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文档简介

盘县鸡场坪乡云脚煤矿防治水工程设计方案和施工安全技术办法云脚煤矿技术科二零一五年云脚煤矿会审表会审内容主持人会审地点参加会审人员签字职务姓名时间备注机电矿长生产矿长安全矿长调度主任总工程师矿长煤矿会审意见前言为进一步加大我矿防治水工作,不断提高我矿防治水能力,有效防范水害事故发生,以科学发展观为统领,坚持安全第一、防止为主、综合治理方针,牢固树立安全展理念,严格执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》等规定和规定,认真贯彻贯彻省安监局、煤监局《关于煤矿防治水专项治理工作方案告知》精神,加大我矿防治水工作力度,提高我矿防治水能力,有效防范水害事故发生,特制定本防治水设计方案。第一章矿井概况一、矿井概况盘县云脚煤矿属新建矿井,生产能力15万t/年,依照黔国土资矿管函〔〕253号-《准予划定盘县鸡场坪乡云脚煤矿矿区范畴批复》,批复了云脚煤矿矿区范畴。11月19日贵州省国土资源厅颁发了盘县鸡场坪乡云脚煤矿采矿允许证(证号:),矿区面积:0.7127km2,开采深度:由1750米~1450米标高。1、地理位置:矿区位于贵州省盘县特区北部,直距盘县城关镇约21km,东距鸡场坪乡3.5km,行政区划属盘县鸡场坪乡管辖。地理坐标:东经104°36′54″~104°38′00″,北纬25°57′43″~25°58′33″。矿区范畴由4个拐点圈定,矿区面积:0.7127km2,开采深度:由1750米~1450米标高。矿区拐点坐标(北京坐标系)。2、矿井开拓开采:采用斜井开拓方式:以一种水平开拓全井田,水平标高为+1600m,共划分为六个采区。设计三个井筒,即主斜井、副斜井和回风斜井。副斜井运用原设计主井,井口选取矿区中部5号煤层露之下,井口坐标:x=2873629,y=35460964,z=1740m,方位角331°,倾角23°。以伪倾斜方式布置在5号煤层底板,最后至+1600m水平标高,然后在此标高作井底车场和中央水仓。主斜井为新建,井口位置选取在5号煤层露头与3号煤层露头之间,井口坐标:x=2873612,y=35460936,z=1741m,方位角331°,倾角23°,平行于副斜井布置,以伪倾斜方式由3号煤层底板依次穿过3号和1号煤层,最后进入1号煤层顶板至+1600m水平标高,然后与井底车场连通。回风井变更位置,布置在主斜井西34m,平行于主井布置在1号煤层顶板岩石中,井口坐标:x=2873591,y=35460904,z=1745m,方位角331°,倾角25°。(1)、主斜井全长364m,S净=7.0m2,S掘=9.5m2,采用料石砌碹支护;主斜井重要用于原煤、矸石、材料运送,安设JT-1.6型单滚筒绞车。铺设600mm轨距18kg钢轨,采用MF1.1-6A型翻转式矿车进行运送。(2)、副斜井副斜井,全长380m,S净=7.0m2,S掘=9.5m2,采用料石砌碹支护;重要用运送人员、进风及安设管线等。(3)回风斜井回风斜井:全长350m,S净=7.0m2,S掘=9.5m2,采用料石砌碹支护;回风斜井重要用于一采区、二采区回风。二、自然地理1、地形地貌评估区属于单面山剥蚀坡地貌,地形坡度普通都在30°左右,在井田中西部及西部横向冲沟繁育,沟深坡陡,致使井田内地形复杂。井田内最低高程点位于井田北端,标高1700m;最高点为井田南部山头,标高1910m,相对高差210m。属地中山地形。2、气象矿区地处贵州高原西部,气候温暖湿润,雨量充沛,属亚热带高原季风气候区。据盘县气象站资料:年平均降水量1382.9mm,月平均气温15.2℃,日极端最高气温36.7℃,日极端最低气温-7.9℃,年平均相对湿度78%。3、地表水矿区内无大地表水体,暴雨汇集地表散流,平水期受源头及沿途泉水补给。由于地表多为缓坡,十分有助于地表水排泄。矿区第四系零星分布,重要为坡积物、残积物,厚度较小,富水性较弱。三、矿区小煤窑开采状况1、邻近矿井状况据调查,本地小煤窑开采历史悠久,老窑遍及煤层露头。小大多是运用冬春农闲时自采自用,由于受通风、涌水等限制,普通开采巷道不长。从上世纪80年代开始,小煤矿滥挖乱采现象比较普遍。近年经政府大力整顿、清理,关闭了不具备生产条件非法小窑,当前现已所有闭。小窑内存在着一定积水,但由于小窑炸封后井巷毁坏,无法调查,积水量不详。2、老窑状况矿井西翼与新达煤矿一井相邻,两矿与本矿境界清晰,当前不存在越界开采现象。生产过程中两个矿井均留设了井田境界保护煤柱。第二章矿井地质、水文地质及防治水设计第一节矿井地质一、区域地质1、区域地质、构造特性1)地层矿区出露地层为二叠系上统龙潭组上段、三叠系下统飞仙关组下段、三叠系下统飞仙关组上段段及第四系。二叠龙潭组上段为矿区含煤地层。现由老自新分述如下:1)二叠系上统龙潭组上段(P2l)厚度约90米左右。岩性以灰色、浅灰色粉砂岩、粉砂质泥岩为主,夹泥岩、细砂岩及菱矿薄层。产植物化石和少量动物化石,含煤层12~15层,总厚度13米左右。其中,可采煤层6~7层,总后度10米左右。与上覆地层整合接触。2)三叠系下统飞仙关组下段(T1f1)平均厚度70米。绿灰色细砂岩、粉砂岩为主,灰暗紫色粉砂岩条带。下部粒度变细为粉砂岩及粉砂质泥岩。3)三叠系下统飞仙关组下段(T1f2)平均厚度580米。上部为灰紫色粉砂岩、灰白色泥质灰岩及紫红色泥岩;中部为暗紫色粉砂岩、粉砂质泥岩、夹细砂岩,富产瓣鳃类动物化石;下部为暗紫灰色细砂岩及粉砂质泥岩,产少量瓣鳃类动物化石。4)第四系(Q)重要出露于矿区地势平缓、低洼地段,多为耕地、稻田,岩性重要为P3l风化残积产物,厚度0~10m。