采区巷道设计说明书

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1、工程技术学院 采区巷道布置设计 刘洋 09级采矿工程2班 2 009171419第一章 前言采区巷道布置设计是学完采矿学课程后进行的一项实践教学，是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练，为增加感性认识加强动手能力，紧密理论联系实际而进行的程设计，并以此培养学生运用所学知识处理实际问题的能力，培养学生正确的思维方式和工程技术人员应具备的基本技能。通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。1进一步巩固和加深我们所学矿井通风理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。2培养学生实践动手能力及独立

2、分析和解决工程实际的能力。3培养学生创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。设计中要求严格遵守和认真贯彻煤炭工业设计政策、煤矿安全规程、煤矿工业矿井设计规范以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。第二章 采区概况 2.1采区的位置及范围2.1.1、位置：西二采区位于雁南矿井田内第2327勘探线之间。2.1.2、范围：该采区

3、东起350水平以上23勘探线以西280米及+350水平以下23勘探线，西至第27勘探线；南起各小井开采18号煤层550水平以下，北至18煤层+100水平等高线。该采区平均走向长2.40km，平均倾向宽1.20km，面积2.88km2。西二采区范围拐点坐标见表2-1:表2-1 西二采区范围拐点坐标点号坐 标XY15452053.777536194.56125451697.391535598.49935451331.289535752.71345451235.736535361.04655451054.378534902.55565450931.498534942.52275450847.2885

4、34568.75585450586.140533939.50395450499.143533767.804105451784.708533260.622115451922.344533832.364125451999.782534080.128135452101.778534288.839145452207.360534405.401155452454.618534602.416165452502.259534638.381175452562.164534748.093185452582.270534798.815195452540.969535070.100205452447.9855354

5、89.796215452318.720535577.604225452211.539535633.882235452078.214535738.986245452018.965535833.506255452009.231535867.978265452013.260535923.689275452023.533535954.956285452044.591536047.486295452055.494536161.968 2.2采区地表情况采区对应地表标高变化于+655+705米之间，地貌单元属山地、丘陵类型。地表有部分耕地和雁南矿西二风井井筒、景气井、兴旺井、矿二西井、矿产品劳服公司井、三

6、矿二井各小井，现各小井井筒均已封填。2.3临近采区特点雁南矿西二采区东部与三矿一井(已报废)相邻；西部与一矿接续区未开采煤体相邻；南部与各小井开采17、18号煤层相邻;北部为深部未开采煤体相邻（附雁南矿各采区范围图2）。第三章 采区地质情况3.1采区地质构造情况 西二采区的构造以断裂为主，其北部和中部有F10和F12断层为较大断层，采区内部经勘探发现大小断层7条，其编号分别为F10、F12、DF62、DF63、DF55、DF50、DF61，断层点 个， 编号分别为：D427m、D455m、D507m、D519m、D5210m、D5528m、D5914m，其中对本区开采影响较大的断层有F12、D

7、F63、DF55、DF50。F10断层赋存于雁南矿井田中部13-31勘探线间，分布长度6000.0m，走向北东，倾向南东，倾角13-53，落差最大150.0-250.0m，平均210.0m，断层面是呈上陡下缓的波状。F12断层赋存于雁南矿井田24-27勘探线间，分布长度约1600.0m，走向北东，倾向南东，倾角15-23,平均17，由东向西落差在0-90.0m之间,平均50.0m。DF50正断层 赋存于西二采区东北部的2223勘探线间，长度1350米,走向北西，倾向西南，落差-3518米。为地震勘探所查明的正断层。DF53正断层赋存于西二采区北部24-26勘探线间,长度1500，走向北西,倾向

8、南西，落差68-129106米。为地震勘探所查明的正断层。详见主要断层一览表3-1表3-1 主要断层一览表主 要 断 层 一 览 表编号性质落差(米)倾角(度)走向/倾向长度(米)分布范围可靠程度最大最小平均F10正25015021013-3EW/S600017-26线可靠F12正9005015-23NEE/SSE160025-27线可靠DF50正3581862SW1350可靠DF55正22222240E500较可靠本区地质构造有如下特点：、本区煤层为近东西走向的狭长块段，煤层倾向变化于238-248之间；、在F12断层和F10断层附近可能伴生或派生小型断层或褶曲；、本区构造以断裂为主，褶曲构

