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★ 煤厂很安全 ★

回采面上隅角瓦斯超限防治方法探讨

崔 聪1,2

(1.新疆中国煤炭合理技术设备设计院有限制的总部,深圳市葫芦岛市区,100013;2.新疆中国煤炭产品科学规范洞采与洁净度进行一个国家着重进行化学实验室,深圳市葫芦岛市区,100013)

摘 要(yao) 分析(xi)了(le)回采工作(zuo)(zuo)面瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)涌出来源与(yu)上(shang)隅(yu)角(jiao)(jiao)瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)浓度超限的(de)原因(yin),根据上(shang)隅(yu)角(jiao)(jiao)瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)防(fang)治进(jin)展,将上(shang)隅(yu)角(jiao)(jiao)瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)防(fang)治手段(duan)归纳(na)为(wei)(wei)“七防(fang)”(临时挡风(feng)帘、采空区(qu)风(feng)幛、增大通风(feng)量、安(an)设引射(she)器、局部通风(feng)机、上(shang)隅(yu)角(jiao)(jiao)封(feng)堵及(ji)风(feng)流(liu)均压法)与(yu)“七治”(改变(bian)通风(feng)方式、采空区(qu)埋(插)管、高(gao)位(wei)钻孔抽放(fang)、高(gao)位(wei)钻场水平(ping)定(ding)向钻孔、高(gao)位(wei)抽放(fang)巷(xiang)、工作(zuo)(zuo)面尾巷(xiang)及(ji)底板拦截钻孔),介绍了(le)个别方法的(de)适用条件及(ji)存(cun)在的(de)问题。分析(xi)认为(wei)(wei),为(wei)(wei)了(le)从根本上(shang)解决上(shang)隅(yu)角(jiao)(jiao)瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)浓度的(de)超限问题,煤(mei)矿需要(yao)结合煤(mei)层瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)赋存(cun)条件与(yu)瓦(wa)(wa)斯(si)(si)(si)(si)涌出特(te)征,以“治”的(de)措(cuo)(cuo)施为(wei)(wei)主、以“防(fang)”的(de)措(cuo)(cuo)施为(wei)(wei)辅的(de)综合治理方法,保证煤(mei)矿安(an)全高(gao)效生产。

关(guan)健(jian)词 上隅角;瓦斯浓度超限(xian);瓦斯防治;瓦斯涌出特(te)征

目前,随着科(ke)学技(ji)术快速发(fa)展,煤矿开采(cai)(cai)(cai)(cai)设备不断更新,由于综(zong)合机(ji)械化越来越先进(jin)(jin),煤矿开采(cai)(cai)(cai)(cai)强(qiang)度(du)(du)大(da)(da)、生(sheng)产(chan)集中、推进(jin)(jin)速度(du)(du)快,导(dao)致回采(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)作面瓦(wa)斯(si)涌(yong)出强(qiang)度(du)(du)大(da)(da),且涌(yong)出不均衡(heng)[1-2],同时综(zong)采(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)作面存在(zai)采(cai)(cai)(cai)(cai)高较(jiao)大(da)(da)、走向长度(du)(du)较(jiao)长、推进(jin)(jin)速度(du)(du)较(jiao)快以及(ji)形成(cheng)面积(ji)较(jiao)大(da)(da)的采(cai)(cai)(cai)(cai)空区(qu)等特点,从(cong)而(er)聚集大(da)(da)量瓦(wa)斯(si),在(zai)风流作用下(xia),尤(you)其(qi)(qi)在(zai)顶(ding)板周期来压时,采(cai)(cai)(cai)(cai)空区(qu)瓦(wa)斯(si)大(da)(da)量涌(yong)出,造(zao)(zao)成(cheng)工(gong)作面及(ji)其(qi)(qi)回风流尤(you)其(qi)(qi)是上隅角瓦(wa)斯(si)超限,导(dao)致回采(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)作面被迫停产(chan),甚至发(fa)生(sheng)重大(da)(da)事故[3-9],给(ji)煤矿造(zao)(zao)成(cheng)巨大(da)(da)的经济损失(shi)。因(yin)此,通过(guo)对回采(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)作面上隅角瓦(wa)斯(si)超限防(fang)治(zhi)方法(fa)的研究,可以有的放矢(shi)地采(cai)(cai)(cai)(cai)取(qu)有效(xiao)措(cuo)施,从(cong)而(er)消除(chu)制约回采(cai)(cai)(cai)(cai)工(gong)作面高产(chan)高效(xiao)的这一重要(yao)因(yin)素。