2)构造(1)矿区总体构造形态矿区位于照子河向斜北翼。为一单斜构造,地层走向北55°西,倾向南西,倾角58°左右。井田内共发现断层8条,均属逆断层,其中有四条是钻孔中发现隐伏断层。(2)断层分述F1走向逆断层为井田北东边界,区域性较大断层。断层走向北60°西,倾向南西,倾角58~60°左右。地面所见断层上盘龙潭组顶部与断层下盘飞仙关组上段下部地层接触,最大地层断距300米左右。该断层虽说是边界断层,但断层产状与地层产状相近,井田内重要可采煤层(1、3号煤层)贴近断层面,起距离为数米至数十米,最大100米左右,而断层附近发育小构造,这些小构造对煤层完整性、持续性有一定破坏作用。F2走向逆断层属F1分支断层,产于F1断层下盘,本井田地表无出露,据邻区资料,断层走向北55°西,倾向南西,倾角60~70°左右,地层断距不不大于150米。该断层对井田无影响。F3走向逆断层属F1分支断层,产于F1断层上盘,在本井田中部有出露,西端交于F1,可见长度0.55公里,断层走向北50°西,倾向南西,倾角35~70°,地层面呈波状,断层落差50米左右。F4走向逆断层位于井田东南边沿。断层走向北60°西,倾向南西,倾角70°,全长0.7公里,断层落差175米。F105横向正断层为井田南东边界。断层走向北50°东,倾向北西,倾角70~80°.地层断距400米左右。F5、F6、F7断层是一组隐伏断层,仅一种工程点揭穿,剖面上显示煤层重复,地层断距分别在10米左右,产状不清。(3)构造类型矿区含煤地层沿走向、倾向产状有一定变化,局部断层较发育,构造复杂限度属中档偏复杂构造类型。二、煤层及煤质1、煤层1)含煤性本矿区龙潭组(P2l)地层含煤普通12~15层,含煤平均总厚13m,含煤系数14.4%,含可采1、3号煤。可采煤层平均总厚度5.68m,可采含煤系数约6.1%,可采煤层分布于龙潭组地层顶部。2)可采煤层本矿区龙潭组(P2l)地层含煤普通12~15层,含煤平均总厚13m,含可采煤层2,即1、3煤,可采煤层平均总厚度5.68m。钻孔揭露5号煤层厚度不稳定,为不可采煤层。1煤层:位于龙潭组最上部,属较稳定煤层,煤层厚度0.63~13.76m,平均厚3.78m,含夹矸0~9层,单层厚度0.18~0.59米,煤层构造复杂,但矿区内全区可采。顶板岩性:岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩底板岩性:岩性为0.5米左右泥岩,其下为粉砂岩。3煤层:位于龙潭组上部,属较稳定煤层,煤层偶含夹矸1层,全层厚度0.84~5.03米,平均厚度2.10米,采用厚度0.77~4.53m,平均厚1.9m。顶板岩性:以细砂岩为主。底板岩性:以泥岩、粉砂质泥岩为主(少量泥质粉砂岩、粉砂岩)。上距1号煤层7.81m。5煤层:位于龙潭组中部,上距3号煤层约27m。属不稳定煤层,煤层偶含夹矸1层,全层厚度0.16~0.87米,平均厚度0.52米,为局部可采煤层。顶板岩性:以细砂岩为主。底板岩性:以泥岩、粉砂质泥岩为主(少量泥质粉砂岩、粉砂岩)。上距3号煤层27m。别的煤层不可采。2、煤质依照煤炭分类国标(GB5751—86),拟定矿区内可采煤层均为肥煤,依照国标GB/T15224.1-,1号、2号煤层均属中灰、中硫、特高热值肥煤。煤层煤质特性见表2-1-2。表2-1-2可采煤层煤质分析成果表煤层号工业分析St,dQgr,d(MJ/kg)MadAdVdaf1原煤0.95-3.102.0315.55-29.8222.6930.74-35.8933.320.42-2.101.2634.6-35.635.1精煤1.15-2.101.636.57-12.69.5931.11-35.2333.170.38-0.880.6335.8-36.236.03原煤0.98-2.081.5315.78-33.7824.7831.57-35.3633.470.24-2.321.2834.4-35.434.9精煤1.18-2.822.08.31-12.3410.3330.67-37.6334.150.34-1.510.9335.83、煤层露头及风氧化带状况对于风化带界定当前尚无定量指标,据地表及坑道内对煤观测,本区煤层风化带普通在由地表露头向下斜深6~12m左右,个别地形平缓,煤层上覆岩层较薄地段可达斜深15~20m。煤层柱状图四、其他开采技术条件1、煤层顶底板1煤层:岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩;底板岩性:岩性为0.5米左右泥岩,其下为粉砂岩。3煤层:以细砂岩为主;底板岩性:以泥岩、粉砂质泥岩为主(少量泥质粉砂岩、粉砂岩)。(5)地质构造及破坏限度矿区位于照子河向斜北翼。为一单斜构造,地层走向北55°西,倾向南西,倾角58°左右。井田内共发现断层8条,均属逆断层,其中有四条是钻孔中发现隐伏断层。2、瓦斯、煤尘、煤自燃及地温1)瓦斯涌出量(1)回采工作面瓦斯涌出量回采面瓦斯涌出来源于开采层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出。依照预测,采煤工作面相对瓦斯涌出量为18.66m3/t,绝对瓦斯涌出量为5.5m3/t。(2)掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.9m3/min(3)矿井瓦斯涌出量依照对回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量计算,最后得到预测矿井相对瓦斯涌出量为42.5m3/t,绝对瓦斯涌出量为13.9m3/min。