9、造简单；、本区断层有逢断必正的规律；、本区内无岩浆岩侵入体、无古河床冲刷等情况；3.2煤质、煤种 3.2.1煤的物理性质、17号煤层根据 109地质队大雁三矿精查地质说明书资料及大雁煤业公司中心化验室提供的煤层煤样报告资料，17号煤层共有煤样化验点10个(钻孔4个、采样6个)，其中+350水平以上煤样化验点个，最大灰份为37.55,取自三矿大井+350轨道大巷号点，煤样最小灰份为17.55，取自76-207 钻孔煤样，其平均(加权平均值)灰份为：25.22,+350水平以下煤样化验点6个，最大灰份为40.97，取自西二回风下山8号点煤样，最小灰份为25.01，取自75-253钻孔煤样, 其平均

10、（加权平均值）灰份为34.53。、18号煤层根据109地质队的大雁三矿精查地质说明书资料及大雁煤业公司中心化验室提供的煤层煤样报告表资料,18号煤层共有煤样化验点9个(钻孔5个、采样4个),其中+350水平以上煤样化验点个， 最大灰份为29.88,取自西二采区回风下山号点煤样，最小灰份为18.57,取自77-252钻孔煤样，其平均（加权平均值）灰份为22.84；+350 水平以下煤样化验点个，最大灰份为46.36,取自西二采区回风下山号点煤样，最小灰份为17.74,取自77-253钻孔煤样,平均(加权平均值)灰份为28.10。表3-2 西二采区17、18号煤层煤样化验统计表煤层号煤样号水 平取

11、样厚度（m） 灰 份（%）煤层号煤样号水 平取样厚度（m）灰 份（%）171 76-207+350以上3.5517.55181 76-207+350以上3.4828.42172 76-225+350以下1.0030.94182 76-225+350以下3.6423.55173 77-253+350以下2.4525.01183 77-252+350以下0.9517.74174 2001-1+350以上4.0037.40184 2001-1+350以上2.4721.13175+350以下1.7337.55185+350以下7.5918.59176+350以下2.0031.55186+350以下2.

12、0531.34177+350以下1.3039.09187+350以下1.5029.88178+350以下2.4040.97188+350以下2.0024.01179+350以上2.4232.30189+350以上2.0046.361710+350以上2.0019.601810+350以上3.2.2煤的化学性质根据雁南矿井田煤质化验结果，煤种牌号单一。可燃基挥发份（Vr）为34.2863.23%,腐植酸含量4.39-11.70%,平均5.64-7.85%，煤的发热量为15.4819.83MJ/kg，粘结性为1，因此，煤种定为褐煤，其变质阶段为0阶段3.3煤层赋存状况本采区内煤层及围岩层均属于白垩

13、系下统大磨拐河组上部含煤岩段，煤种牌号为褐煤（HM）。采区内17、18号煤层为全区发育较稳定的可采煤层； 17号煤层为大部可采煤层。现将各煤层情况分述如下：17号煤层在井田内全区发育，为大部可采煤层，在23勘探线以西的浅部与18号煤层合并，煤层厚度变化较大，变化于0.725.34m之间，平均厚度为3.88m，含有0-3层夹矸。煤层顶板多为粉砂岩，细砂岩次之，泥岩少见；煤层底板为泥岩。 18号煤层在井田内全区发育，为局部不可采煤层，在23勘探线以西的浅部与17号煤层合并，厚度剧增，煤层厚度及结构变化较大，含有0-3层夹矸，煤厚变化于0.308.49米之间，平均厚度为4.13m,煤层顶板为薄层泥岩