1 上隅角瓦斯超限原因

回采事情面连续连续地全面落实构成采空区,周围煤层受采动会影响后,带来更多裂缝并连续连续地垮落,引起卸压可燃气体各个因素地两条路裂缝入局采空区,采空小区内部可燃气体在风流及差压功能下连续连续地入局回采事情面;发现煤层可燃气体是一的一位置从煤壁入局事情面,另是一的一位置可燃气体随煤体被采落和破损后解吸而入局事情面,还有就是,发生变化事情面全面落实,本煤层煤体将有遗煤留下采空区,这的一位置煤体攜帶可燃气体也将发生变化风流入局事情面;非首采事情面取向两旁挨着事情面老空区,由风流差压功能,周围事情面老空区可燃气体普遍存在互动交流煤壁入局送风巷与事情面的能够性。上述情况,回采事情面可燃气体喷出量关键由发现层可燃气体喷出量、周围层可燃气体喷出量、采空区可燃气体喷出量及老空区可燃气体喷出量4的一位置组建。由采空区可燃气体是由周围层可燃气体喷出及本煤层遗煤可燃气体喷出组建,因为,统一性上事情面可燃气体关键从何而来于本煤层、周围层及老空区可燃气体,实际的传达式内容如下:

Q采=Q本+Q邻+Q老空

(1)

式中:Q采—回采面绝对瓦斯(si)涌出量,m3/min;

Q本—开采层(ceng)绝对瓦(wa)斯(si)涌出量,m3/min;

Q邻—邻近层绝对瓦斯涌出(chu)量,m3/min;

Q老(lao)空(kong)—开采层老(lao)空(kong)区绝对瓦斯涌出量,m3/min。

上隅角煤层气上限的情况有1点:煤层气高密度单位、U型通风系统风流及影响分布区。应先,沿事业面加快推进目标方向,从事业指向采空区深部剖面看,采空区煤层气显现出为一抛物线状,在清爽风流开始回采事业面时,在这当中一名分清爽风必定会开始采空区位置划分,并将采空区遗煤放的煤层气带出,过了与事业面排风侧相联的独一无二上班区——上隅角,形成了上隅角煤层气聚积。二、,风流刚涌入事业面时,以特别大的时间向下于事业面移动,风流经90°塑造走向事业面,向下于事业面的时间在短时间变大,动压急骤变大塑造成影响,在采空区上隅角火车站旁边气流气速更慢,这一名位置划分会形成了一对于较低的低标准气压中间,在采空区上隅角火车站旁边会现身一电磁中间,形成了上隅角聚积煤层气难以传播;于此,是由于煤层气的高密度单位较小,原本会向事业表面隅角定位运移。结合以上,形成了事业表面隅角被选为事业面煤层气聚集的最网络化位置划分,因为,上隅角位置划分极易的发生煤层气上限后果,易出现可怕安全生产事故。

2 防治上隅角瓦斯超限方法

上隅角煤气预治的办法几种层次性,煤厂可以切合场地实际效果状态,有针对于性地选用有效的保障保护,伴随上隅角煤气盐浓度货车超载形成繁琐,现下大部件煤厂均安全使用几种预治的办法相切合的的保障保护,根据讲解讲解,通畅用于的预治的保障保护具有两队面,一人面是“防”,避免 煤气吃太多汇聚;其它人面是“治”,主要是进行抽采的办法净化上隅角货车超载。担心“防”与“治”的的保障保护分开讲解汇总了7种,此为将上隅角煤气货车超载预治的保障保护英文缩写为“七防七治”。

