冲击地压矿井科学产能确定及科学提升产能研究

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作者 崔峰 罗钟 +4 位作者 来兴平 陈建强 彭宝山 邹磊 刘旭东 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期81-95,共15页

我国埋深1 000 m以上的煤炭资源储量占总储量的50%以上,未来将是煤炭资源供应的主要部分,开展冲击地压矿井科学产能确定研究并科学提升冲击地压矿井产能,对于保障我国深部煤炭资源的安全高效开采有重要意义。针对冲击地压矿井产能确定... 我国埋深1 000 m以上的煤炭资源储量占总储量的50%以上,未来将是煤炭资源供应的主要部分,开展冲击地压矿井科学产能确定研究并科学提升冲击地压矿井产能,对于保障我国深部煤炭资源的安全高效开采有重要意义。针对冲击地压矿井产能确定与产能提升问题,利用理论分析、现场监测等研究方法,完成了含有冲击地压煤层的矿井井田范围科学划分,分析了冲击地压矿井不同的采煤方法、开采顺序、开采布局下采煤面扰动响应特征,建立了冲击地压矿井科学产能的确定方法,提出了冲击地压矿井产能科学提升的顶层设计与实践方法。研究结果表明:明确了冲击地压矿井冲击倾向性鉴定与冲击危险性确定的必要性,实现含有冲击地压煤层的矿井井田范围科学规划;研究了采煤方法、开采顺序与布局以及开采参数对采煤面扰动响应特征,得出了冲击地压矿井采煤面科学设计的系统性方法,为冲击地压矿井产能提升创造条件;提出了冲击地压矿井产能确定的技术路径,基于采动力学构建了“分阶段、分区域、分时期、看卸压力度、看历史防控水平”的冲击地压矿井采煤面推进速度确定方法;构建了冲击地压矿井产能提升的顶层设计,明确指出了控制产能的关键是产能提升所带来的冲击危险性,实现采动强度与卸压力度平衡,降低冲击危险性,从而有效的进行产能提升。构建了冲击地压矿井从井田范围科学规划、采煤面科学设计到产能科学确定及科学提升产能的一体化技术路径,为冲击地压矿井科学产能确定及科学提升产能提供了科学指导。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 科学产能 科学提升产能 采动强度 卸压力度

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冲击地压矿井近距离煤层被保护层工作面布置方法研究

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作者 解嘉豪 韩刚 +3 位作者 姚锐 曹京龙 赵乾 刘虎 《煤炭工程》 北大核心 2024年第7期14-21,共8页

保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效手段,被保护层内工作面的位置对于保护层的防冲效果至关重要。针对冲击地压矿井被保护层工作面位置的量化确定问题,以葫芦素煤矿近距离煤层为研究背景,建立了半无限平面体受垂向载荷模型,理论分... 保护层开采是防治煤矿冲击地压灾害的有效手段,被保护层内工作面的位置对于保护层的防冲效果至关重要。针对冲击地压矿井被保护层工作面位置的量化确定问题,以葫芦素煤矿近距离煤层为研究背景,建立了半无限平面体受垂向载荷模型,理论分析了被保护层煤体高应力区分布特征,将被保护层工作面的布置方案问题简化为工作面最佳水平错距的选择问题,提出了基于层次分析思想的最佳水平错距优选方法,即:构建最佳水平错距的AHP结构模型,求解各因子层相对于目标层的权重矩阵,建立FLAC2D数值模型并求解水平错距取值范围,加权计算得到取值范围内的最佳水平错距。研究结果表明:①被保护层煤体存在一侧采空煤体区、两侧采空遗留煤柱区以及应力恢复区3处高应力区,以及2处呈对称分布的应力降低区;②对主要巷道掘进、维护及工作面回采有利的水平错距取值范围分别为50~75 m、80~140 m和40~100 m;③基于AHP分析方法,确定对主要巷道的掘进、维护以及工作面回采综合有利的水平错距为60 m。研究结果可为冲击地压矿井近距离煤层被保护层工作面的布置提供依据和方法。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 近距离煤层 工作面布置 被保护层 水平错距 层次分析法

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基于煤岩动力系统能量的冲击地压矿井临界深度判别 被引量：11

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作者 荣海 于世棋 +4 位作者 张宏伟 梁冰 韩军 兰天伟 杨振华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1263-1270,共8页

