试验研究

  • 注水煤样力学及渗透特性试验研究

    周晓华;王锐;徐浩;宋相;

    为研究注水煤样吸水率与时间的关系,以及煤样的力学性能、渗透特性,首先对高家堡煤样进行了自然吸水率测定试验,然后在MTS815.03电液伺服试验机上进行了自然煤样与饱和水煤样单轴压缩试验,最后进行了水渗透试验。试验结果表明:在煤样吸水饱和前,煤样试件吸水率是浸泡时间的二次函数,浸水3.5 d后自然吸水率为3.37%,达到饱和水状态;与自然状态煤样相比,饱和水状态煤样出现轴向应力峰值时的轴向应变增大,出现"滞后"现象,泊松比和普氏系数分别降低了3.36%和9.07%,单轴抗压强度和弹性模量分别降低了20.97%和17.05%;渗透率曲线表明,应力应变过程中煤样渗透率变化可分为压实降低、缓慢增加、峰值出现和残余降低4个阶段,应力峰值超前于渗透率峰值。

    2018年01期 v.45;No.237 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1304K]
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  • 机械振动作用下含瓦斯煤岩渗透率演化规律研究

    宋洋;吴贝宁;祝百茹;

    为研究机械振动对含瓦斯煤岩渗透率演化规律的影响,从应力平衡角度出发,考虑煤岩体受机械振动应力衰减的特殊性,建立振动作用下含瓦斯煤岩渗透率变化方程,求出不同振动时间、孔隙压力和振动频率下含瓦斯煤岩的渗透率。试验发现:机械振动产生的应力波能够加快煤岩体内部裂隙的发育;煤岩渗透率随孔隙压力的变化规律符合Klinkenberg效应。应用渗透率变化方程计算得出的理论值能够较好地反映试验所获得的渗透率演化规律。

    2018年01期 v.45;No.237 6-10+15页 [查看摘要][在线阅读][下载 963K]
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  • 脉冲射流交叉割缝卸压技术在煤巷掘进中的应用研究

    寇建新;

    针对深埋煤层地应力高、超前钻孔单孔卸压影响范围小,导致钻孔数量多、施工时间长、煤巷掘进速度慢等问题,提出利用自激振荡脉冲射流在煤层中交叉割缝,增加单孔卸压范围,减小钻孔数量,提高煤巷掘进速度的新思路。结合自激振荡脉冲射流破煤岩机理,采用数值模拟方法,揭示了交叉缝槽卸压规律,优化了煤巷掘进中脉冲射流割缝布置工艺。通过在平煤五矿己16-17-22302进风巷掘进应用表明,脉冲射流交叉割缝钻孔的有效抽采半径可达2.5 m以上,煤巷掘进工作面瓦斯抽采量提高3.37倍,执行防突措施的时间减少了54.4%,掘进速度提高1倍。

    2018年01期 v.45;No.237 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 贵州六盘水煤样润湿性影响因素研究

    宋继伟;彭扬东;石彦平;蔡记华;蒋国盛;

    为了研究煤的润湿性对煤炭开采过程中降尘方面的影响,以贵州六盘水原煤为实验对象,选用表面活性剂ASA-1和ASA-2,采用JC2000DM接触角测量仪,分别研究了溶液pH值、含盐量和温度对煤样接触角的影响规律。实验结果表明:随着溶液pH值的升高,煤样表面接触角呈现先增大后减小的现象;KCl对煤样的亲水性有增强作用;对于在ASA-1和ASA-2溶液中浸泡过的煤样,随着溶液温度的升高,接触角有逐渐增大的趋势。

    2018年01期 v.45;No.237 16-19+23页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K]
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  • 龙东煤矿F_孙断层煤柱留设的数值模拟研究

    黄凯;吴基文;翟晓荣;韩云;

    为了研究断层带对煤层开采的影响,以龙东煤矿东二采区F_孙断层岩体地层为原型,根据采区地质特征,运用FLAC~(3D)建立数值模型,模拟煤层开挖。根据数值模拟结果,判断不同断层煤柱条件下采空区塑性变化及煤层顶板应力变化情况,从而合理设置断层煤柱。研究结果表明:随着采煤工作面的不断推进,采空区顶底板破坏越来越严重,当工作面推进95 m时,采空区顶底板破坏严重且与断层邻近的地层受到破坏,从而导致断层破坏,成为导水断层,引发煤层突水事故。同时,对煤层推进95 m时,煤层顶板的应力特征进行分析,得出断层煤柱合理留设宽度为55 m。