2.1 防止上隅角瓦斯积聚

(1)长期挡风帘。回采岗位上隅角上限时,在回采岗位上隅角正前方回风口处吊挂式一页挡风帘,转化三部门补风风流到上隅角核心区行政区域,进行添加经流上隅角处的新鲜的风流溶解稀释上隅角高煤层气,到达调低上隅角高煤层气含量的必要性。会因为挡风帘的存在的,使回采岗位面割煤、非机动车、运料等岗位备受干扰,一并,这一种方法步骤也使岗位面风阻提升,引发岗位面排风量调低。 (2)采空区风幛。回采本职本职工作任务上上隅角高高可燃气体一台分由采空区喷出,利用采空区风流分布区路径推测,把风幛设置成在紧贴着回采本职本职工作任务上面进风口处,实现严紧堵漏,可减小进风侧直射进采空居民小区的风流量,而缩减“汇”风处高高可燃气体渗透压,防止出现了上隅角高高可燃气体超额。风幛场地布置在采空区顶部,很容易坏掉,由于本职本职工作任务上面往前走积极力促,风幛还是要急剧风雨兼程,所以说,在固定数量时会损害回采本职本职工作任务上面积极力促速度快。 (3)增长,自动上链的效率减低等不良情况的发生开窗空气流通量。恰当增长,自动上链的效率减低等不良情况的发生回采事业面开窗空气流排风速能否进入其他的生鲜风流,保护部门时间段内拉走其他的高煤层气,满足减低上隅角高煤层气溶度的使用,显然,增长,自动上链的效率减低等不良情况的发生开窗空气流通量将与上隅角聚集风流构成对流换热系数,时需吹散上隅角聚集的高溶度高煤层气。如回采事业面开窗空气流通过量,会引起进风巷直射进采空区风速上升,使采空区的高煤层气流线延深,上升了采空区深部高煤层气涌上来量。 (4)安设引射器。回采本职运转表面上隅角可燃气体货车超载都应该高压变压器水或风做为运转系统建成较少的空气压力区,排排风量应该经由传热系数和水管打压的转变实行进行调节,本职运转面的主风流仍然风压差的的作用会变大经流上隅角的排排风量,以削减可燃气体浓硫酸密度,上隅角的高浓硫酸密度可燃气体经流下来这里的本职运转面风流的溶解稀释后进入吹风机实物,进行室内送风巷。必需 主意的是,必需加强组织领导引射器运转系统源连继本职运转。 (5)轮廓线透罗茨轴流式引排风机。回采岗位面或排风巷内装配小电机功率的轮廓线透罗茨轴流式引排风机,使上隅角角度成型压缩空气区,吹风筒直吹上隅角,用轮廓线透罗茨轴流式引排风机引出鲜美风流兑水采煤岗位体上隅角高煤层气,使该处高煤层气酸度降成标准有以下,是由于它绕开啦岗位面就直接步入上隅角,除冲淡上隅角聚积的高煤层气外,还增多了釆空区高煤层气冒出;但轮廓线透罗茨轴流式引排风机也需用随之岗位面的拉高而电信。 (6)上隅角修补。回采工做面上方隅角修补是放到上隅角高煤层气溶度超过最大致的进行工作,即在采空区“汇”风处通过严谨的修补预防措施,用于装着碎煤或碎矸的胶织袋间断堆积,产生可中电信零时墙,放到采空住宅区部高溶度高煤层气被风流进入工做面,产生上隅角聚积。迄今为止国外自主学习研究开发了可充气垫式囊袋,简单方便中电信进行工作,密封性性保持良好。上隅角修补方式所需与上隅角抽采结合起来动用,不能治标不治气不治气。 (7)风流均压法。均衡化采空区左右侧的风压差,缩短采空区透风口尺寸,借以缩减岗位表面隅角可燃气体溶液浓度。均压法能确诊在供风口尺寸局限的问题下,用常用法不确诊的可燃气体,在因压力转变 而可燃气体曝出量加强的问题下,用于均压法比常用法更安会。但时候给长采面大采高的岗位面可燃气体管控明确提出了会高的系统让,很大地加强了工友的劳动改造的强度,固然支护速率低,还要马上后果加快推进车速。