为了定量计算典型冲击地压矿井的临界深度,实现煤矿冲击地压的有效防控。应用地质动力环境评价方法,将冲击地压矿井划分为“典型冲击地压矿井”和“非典型冲击地压矿井”2种类型。通过构建的煤岩动力系统模型,研究了煤岩动力系统的能量... 为了定量计算典型冲击地压矿井的临界深度,实现煤矿冲击地压的有效防控。应用地质动力环境评价方法,将冲击地压矿井划分为“典型冲击地压矿井”和“非典型冲击地压矿井”2种类型。通过构建的煤岩动力系统模型,研究了煤岩动力系统的能量特征及其与冲击地压显现的关系。分析了自重应力场和构造应力场下煤岩动力系统的能量特征,并分别确定了不同应力场条件下的煤岩动力系统能量计算方法,在此基础上提出了典型冲击地压矿井的临界深度计算方法,并在3个典型冲击地压矿井进行了准确性验证。研究结果表明:在自然地质条件下,煤岩动力系统的总能量与构造应力场下煤岩动力系统的能量相等,自重应力场下煤岩动力系统的能量为基础能量,煤岩动力系统释放的能量为构造应力场下能量与基础能量的差值。对于典型冲击地压矿井,煤岩动力系统的总能量主要源于构造应力场,在构造应力场条件下煤岩动力系统积聚的能量已经能够支撑冲击地压发生,在开采活动诱发下就会发生冲击地压;对于非典型冲击地压矿井,在构造应力场条件下煤岩动力系统积聚的能量不足以支撑冲击地压发生,需要其他工程条件补充能量,在开采活动诱发下才有可能发生冲击地压。根据验证结果,典型冲击地压矿井的临界深度计算方法,以及煤岩动力系统能量计算方法准确性较高,可达93%以上,可以广泛应用于矿井冲击地压的预测与危险性评价工作中。非典型冲击地压矿井的煤岩动力系统能量补充因素较多,如采掘活动、煤柱应力、顶板活动等,将在后续研究工作中深入研究。 展开更多

关键词 冲击地压 煤岩动力系统 能量特征 典型冲击地压矿井 临界深度 准确性验证

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掘锚一体机远程控制技术在冲击地压矿井快速掘进中的应用 被引量：2

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作者 潘昕 《煤矿机械》 2023年第4期171-175,共5页

为了精准、高效地确定掘锚一体机的控制量和控制方向,保证掘进安全性,优化设计冲击地压矿井快速掘进方法。通过分析矿井的内在、应力和结构条件,预测矿井冲击地压。基于掘锚一体机组成结构、运动特征以及动力原理,构建掘锚一体机数学模... 为了精准、高效地确定掘锚一体机的控制量和控制方向,保证掘进安全性,优化设计冲击地压矿井快速掘进方法。通过分析矿井的内在、应力和结构条件,预测矿井冲击地压。基于掘锚一体机组成结构、运动特征以及动力原理,构建掘锚一体机数学模型。根据冲击地压矿井结构和冲击地压约束条件,规划掘锚一体机掘进路径,利用设计的远程控制器控制掘锚一体机的位姿和速度,完成冲击地压矿井的快速掘进任务。测试结果表明:应用掘锚一体机远程控制技术后,冲击地压矿井的掘进裂隙面积缩小了4.87 m^(2),掘土量提高了62.9%,能够将矿压控制在16 MPa以下,在掘进质量、速度和安全性三方面具有明显优势。 展开更多

关键词 掘锚一体机 远程控制技术 冲击地压矿井 快速掘进

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冲击地压矿井综采面过平行空巷支护技术 被引量：1

5

作者 赵辉 《煤炭科技》 2021年第2期142-146,共5页

为解决冲击地压矿井综采面过平行大断面空巷期间顶板不易控制的难题,采用方案对比、理论计算及工业试验相结合的方法,对空巷围岩控制问题进行研究,介绍了易于安装及截割的高强度泵送充填立柱的支护参数设计及应用情况,提出了内部补强支... 为解决冲击地压矿井综采面过平行大断面空巷期间顶板不易控制的难题,采用方案对比、理论计算及工业试验相结合的方法,对空巷围岩控制问题进行研究,介绍了易于安装及截割的高强度泵送充填立柱的支护参数设计及应用情况,提出了内部补强支护为基、外部加固支护为主、爆破断顶护巷为辅的综合技术方案。现场应用效果表明:爆破断顶护巷技术能够有效减低悬顶长度,防止顶板大面积来压诱发冲击地压;“内部补强+外部加固”支护技术安全可靠、经济合理,确保了大断面空巷围岩稳定,为工作面安全顺利分段通过平行空巷奠定了基础。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 过平行空巷 高强度立柱 巷道支护

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大埋深冲击地压矿井矢量应力在支护体系中的应用 被引量：1

