CN111828003A - 一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,属于不规则工作面的开采方法。不规则工作面快速智能开采方法,采用运输设备、运输支架和刮板,根据工作面的实际布置情况智能计算扩面和缩面位置,在预计位置放置准备安装支架或直接回撤工具,然后运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车,接着安装支架和刮板;当回采至缩短面时,首先拆除支架和刮板,运输至相应巷道进行装车,最后用绞车或其他辅助设备运出支架和刮板。优点:对边角煤进行最大限度的回收,减少资源的浪费。开采有序、安全、高效进行。缓解矿井接替紧张与工作面采动影响,实现不规则煤层群高回收率开采。整个智能开采方法使用方便、安全可靠、适应性强,具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种不规则工作面的开采方法,特别是一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法。
背景技术
煤矿不规则工作面的出现是煤矿开采技术发展到一定程度的产物,进入21世纪以后随着煤炭需求量的逐年增加,地质条件较好、岩层构造简单、瓦斯含量少、埋深较浅的优质煤炭越来越少,矿井开采进入攻坚阶段,不规则面大量出现。
由于不规则工作面长、推进方向等因素随着工作面的不断推进发生变化,煤层采动期间不断的变向移架、增缩支护距离会对采场覆岩和巷帮的稳定性产生很大的影响,现有技术无法快速安全高效地采出煤炭,所以对变长开采、变向开采条件下工作面开采技术的研究显得至关重要。
发明内容
本发明的目的是要提供一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,解决现有技术无法快速、安全、高效地对工作面变长、变向条件下开采煤炭的问题。
本发明的目的是这样实现的:不规则工作面快速智能开采方法,采用运输设备、运输支架和刮板,根据工作面的实际布置情况智能计算扩面和缩面位置,在预计位置放置准备安装支架或直接回撤工具,然后运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车,接着安装支架和刮板;当回采至缩短面时,首先拆除支架和刮板,运输至相应巷道进行装车,最后用绞车或其他辅助设备运出支架和刮板;
具体步骤如下:
第一步:根据工作面具体形状和长度,确定巷道布置,智能设计布置参数;增减巷道里的辅助运输,并在辅道前后安装调车;
第二步:针对工作面形状,将刮板输送机机头和胶带运输机布置在较为平直的回采巷道中,以保证仅从刮板输送机机尾处增减支架;
第三步:当工作面处于等长段时,工作面长度维持不变,正常回采;
第四步:工作面等长段即将回采结束,下一阶段是工作面增长段,根据公式h=t/sinα提前计算好放置支架和刮板以及后部刮板输送机中部槽的安装位置,式中h代表预先摆放液压支架距现液压支架的间距/m,t代表液压支架顶梁前端在垂直于工作面推进方向距离轨道巷保护煤柱侧巷帮间距/m,α表示放置支架和刮板的轨道巷与推进方向所成的夹角;
第五步:在工作面变长段轨道巷中铺设辅道,确保支架、刮板的运输不影响工作面的正常辅运,分别在辅道前后安装调度绞车,方便运输支架和刮板车辆的转运;
第六步:在井下利用绞车配合平板车或者单轨吊回采巷道辅助运输设备运输支架和刮板;
第七步:支架和刮板运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车;
第八步:支架推进上端头后,使用千斤顶对支架调向,垂直煤壁;