2)煤尘爆炸性依照贵州省煤田地质局实验室于12月12日提供盘县鸡场坪乡云脚煤矿《煤尘爆炸性鉴定报告》(-W1449),该矿井1号煤煤尘有爆炸性,3号煤层未作鉴定,本设计按煤尘有爆炸性进行设计。3)煤自燃倾向依照贵州省煤田地质局实验室于12月12日提供盘县鸡场坪乡云脚煤矿《煤炭自燃倾向性鉴定报告》(-W1449),该矿井1号煤层自燃倾向性为二类,属自燃煤层。3号煤层未作鉴定,故本设计按煤层自燃倾向性为一类容易自燃设计。第二节矿井水文地质一、水文地质状况1.矿井水文地质类型及变化规律依照各含隔水层水文地质特性、断层导水性及动态变化特性,区内地下水补给来源重要为大气降水,地表水及地下水排泄条件良好,最低开采标高+1450m,水平低于侵蚀基准面(本区最低侵蚀基准面1650m)200m左右。在此后开采中要注意地下水涌入。本矿区属于以裂隙充水为主,大气降水为矿井充水重要水源,水文地质条件简朴煤矿床。2、地形地貌评估区属于单面山剥蚀坡地貌,地形坡度普通都在30°左右,在井田中西部及西部横向冲沟繁育,沟深坡陡,致使井田内地形复杂。井田内最低高程点位于井田北端,标高1700m;最高点为井田南部山头,标高1910m,相对高差210m。属地中山地形。3、矿井充水条件通过井区内水文地质调查,依照本区水文地质条件,故对矿床充水因素分析如下:1、矿床充水因素重要为基岩裂隙水、松散岩类孔隙潜水。虽然其分布空间不一,富水限度不同,充水方式各异,但都按各自活动规律直接或间接对矿床充水影响,它们都接受大气降水补给,大气降水是矿床充水补给来源。矿井充水以基岩裂隙水、松散岩类孔隙潜水为主,其水量取决于地下富水限度及其与采煤层密切程序,同步很大限度也取决于降水强度和时间,由于本区降水量少,加之基岩裂隙水富水性弱,孔隙潜水富水性差,水量贫乏,故其对矿床充水强度不大,影响较弱,是构成矿床充水一种因素。矿床水文地质勘探类型。依照井区水文地质条件及矿床充水因素,矿床位于本地侵蚀基准面以上,地质构造较简朴,附近无地表水体,矿床充水方式为裂隙充水顶底板间接进水,水文地质条件简朴,水文地质勘探类型为简朴。4、矿床开采技术条件矿区内可采煤层2层,即1号、3号煤层,煤层倾角56°,煤层厚度分别3.78m、2.1m,层间距8m。可采煤层顶板多为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩,底板为泥岩、粉砂质泥岩。矿井采用斜井开拓方式,有主斜井、副斜井、回风井三个井筒,全矿井划分一种水平、六个采区开采;矿井通风方式:中央并列式通风方式,主斜井、副斜井进风,回风井回风,重要通风机为FBCDZ-6-№15A型防爆轴流式通风机2台。排水方式:矿井采用斜井开拓方式,在主井井底+1600m标高设立中央水仓,矿井涌水由中央水仓经副斜井直接排至地面。排水泵选取D46-50×4型水泵三台,其流量46m3/h,扬程为200m;配电动机功率为45kw,一台工作,一台备用,一台检修。矿井涌水流量较大时,可两台水泵同步工作。运送:①采煤工作面采用滑槽自溜;②工作面运送顺槽采用STJ650/2×22型胶带输送机运送;③主斜井选用JTK-1.6型单滚筒绞车车车提高作混合提高;④副斜井采用RJK22型架空乘人装置运送人员压风:选取L-20/8型地面固定式空气压缩机二台,排气量20m3/min,排气压力0.8Mpa,配套电机功率120kw、380V。瓦斯抽放:设立一套高负压抽放系统和一套低负压抽放系统,采用本煤层预抽与采空区抽放抽放办法。低负压抽放系统选取SKW27(D)型水环式真空泵2台,其最大气量为Q=30.4m3/min,瓦斯泵极限真空约压H=160hPa,配套电机YB280M-6dI,电机功率55kw,电压380/660v,转速550r/min。高负压抽放系统选取SKW27(B)型水环式真空泵各2台,其最大气量为Q=25m3/min,瓦斯泵极限真空约H=240hPa,配套电机YB280M-6dI,电机功率55kw,电压380/660v,转速930r/min。抽放主管路共两趟,高负压系统主管选取φ200mm焊缝钢管,低负压系统主管选取φ200mm焊缝钢管。5、矿井涌水量预测矿井生产时正常涌水量为25m3/h,最大涌水量重要在雨季,为75m3/h。第三章矿井防治水办法一、矿井开拓、开采所采用安全保证办法(一)矿井开拓工程位置及层位选取该矿采用斜井开拓,主斜井、副斜井和回风斜井均布置在龙潭组煤系地层岩层中,各区段石门均为穿层布置在煤系地层中,井底水仓及泵房布置在1煤层底板岩层中,回采巷道均布置在煤层中,所有井巷均处在二叠统龙潭组煤系地层中,未穿过含水层,亦未穿过断层,有助于防治水工作。详细开拓工程布置详见附开拓系统平面图和立、剖面图。(二)采掘工程所采用防治水办法1、坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”原则,做到“有疑必停”。2、定期收集、调查和核对相邻煤矿和废弃老窑状况,并在井上、下对照图上标出其位置、开采范畴、开采年限、积水状况等。3、针对重要含水层(段)建立地下水动态观测系统,进行地下水动态观测、水害预报,并制定相应“探、防、堵、截、排”综合防治办法。4、井巷在掘进过程中必要先探后掘,掌握前方及上方采空区水文状况,若发既有水患时,应及时采用办法,待拟定安全后再向前掘进,并将出水点位置标于井上下对照图或采掘工程图上。井巷揭露重要出水点或地段,必要进行水温、水量、水质等地下水动态和松散含水层涌水含砂量综合观测和分析,防止滞后突水。