6

作者 王志宝 闫春来 《山东煤炭科技》 2021年第11期183-185,189,共4页

针对冲击地压矿井掘进期间支护失效问题,以星村煤矿为例,为了有效解决煤矿大埋深冲击地压矿井煤巷现有支护体系失效的现状,通过分析支护失效的原因,提出矢量应力的概念,根据矢量应力大小的不同来优化现有支护体系,有效地解决了巷道支护... 针对冲击地压矿井掘进期间支护失效问题,以星村煤矿为例,为了有效解决煤矿大埋深冲击地压矿井煤巷现有支护体系失效的现状,通过分析支护失效的原因,提出矢量应力的概念,根据矢量应力大小的不同来优化现有支护体系,有效地解决了巷道支护失效的问题,确保了大埋深冲击地压矿井煤巷掘进的支护安全,提高了矿井安全水平。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 矢量应力 支护体系的应用

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冲击地压矿井淋水构造高应力区煤巷支护体系优化研究 被引量：1

7

作者 侯会伟 闫春来 《煤矿现代化》 2020年第5期97-99,共3页

星村煤矿七采区三号探巷为淋水、构造、高应力区煤巷掘进巷道,巷道施工初期采用锚杆+锚索+金属菱形网的方式出现多次支护失效问题,通过采取锚杆加长锚固、提高锚杆预紧力、全长预应力锚固锚索、柔性网片代替金属菱形网的方式解决了淋水... 星村煤矿七采区三号探巷为淋水、构造、高应力区煤巷掘进巷道,巷道施工初期采用锚杆+锚索+金属菱形网的方式出现多次支护失效问题,通过采取锚杆加长锚固、提高锚杆预紧力、全长预应力锚固锚索、柔性网片代替金属菱形网的方式解决了淋水构造高应力区巷道支护失效问题,提高支护强度的同时减少了支护失效频次,有效的保证了该类巷道的支护安全。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 淋水构造高应力区煤巷 支护体系研究

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基于FLAC数值模拟冲击地压矿井条带开采煤柱宽度研究

8

作者 孙学军 周莉 《山东煤炭科技》 2016年第7期1-3,共3页

基于采区地质条件建立FLAC数值模型,模拟冲击地压矿井采区条带开采。对比分析工作面采90m留60m煤柱与采120m留80m煤柱两种条带开采方案的应力分布、位移变化及煤柱塑性变化的情况。研究结果说明适当的大采留比有利于减小煤柱的应力集中... 基于采区地质条件建立FLAC数值模型,模拟冲击地压矿井采区条带开采。对比分析工作面采90m留60m煤柱与采120m留80m煤柱两种条带开采方案的应力分布、位移变化及煤柱塑性变化的情况。研究结果说明适当的大采留比有利于减小煤柱的应力集中系数,缓解工作面的防冲困难,同时大采留比减少了掘进工作量,节约开采成本。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 条带开采 采留比 煤柱应力

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冲击地压矿井密闭治理技术研究

9

作者 杨江明 《煤矿现代化》 2019年第4期61-62,共2页

冲击地压矿井的采空区及密闭管理为深井开采新问题。星村煤矿3煤自然发火期短、冲击倾向性强,三采区已回采工作面封闭后,密闭区内存在冲击地压、瓦斯、自然发火等危险因素,为消除密闭区空巷存在的隐患,通过密闭内空巷充填、密闭外加设... 冲击地压矿井的采空区及密闭管理为深井开采新问题。星村煤矿3煤自然发火期短、冲击倾向性强,三采区已回采工作面封闭后,密闭区内存在冲击地压、瓦斯、自然发火等危险因素,为消除密闭区空巷存在的隐患,通过密闭内空巷充填、密闭外加设全断面金属网,有效的避免了密闭内由于冲击地压造成密闭墙伤人事故,有效提高了密闭治理水平。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 密闭治理 技术研究

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基于ST-DBSCAN聚类算法的矿井冲击地压微震监测数据时空特性分析

10

作者 张国华 《能源与环保》 2024年第7期62-70,共9页

矿井冲击地压是地下矿山中的一种常见地质灾害,对矿山的安全生产和员工的人身安全造成威胁。矿井常规的数据分析多采用数理统计方法进行危险预警分析,具有一定的片面性和局限性,对高维的微震监测数据时空特性分析明显不足,数据分析缺乏... 矿井冲击地压是地下矿山中的一种常见地质灾害,对矿山的安全生产和员工的人身安全造成威胁。矿井常规的数据分析多采用数理统计方法进行危险预警分析,具有一定的片面性和局限性,对高维的微震监测数据时空特性分析明显不足,数据分析缺乏实时性,预警分析对特定软件的依赖性过大。为了提高冲击地压的预警能力,提出了一种基于ST-DBSCAN时空聚类算法的方法来分析矿井冲击地压微震监测数据的时空特性,相对于传统聚类算法,该方法表现出更高的鲁棒性。通过矿井真实微震数据验证分析,证明了ST-DBSCAN时空聚类算法能够满足冲击地压微震监测数据时、空、强分析要求,可以识别和分类工作面回采过程中的应力增高区,能够为矿井冲击地压的预警和管理提供决策支持。 展开更多