第九步:支架推进完成后,当工作面为放顶煤开采时,首先进行后部刮板输送机中部槽安装,然后再进行液压支架的安装,最后进行前部刮板输送机中部槽的安装。
第十步:进行回采,边回采,边进行七、八、九步骤的准备工作,实现智能快速预安装;
第十一步:工作面处于增长段时,保持支架和刮板的长度大于巷道长度1m,即保持支架和刮板巷道出头1m,使扩面处的边角煤不会被浪费;
第十二步:端头支护:最后一台液压支架距上顺槽保护煤柱侧巷帮间距超过500mm时,布置1-2对π型梁支护端头顶板,支护间距不大于500mm,顺着巷道走向布置,与单体液压支柱配合呈一梁四柱配合支护,随工作面推进交替迈步前移,前移步距为600mm。
第十三步:随着回采进行,扩面结束,进入等长面开采;
第十四步:当快进入工作面缩减段时,同第四步利用公式h=t/sinα提前计算好放置支架拆卸和装运设备的位置;当工作面最后一台液压支架距离上顺槽保护煤柱侧巷帮间距大于1.5m时,将预先卸车的液压支架拖移到工作面上端头;
第十五步:当工作面处于缩减段时,撤走部分刮板,保持部分刮板超出巷道1.0~1.5m,让放出的边角煤及时落在刮板上。
第十六步:如果在缩面处,先拆除前部刮板输送机中部槽,然后拆除液压支架;当工作面为放顶煤开采时,先拆除液压支架,最后拆除后部刮板中部槽。
第十七步:当工作面进入缩减段时;减少工作面内的支架;
第十八步:随着回采进行,缩面结束,进入等长面开采。
所述第二步中,当工作面形状中有超过一条回采巷道不平直时,将刮板输送机机头及胶带运输机布置在平直的巷道中,在经过拐弯处时,通过机尾调斜的方式回采。
所述第十七步:减少工作面内支架的步骤如下:第一步,使用千斤顶对支架调向;第二步,支架运出至轨道巷后,使用轨道巷绞车进行装车;第三步,轨道巷使用绞车或其他辅助设备运出支架。
有益效果,由于采用了上述方案,本发明是在工作面增长或缩短这种不规则情况下,通过增减支架和刮板,提前预放置支架和拆卸装置,使得开采有序、安全、高效进行。并对边角煤进行最大限度的回收,减少资源的浪费。整个开采方法使用方便、安全可靠、适应性强,具有广泛的适应性与现场应用性。解决了现有技术无法快速、安全、高效地对工作面变长、变向条件下开采煤炭的问题,达到了本发明的目的。
优点:有效解决了不规则工作面开采技术难题,缓解矿井接替紧张与工作面采动影响,实现不规则煤层群安全、高效、高回收率开采。
附图说明
图1是本发明不规则工作面快速开采方法流程图。
图2(a)是本发明扩面处利用绞车配合平板车运输支架和刮板图。
图2(b)是本发明扩面处使用绞车和辅助卸车平台进行卸车图。
图2(c)是本发明扩面处使用千斤顶对支架调向、推进安装图。
图3(a)是本发明缩面处支架拆卸原理图。
图3(b)是本发明缩面处使用绞车和辅助装车平台进行装车图。
图3(c)是本发明缩面处利用绞车配合平板车运输支架和刮板图。
图4(a)本发明工作面增长段端头支护示意图。
图4(b)本发明工作面缩减段端头支护示意图。
图5-1是不规则面①:面长均等段→面长增加段→面长均等段面→面长缩减段。
图5-2是不规则面②:面长均等段→面长缩减段→面长均等段面→面长增加段。
图5-3是不规则面③:面长均等段→面长缩减段→面长均等段面。
图5-4是不规则面④:面长均等段→面长增加段→面长均等段面。
图中,1、绞车;2、发动机;3、控制装置;4、钢丝绳;5、液压支架;6、前后刮板;7、卸车辅助平台;8、平板车;9、轨道巷;10、π型梁;11、单体支柱。
具体实施方式
不规则工作面快速开采方法,采用运输设备、运输支架和刮板,根据工作面的实际布置情况智能计算扩面和缩面位置,在预计位置放置准备安装支架或直接回撤工具,然后运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车,接着安装支架和刮板;当回采至缩短面时,首先拆除支架和刮板,运输至相应巷道进行装车,最后用绞车或其他辅助设备运出支架和刮板。