14、，往上为17煤层，煤层底板以粉砂岩为主，细砂岩次之，泥岩少见。3.4瓦斯、煤尘爆炸性及自然性3.4.1瓦斯情况于地质部门到目前为止尚未提高瓦斯，煤尘爆炸性及煤层自然发火期等资料。根据大雁矿物局提供的生产实测资料为从19851989年实测（一，二矿）矿井最大相对瓦斯涌出量9.4 /T，最小相对瓦斯涌出量为2.053 /T。经矿务局同意三矿仍按照地沼气矿井设计。34.2煤的自然三矿井田煤样的燃点试验结果为原样燃点为253、还原样燃点为265、氧化样燃点256，说明煤的燃点比较低。三矿井田煤种为褐煤，煤化程度低、燃点比较低，极易风化成粉末和碎块，煤层含水分又较高，煤炭采出后堆积在一起，因湿度较大，煤

15、堆很容易发热，当温度达到临界值时，就会发生煤的自燃。煤层自燃发火期一般为36个月。煤层易自然，发火期最短诶28天。3.4.3煤尘三矿煤尘爆炸指数为56.2169.82%。煤尘具有爆炸性。3.5采区储量、生产能力及服务年限3.5.1资源储量估算范围 西二采区对2个煤层进行了资源储量的估算（即：17、18号煤层），其范围：该采区东起350水平以上23勘探线以西280米及+350水平以下23勘探线，西至第27勘探线；南起各小井开采18号煤层550水平以下，北至18煤层+100水平等高线。该采区平均走向长2.40km，平均倾向宽1.20km，面积2.88km2。1、界线的确定可采界线（1.50m线）根

16、据可采煤点和相邻不可采煤点或推定零点的煤层采用厚度值用内插法确定。零点界线由相邻见煤点和未见煤点间距用中点法确定。断层煤柱在储量估算中对落差较大的断层两侧各留设30m保安煤柱。大巷煤柱根据煤矿矿井采矿设计手册，主要巷道两侧各留设20m围护带，按大雁矿区岩层移动角：走向61、上山50、下山55、四系层48，计算确定煤柱边界。煤层风氧化带自煤层底板露头内推平距50m作为风氧化带，不估算储量。3.5.2储量计算方法井田内煤层倾角属于缓斜，平均为1624左右，煤层厚度较为稳定，估算方法采用地质块段法，在煤层底板等高线图上分级别、分块段进行估量，其资源储量估算公式为：Q=SHD /COS式中 Q：块段储

17、量（万吨） S：为块水平面积（m2） H：煤层平均厚度（m）D：煤层容重（t/m3）：煤层倾角（） =28800008.011.25/=72090000t=7209万吨根据煤、泥炭地质勘查规范规定，煤层倾角小于15时采用水平投影面积进行计算。将各个块段储量分别按水平、按煤层、按级别进行汇总，即得各水平、各煤层、各级别和全矿井的核实储量。资源储量估算参数的确定（1）、煤层平均厚度（H）各块段内煤层平均厚度采用原报告中的钻孔、生产补勘孔钻探测井综合采用厚度以及建井揭露煤层厚度的算术平均值。含有夹矸的煤层厚度执行煤、泥炭地质勘查规范中的规定。 （2）、块段面积（S）块段平面积采用西安集灵信息技术有限

18、公司研制的煤矿空间地理信息系统地测软件（CGIS-2004），由计算机计算得出，其测量精度高、误差小。块段面积=块段平面积COS(3)、容重（D）雁南矿自投产以来没有对各煤层的容重重新测定，根据原报告各煤层的平均容重值表3-3 各煤层平均容重煤层号1718容重(T/m3)1.261.2535.3储量计算1）煤柱损失量（1）采区上山保护煤柱 17号煤层 Z上山=3012003.881.26/=439992t 18号煤层 Z上山=3012004.131.25/=464625t（2）停采线保护煤柱 17号煤层 Z停=6012003.881.26/=879984t 18号煤层 Z停=6012004.1

19、31.25/=929250t（3）工业广场在本采区内的保护煤柱 17号煤层 Z工业=18087341.26/= 4539912.3t 18号煤层 Z工业=18087341.25/=2260912.5t2）厚度损失 （1）轨道上山厚度损失 Z轨=416805.321.25=44688t （2）运输上山厚度损失 Z运输=416805.121.25=43008t3）落煤损失：按工业储量的5%计算 Z落煤=(Z-Z上山-Z停-Z工业-Z轨-Z运输) 5% =(72090000-904617-1809234-4539912.3-44688-43008)7%=4532397.8t开采储量=（工业储量-损失