关键词 矿井冲击地压 微震监测数据 ST-DBSCAN聚类算法 时空特性 预警

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我国矿井冲击地压临界深度研究 被引量：7

11

作者 路凯旋 徐连满 《煤炭技术》 CAS 2020年第5期31-33,共3页

我国煤田地质环境复杂多变,煤矿开采在地质条件、煤体性能等多方因素影响下冲击地压事故频发。通过对大量冲击地压数据统计发现,通常矿井进入一定开采深度,开始频繁发生冲击地压,因此研究矿井的冲击地压临界深度分布规律就显得十分重要... 我国煤田地质环境复杂多变,煤矿开采在地质条件、煤体性能等多方因素影响下冲击地压事故频发。通过对大量冲击地压数据统计发现,通常矿井进入一定开采深度,开始频繁发生冲击地压,因此研究矿井的冲击地压临界深度分布规律就显得十分重要。分析总结了大量冲击地压矿井的冲击地压临界深度确定了最浅的冲击地压临界深度在200 m左右,最深的冲击地压临界深度在1000 m左右;给出冲击地压临界深度定量化公式;通过冲击地压发生临界开采深度的观测值与理论值的对比,揭示冲击地压临界深度的影响因素。对我国冲击地压预测防治具有重要的参考作用。 展开更多

关键词 冲击地压 临界开采深度 冲击地压防治 冲击地压矿井

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冲击地压煤矿采区技术改造方案的技术经济分析 被引量：1

12

作者 方建厂 《煤》 2015年第6期82-84,共3页

千秋煤矿二一采区四条下山均布置在煤层中,受两侧采空区悬露的大面积巨厚砾岩和采动影响,四条下山变形严重,存在较大冲击地压威胁,安全系数低。为了从根本上解决采区下山冲击地压问题,提高巷道稳定性,保障安全生产,对二一采区巷道布置... 千秋煤矿二一采区四条下山均布置在煤层中,受两侧采空区悬露的大面积巨厚砾岩和采动影响,四条下山变形严重,存在较大冲击地压威胁,安全系数低。为了从根本上解决采区下山冲击地压问题,提高巷道稳定性,保障安全生产,对二一采区巷道布置进行了改造设计,并对改造方案进行了技术经济分析。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 技术改造 技术经济分析

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动力灾害矿井松软煤层工作面优化

13

作者 蒙进宝 孙天宁 《新疆有色金属》 2024年第2期17-18,共2页

本文以王家山煤矿冲击地压矿井急倾斜煤层工作面布置作为研究对象,根据矿井的地质条件、动力灾害防治,从工作面巷道层位布置、冲击地压防治、优化支护方式等方面针对性的进行方案优化,解决冲击地压矿井急倾斜煤层工作面两顺槽施工速度... 本文以王家山煤矿冲击地压矿井急倾斜煤层工作面布置作为研究对象,根据矿井的地质条件、动力灾害防治,从工作面巷道层位布置、冲击地压防治、优化支护方式等方面针对性的进行方案优化,解决冲击地压矿井急倾斜煤层工作面两顺槽施工速度慢、倾斜长度短、采掘接续紧张、巷道支护成本高、资源回收低等问题,为类倾条件下的急倾斜煤层综放开采巷道布置、支护积累了相关的经验技术。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 急倾斜煤层 巷道优化布置

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基于数字孪生的煤矿两柱式支架载荷预测方法

14

作者 张帆 李玉雪 +1 位作者 李昱翰 邵光耀 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期312-325,共14页