2.2 治理上隅角瓦斯超限

(1)更改室内空气流通措施。发达国家大部门竖井业务上面均运行“U”型室内空气流通,为解决处理回采业务上表面隅角可燃气体超额,可经由更改本身的室内空气流通措施,如改“U”型为“Y”型,就像文中1如图是;虽然,采取非优秀竖井,能否将上上行风变成上行风,上行风的朝向与可燃气体自然环境外溢朝向不同,两者之间更易分层且不可导致可燃气体层状外溢和局布积存金的现像,才能以避免上隅角可燃气体靠积蓄。
图1 U型补风变Y型补风
(2)采空区埋(插)管。通过采空区抽采氨水浓度分布点周期确定可燃气体抽采。上隅角埋管抽采可燃气体的主要的的原理是在本职岗位表面隅角导致一种压力差区,使该地域内可燃气体由抽采导压管抽走,这都可以尽量不要因本职岗位表面隅角处局部位地方因风流不畅(或细风)导致的可燃气体超出,不仅而且,上隅角埋管在抽采可燃气体此外,当外径很大的时还能出到引流术的功效,尽量不要了上隅角可燃气体积累。导压管吸进去口需处在上隅角的上半部。采空区埋管示图见图2。
图2 采空区埋管举手

成庄矿瓦(wa)斯含(han)量为9 m3/t,矿井相对瓦(wa)斯涌出(chu)量为21 m3/t。4311工作(zuo)面(mian)通风(feng)量为1 200 m3/min,回采(cai)(cai)期间上隅角(jiao)(jiao)瓦(wa)斯浓度一(yi)直处于0.7%~0.8%,内控断电10多次,在(zai)工作(zuo)面(mian)上隅角(jiao)(jiao)悬挂DN600负(fu)压抽采(cai)(cai)管进行上隅角(jiao)(jiao)插管抽采(cai)(cai),其抽采(cai)(cai)纯(chun)量最(zui)高可达3 m3/min,上隅角(jiao)(jiao)瓦(wa)斯保持在(zai)0.5%以下,治理效果显(xian)著。

(3)位高置切槽抽放。可燃气体容重比废气容重小,领近煤层可燃气体及本煤层遗煤可燃气体聚集采空区后浮于采空区上方并举入煤层顶部的裂口带中,经由位高置切槽可燃气体抽放从根本就上有效削减可燃气体源挥发可燃气体的专业能力,有效削减上隅角可燃气体超过的概率统计。位高置切槽抽放可燃气体切槽构思技术工艺技术革新主耍是裂口带肯定定,裂口带层位规划不单单与地下开采的厚度光于,有时受顶板岩性关系,其实上是第十二位亚根本层及宽度来制定的故障 ,应主耍以厂房试验台偏重于,基础理论介绍与参数模拟训练辅助的有效途径来制定裂口带规划。位高置切槽图示见图3。
图3 高位置钻孔设备表示

东源长岭煤矿152106工(gong)作面瓦斯(si)(si)(si)含量(liang)高(gao)(gao)达11 m3/t,生(sheng)产(chan)过程中上(shang)隅角瓦斯(si)(si)(si)浓(nong)度(du)时常超限(xian),最高(gao)(gao)可(ke)达1.2%,为(wei)(wei)保(bao)证(zheng)安全回采,在工(gong)作面施工(gong)3个高(gao)(gao)位(wei)(wei)钻(zuan)孔(kong),钻(zuan)孔(kong)施工(gong)长度(du)为(wei)(wei)550 m,钻(zuan)孔(kong)孔(kong)径120 mm。1~3号高(gao)(gao)位(wei)(wei)钻(zuan)孔(kong)孔(kong)间距(ju)均为(wei)(wei)0.5 m,钻(zuan)孔(kong)设计高(gao)(gao)度(du)分别为(wei)(wei)17、18、22 m,钻(zuan)孔(kong)距(ju)离回风(feng)(feng)巷宽度(du)对应(ying)为(wei)(wei)15、25、35 m,高(gao)(gao)位(wei)(wei)钻(zuan)孔(kong)总纯(chun)量(liang)约为(wei)(wei)6.33 m3/min,浓(nong)度(du)高(gao)(gao)达29.78%,混合量(liang)为(wei)(wei)21.33 m3/min。根据目前高(gao)(gao)位(wei)(wei)钻(zuan)孔(kong)层位(wei)(wei)布置,有(you)效缓解了工(gong)作面瓦斯(si)(si)(si)超限(xian),回风(feng)(feng)巷上(shang)隅角瓦斯(si)(si)(si)浓(nong)度(du)达到0.9%,降低了25%。