20、量）工作面回采率 =27251935.4893 % =2534.43万吨3.5.4储量计算结果总计资源储量(111b)+(333)：2534.43万吨，可采量1550.36万吨，煤柱量467.29万吨, +350水平以上可采量507.82万吨, +350水平以下可采量1042.57万吨,其中: 17煤层资源储量(111b)+(333):964.56万吨, 可采量600.99万吨， 煤柱量163.24万吨, +350水平以上138.84万吨， 煤柱量69.48万吨，可采量52.02万吨， +350水平以下825.72万吨，煤柱量93.76万吨, 可采量548.97万吨。18煤层资源储量(111b

21、)+(333):1569.87万吨, 可采量949.4万吨，煤柱量304.05万吨，+350水平以上836.94万吨，煤柱量229.20万吨，可采量455.8万吨，+350水平以下732.93万吨，煤柱量74.85万吨,可采量493.6万吨表3-4 储量计算表煤层工业储量（万吨）损失量可采储量(万吨)回采率合计煤柱（万吨）厚度损失（万吨）落煤损失名称数量名称数量17964.56采区、上山、边界163.24上山8.8453.2600.9962.3%181569.87采区、上山、边界304.05上山8.8453.2949.460.5%3.5.5矿井的生产能力该矿井的核定生产能力为300万吨/a，矿

22、井采用双翼开采，及一矿一井俩面生产，所以工作面的生产能力为300万吨/a。3.5.6矿井的服务年限 该采区的可采储量为1550.36万吨，储量备用系数为1.4.因此采区的服务年限为3.69年。第四章 采区巷道布置方案选择4.1 方案的选择本采区地质构造简单，为单斜构造，首采煤层为本区的主要可采煤层，全区发育，煤层赋存稳定，倾角1224左右，为一厚煤层，煤层结构较简单，适合采用综采工艺。针对本条件的采煤提出了两种方案：一方案为大采高综采，二为放顶煤综采。两方案的特点如下：一方案：大采高综采采煤机高度超过3.5m的大采高综采近10年来的发展较快，已取得显著成效，已经成为我国建设高产高效矿井的重要采

23、煤方法。大采高综采长壁工作面开采后，跨落带高度随采高增大而增加，如垮落的直接顶岩层不能填满采空区，而在坚硬岩层下方出现较大的自由空间，折断后的基本顶岩层往往在靠直接顶附近难以形成“砌体梁”式的平衡，在其回转运动过程中往往对下位岩层和工作面支架形成冲击载荷及在工作面前方的煤体中形成较高的支撑力，并在工作面引起强烈的周期来压。因此，大采高工作面基本顶周期来压更为剧烈，局部冒顶和煤壁片帮现象更为严重。煤壁片帮深度随采高增加而增加。此外大采高综采还包括以下问题： 需控制初采高度。为了有利于在开切眼中进行大采高液压支架，采煤机，输送机等设备安装，开切眼高度一般不宜超过3.5m。初采高度与开切眼高度一致。

24、防治煤壁片帮。工作面容易出现大面积片帮，片帮后端面距加大，顶板失去煤壁支撑，常造成冒顶事故。液压支架防倒防滑。大采高综采工作面的装备重量达，高度高，工作面倾角加大后，输送机及液压支架下滑及倾倒的问题将很突出。煤层厚度超过采煤机采高是造成部分煤炭资源损失。 二方案：放顶煤综采 我国综放开采经过将近10年的快速发展，已经取得了长足的进步，综采开采技术已经处于世界领先地位，作为一种高产高效，安全，低耗，经济效益好的采煤方法已经成为厚煤层开采的首选之一。它有着如下的优点：高产高效。由于综采放顶煤实现了采放平行作业，能使一面多点同时出煤，一个工作面可相当与多个工作面同时生产，单产和工效均可提高80%-1

