—碛口间普概查地质勘探，提交了《河东煤田三交普概查地质报告》，该报告1962年经山西省煤管局组织复审批准为基本合格报告。
2、1985—1989年，为加速河东煤田优质炼焦用煤的开发，148队又进行了临县三交区详查勘探工作，于1989年11月提交了《山西省河东煤田离柳矿区三交勘探区详查地质报告》，报告经山西省煤管局组织评审并批准。
本次工作利用了85、86、91、96、97号钻孔资料。
3、1990—1992年，山西省地质矿产局215地质队为该矿进行了扩建勘探工作，1992年10月提交了《山西省临县新民煤矿扩建勘探（精查）地质报告》。
同年11月经山西省矿产储量委员会组织评审获批准。
本次工作利用了8、11、12、13、14号钻孔资料。
本次工作搜集到《山西省临县新民煤矿扩建勘探（精查）地质报告》，其资料真实、可靠。
为本次矿井地质报告的编制提供了重要的地质依据。
二、以往地质报告
1．1992年10月由山西省地质矿产局215地质队提交了《山西省临县新民煤矿扩建勘探（精查）地质报告》。
2．2003年6月由山西省煤炭地质公司编制了《山西省临县新民焦煤有限公司生产矿井地质报告》。
第二节以往水文地质工作概述
据调查，该矿未发生过矿井水灾事故。
一、井田内及周边矿井采（古）空区、小窑积水情况
依据矿方提供的本矿及周边矿井采掘工程平面图，分析本矿及周边矿井采空区低凹处存在一定的积水。
因本次工作未进行专门的采空区积水探测工作，故采用《矿井安全手册》中老空区积水量估算公式：
K.M.F
cosα
Q=
式中：
Q——为采空区积水量，（m3）；
K——为采空区的充水系数，采空区充水系数取0.10，巷道充水系数取0.80；
M——为采空区的平均煤厚，（m）；
F——为采空积水区的水平投影面积，（m2）；
α——为煤层倾角，（°）。
由上述公式估算结果详见下表：
兼并重组前的山西临县华烨煤业有限公司属改扩建矿井，4号煤层在井田中南部已形成较大面积的采空区。
据调查，井下充水水源主要为顶板砂岩裂隙水及采空区积水。
根据矿方采掘情况及提供资料，井田中南部采空区相对位置较低，在此处存在积水面积约为36.39k（m2），积水量约为583
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