具体步骤如下:
第一步:根据工作面具体形状和长度,确定巷道布置,设计布置参数;增减巷道里的辅助运输,并在辅道前后安装调车;
第二步:针对工作面形状,将刮板输送机机头和胶带运输机布置在较为平直的回采巷道中,以保证仅从刮板输送机机尾处增减支架;当其中有超过一条回采巷道不平直时,将刮板输送机机头及胶带运输机布置在平直的巷道中,在经过拐弯处时,通过机尾调斜的方式回采;
第三步:当工作面处于等长段时,工作面长度维持不变,正常回采;
第四步:工作面等长段即将回采结束,下一阶段是工作面增长段,根据公式h=t/sinα提前计算好放置支架和刮板以及后部刮板输送机中部槽的安装位置,式中h代表预先摆放液压支架距现液压支架的间距/m,t代表液压支架顶梁前端在垂直于工作面推进方向距离轨道巷保护煤柱侧巷帮间距/m,α表示放置支架和刮板的轨道巷与推进方向所成的夹角;
第五步:在工作面变长段轨道巷中铺设辅道,确保支架、刮板的运输不影响工作面的正常辅运,分别在辅道前后安装调度绞车,方便运输支架和刮板车辆的转运;
第六步:在井下利用绞车配合平板车或者单轨吊回采巷道辅助运输设备运输支架和刮板;
第七步:支架和刮板运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车;
第八步:支架推进上端头后,使用千斤顶对支架调向,垂直煤壁;
第九步:支架推进完成后,当工作面为放顶煤开采时,首先进行后部刮板输送机中部槽安装,然后再进行液压支架的安装,最后进行前部刮板输送机中部槽的安装;
第十步:进行回采,边回采,边进行七、八、九步骤的准备工作,实现智能快速预安装;
第十一步:工作面处于增长段时,应保持支架和刮板的长度大于巷道长度1m,即保持支架和刮板巷道出头1m,这样使扩面处的边角煤不会被浪费;
第十二步:端头支护:最后一台液压支架距上顺槽保护煤柱侧巷帮间距超过500mm时,布置1-2对π型梁支护端头顶板,支护间距不大于500mm,顺着巷道走向布置,与单体液压支柱配合呈一梁四柱配合支护,随工作面推进交替迈步前移,前移步距为600mm。
第十三步:随着回采进行,扩面结束,进入等长面开采;
第十四步:当快进入工作面缩减段时,同第四步利用公式h=t/sinα提前计算好放置支架拆卸和装运设备的位置;当工作面最后一台液压支架距离上顺槽保护煤柱侧巷帮间距大于1.5m时,将预先卸车的液压支架拖移到工作面上端头;
第十五步:当工作面处于缩减段时,撤走部分刮板,保持部分刮板超出巷道1.0~1.5m,让放出的边角煤及时落在刮板上;
第十六步:如果在缩面处,先拆除前部刮板输送机中部槽,然后拆除液压支架;当工作面为放顶煤开采时,先拆除液压支架,最后拆除后部刮板中部槽;
第十七步:当工作面进入缩减段时;支架减少工作步骤如下:第一步,使用千斤顶对支架调向;第二步,支架运出至轨道巷后,使用轨道巷绞车进行装车;第三步,轨道巷使用绞车或其他辅助设备运出支架;
第十八步:随着回采进行,缩面结束,进入等长面开采。
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施案例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1:本案例的不规则面属于图5中的①。
一、液压支架的快速安装、拆卸及转运工艺。
1、液压支架的运输:
①液压支架经绞车1运输至轨道巷副道前;
②通过调度绞车配合副道将液压支架调转至绞车梭车前方运输;
③通过绞车将液压支架运输至尾轮处;
④通过双速绞车对拉运输至轨道巷超前外卸车;
2、液压支架的卸车方法:
②在平板车两侧中间位置各支设1根防倒柱(距液压支架间距不大于500mm),拆除平板车四角的液压支架固定螺栓,所有人员撤出绞车对拉区域;