(4)上位钻场能力定向委培委培切槽设备。致使龟裂带处在相应安全的极度,要想延长至切槽设备保障项目使用期限,提升 抽放感觉,一般是在作业面回风口巷道到达顶板顶端的千万极度处现场摆设钻场,并在钻内场到达作业面目标方向进行能力切槽设备,这款现场摆设步骤减少了从煤层方位往前打钻的很难,同一致使切槽设备转孔方位处在顶板相应安全的方位,全部整个切槽设备都处在龟裂带可燃气体有用抽放比率内,有用解决办法了龟裂带切槽设备保障项目周期性短的原因。仅是致使掘斜巷和钻场进行量大,切槽设备现场摆设在总体顶内,打钻的费用高。上位钻场能力定向委培委培切槽设备展示见图4。
图4 上位钻场品质定位冲孔展示

东源(yuan)长岭煤矿152105工(gong)作(zuo)面(mian)瓦(wa)斯(si)(si)含量(liang)为8.6 m3/t,回(hui)采(cai)(cai)过(guo)程中上隅(yu)角浓度保持在(zai)0.9%~1.0%之间(jian),为保证工(gong)作(zuo)面(mian)安全回(hui)采(cai)(cai),在(zai)开(kai)切眼(yan)前方100 m处上邻近(jin)层布(bu)置(zhi)4组高位(wei)钻(zuan)(zuan)场(chang)钻(zuan)(zuan)孔,随(sui)着工(gong)作(zuo)面(mian)推进(jin)逐渐(jian)进(jin)入采(cai)(cai)空区,计算出(chu)高位(wei)钻(zuan)(zuan)场(chang)平(ping)均瓦(wa)斯(si)(si)纯量(liang)为1.97 m3/min,平(ping)均抽(chou)采(cai)(cai)浓度为28%,平(ping)均混合量(liang)为7.04 m3/min,上隅(yu)角瓦(wa)斯(si)(si)浓度保持在(zai)0.7%以下。高位(wei)钻(zuan)(zuan)场(chang)水平(ping)定向(xiang)钻(zuan)(zuan)孔一方面(mian)可以对上邻近(jin)煤层瓦(wa)斯(si)(si)进(jin)行预抽(chou),防止煤层垮(kua)落后采(cai)(cai)空区遗煤瓦(wa)斯(si)(si)涌(yong)出(chu)量(liang)增大;另一方面(mian)本煤层回(hui)采(cai)(cai)过(guo)程对于治理(li)工(gong)作(zuo)面(mian)涌(yong)出(chu)量(liang)大且上隅(yu)角超限明(ming)显(xian)问题会(hui)有显(xian)著(zhu)效果。

(5)新高抽放巷。煤层群回采的综采或回采办公面,在采空区煤层气涌出来量比较大的时,可主要包括顶板走上或取向巷道抽放采空区煤层气。该技术是在煤层顶板右上角肯定高挨着办公面排风侧掘设那条什么岩巷,能把控对采空区上方裂口带包括冒落的空间里的存积煤层气使用抽采,对上隅角煤层气氧化还原电位体现了肯定的把控影响,还具有抽放时段长、抽放效用好等特征,但施工量大,需到顶板掘那条什么或好多条巷道,服务器维护更加很困难。新高抽放巷提示见图5。
图5 高位置抽放巷提示
上升楔形抽放巷位子安装对采空区可燃气体抽采的功效有较大的导致。塔山矿依据“O”型圈实际和覆岩机构显著特点,高抽巷在重直方向左与事业面送风口巷顶板相差50 m,品质方向左与送风口巷内错20 m。安装高抽巷抽采后,送风口巷可燃气体密度值由1.1%变低到0.2%,远如果低于警报器值0.8%,表示高抽巷安装位子节省且的功效很深。采空区可燃气体密度值幅宽上变低,可燃气体抽采率高。 (6)运作面尾巷。一系稳产高效化回采运作上边隅角高可燃气体超出时一样 选用双巷布局,在这当中一种尾巷可经由埋管、向采空区打抽放转孔或通风抽放采空区高可燃气体。该工艺可在极佳抽放地位对采空区高可燃气体对其进行升星抽放,差不多于开创一种新的送风巷,在采空居民小区建立负压力区,可以防止采空区高可燃气体涌向运作面,抽放采空区高可燃气体体验取得,但在守则经营上一些 的强度。运作面尾巷表示见图6。
图6 的工作面尾巷表示
(7)底板短信屏蔽短信转孔设备。近远距离煤层群煤气超出超载原因除采取相应上升楔形转孔设备抽采煤气外,当今社会靠近层煤气喷出较多时,可用装修工程底板短信屏蔽短信转孔设备的煤气管治步骤,该步骤可装修工程穿层转孔设备抽采下靠近层煤气,如果转孔设备装修工程都要穿越之岩层,转孔设备坡度为下向,转孔设备里面加容易渗漏,引起有效的抽采转孔设备时间短,排渣难度系数大,转孔设备易堵漏。现,较多用下靠近层钻场装修工程顺层转孔设备抽采煤气,对下靠近层进入做工作面煤气去短信屏蔽短信,阻止上隅角煤气超出超载。底板短信屏蔽短信转孔设备表示见图7。
图7 底板过滤挖孔关心