    2018年01期 v.45;No.237 20-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K]
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  • 矿井无线电波透视探测冲刷带正演模拟及试验研究

    梁庆华;

    为了准确探测煤层回采工作面冲刷带分布情况,基于矿井无线电波透视理论,模拟了煤层冲刷带的无线电波坑透接收值特征曲线,探讨了无线电波透视探测煤层冲刷带的可行性,并在铁山南煤矿进行了试验。研究结果表明,煤层冲刷带的存在会产生无线电波坑透的异常区域,相对于正常煤层接收机接收值,煤层冲刷带的异常曲线整体接收值偏小,而且中间区域衰减较大、两边区域相对衰减较小,形成一个"蝙蝠"形状。经过在煤矿井下的试验验证,采用无线电波坑透方法可以对煤层冲刷带进行较为可靠的探测。

    2018年01期 v.45;No.237 24-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K]
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  • 基于稳态导热的矿井调热圈半径与温度的计算方法

    杜翠凤;边梦龙;何少博;王金波;

    为获得矿井调热圈导热规律,基于传热学稳态导热理论,简化调热圈导热模型,将其以最终要达到的稳态温度场考虑,并将调热圈导热过程以圆筒壁导热模型展开分析,将岩石导热系数和巷道表面传热系数视为定值,得出调热圈半径与温度的计算公式,揭示调热圈导热受到岩石导热系数、表面传热系数、巷道半径、原岩温度等多因素影响。通过实测数据和FLUENT软件数值模拟实验,检验调热圈半径与温度的计算公式,结果表明该计算公式基本符合调热圈导热规律,具有理论和实用价值。

    2018年01期 v.45;No.237 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K]
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  • 北庄煤矿瓦斯抽采效果影响因素数值模拟研究

    赵新;

    为了分析不同因素对瓦斯抽采效果的影响程度,为合理确定瓦斯抽采方案提供支持,总结归纳了瓦斯抽采效果影响因素。以阳城县北庄煤矿3~#煤层瓦斯参数、钻孔参数等井下实测数据为计算基础,建立数学模型,采用计算机数值模拟的方法,对钻孔抽采量与抽采时间、煤层透气性、钻孔间距、钻孔孔径,以及与抽采负压之间的关系进行了研究,结果表明:提高瓦斯抽采量的关键是增加煤层透气性;同时在煤层透气性不变的情况下可采取保证足够抽采时间、增加钻孔密度、适当增大钻孔孔径和提高抽采负压等措施进行瓦斯抽采,以提高瓦斯抽采量,达到预期抽采效果。

    2018年01期 v.45;No.237 34-38+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 992K]
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  • 土城矿顺层抽采钻孔合理封孔深度研究

    蒋泽照;

    瓦斯抽采钻孔封孔深度对煤层瓦斯抽采效果起着至关重要的作用。针对目前矿井普遍利用经验法确定顺层瓦斯抽采钻孔封孔深度存在的不足,采用数值模拟、钻屑法及封孔质量仪对巷道围岩应力增高带长度进行研究,进而综合确定顺层钻孔的合理封孔深度,并在土城矿21126工作面试验区域进行现场应用。研究结果表明:利用该方法确定土城矿21126工作面合理封孔深度应为20 m,新实施钻孔组抽采3个月其平均瓦斯抽采浓度为矿井原抽采钻孔组的2.21倍,显著提高了顺层钻孔的抽采效率。

    2018年01期 v.45;No.237 39-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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开发设计

  • 煤矿瓦斯氧化利用安全保障系统设计与应用

    熊云威;肖正;

    根据瓦斯氧化装置的运行特点,结合我国煤矿井下通风要求和矿井瓦斯抽采现状,分析了煤矿瓦斯氧化装置运行中存在的主要安全隐患,提出了在抽采瓦斯与矿井乏风掺混、抽采瓦斯输送等主要环节的安全保障技术要求。介绍了矿井乏风与低浓度瓦斯混配装置、混配监控系统、瓦斯抽采泵站安全保障系统设计情况,在高河煤矿瓦斯氧化发电工程运行期间的测试结果表明,设计完善的低浓度瓦斯输送安全保障系统及掺混监控系统,可以有效保证瓦斯氧化装置的安全高效运行,不会给瓦斯抽采系统及矿井的安全生产带来隐患。