5、在采掘工作面或其她地点发既有挂红、挂汗、空气变冷、浮现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或产生裂隙浮现渗水、水色发浑、有臭味等突水预兆时,必要停止作业,采用办法,及时报告矿调度室,发出警报,撤出所有受水威胁地点人员。6、井下和地面排水设施保证完好,井下主、副水仓、沉淀池、水沟要及时进行清理,每年雨季前对矿井防治水工作进行一次全面检查,成立防洪抢险队伍,并储备足够防洪抢险物资。7、应加强对地面小窑、老窑调查并标注在实测采掘工程图中,划定其探放水红线,在接近探放水线时,必要采用探放水办法。8、必要先查清矿区及其附近地面水流系统汇水、渗漏状况,掌握本地历年降水量和最高洪水水位资料,建立疏水、防水和排水系统。9、工业场地内建筑物,必要修筑防洪沟渠或采用其他防、排水办法。10、鉴于井口附近及塌陷区内地表水体有也许溃入井下,因而,应遵守下列规定:①禁止开采煤层露头线防水煤柱。②容易积水地点应修筑沟渠排泄积水。修筑沟渠时,应避开露头、裂隙和导水岩层,特别是低洼地点不能修筑沟渠排水时,应填平压实,防止积水进入井下。③排到地面矿井水,必要妥善解决,避免再次渗入井下。④对漏水排洪沟,应及时堵漏,地面裂缝和塌陷必要填塞,填塞工作必要有安全办法,防止人员陷入塌陷坑内。二、防水安全煤(岩)柱留设1、防水安全煤(岩)柱种类由于井田各含水层之间垂直水力联系通道不很清晰,含水层裂隙发育状况以及含水层水力补给状况有待查明,含水层横向富水性及块段间差别也不明,断层含水性及与含水层水力联系也有待进一步查明,因而防水煤(岩)柱留设尤为重要,设计防水煤(岩)柱重要有如下几种:1)煤层露头防水煤(岩)柱2)断层防水煤(岩)柱3)井田技术边界防水煤(岩)柱4)水淹区(小窑积水区)防水煤柱防水煤(岩)柱留设原则:1)在有突水威胁但又不适当疏放或注浆堵水(疏放或注浆很不经济时)地区采掘时,必要留设防水煤(岩)柱。2)防水煤柱普通不能再运用,故要在安全可靠基本上把煤柱宽度或高度减少到最低限度,以提高资源运用率。为了多采煤炭,充分运用资源,也可以用采后充填,疏水降压、改造含水层(充填岩溶裂隙)等办法,消除突水威胁,创造少留煤柱条件。3)留设防水煤(岩)柱必要与矿井地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩物理力学特性、煤层组合构造方式等自然因素密切结合,还要与采煤办法、开采强度、支护方式等人为因素相适应。4)一种井田或一种水文地质单元防水煤(岩)柱应当在它总体开采设计中拟定。即开采方式和井巷布局必要与各种煤柱留设相适应,否则会给后来煤柱留设导致极大困难,甚至无法留设。5)在多煤层块段,各煤层防水煤(岩)柱必要统一考虑拟定,以免某一煤层开采破坏另一煤层煤(岩)柱,致使整个防水煤(岩)柱失效。6)在同一地点有两种或两种以上留设煤(岩)柱条件时,所留设煤(岩)柱必要满足各留设煤(岩)柱条件。7)对防水煤(岩)柱维护要特别严格,由于煤(岩)柱任何一处被破坏,必将导致整个煤(岩)柱无效。防水煤(岩)柱一经留设即不得破坏,巷道必要穿过煤柱时,必要采用加固巷道、修建防水闸门和其他防水办法,保护煤(岩)柱完整性。8)留设防水煤在(岩)柱需要数据必要在本地区获得。邻区或外地数据只能参照,如果需要采用,应恰当加大安全系数。9)防水岩柱中必要有一定厚度粘土质隔水层或裂隙不发育、含水层极弱岩层,否则防水岩柱将无隔水作用。2.防水煤柱留设宽度计算(1)煤层露头防水煤(岩)柱计算办法与计算成果该矿井1号、3号煤层均出露地表,以及某些冲沟距离煤层较近,应防止地表水和风化基岩水渗入井下,依照“三下开采规程”规定留设防水煤柱。按“三下开采规程”水体类型规定,本矿井水体采动级别属I级,设计采用下列公式计算防水煤柱高度:Hsh≥Hli+Hb式中:Hsh-煤层露头防水煤柱高度,m;Hli-导水裂隙带高度,m;Hb-保护层厚度,m;Hbili-地表裂缝深度,m。矿区范畴可采煤层顶板为砂岩和粘土岩。依照上覆岩层岩性及硬度,按中硬岩计算导水裂隙带高度:式中:—采厚,m;开采1号煤层时:=48.9m开采3号煤层时:=39m保护层厚度,依照地质资料按松散层厚度不大于合计采厚考虑,Hb=5开采1号煤层时:5×3.78=18.9m开采3号煤层时:5×2.1=10.5m则:煤层露头防水煤岩柱分别为:1号煤层:48.9+18.9=67.8m3号煤层:39+10.5=49.5m需要指出是,由于地质条件不拟定性,设计与实际状况难以完全吻合。生产时应加强“三带”观测,积累经验,必要时调节安全煤柱,以使安全煤柱符合安全、经济原则。(2)井田边界煤(岩)柱留设该矿井水文地质属中档类型,可用下面公式计算;但煤柱宽度不得不大于20m。L=M×A×M------煤层厚度或采高,m;p------隔水层所承受水压,Mpa;取3MpaKp------煤抗张强度,Mpa;取1.0MpaA------安全系数,普通2—5,取4.0;开采1号煤层时:L=3.78×4×=45.4m开采3号煤层时:L=2.1×4×=25.2m(3)断层防水煤(岩)柱留设断层破坏了岩层完整性,在没有掌握断层各区段导水性时,应把整个断层作为导水断层对待。断层防水煤柱不得不大于20m。1)煤层位于导水断层上盘时,防水煤(岩)柱留设L=M×A×M-煤层厚度或采高,mP-隔水层所承受水压,MPa(以采深300m考虑)Kp-煤抗张强度,MPaA-安全系数,普通1~2.5;开采1号煤层时:3.78×2.5×=28.4m开采3号煤层时:2.1×2.5×=15.8m,取20m2)断层两側相邻煤层防水煤柱留设断层两側相邻煤层防水煤柱,应同步考虑拟定,每一侧煤层防水煤柱,不得破坏另一侧煤层防水煤柱;既不能使断层两盘设计采空区勾通,又要防止强含水层水涌入巷道,两侧防水煤柱关系拟定后,按上述办法计算。