25、00%以上。巷道掘进率低。工作面搬家次数少。一般同等条件下搬家次数较分层开采减少一半以上。吨煤成本低。大幅度减少了材料与吨煤成本工资支出。对地质条件和煤层赋存条件适应性强。综采放顶煤可在缓斜煤层中适应煤层厚度变化。对落差不超过割煤高度的断层，对破碎顶板及“三软”煤层有更好的适应性。经过多年的探索和实践，使综放开采技术获得了成功，月产最高达到190kt，全矿形成一矿一井一面的生产格局，不但提高了采煤机械化程度、提高了工效，而且还充分证明了本矿井完全适合综放开采。根据上述分析，为提高矿井的机械化及劳动生产率水平，本矿井设计仍然采用综采低位放顶煤回采工艺。在综采低位放顶煤中还存在着三种巷道布置方案：

26、方案一、两翼开采，在中部开掘轨道上山，运输上山详见图4-1。图41 两条上山双翼开采方案二、 两翼开采，在中部开掘轨道上山，运输上山及回风上山详见图4-2。 图4-2 三条上山双翼开采方案三、单翼开采，在采区左侧开采轨道上山，运输上山及回风上山见 图4-3。图4-3 两条上山单翼开采4.2 技术比较表4-1 方案技术比较项目方案一方案二方案三掘进工程量工程量大，与矿井主要航道之间的联络巷道长工程量少工程量大，与矿井主要巷道距离大工程难度位于采区中间巷道联系错综复杂较容易较困难通风距离长而复杂短而简单通风距离较长巷道维护维护工程量大，费用高维护工程量少维护工程量大，支护困难，投资大工程期长短长4

27、.3 费用概算及经济比较4.3.1 巷道掘进费用 巷道掘进费用按下试计算： 式中 ： R单位巷道掘进费用，元/米； L巷道总长度，米。其中 式中 ： 巷道单位长度直接费用，元/米； 巷道单位长度辅助车间费用定额系数，%； 巷道单位长度间接费用定额系数，%。 4.3.2 巷道维护费用巷道长度为定值，维护时间为,巷道维护单价为，则巷道维护费用按下试计算： 4.3.3 井下运输费用 由于运输距离在变化，运输费用按下试计算： 式中 ： 总运量，吨； 运输单价，。通过查询资料，经过计算表4-2 采区经济比较方案序号项目方案一方案二方案三1初期投资537050.3520350.5536080.62初期投资

28、比较/%103.21100102.783总投资661873.8912190.7835642.64总费用659005.4622690.9647638.85总费用比较/%105.83100104.01根据经济及技术比较，方案二能够满足采区生产。第五章 采区生产系统5.1 运煤 滚筒将煤装在输送机溜槽上，经输送机运送到转载机，经破碎经破碎后落在可伸缩皮带机上运出。 工作面刮板输送机输送能力应与采煤机落煤能力相适应，并留有一定的富于能力，输送机铺设长度应与工作面长度相匹配，并满足工作面断头支护设备配套和布置的要求。根据国内刮板输送机的配套情况，设计选择SGEC830/500型可弯曲刮板输送机，输送能力

29、为1000t/h,装机总功率为2250.转载机和破碎机的输送能力应与工作面刮板输送机的能力相匹配，为了节省投资，根据计算结果，选用国产转载机，输送能力为1100t/h，主要技术特征见表。 表5-2 转载机技术特征型号额定功率输送能力链速链条规格电压数量SZZ-764/132132Kw1100 t/h1.28m/s7642221140Kv1选择LPS2000型破碎机一台功率160Kw，破碎能力2000 t/h。顺槽可伸缩带式输送机输送能力与工作面生产能力息息相关，工作面的煤炭经过运输，装载，破碎后，煤流比较均匀，稳定，且输送的速度比装载机，刮板输送机能力相匹配，可伸缩带式输送机的输送能力为120

30、0 t/h，启动装置的选择：本采区选择的带式输送机为大运量，高带速，长运距输送机，目前最先进，性能最好的，运行可靠的软启动系统。因此，本采区选用CST软启动系统。顺槽可伸缩带式输送机的主要技术特征见表。 表5-3 顺槽可伸缩带式输送机技术特征型号额定功率输送能力长度带宽数量SSJ1200/3 2003200Kw1200 t/h2000m1200m15.2 通风本矿井通风方式为边界式通风，即主、副斜井、注浆井及新掘进风斜井进风。三号风井为专用回风井设置通风机，采用机械抽出式通风。矿井为低沼气，有煤尘爆炸危险的矿井。为保证矿井安全生产，确保矿井各主要用风地点有足够的风量，在井下相应地点需设置必要的