3 结语

上隅角付进的煤气有机废气酸度是回采工做面煤气有机废气酸度的最大化值,是回采工做面煤气有机废气酸度的图标。工做上面隅角煤气超限超载额应数据分析煤气曝出由来,通过巷道布置图进行有真对性知识的抽采污染治理方案,以求大幅度降低煤层煤气量,削减生育方式中工做面煤气曝出量。在工做上面隅角进行瓦特连杆挡风帘、堵漏上隅角并尽可能增加工做面的进新风量等铺助方案,以削减采空区漏气引起上隅角超限超载额。不仅而且,除本篇总结出的“七防七治”有机废气方式步骤之外,矿井需通过身体煤气赋存现象,快速探讨上隅角煤气有机废气新加工工艺、新方式步骤。

参考价值资料:

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Discussion on prevention and control method of disallowed gas concentration in upper corner of working face

CUI Cong1,2

(1. China Coal Research Institute, Chaoyang, Beijing 100013, China;2. State Key Laboratory of Coal Resources High Efficient Mining and Clean Utilization,Chaoyang, Beijing 100013, China)

Abstract The gas emission source and reasons of disallowed gas concentration in the upper corner of the mining face were analyzed. According to the progress of gas prevention and control in the upper corner, which could be summarized as seven prevention methods and seven control methods. The seven prevention methods referred to setting temporary wind curtain, setting air brattice in goaf, increasing the ventilation volume, installing the ejector, installing local ventilator, blocking the upper corner and adopting air flow pressure equalization method; seven control methods included changing the ventilation mode, burying (inserting) pipes in goaf, gas drainage through high-level borehole, horizontal directional drilling in high-level drilling site, high-level drainage roadway, interception drilling setting in working face tail roadway and floor. The applicable conditions and existing problems of individual methods were introduced. In order to fundamentally solve the problem of disallowed gas concentration in the upper corner, the coal mine needed to combine the coal seam gas storage conditions and gas emission characteristics, and adopted a comprehensive treatment method dominated by control measures and supplemented by prevention measures to alleviate the problem of disallowed gas concentration in the upper corner and ensure the safe and efficient production of the coal mine.

Key words upper corner; disallowed gas concentration; gas prevention and control; gas emission characteristics

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插入格试:崔聪.回采面(mian)上隅角瓦(wa)斯超限防治方法(fa)探讨(tao)[J].中(zhong)国煤炭,2022,48(4)∶48-53. doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.04.008

CUI Cong.Discussion on prevention and control method of disallowed gas concentration in upper corner of working face[J].China Coal,2022,48(4)∶48-53. doi:10.19880/j.cnki.ccm.2022.04.008

编辑(ji)百科:崔聪(cong)(1991-),男(nan),辽宁开原人,助(zhu)理研究员,主要从事瓦斯灾害防治(zhi)方面的工作。E-mail: 1024135892@qq.com

中(zhong)图进行分类号 TD712

专著标示码 A

(责任心文字编辑 张艳华)