    2018年01期 v.45;No.237 43-46+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K]
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  • 基于3D虚拟仿真技术的矿山救援医疗急救培训系统设计与实现

    刘雄;李海洋;蒋旭刚;

    针对当前矿山救援队主要采用医用人体模型进行医疗急救模拟训练内容和方式过于单一和理想化的现状,采用计算机3D建模、Unity3D的UGUI、消息中心通信方式等技术,开发矿山救援医疗急救培训系统,以达到复杂环境中对复杂伤情进行医疗急救模拟训练的目的。介绍了该系统的总体设计方案及其实现的关键技术,可实现医疗急救培训的可视化和交互性操作,受训人员利用该系统,可以更容易熟悉矿山救援医疗急救过程,掌握急救技能,提高现场急救能力。

    2018年01期 v.45;No.237 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K]
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技术经验

  • 煤矿安全专业化技术服务新模式构建及示范

    周俊;张志刚;

    针对科研院所提供单一技术咨询服务项目为主的煤炭企业与科研院所合作模式存在的弊端,创建了适合煤矿井下各种灾害防治的产学研合作创新模式——煤矿安全专业化技术服务新模式,并建立了适合该模式的运行体系。专业化技术服务新模式充分发挥了院企双方各自优势,既解决了煤炭企业面临的重大灾害协同管控难题,保障了矿井安全生产,同时又实现了科研院所的科技进步和技术创新,加快了科技成果的转化和产业化发展。该模式已在神华集团成功应用并推广,取得了显著的经济和社会效益,为煤炭企业与科研院所进一步深度合作提供了示范。

    2018年01期 v.45;No.237 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 767K]
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  • 基于BP神经网络的矿井摩擦阻力系数预测

    魏宁;刘剑;

    为克服传统的矿井巷道摩擦阻力系数测试方法工作量大、效率低等缺点,以摩擦阻力系数理论为基础并结合现场实际资料分析,归纳出影响矿井巷道摩擦阻力系数的主要因素:巷道断面积、巷道周长、巷道支护方式和巷道断面形状。构建基于BP神经网络的摩擦阻力系数预测模型,选取典型数据作为BP神经网络的学习样本和测试样本,运用Matlab软件进行网络训练,得到优化的网络模型。利用优化的网络模型对板石矿和大明一矿随机测点进行摩擦阻力系数预测,预测值与实测值误差不超过10%,表明该网络模型的预测结果具有较高的可靠性和工程实践价值。

    2018年01期 v.45;No.237 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 571K]
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  • 深井巷道断层对冲击地压的影响分析

    廖志恒;

    以星村煤矿3302运输巷掘进工作面为研究背景,采用FLAC3D数值模拟分析的方法,分别模拟了3302运输巷距离断层60、50、40、30、20、10 m时围岩的应力分布情况。通过对距离断层不同位置时的深井巷道围岩应力变化情况进行分析,研究了断层对掘进工作面影响的应力分布规律,从而得出掘进工作面开采时周围煤岩体受断层影响的规律,即距断层越近,应力集中现象越明显,煤岩聚集的弹性能越大,发生冲击地压的危险性就越大。采取相应的卸压措施后,现场监测数据表明,冲击地压防治措施在实际生产过程中具有较好的卸压效果。

    2018年01期 v.45;No.237 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1089K]
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  • 卸压钻孔应力场分区及长度优化设计

    赵健;郑志阳;刘雷斌;

    利用极坐标和直角坐标系建立卸压钻孔力学模型,分析了巷道侧向支承压力与卸压钻孔周围煤体应力之间的联系,得到巷帮煤体的卸载应力及卸压系数;根据卸压前后巷帮煤体的应力状态,将卸压钻孔应力场划分为4个应力区,分别为塑—塑性区、弹—塑性区、塑—弹性区和弹—弹性区,卸压作用主要在塑—弹性区和弹—弹性区;结合卸压前巷帮煤体的应力场分区,分析了卸压钻孔的最优长度,指出钻孔长度应根据卸压前巷道侧向支承压力分布进行设计;施工卸压钻孔后,卸载应力呈中间高两边低的规律,而在未施工钻孔的区域,煤体应力保持不变。采用数值模拟的方法,对比研究了薛湖煤矿不同长度钻孔的卸压效果,得到最优钻孔长度为20 m左右。

    2018年01期 v.45;No.237 65-68+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1196K]
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  • 伊犁矿区风险点土壤重金属污染特征及生态风险评价

    胡锋;王兴磊;刘世辉;刘功斌;