31、通风设施。1）反风设施：在井底车场及采区相应地点设置反风风门，以保证井下发生火灾时，实现全矿或局部反风。2）永久挡风墙或永久风门：对长期不用的巷道及通向采空区的巷道设置永久挡风墙或永久风门。3）临时风门：在掘进头进风巷内设置临时风门。4）调节风门：为调节各硐室及其它地点的需风量，在其回风巷内设置调节风门。防止漏风措施：1）在井底车场，采区内的进、回风巷间的联络巷内，以及其它需要的地点，设置两道正反向风门。2）及时封闭通向采空区的巷道。3）加强通风设施的管理，并对损坏的设施及时维修。降低通风阻力的措施：1）采用光面爆破技术，提高支护质量，降低巷道摩擦阻力系数。2）尽可能减少漏风，提高矿井有效风量

32、率。3）定期进行通风阻力测定，并根据测定结果进行通风系统调整。5.3 供电由于本矿井最远用电负荷不到7Kv，并考虑到灵泉矿原有下井电源电压等级均为6KV，故本设计确定矿井电源电压等级为6KV。下井电缆2回引自七采地面矿井变电所6KV不同母线段，4路电缆线路经新打电缆立眼引至井下中央水泵房变电所。电缆采用矿用阻燃型交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装电力电缆，截面为3185mm2，当1回电缆故障时，其余3回电缆能保证井下全部用电负荷。并采用 40钢丝绳吊挂方式沿立眼敷设电缆。各系统的详细情况如下：全矿井生产煤的运输全部采用胶带输送机，实现了连续运输。采用大巷一侧直接布置工作面的开采方式，由于煤层为近水平，

33、生产系统简单，采区内的开采采用后退式，此种方式主辅运输均较简单，通风方便，漏风小。运煤系统：回采工作面区段运输平巷运输上山采区煤仓主要运输大巷主井；通风系统：主要运输大巷轨道上山区段轨道石门区段运输平巷回采工作面区段回风平巷采区回风石门回风井；运料系统：主要运输大巷轨道上山采区上部车场区段回风平巷工作面；供电系统：地面变电所副井井下中央变电所采区变电所移动变电站工作面；排水系统：区段运输平巷运输上山采区下部车场运输大巷井底车场中央水泵房副井地面。表5-4 采区技术经济指标表项目单位指标采区尺寸（走向*倾向）平方米24001200采区上下限米煤层厚度米17#：3.88；18#：4.13煤层倾角度

34、1624区段个数个6工作面个数个1同时生产工作面数个1采区生产能力万吨/年300采区服务年限年8.7采区总工程量米万吨掘金进率米/万吨采区回采率%参考文献：杜计平，孟宪瑞.采矿学M. 徐州： 中国矿业大学出版社，2009；杜计平，王仁庭.开采方法M. 徐州：中国矿业大学出版社，2006；汪理全，郑喜贵.煤矿矿井设计M. 徐州：中国矿业大学出版社，2008。致谢课程结束之后就马不停蹄的做巷道布置设计，这期间还要忙各种学校布置的任务，在这几天每天都是早起，而且中午不怎么休息。这次的设计不仅考验我们的智力也是磨练我们的耐力与精力。以前早上总是睡懒觉，现在是有时间也不敢睡，感谢老师为我们提供了一次磨练的机会，这相对以后的工作要轻松地多，如果连这点困难我们都克服不了以后工作就更难了。在这次我们设计中，我们学会了团结合作，相互探讨来完成本次设计。本次设计让我们有效的结合大学期间所学的所有专业性知识，让我们更加熟练的掌握了专业知识。非常感谢老师为我们提高了这次宝贵的机会，让我们的有机会得到锻炼。再次感谢这次在设计中为我们辅导的各位老师，是你们给予了我们很大的帮助，才能让我们的设计才能进行的如此顺利。至此，我们第一次比较宏伟的设计就在这简短的一星期结束了！第 21 页 共 21 页