留设断层两側相邻煤层防水煤柱时,必要注意断层实际破坏影响宽度,而恰当增长煤柱宽度。(4)水淹区或老窑积水区防水煤柱留设在水淹区或老窑积水区下掘进时,巷道与水体之间最小距离不得不大于巷道高度10倍。依照巷道断面,该矿取22m。在水淹区或老窑积水区下同煤层中进行开采时,先查明积水区边界,然后用“井田边界煤(岩)柱留设”公式进行计算。故本矿井在水淹区(小窑积水区)与井田边界煤(岩)柱留设相似在水淹区(小窑积水区)下煤层中进行开采时,防水煤(岩)柱尺寸不得不大于导水裂隙带最大高度与保护带厚度之和。依照本矿井条件:开采1号、3号煤层时,煤(岩)柱分别留设67.8m、49.5m。各类防隔水煤(岩)柱严格按表6-2-1规定进行留设。(5)井筒、大巷及上山保护煤柱井筒、大巷及上山保护煤柱宽度均为20m。(6)工业广场煤柱工业广场其围护带宽度取15m,然后按75°基岩移动角拟定保护煤柱范畴,最后工业广场煤柱宽度为29m。表7-2-1煤层防水煤柱留设表序号名称煤柱尺寸(m)1号3号1煤层露头防水煤岩柱67.849.52井田边界煤(岩)柱留设45.425.23断层防水煤岩柱28.4204相邻水平(采区)防水煤(岩)柱留设67.849.5三、区域、局部探放水办法及设备(一)探放水原则矿井必要作好水害分析预报,坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”探放水原则,还必要做到“有疑必停”。(二)探放水注意事项1.安装钻机探水前,要遵守下列规定:(1)加强钻场附近巷道支护,并在工作面迎头打好结实立柱和拦板。(2)清理巷道,挖好排水沟。探水钻孔位于巷道低洼处时,必要配备与探放水量相适应排水设备。(3)在打钻地点或附近安设专用电话。(4)测量和防探水人员必要亲临现场,根据设计,拟定重要探水孔位置、方位、角度、深度以及钻孔数目。2.探水钻孔应保持恰当超前距、帮距和密度。3.预测水压较大地区,探水钻进之前,必要先安好孔口管和控制闸阀,进行耐压实验,达到设计承受水压后,方准继续钻进。特别危险地区,应有躲避场合,并规定避灾路线。4.钻孔内水压过大时,采用反压和有防喷装置办法钻进,并有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出办法。5.钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中水压、水量突然增大,以及有顶钻等异状时,必要停止钻进,但不得拔出钻杆,现场负责人员应及时向矿调度室报告,并派人监测水情。如果发现状况危急时,必要及时撤出所有受水威胁地区人员,然后采用办法,进行解决。6.在钻探过程中,如发现孔内明显变软,沿钻杆向外流水等透空征兆时,应及时停钻,旋紧安全套管上钻杆卡,切勿移动和起拔,钻机背面禁止站人,以免有害气体和大量积水突然涌出或高压水将钻杆顶出伤人。待检查各项办法并加固迎头等工作进行完毕后再行放水。7.探放老空水前,一方面要分析查明老空水体空间位置、积水量和水压。老空积水区高于探放水点位置时,只准用钻机探放水。探放水孔必要打中老空水体,并要监视放水全过程,核对放水量,直到老空水放完为止。钻孔接近老空,预测也许有瓦斯或其她有害气体涌出时,必要有瓦斯检查工或矿山救护队员在现场值班,检查空气成分。如果瓦斯或其她有害气体浓度超过规程规定期,必要及时停止钻进,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,及时解决。8)钻孔放水前,必要预计积水量,依照矿井排水能力和水仓容量,控制放水流量;放水时,必要设专人监测钻孔出水状况,测定水量、水压,做好记录。若水量突然变化,必要及时解决,并及时报告矿调度室。放水过程中应经常检查孔内放出瓦斯及其她有害气体含量,以便采用办法。9.排除下山积水以及恢复被淹井巷前,必要有矿山救护队检查水面上空气成分,发既有害气体,必要及时解决。排水过程中,如有被水封住有害气体突然涌出也许,必要制定安全办法。10.严格鉴定放水效果,放水工作应尽量避免在雨季进行。放水终了时将会浮现下列某些现象:a、完全不淌水,向里进风或向外出风;b、水流始终不断,但没有压力;c、捅捣时有小水流,不捅捣时无水。这时可停止放水,继续进行掘进工作。11.进行探放水施工作业前,矿技术负责人必要结合探水巷道实际状况,另行编制安全技术办法,明确探放水作业人员一旦面临突水威胁时避灾路线。12.进行探放水施工作业前,必要提前撤出也许受探放水作业地点突水威胁其他掘进工作面和其他工作地点所有人员。(三)探放水设计1.探放水钻孔布置:探水钻孔应保持恰当超前距、帮距和密度。探水工作采用“探水-掘进-探水“方式进行,探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后,巷道容许掘进一段距离,然后再探再掘。①超前距:为探水钻孔终孔位置应始终超前掘进工作面一定距离,普通不不大于20m。本次按L=0.5A×L×A------安全系数(2~5),m;取4L------巷道垮度,取3m;p------隔水层所承受水压,Mpa,取3;Kp------煤抗张强度,Mpa,取1.0;L=0.5A×L×=0.5×4×3×=18m,取20m。②容许掘进距离:为经探水证明无水害威胁,最短探水钻孔控制范畴减掉20m超前距即为容许掘进距离,本矿设计为20m。③帮距:为使巷道两帮与也许存在水体之间保持一定安全距离,即呈扇形布置最外侧探水孔所控制范畴与巷道帮距离,其值与超前距相似,取20m。