    为研究伊犁矿区土壤重金属污染现状,采用原子吸收法测定了4个矿区中Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn等6种土壤重金属含量,利用地累积指数法、潜在生态危害指数法对伊犁矿区土壤重金属污染进行评价。结果表明,矿区周边土壤重金属元素污染程度有差异,以土壤环境质量标准为评价依据,4个矿区(13、14、17、87区)土壤重金属总体含量与土壤环境质量标准相接近。运用地累积指数进行评价的结果显示,87区中重金属的污染程度最高的是Cu,4个矿区潜在生态危害程度最高的是Cu。

    2018年01期 v.45;No.237 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 128K]
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  • 矿工安全行为能力差异的实验测量研究

    寇猛;

    为有效预防和控制矿工不安全行为,以学历为固定因素,以空间知觉能力和声光反应能力为协变量,运用实验测量和方差分析方法,研究不同学历水平矿工安全行为能力的差异。结果表明:大专及以上学历矿工的安全行为能力无显著差异,但显著优于高中高职及以下学历矿工的安全行为能力。具体表现为:大专及以上学历矿工和高中高职及以下矿工的空间知觉能力具有显著差异;大专及以上学历矿工和高中高职及以下矿工的声光反应能力具有显著差异。研究结果可为探索更为有效的矿工不安全行为管理模式提供依据。

    2018年01期 v.45;No.237 74-76+80页 [查看摘要][在线阅读][下载 125K]
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  • 沙吉海煤业B6101工作面火区隔离及其效果分析

    陈明河;宋春香;

    沙吉海煤业B6101工作面煤自燃后,在地面封闭了4个井筒。为了尽快启封井筒,制订了从地面打钻孔灌注天固封堵材料隔离B6101工作面火区的方案。该火区隔离方案实施后,通过分析火区隔离前后钻孔内和回风立井内CO、O_2等气体体积分数和内外压差的变化情况,结果表明火区隔离效果较好。B6101工作面火区的有效隔离,确保了矿井及时启封和矿井设备安全。

    2018年01期 v.45;No.237 77-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 1055K]
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  • 一种基于高次谐波分析的传感器频率信号测量方法及其误差分析

    逯彪;张明明;张远征;周川云;

    为实现对等占空比矩形波信号的高实时性和高精度检测,提出一种基于快速傅里叶离散频谱测频方法——谐波权重测频法。采用理论分析、MATLAB模拟仿真和现场试验相结合的方法,对比分析了谐波权重测频法与汉宁窗傅里叶测频法、直接傅里叶测频法和硬件边沿测频法等方法对不同频率的测试精度和误差。结果表明:在有限采样样本及高实时性的要求下,在测量精度和方差方面,谐波权重测频法相对其他2种傅里叶测频方法都有着明显的优势,在低频端尤为明显;在无尖峰误差下,谐波权重测频法与硬件边沿测频法测量精度比较接近,但在强电磁干扰下,谐波权重测频法优势较明显。

    2018年01期 v.45;No.237 81-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 879K]
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  • 广宁阳晖煤矿通风系统稳定性分析

    贾进章;宋磊;冯路阳;

    根据广宁阳晖煤矿提供的风阻与风量等数据,基于风量灵敏度理论及自助开发的流体网络角联分支识别与系统灵敏度分析软件,求出通风系统的灵敏度,以及各分支的影响度与被影响度,分析了广宁阳晖煤矿通风系统稳定性。可为矿井日后的通风系统改进、巷道维护及施工等工作提供理论依据。

    2018年01期 v.45;No.237 86-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1253K]
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  • 张集煤矿反风时风流紊乱的原因分析及防治措施

    严俭祝;李博;

    为了解决张集煤矿反风时主要进风巷风流不反向的问题,利用风压平衡定律和通风能量方程对其通风系统进行分析,推导出风流不反向的判别式;利用现场实测数据对该判别式进行验证,结果表明判别式正确可用。结合风流不反向判别式和现场实际情况,提出防治反风时风流不反向的措施,确保了矿井通风系统的稳定性,提高了煤矿的抗灾能力。

    2018年01期 v.45;No.237 90-92+97页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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  • 矿井瞬变电磁低阻干扰体测试研究

    靳吉祥;王少飞;