③绞车回绳,待钢丝绳4稍稍张紧后,启动绞车将平板车8抽出,借助卸车辅助平台7液压支架完成卸车,卸车后将液压支架拨至煤柱帮(通过超前液压支架煤柱侧进入工作面上端头),并供液升紧待安装的液压支架;
3、安装液压支架方法:
①以增加第一台液压支架为例,工作面液压支架距离轨道巷保护煤柱侧巷帮间距大于1.5m时,将预先卸车的液压支架拖移到液压支架前,拖移方法:使用型链条配合10t卸扣,一端与液压支架推拉杆销孔连接,另一端与增加的液压支架后侧起吊孔连接,通过操作液压支架推拉杆拖移该液压支架,液压支架通过超前液压支架煤柱侧进入工作面上端头;
②液压支架与煤柱帮间距大于1.6m时,拆除上端头支设的π型梁10支护,增加第一台液压支架;
③新增加的液压支架拖移到上端头后,可借助单体液压支柱顶推液压支架进入安装位置,之后接通液压支架和新增加的液压支架各高压管路,并升紧液压支架;
4、液压支架拆除:
①前部刮板输送机拆除2节中部槽后,开始进行回撤液压支架,每次回撤1台液压支架;
②每次拆除倒数第二台液压支架,拆除时倒数第二台液压支架上沿与煤帮应保持有200mm以上间隙,保证出支架空间;
③拆除液压支架前必须检查机尾顶板、巷帮情况,严格执行“敲帮问顶制度”,如出现片帮煤块或网兜,必须进行处理;
④液压支架降下前后立柱,拆除前后立柱加长段的圆环和半圆环,确保活柱能完全缩回,并将侧护板和后插板收回;
⑤之后断开该液压支架的总进回液管路,并使用细铁丝和尼龙袋将高压胶管头进行有效包裹,梳理各种管路,高压胶管不得有拖在地上的情况;
⑥使用2根单体液压支柱配合链盒制作老桩,老桩制作要求:单体液压支柱戗角约为30°、柱帽朝向受力方向,老桩正对回撤通道,老桩应支设在坚实的底板上(如底板松软应清理至硬底板);
⑧使用DN10变DN13变径两通将液压支架推拉油缸控制阀与DN10型供液管路连接;
⑨最后操作液压支架推拉油缸控制阀,通过推拉杆的来回收缩完成液压支架拖运,链条用完后重新支设老桩,直至液压支架拖运起吊棚位置和装车平台位置进行装车。
二、前后刮板6的快速安装、拆卸及转运工艺
(1)溜槽的运输:
①溜槽经绞车运输至轨道巷副道前;
②通过调度绞车配合副道将溜槽调转至绞车梭车前方运输;
③通过绞车将溜槽运输至尾轮处;
④通过绞车对拉运输至轨道巷超前外卸车;
(2)安装刮板输送机中部槽的方法
①安装前部刮板输送机中部槽前,先将刮板输送机连接环停在机尾方便掐链的位置,检查顶板及煤帮情况,将刮板输送机开关停电闭锁,并挂“有人作业,严禁送电”警示牌,工作面载波电话按下急停按钮,未经现场施工负责人同意,任何人不得打开闭锁送电或启动刮板输送机;
②将机尾5-10架范围内液压支架的推拉杆全部收回,然后将预先停在机尾位置的连接环掐开,使用40T链条配合螺丝或马蹄环将链条锁在齿轨上;
③将机尾抬高槽与中部槽之间的哑铃销、电缆槽、齿轨等连接件拆除并码放好,操作液压支架推拉杆,将机尾、过渡槽、抬高槽推出约100-200mm,拆除机尾、过渡槽、抬高槽与支架推拉杆的连接销,然后将推拉杆完全收回,使用单体柱顶推或配合4#双速绞车拉移将掐开的溜槽向机尾方向移动2m,并使用单体液压支柱辅助推移溜槽、支架底座或推拉杆,使溜槽到达合适的位置;
④当机尾抬高槽与中部槽中间错开后,将提前预留的底链锯齿环掐开,并将底链链条锁在不拆除的中部槽齿轨上;
⑤使用5t手拉葫芦将待安装中部槽拉移至安装位置,将底链从待安装中部槽中穿过,操作手拉葫芦或配合支架护帮板使其逐步与机头方向的中部槽进行对接,对正后及时安装哑铃销、电缆槽、齿轨和小件;
⑥然后使用单体液压支柱顶推机尾、过渡槽、抬高槽,同时辅以绞车缓慢松绳,直至抬高槽与中部槽对接完毕;
⑦最后将液压支架推拉杆与溜槽十字头连接好,使用单体液压支柱按照掐链的方法紧链,使用连接环将上链连接好,调整好电缆长度及吊挂位置,人员撤出进行试运转;