④钻孔密度(间距):竖直扇形面内钻孔间终孔垂距不得超过1.5m,水平扇形面内各组钻孔间终孔水平距离不得不不大于3m。⑤倾斜煤层平巷探水钻孔布置:钻孔呈半扇形布置在巷道上帮,普通布置3组钻孔,每组1-2孔。钻孔夹角分大夹角与小夹角两种,前者钻孔夹角7-15°,后者1-3°,视小窑老空规模而定,老空规模大取大夹角,规模小取小夹角。见图6-2-1图6-2-1倾斜煤层平巷探水钻孔布置图⑥倾斜煤层上山巷道探水钻孔布置:钻孔呈扇形布置在巷道前方,普通布置5组钻孔,每组1-2孔。钻孔夹角分大夹角与小夹角两种,视小窑老空规模而定。见图6-2-2图6-2-2倾斜煤层上山巷道探水钻孔布置图2、探水施工中技术规定(1)钻进中应做好岩芯采用和编录工作;必要时可保存岩芯。(2)钻进时应精确鉴别煤、岩层厚度并记录换层深度。普通每钻进10m或更换钻具时,测量一次钻杆并核算孔深。终孔前再复核一次,如有也许应进行孔斜测量。(3)钻进时,发现煤岩松软、片帮、来压或孔中水压、水量突然增大,以及有顶钻等现象时,必要及时停钻,记录其孔深并同步将钻杆固定。要及时向矿调度室报告,及时采用办法,进行解决。(4)钻进中发既有害气体喷出时,应及时停止钻进、切断电源,将人员撤到有新鲜风流地点。及时报告矿调度室,采用办法。(5)钻孔内水压过大或喷高压水时,应采用反压和防喷装置办法钻进,应有防止孔口管和煤(岩)壁突然鼓出办法:(6)背紧工作面,在拦板外面加设顶柱或木垛,必要时还应在顶、底板结实地点砌筑防水墙,之后方可放水。(7)对于水压不不大于2MPa,中间要穿过煤层探断层水钻孔,在打穿断层或含水层前,还应下第二层孔口管并超过煤层1m以上。(8)在探水孔施工中,见到含水层、断层、陷落柱和积水区之前,应停止钻进,安好水门后再继续钻进。(9)遇高压水顶钻杆时,可用立轴卡瓦和逆止阀交替控制钻杆,使其慢慢地顶出孔口,操作时禁止人员直对钻杆站立。(10)应做到交接班时不断钻。(11)探放断层水探水孔终孔后,孔内有水应进行放水实验。孔内无水时应选取一种孔进行压水实验,检查断层隔水性能;压力普通应略不不大于断层所承受静水压力。(12)探放水钻孔,完毕探测任务后必要全孔注浆封闭,并做好封孔记录。3、放水技术规定(1)钻孔探到水后,要观测水压、水质、水量和预计积水量或补给量。依照矿井排水能力及水仓容量,控制放水孔流量或调节排水能力,并清理水仓、水沟等。(2)煤层顶板有含水层和水体存在时,应当观测“三带”发育高度。当导水裂隙带范畴内含水层或老空积水影响安全开采时,必要超前探放水并建立疏排水系统。(3)加强放水地点通风,增长有害气体观测次数。(4)必要监视放水全过程,放水结束后,应及时核算放水量与预测积水量误差,查明因素。(四)探放水设备选取1)探放水设备选取根据矿井用一种采煤工作面保证矿井年生产能力,配备2个准备巷道掘进工作面。2)探放水设备及数量在2个准备巷道掘进工作面共配备TXU-75探水钻4台(2用2备)。其技术参数为:最大钻进深度75m,开孔89mm,终孔50mm,钻孔倾斜角度0~360°,立轴最大压力800kg,配套电机BJO241-4,功率4kw。水泥砂浆封孔泵选取SLB—1型,共3台,用于钻孔封孔。并使用HCZ型钻机油枕应力计,共10个。(五)探放水安全办法1)探水前应加固探水工作区支架,背好帮顶,以免压力水冲毁煤壁和支架;2)清理巷道,保证安全撤退路线畅通无阻;3)保证水沟畅通,并有恰当坡度和断面,水仓和排水设备要有足够容量和能力。4)探水地点要安装电话,与所有也许受水威胁工作地点连通,并事先制定好撤退路线,以防止意外事故发生;5)探水巷道应加强出水征兆观测,一旦发现异常应及时停止工作,及时解决。状况紧急时必要及时发出警报,撤出所有受水威胁地区人员;6)钻孔接近采空区,预测也许有瓦斯或其她有害气体涌出时,必要有瓦斯检查员或矿山救护队员在现场值班,检查空气成分。如果瓦斯或其她有害气体超过《井下探放水技术规范》(MT/T632-1996)关于条文规定期,必要及时停止打钻,切断电源,撤出人员,并报告矿调度室,采用办法,进行解决。7)探水上山、下山及平巷,中间不得有低洼积水段;8)探水巷必要在探水钻孔有效控制范畴内掘进,探水巷超前距离、帮距及孔间距应符合设计规定。每次探水后,掘进前,应在起点处设立标志,并建立挂牌制度;9)巷道支护应牢固,顶、帮背实,无高吊棚脚,倾斜巷有撑杆,使巷道有较强抗水抗水流冲击能力;10)上山探水时,普通应双巷掘进。其中一条超前探水、汇水,另一条随后用来安全撤人。双巷间每隔30—50m掘一联系巷并设挡水半墙;11)放水工作应尽量避免在雨季进行;12)探放水人员必要按照批准设计施工,未经审批单位容许,不得擅自变化设计。四、疏水降压办法1、疏水降压地点、办法拟定由于各含水层含水不均匀性,增长了开采煤层时突水危险性。因而矿井生产期间应加强水文地质工作,对具突水危险性区域,应及时进行探放水,以保证矿井生产安全。疏水降压地点重要是在煤层开采时从采区巷道底板及顶板打疏放水孔放水降压,详细布置应在专门疏放水方案中拟定。依照煤矿生产经验,煤层顶底板砂岩水存在局部富水也许,矿井在生产过程中要高度注重顶底板砂岩水局部充水影响,超迈进行查探、疏放。2、疏水降压设备选取疏水降压设备与井下探放水设备共用,不铺设专门管道,井下疏水通过水沟自流至工业场地矿井水解决站。3、疏水降压办法1)疏水降压运用疏水钻孔减少水头压力。在工作面巷道掘进期间,在恰当位置施工疏水降压钻孔。钻孔普通施工在设计疏放安全水压线与设计疏水巷道中间部位。贯穿整个含水层,钻孔施工完毕后即可对承压含水层进行疏水降压,同步定期进行涌水量、水压观测,检查验证疏水降压效果。直到把水位降至安全水头值如下。2)施工专门疏水巷道。