    井下巷道中存在的低阻干扰体所产生的噪声是影响矿井瞬变电磁探测预报准确性的主要因素。通过实例测试,以分析巷道不同低阻干扰体所引起的干扰程度,进而提高矿井瞬变电磁探测的准确性。测试结果表明,在井下进行瞬变电磁探测,遇到低阻干扰体时,可以通过调整采集方式来避开金属干扰体及积水所引起的干扰,不仅能有效完成探测任务,还可以提高探测工作的效率和探测结果的准确性。

    2018年01期 v.45;No.237 93-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 2733K]
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问题探讨与综述

  • 深部岩巷U型钢支架屈曲变形失稳分析

    王纪尧;杨科;朱朋彬;

    根据朱集西煤矿11煤底板巷围岩工程地质条件和巷道变形破坏特征,结合U型钢多段支护特点,构建了U型钢支护支架—围岩承载力学模型,分析了深部软弱岩层条件下U型钢受力特征。通过支架承载能力的计算与校核,获得该条件下U型钢支架弯矩、剪力、轴力的分布特征,确定了应力集中分布的位置,对U型钢支架屈曲变形进行分析。提出了U型钢支护薄弱环节的加强支护方案,即在棚腿中部、肩窝和拱顶梁中部3个关键部位进行锚杆索配纵向钢带梁的支护方法,提高了支架—围岩的整体承载性能,使返修巷道的支护取得了良好的效果。

    2018年01期 v.45;No.237 98-101+106页 [查看摘要][在线阅读][下载 780K]
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  • 基于Morris法的巷道围岩变形全局敏感性模拟分析

    刘波;肖红飞;杨亚刚;

    利用3DEC离散元数值模拟软件建立深部巷道围岩热力耦合模型,并结合Morris全局敏感性分析法,通过一次只改变一个参数的取值方法轮流计算各参数的"基本影响",并根据其均值μ和方差σ的大小判断围岩热传导率、围岩比热容、巷道壁面热交换系数、洞内空气温度、围岩温度、线热膨胀系数等参数对围岩变形输出值的影响程度,以及与其他参数相互作用大小。模拟结果表明:线热膨胀系数、围岩温度和洞内空气温度对巷道变形的影响最为敏感;围岩热传导率、围岩比热容、巷道壁面热交换系数对巷道变形的影响较为不敏感;各参数对变形输出值影响时,线热膨胀系数与其他参数相互作用最大,并且某个参数与其他参数间相互作用越大,其对变形输出值的影响不一定也大;在所选取的3个位置,对热力学参数敏感性大小顺序依次为顶帮、底帮、两帮。

    2018年01期 v.45;No.237 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 581K]
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  • 我国深部矿井热环境研究现状与进展

    姚韦靖;庞建勇;

    基于当前我国深部矿井的热害特点,总结了近年来对深井热环境的研究现状。分析了当前对井下热源的研究情况,主要包括围岩、机电设备、空气压缩、运输、氧化、水、大气等方面的散热;对于井下热环境,重点梳理了理论研究、数值计算和室内试验3个方面的研究情况,同时分析了当前对热环境的评价情况。指出今后仍需要进一步探讨和研究的问题:井下风温的理论预测应当考虑多个热源的耦合作用;开展大尺度相似模型试验,以更贴合现场的实际,指导生产实践;井下热环境评价指标的完善。

    2018年01期 v.45;No.237 107-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 128K]
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  • 我国矿用应急潜水泵存在的主要问题及对策

    井婷婷;

    根据国内矿山应急潜水泵性能现状,分析了我国矿用应急潜水泵在机动性、可靠性和适应性,以及标准规范体系建设等方面存在的问题,探讨了矿用应急潜水泵的装备技术发展方向,并提出了提高矿用应急潜水泵装备技术水平、提升其应急排水救援能力的解决对策。

    2018年01期 v.45;No.237 112-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 107K]
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消息

  • 《矿业安全与环保》征稿简则

    <正>《矿业安全与环保》现为中国煤炭科工集团有限公司主管,由中煤科工集团重庆研究院有限公司与国家煤矿安全技术工程研究中心共同主办,面向国内外公开发行的全国性科技期刊,系全国中文核心期刊、中国科技核心期刊、全国煤炭优秀科技期刊。以传播煤矿与非煤矿山安全技术及矿山环境保护技术为宗旨,主要刊载内容包括:矿井瓦斯、煤与瓦斯突出防治技术与装备;矿井通风防灭火技术与装备;工业粉尘及可燃性气体、粉尘爆炸

    2018年01期 v.45;No.237 116页 [查看摘要][在线阅读][下载 139K]
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