(3)安装后部刮板输送机中部槽
①安装后部刮板输送机中部槽前,先将刮板输送机连接环停在机尾方便掐链的位置,检查顶板及煤帮情况,将刮板输送机开关停电闭锁,并挂“有人作业,严禁送电”警示牌,工作面载波电话按下急停按钮,未经现场施工负责人同意,任何人不得打开闭锁送电或启动刮板输送机;
②将机尾段的拉后溜链条全部与后部刮板输送机机尾分离,然后将预先停在机尾位置的连接环掐开,使用40T链条配合螺丝或马蹄环将链条锁在齿轨上;
③将机尾抬高槽与中部槽之间的哑铃销、电缆槽、齿轨等连接件拆除并码放好,操作液压支架推拉杆,将机尾、过渡槽、抬高槽推出约100-200mm,拆除机尾、过渡槽、抬高槽与支架推拉杆的连接销,使用单体液压支柱顶推机尾段溜槽,待机尾段溜槽与中部槽中间留有1.6m的距离后停止作业;
④当机尾抬高槽与中部槽中间错开后,将提前预留的底链锯齿环掐开,并将底链链条锁在不拆除的中部槽齿轨上;
⑤使用5t手拉葫芦将待安装中部槽拉移至安装位置,将底链从待安装中部槽中穿过,操作手拉葫芦或配合支架护帮板使其逐步与机头方向的中部槽进行对接,对正后及时安装哑铃销、电缆槽、齿轨和小件;
⑥然后使用单体液压支柱顶推机尾、过渡槽、抬高槽。顶推方法:使用单体液压支柱柱头顶在溜槽十字头位置,柱根顶在液压支柱推拉杆上,垫好木垫板,单体液压支柱与溜槽保持不大与30°的戗角;
⑦最后将液压支架拉后溜链条与溜槽十字头连接好,使用单体液压支柱按照掐链的方法紧链,使用连接环将上链连接好,人员撤出进行试运转,试运转期间检修工要观察好链条的松紧程度、是否有异响等问题,发现问题及时处理;
三、根据工作面的实际布置情况计算扩面和缩面位置,在预计位置放置准备安装支架或直接回撤工具,减少扩缩处安装回撤工艺与工作面生产的干扰;
第一步:根据矿井的实际情况以及日进刀数、倾角等数据预先估计出将要安装或者撤出支架的大致位置;
第二步:待工作面开采之前,提前将支架及安装(回撤)工具放到第一步中预估的位置;
第三步:等工作面开采到预估位置时,直接把支架推进上端头后,使用千斤顶对支架调向,垂直煤壁,节省支架卸车时间,实现高效回采;
由于整个过程中始终保持刮板的机尾铺设到巷道中,所以能够实现机尾处端头的煤炭全部正常割出。
四、扩缩面端头的快速安全支护工艺和措施
例如最后一台液压支架距上顺槽保护煤柱侧巷帮间距超过500mm时,布置端头支护确保回采安全高效进行;
①工作面边回采边增加液压支架及溜槽期间,最后一台液压支架距轨道巷保护煤柱侧巷帮间距不断发生变化,间距超过500mm时,应布置1-2对π型梁支护端头顶板,布置方式:π型梁10必须成对布置,每对π型梁支护间距不大于500mm,两对π型梁顺着巷道走向布置,排距不大于300mm,前后错距600mm、误差±50mm,与单体液压支柱配合呈一梁四柱配合支护,随工作面推进交替迈步前移,前移步距为600mm;
②因上端头需要增加液压支架及溜槽,为保证顶板的完好,在增加液压支架及溜槽期间,上端头顶板锚杆托盘及锚索托盘不再进行拆卸,如采空区顶板出现悬顶不易垮落时,应考虑隔1排拆1排的方式拆除顶板锚杆托盘,并在上端头铺设双层钢丝网,防止在安装后部刮板输送机时老塘窜矸;
③上顺槽超前液压支架煤柱侧空间应保证不低于1.7m,以便于通过待安装的液压支架,待安装的液压支架进入超前后,应及时供液将液压支架升紧保证支护,调整超前液压支架时应保证超前液压支架内行人安全出口不低于0.8m。
Claims (4)