对于水压大、含水丰富承压含水层,只通过疏水降压钻孔难以达到疏水降压效果。为了保证疏水达到降压之目,需要在工作面切眼下方施工专门疏水巷道。3)顶底板含水层承压富水区,应在开采前或开采中用物探或水探办法查清,之后编制疏水降压方案和拟定疏水降压地点。4、不能疏水降压时防止淹井办法本井田开采初期是以大气降水和弱含水层为重要充水水源,水文地质条件为简朴矿床,发生淹井也许性不大。五、防水闸门防水闸门造价高,设立及管理规定,小煤矿不易实行,且该矿水文地质属简朴类型,不考虑设立防水闸门。六、井下排水一)、排水设施(一)设计根据预测矿井生产时正常涌水量为25m3/h,最大涌水量重要在雨季,为75m3/h。矿井涌水量预测中不能排除实际涌水量超过预测值也许性,应尽快运用矿井建设过程中井下涌水状况分析计算关于水文地质参数,或开展专门水文地质工作,预测矿井涌水量。如矿井涌水量超过当前预测值,应按照新预测成果核算排水设备设施排水能力,必要时,重新调节现排水设备设施,以满足安全需要。(二)排水系统方案选取成果阐述矿井采用斜井开拓方式,在主井井底+1600m标高设立中央水仓,矿井涌水由中央水仓经副斜井直接排至地面。排水线路:采掘工作面→→主斜井→中央水仓→副斜井→地面(三)水仓布置及容量1.水仓容积依照设计规范,水仓容积不低于8小时正常涌水量:V=8Q正常=8×25=200m3(2)水仓断面及支护型式依照巷道围岩状况,水仓采用砼碹支护,掘进断面积5.11m3,净断面积4.8m2。(3)水仓长度及个数水仓长度:L=V/S=200/4.8=41.7m中央水仓布置在+1600m水平,水仓规定设主副水仓,主长度仓取45m,副水仓长度取35m,共80m,满足规定。水仓进口处应设立蓖子,并对其中淤泥及时清理,每年雨季前必要清理一次,水仓空容量必要经常保持在总容量50%以上。中央水仓设计有主仓和副仓,当一种水仓清理时,另一种水仓能正常使用。(四)重要水泵型号选取及台数1.水泵参数计算1)所需水泵最小流量QbQb=24Qr/20=1.2Qr=1.2×25=30m3/h式中:Qr--矿井正常涌水量,25m3/h2)所需水泵最大流量QbmQbm=24Qrm/20=1.2Qrm=1.2×75=90m3/h式中:Qrm--矿井最大涌水量,75m3/h3)水泵扬程(Hb)计算Hb=(135+6)×1.25=176.25(m)2.水泵型号及台数选取依照上述计算,井底水仓排水泵选取D46-50×4型水泵,一台工作,一台备用,一台检修。矿井涌水流量较大时,可两台水泵同步工作,其流量46m3/h,扬程为200m;配电动机功率为45kw。(五)重要水泵房和通道布置及安全出口1.安全出口设施对防治矿井水患重要性及规定矿井按照规定在设计中设立了两个直通地表安全出口,本设计在采区上部增设一种行人井,可以保障在发生突水或透水状况时候可以迅速就近通过安全出口撤离危险场合,因而规定在井下各巷道中均应标明避灾线路方向以及所在位置明显标示牌板;沿途巷道必要保证畅通无阻,应安排人员经常检查沿途巷道状况,及时进行维修维护。2、重要水泵房和通道布置及安全出口水泵房布置在井底车场,长15m,宽3.5m,高3.0m,采用半圆拱锚喷作为永久支护。水泵房布置有两个安全出口,一种出口与井底车场连通,水泵房高出井底车场0.5m,另一出口为管子道,从水泵房连接到副斜井,并应高出水泵房底板7m以上,水泵房和通道应设立相应门。井下主水沟:主斜井直接和水仓相连,主斜井内设立永久水沟,深×宽=250×200mm,采用混凝土砌筑,壁厚100mm;井下所有巷道必要设立排水沟,重要巷道(运送石门等)排水沟深×宽=350×300mm,采用混凝土砌筑,壁厚100mm;普通巷道排水沟尺寸深×宽=250×200mm,采用混凝土砌筑,壁厚100mm;采区运送巷排水沟尺寸为深×宽=250×200mm,采用混凝土砌筑,壁厚100mm;回风巷排水沟尺寸为深×宽=200×200mm,采用毛水沟。泵房内排水沟尺寸为深×宽=400×350mm,采用混凝土砌筑,壁厚100mm。水泵房设计必要符合煤矿安全规程规定。水泵、水管、闸阀、排水用配电设备和输电线路,必要经常检查和维护。在每年雨季此前,必要全面检修1次,并对所有工作水泵和备用水泵进行1次联合排水实验,发现问题,及时解决。水仓、沉淀池和水沟中淤泥,应及时清理,每年雨季前必要清理1次。(六)排水管路趟数、规格选型1.排水管路趟数主排水管设两趟,即工作水管和备用水管,沿井筒敷设,采用管接头或直接焊接连接。水泵吸排水管选用两趟,正常涌水时期一趟工作,一趟备用,其中工作水管能力在20h内要能排出矿井24h正常涌水量。最大涌水时期两趟同步工作,所有水管能力在20h内要能排出矿井24h最大涌水量。2.管径计算D排===0.095m(3)管壁壁厚计算排水管壁厚取决于排水管水压。=3.06mm式中,p为管内压力(MPa);n为强度安全系数n=1.5-25.1,[σ]为管材许用应力(MPa),惯用管材许用应力,ϕ为焊缝系数,无缝钢管ϕ=1,直缝焊接钢管ϕ=0.8;C-为附加壁厚(涉及:壁厚偏差、腐蚀裕度、加工减薄量),为简便起见,普通当δ>6mm时,c≈0.18δ;当δ≤6mm时,c=1mm。选取Φ100mm无缝钢管二趟,壁厚5mm。排水管路经副井始终铺设到地面污水解决池。正常涌水量时使用一趟排水管,最大涌水量时使用两趟排水管。排水管路铺设在副井井筒内靠水沟帮,距巷道底板高度不得低于1.8m托架上,并且规定吊挂结实。二)、防水设施1.在煤层风氧化带、小窑采空区、断裂破碎带周边,开采水平和采区之间留设防水安全煤柱,不考虑设立防水闸门;2.矿井必要随时保证井下重要排水通道畅通,防止排水沟或其巷道受阻。