现有的矿山巷道液压支架载荷预测方法通常假设静态时空开采布置,忽略了远场围岩的动载荷,影响了冲击地压预测的准确性。为了确保安全开采,必须对潜在的冲击地压进行实时和精确的预测评估。提出一种基于数字孪生和机器学习的麻雀搜索算... 现有的矿山巷道液压支架载荷预测方法通常假设静态时空开采布置,忽略了远场围岩的动载荷,影响了冲击地压预测的准确性。为了确保安全开采,必须对潜在的冲击地压进行实时和精确的预测评估。提出一种基于数字孪生和机器学习的麻雀搜索算法–随机森林(SSA–RF)预测方法。通过分析支护系统与围岩的相互作用,建立了两柱式支架的数字孪生体模型,基于数据驱动实现物理实体与其数字孪生体之间的交互映射与同步反馈。对比分析两柱式支架升柱过程中姿态变量的计算值与真实值发现,与支架物理实体相比,数字孪生体模型的角度平均误差为0.14°,长度平均误差为6.15mm,符合精度要求。此外,麻雀搜索算法用于优化随机森林中决策树和节点特征的数量。与使用单一预测模型相比,SSA–RF预测模型的建立提高了收敛速度和优化能力。试验结果表明,与长短期记忆(LSTM)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)等预测算法相比,笔者提出的SSA–RF方法表现最优,其在中部支架和端头支架数据集上的预测准确率分别达到85.89%和91.09%。此外,研究发现,工作面中部支架所在区域顶板易出现断裂失稳现象,会破坏工作面中部区域垂直方向的应力支撑条件,从而导致中部支架载荷变化范围更大预测精度略低于端头支架。上述研究结果将对进一步研究煤矿冲击地压发生机理和准确预测潜在冲击地压提供一定理论借鉴。 展开更多

关键词 冲击地压矿井 数字孪生 两柱式支架 麻雀搜索算法 支架载荷预测

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急倾斜巨厚煤层群难采资源开采的覆岩破断与能量释放规律 被引量：6

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作者 来兴平 贾冲 +4 位作者 崔峰 陈建强 常博 张随林 孙敬轩 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期1-14,共14页

针对急倾斜巨厚煤层群难采资源的安全开采问题,采用物理模拟实验与理论分析方法,对急倾斜巨厚煤层群不同开采工艺产生的覆岩变化、破断高度、微震能量等特征进行了分析与对比,推导了急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断积聚能量的理论计算公式,... 针对急倾斜巨厚煤层群难采资源的安全开采问题,采用物理模拟实验与理论分析方法,对急倾斜巨厚煤层群不同开采工艺产生的覆岩变化、破断高度、微震能量等特征进行了分析与对比,推导了急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断积聚能量的理论计算公式,并由不同开采工艺的对比分析结果为急倾斜巨厚煤层群向深开采的方案设计提供思路。研究结果表明:急倾斜巨厚煤层群水平分段综放开采的中间岩柱集中破断形成岩柱与上部煤层顶板的联动效应,容易引发冲击地压等的动力灾害事故;走向长壁开采中区段煤柱的强支撑作用,使得急倾斜巨厚煤层群向深开采过程中覆岩破断高度与范围的增幅较小。通过构建急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断力学模型,推导得出急倾斜巨厚煤层坚硬顶板破断积聚能量计算公式。急倾斜巨厚煤层群采用走向长壁的累计微震能量24.28×10^(5)J,较水平分段开采的累计能量小15.67%。水平分段综放开采过程中,单次开采的平均能量比走向长壁开采较低,且避免了煤柱留设时煤炭资源的浪费。顶板破断的能量不充分释放,容易造成其下次破断能量释放的峰值效应,且中间岩柱大范围集中破断容易对矿井的安全生产带来挑战。基于节约矿井资源的同时又能避免大范围覆岩集中破断的理念,建议在原有水平分段综放开采与顶板弱化调控基础上,增加对顶板与中间岩柱的弱化程度,避免岩柱大范围集中破断带来的矿井安全生产问题。研究结果为急倾斜煤层复杂条件矿井资源的有效利用与安全开采提供了参考。 展开更多

关键词 急倾斜巨厚煤层 冲击地压矿井 开采工艺 覆岩演化 能量积聚

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国务院安委办:重新确定“两类”煤矿生产能力 被引量：1

16

《中国煤炭》 2020年第5期66-66,共1页

日前,国务院安委办发出《关于科学确定灾害严重矿井生产能力防范和遏制煤矿重特大事故的通知》(以下简称《通知》),定于2020年4月至7月,重新确定正常生产的“两类”煤矿(冲击地压矿井和煤与瓦斯突出矿井)的生产能力,并对违规核增产能项... 日前,国务院安委办发出《关于科学确定灾害严重矿井生产能力防范和遏制煤矿重特大事故的通知》(以下简称《通知》),定于2020年4月至7月,重新确定正常生产的“两类”煤矿(冲击地压矿井和煤与瓦斯突出矿井)的生产能力,并对违规核增产能项目进行清理。 展开更多

关键词 矿井生产能力 煤矿生产能力 安委办 煤与瓦斯突出矿井 冲击地压矿井 重特大事故

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