1.一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,其特征是:不规则工作面快速智能开采方法,采用运输设备、运输支架和刮板,根据工作面的实际布置情况智能计算扩面和缩面位置,在预计位置放置准备安装支架或直接回撤工具,然后运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车,接着安装支架和刮板;当回采至缩短面时,首先拆除支架和刮板,运输至相应巷道进行装车,最后用绞车或其他辅助设备运出支架和刮板。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,其特征是:具体步骤如下:
第一步:根据工作面具体形状和长度,确定巷道布置,设计布置参数;增减巷道里的辅助运输,并在辅道前后安装调车;
第二步:针对工作面形状,将刮板输送机机头和胶带运输机布置在较为平直的回采巷道中,以保证仅从刮板输送机机尾处增减支架;
第三步:当工作面处于等长段时,工作面长度维持不变,正常回采;
第四步:工作面等长段即将回采结束,下一阶段是工作面增长段,根据公式h=t/sinα提前计算好放置支架和刮板以及后部刮板输送机中部槽的安装位置,式中h代表预先摆放液压支架距现液压支架的间距/m,t代表液压支架顶梁前端在垂直于工作面推进方向距离轨道巷保护煤柱侧巷帮间距/m,α表示放置支架和刮板的轨道巷与推进方向所成的夹角;
第五步:在工作面变长段轨道巷中铺设辅道,确保支架、刮板的运输不影响工作面的正常辅运,分别在辅道前后安装调度绞车,方便运输支架和刮板车辆的转运;
第六步:在井下利用绞车配合平板车或者单轨吊回采巷道辅助运输设备运输支架和刮板;
第七步:支架和刮板运输至预安装位置,使用绞车或其他辅助设备进行卸车;
第八步:支架推进上端头后,使用千斤顶对支架调向,垂直煤壁;
第九步:支架推进完成后,当工作面为放顶煤开采时,首先进行后部刮板输送机中部槽安装,然后再进行液压支架的安装,最后进行前部刮板输送机中部槽的安装;
第十步:进行回采,边回采,边进行七、八、九步骤的准备工作,实现智能快速预安装;
第十一步:工作面处于增长段时,保持支架和刮板的长度大于巷道长度1m,即保持支架和刮板巷道出头1m,使扩面处的边角煤不会被浪费;
第十二步:端头支护:最后一台液压支架距上顺槽保护煤柱侧巷帮间距超过500mm时,布置1-2对π型梁支护端头顶板,支护间距不大于500mm,顺着巷道走向布置,与单体液压支柱配合呈一梁四柱配合支护,随工作面推进交替迈步前移,前移步距为600mm;
第十三步:随着回采进行,扩面结束,进入等长面开采;
第十四步:当快进入工作面缩减段时,同第四步利用公式h=t/sinα提前计算好放置支架拆卸和装运设备的位置;当工作面最后一台液压支架距离上顺槽保护煤柱侧巷帮间距大于1.5m时,将预先卸车的液压支架拖移到工作面上端头;
第十五步:当工作面处于缩减段时,撤走部分刮板,保持部分刮板超出巷道1.0~1.5m,让放出的边角煤及时落在刮板上;
第十六步:如果在缩面处,先拆除前部刮板输送机中部槽,然后拆除液压支架;当工作面为放顶煤开采时,先拆除液压支架,最后拆除后部刮板中部槽;
第十七步:当工作面进入缩减段时;减少工作面内的支架;
第十八步:随着回采进行,缩面结束,进入等长面开采。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,其特征是:所述第二步中,当工作面形状中有超过一条回采巷道不平直时,将刮板输送机机头及胶带运输机布置在平直的巷道中,在经过拐弯处时,通过机尾调斜的方式回采。
4.根据权利要求2所述的一种煤矿不规则工作面快速智能开采方法,其特征是:所述第十七步:减少工作面内支架的步骤如下:第一步,使用千斤顶对支架调向;第二步,支架运出至轨道巷后,使用轨道巷绞车进行装车;第三步,轨道巷使用绞车或其他辅助设备运出支架。
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