初期开采下山采区时,若依照实测发现老窑、小窑积水对矿井有突水淹井危险时,要有将水引入运送下山排水办法。三)、建井期间暂时排水安全技术办法1、矿井必要作好水害分析预报,坚持有掘必探,先探后掘探放水原则。2、在建矿井在永久排水系统形成之前,各施工区必要设立暂时排水系统,并保证有足够排水能力。3、井筒开凿究竟后,井底附近必要设立具备一定能力暂时排水设施,保证暂时变电所、暂时水仓形成之前施工安全。4、对基岩段富水性较强深井,应在井筒中部设立相应排水能力转水站。5、暂时水仓、沉淀池和水沟中淤泥,应及时清理,在雨季来临之前必要清理干净。6、排水系统形成后来采用多级离心式水泵进行排水。四)、防水救灾物质为了在矿井发生水灾时可以及时地进行救治,使矿井损失减少到最小限度,需要设立防水救灾物质,防水救灾物质设在地面材料库房内单独存储,平时不得作为它用,详见表6-2-2。表6-2-2防水救灾物质明细表序号名称型号或规格单位数量备注1矿用潜水泵BQ(W)100-108/3-45台2重庆第四水泵厂2矿用潜水泵BQ(W)65-100/4-30台2重庆第四水泵厂3矿用潜水泵BQ(W)80-50-18.5台2重庆第四水泵厂4真空隔爆磁力启动器BQD83-225台4重庆第四水泵厂5防爆馈电开关KBD-350/660M2重庆第四水泵厂6矿用橡胶电缆MYP3×50+1×160.38/0.66M600重庆第四水泵厂7矿用橡胶电缆MYP3×25+1×160.38/0.67M600重庆第四水泵厂8矿用橡胶电缆MYP3×50+1×160.38/0.66M600重庆第四水泵厂9防爆型排沙潜水泵BQS100-50-30kw台210防爆型排沙潜水泵BQS80-80-37kw台211排水装备车HZC5102JQ3C台112对旋式局部通风机2BKJ-№6/11台113风筒NZ500米40014手拉葫芦HSZ1台115液压剪刀QFJ-20台116PE100级聚乙烯给水管PE100-1.6-110-6mM17PE100级聚乙烯管900接头PE100-1.6-110-1m件40018PE100级聚乙烯管900接头PE100-1.6-110-1m件819消防水笼袋DN100米50020消防水笼袋接头DN100个20五)、发生透水时解决办法1.透水预兆1) 掘进工作面:迎头变潮、帮顶浮现滴水或淋水、淋水增大、底板鼓起、片帮、冒顶、挂汗、挂红、产生雾气、有吱吱声等异常声音。2) 回采工作面:顶板煤岩变潮、有滴水或淋水、煤壁挂汗、挂红、产生雾气等。2.避灾路线:a.1111工作面:1111工作面─→1111回风顺槽─→1#行人道─→副斜井─→地面b.1112回风巷掘进面(掘1):1112回风巷─→1#行人道─→副斜井─→地面c.1112运送巷掘进面(掘2):1112运送巷─→2#行人道─→副斜井─→地面3. 透水防止办法:1) 加强管理:加强采掘地点附近老窑调查,精确弄清水文地质资料。2) 在施工设计上,对也许发生透水事故地点必要明确标注。3) 现场施工中,必要坚持“有掘必探,先探后掘”原则,并制定针对性办法。4) 过老窑、过采空区等必要编制探放水安全办法。5) 老窑积水区域探水线位置按《煤矿安全规程》关于规定执行。6) 救灾指挥部要认真安排好雨季前井下防排水工作,保证足够设备材料及人员。4. 发生透水事故后解决办法:1) 透水事故选取避灾路线原则 :若发生透水事故地点有安全出口,则沿标高增长方向向安全出口撤退,若是上山掘进独头巷道,被水封堵后则向迎头撤退。2) 矿指挥部在接到发生透水事故消息后,及时告知切断受水灾威胁区域电源,并按从底处往高处顺序及时告知受威胁人员沿避灾路线撤离危险区域。3) 对被堵在独头巷道受灾人员,若营救人员一时不能进入,则采用有效办法竭力向受灾人员供氧。4) 若采用原有巷道营救人员难度较大时,可以考虑布置新巷道进行营救。5) 营救过程中必要注意透水区域瓦斯及其她有害气体涌出,必要有专门人员进行测定。6) 制定专门排放水及恢复巷道安全办法并组织实行,特别注意防止二次透水。七、地表防治水一、地表水防治设计根据1、防洪原则及防洪坝墙设计规定工业广场防洪设施设计频率为50年一遇。由于工业场地选取在矿区中部相对平缓坡地上,重要井筒不受洪水威胁,为保证工业场地和矿井不受洪水威胁,需在井口上方设立排洪沟,其断面为0.5m×0.5m,顺副平硐南面自然冲沟排出场地外。2、地形、水系矿区属于单面山剥蚀坡地貌,地形坡度普通都在30°左右,在井田中西部及西部横向冲沟繁育,沟深坡陡,致使井田内地形复杂。井田内最低高程点位于井田北端,标高1700m;最高点为井田南部山头,标高1910m,相对高差210m。属地中山地形。矿区内无河流。有常年流水水沟,流向自南西向北东,雨季流量较大,枯季流量变小或者干枯,无流量观测资料。3、开采塌陷、裂隙对地表水系和降雨渗漏影响在采空区影响范畴内将诱发地裂缝、地面塌陷、崩塌、滑坡等灾害,大气降水将渗入井下,形成水患。因而除留保安煤柱外,在矿井后期生产中,对采煤也许引起裂缝应及时用土石进行填平夯实,应对地质环境变化加以监测和防护工作。设计中要对地表沉陷影响重建筑设留保安煤柱,对地表沉陷形成塌陷坑,要尽量整平,回填造地,易产生滑坡地方应提前修筑挡土墙,打抗滑桩或削坡减载等,此外,平时应经常有巡视人员,发现问题及时解决。八、地表水防治1、对容易积水地点修筑沟渠,排泄积水,对较低洼地点、塌陷区及地面裂隙就及时进行充填压实;排到地面矿井水,必要妥善解决,避免再渗入井下;每次降大到暴雨时和降雨后,必要派专人检查矿区及其附近地面有无裂缝、老窑陷落及岩溶塌陷等现

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